JP4269706B2 - 排気浄化システムを備えたエンジンの燃料噴射制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気通路にNOx吸蔵還元型触媒を有する排気浄化システムを備えたエンジンの燃料噴射制御方法に関し、より詳細には、NOx吸蔵還元型触媒の再生のためにリッチ条件でエンジンを運転している際に、加速してもスモークの発生が少ない排気浄化システムを備えたエンジンの燃料噴射制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジン等の排気ガス中におけるNOxの低減のために、窒素酸化物(NOx)を吸蔵するNOx吸蔵還元型触媒の適用が考えられている。このNOx吸蔵還元型触媒は、γ−アルミナ(Al2 O3 )等の担持体に白金(Pt)等の触媒と酸化バリウム(BaO2 )等のNOx吸蔵材(吸収剤)を担持して形成され、図6と図7に示すようなNOx吸蔵触媒のNOxの吸蔵・放出のメカニズムに従って、NOxを浄化している。
【0003】
つまり、図6に示すように、理論空燃比よりも空気が多いリーン状態の場合には、酸素(O2 )がPtの表面に付着し、一酸化窒素(NO)は、O2 +NO→NO2 の反応により、二酸化窒素(NO2 )になり、このNO2 は、Pt上で酸化されつつNOx吸蔵材にNO3 - としてBa(NO3 )2 等の形で吸蔵される。
【0004】
また、図7に示すように、理論空燃比近傍のリッチ状態の場合には、酸素濃度の低下によりリーン状態で吸着したNOxを放出し、このNOxが炭化水素(HC)等の還元剤により三元触媒と同様な反応によって窒素(N2 )に還元される。
【0005】
そして、ディーゼルエンジンの通常の運転のように、リーン条件の運転状態でNOxを吸蔵し続けると、NOx吸蔵材がBa(NO3 )2 に変化し、吸蔵能力が飽和に達してしまうので、十分なNOx浄化性能を発揮するためには、その飽和に達する前に、エンジンの運転条件を一時的にリッチ条件の運転状態に変更して排気ガス中にリッチ状態を発生させて吸蔵能力を回復する必要がある。そのため、エンジンの稼働中にエンジンの運転条件をリーン条件とリッチ条件を切り換えている(例えば、特許文献1参照。)。
【0006】
そして、従来技術においては、リッチ条件では、EGRバルブやインテークスロットルや燃料噴射等を制御することによって吸入空気量を減少させている。図8に示す例では、ポスト噴射等の燃料噴射制御は行わずに、EGRバルブとインテークスロットルの両方を制御している。
【0007】
【特許文献1】
特開平6−108824号公報 (第2頁左欄)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図9に示すように、このNOx吸蔵能力の回復作業中のλ=1.0付近に制御しているリッチ条件状態と、エンジンの燃料噴射量を増加する加速とが重なると、リッチが深くなり過ぎて、即ち、吸入空気量よりも燃料が多くなりすぎてスモークが発生してしまうという問題がある。
【0009】
このスモーク発生に対する対処として、加速を検知してからリッチ条件を停止する操作を行っても、図8に示すように吸入空気量の増加に時間遅れが生じるため、十分にスモークを低減することができない。
【0010】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、NOx吸蔵還元型触媒のNOx吸蔵能力を回復するために、リッチ状態を発生させる際に、このリッチ条件と加速とが重なった場合でも、リッチ条件を停止すること無しにスモークの発生の低減を図ることが可能になり、また、燃費の悪化も抑制できる排気浄化システムを備えたエンジンの燃料噴射制御方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するための本発明の排気浄化システムを備えたエンジンの燃料噴射制御方法は、エンジンの排気通路にNOx吸蔵還元型触媒を有する排気浄化システムを備えたエンジンの燃料噴射制御方法であって、前記NOx吸蔵還元型触媒を再生させるためにエンジンの運転条件をリッチ条件にする時に、リッチ設定時間を算出し、このリッチ設定時間の間リッチ制御を実行すると共に、このリッチ制御実行中は、並行して、車両が加速状態であるか否かを判定し、車両が加速状態である場合には、主噴射の噴射時期をリタードさせ、主噴射の噴射時期をリタード中に、前記リッチ設定時間を経過したときに主噴射の噴射時期のリタードを中止すること特徴とする燃料噴射制御方法として構成される。
【0012】
このメインの噴射タイミングのリタードは、再生のためのリッチ条件の時に、常時リタードさせるものではなく、再生のためのリッチ条件の時とエンジンの加速時とが重なった時にのみリタードするものであり、燃費の悪化を抑制しながら加速時のスモークの発生を減少できるようにするものである。
【0013】
加速操作により燃料噴射量が増加しても、このメインの噴射タイミングのリタードにより、筒内(シリンダ内)温度が下がるので、スモークの発生量が減少する。従って、NOx吸蔵還元型触媒を有する排気浄化システムを備えたエンジンにおいて、NOx吸蔵還元型触媒の再生のためにリッチ条件で運転中に加速運転を行った場合でも、スモークの発生を低減できる。
【0014】
そして、リッチ条件で常時リタードする場合に比べて加速時のみリタードするので、リタードによる燃費の悪化を抑制できる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る排気浄化システムを備えたエンジンの燃料噴射制御方法について、図面に参照しながら説明する。
【0016】
図1にエンジンの排気浄化システムを示し、図2に燃料噴射におけるメインの噴射タイミングのリタード制御を示し、また、図3にリッチ条件と加速とが重なった時にメイン噴射タイミングをリタードした状態のスモークの発生状況を示す。そして、図4及び図5にこの排気浄化システムを備えたエンジンの燃料噴射制御方法のフローを示す。
【0017】
図1は、エンジンの排気浄化システム及び吸気と排気の流れを示す図であり、このエンジンシステムにおいては、吸気通路2に吸入空気量センサ(エアマスセンサ)21とターボチャージャ31のコンプレッサ31aとインタークーラー22とインテークスロットル23が設けられ、排気通路3にターボチャージャ31のタービン31bとNOx吸蔵触媒32が設けられ、また、EGR通路4にEGRクーラー41とEGRバルブ42が設けられている。
【0018】
また、燃料噴射系には、燃料タンク(図示しない)から燃料Fをエンジンの燃焼室51に供給するための燃料ポンプ52とコモンレール53とインジェクタ54が設けられ、更に、アクセル開度、エンジン回転数、クランク角等を入力し、エンジンを制御するECU(エンジンコントロールユニット)と呼ばれる制御装置60が設けられている。
【0019】
本発明の排気浄化システムの燃料噴射制御方法においては、図2に示すように、リッチONフラグがリッチとなるリッチ制御時に、流入空気量の目標値を理論空燃比(A/F=14.0)に近い値にすると共に、リッチ制御時と加速時が重なる時に、燃料噴射におけるメインの噴射タイミングを例えば4degリタード(遅延)させる。なお、リッチ制御時であっても、加速時と重ならない時には、メインの噴射タイミングのリタードは行わない。
【0020】
このリッチ条件と加速とが重なり、メイン噴射タイミングをリタードした状態におけるスーモクの発生状況を図3に示す。このように、リッチ時と加速時とが重なった場合にメインタイミングをリタードすることで、リッチ条件からの加速でもスモークを抑えることができる。
【0021】
なお、この車両の加速の検知方法としては、アクセルペダルの踏み込み量における時間当たりの変化量ΔAccが所定値ΔAcc0 以上の時に加速と判定する方法や、あるいは、直接燃料噴射量の変化率ΔQが所定値ΔQ0 以上の時に加速と判定する方法等を採用することができる。
【0022】
次に、この排気浄化システムの燃料噴射制御方法の制御フローについて図4及び図5を参照しながら、説明する。
【0023】
この図4の制御フローは、エンジンの制御フローと並行して行われるものであり、エンジンの運転のスタートと共にエンジンの制御のメインのフローに呼ばれてスタートし、エンジンの運転終了の合図があると、終了の割り込みにより、メインのフローにリターンし、メインのフローの終了と共に終了する。
【0024】
この制御フローがスタートすると、ステップS11でエンジンの回転数Neと燃料噴射量Qを読み込み、次のステップS12で回転数Neと燃料噴射量Qに対するリーン設定時間のマップデータを参照してリーン設定時間tlsを算出する。そして、ステップS13でエンジンの回転数Neと燃料噴射量Qを読み込み、次のステップS14で回転数Neと燃料噴射量Qに対する主噴射時期tmbのマップデータを参照して主噴射時期tmbを算出し、ステップS15でこの主噴射時期tmbで所定の時間の間燃料噴射し、ステップS16でリーン運転時継続時間であるリーン積算時間をチェックする。
【0025】
ステップS16でリーン積算時間tlがリーン設定時間tlsを越えていない場合は、ステップS13に戻りリーン運転を継続し、リーン積算時間tlがリーン設定時間tlsを越えた場合はステップS17に行く。
【0026】
ステップS17では、エンジンの回転数Neと燃料噴射量Qを読み込み、次のステップS18で、回転数Neと燃料噴射量Qに対するリッチ設定時間のマップデータを参照してリッチ設定時間trsを算出する。
【0027】
本発明では、この次のステップで、ステップS20のリッチ制御実行と並行して、ステップS30で車両の加速を検知した時のみ主噴射のリタード制御実行を行う。
【0028】
このステップS20のリッチ制御実行では、EGRバルブ、インテークスロットル等の制御による吸入空気量の減少を所定の時間実行する。
【0029】
また、ステップS30の主噴射のリタード制御の実行は、図5のリタード制御フローに従って次のように行われる。
【0030】
ステップS31でエンジンの回転数Neと燃料噴射量Qを読み込み、次のステップS32で回転数Neと燃料噴射量Qに対する主噴射時期tmbのマップデータを参照して主噴射時期tmbを算出する。
【0031】
そして、ステップS33で加速状態か否かを判定し、加速状態でない場合には、主噴射の噴射時期を変更せずに、ステップS36の燃料噴射でリタード制御の無い主噴射を行い、ステップS30を終了する。
【0032】
また、ステップS33で加速状態である場合には、ステップS34で回転数Neと燃料噴射量Qに対する主噴射時期変化量のマップデータを参照して主噴射時期変化量(リタード量)ΔTを算出し、ステップS35で噴射時期をリタードさせた実噴射時期(Tm=Tmb+ΔT)を算出して、ステップS36の燃料噴射で主噴射のリタード制御を行い、ステップS30を終了する。
【0033】
図4に示すように、このステップS20とステップS30が並行して行われ、これらの実行が所定の時間行われ終了すると、ステップS40でリッチ運転の継続時間であるリッチ積算時間trをチェックする。このリッチ積算時間trがリッチ設定時間trsを越えていない場合は、ステップS20とステップS30に戻って、ステップS20とステップS30を繰り返して、加速時以外のリッチ制御実行と主噴射のリタード制御無しのリッチ運転と、加速時のリッチ制御実行とこれに並行する主噴射のリタード制御実行からなるリッチ運転のいずれかを実行してリッチ運転を継続する。
【0034】
ステップS40でリッチ積算時間trがリッチ設定時間trsを越えた場合はリッチ運転を終了し、ステップS11に戻り、ステップS11〜ステップS40を繰り返す。
【0035】
そして、エンジンキーによるオフ信号等のエンジン運転の終了の合図が入力されると、ステップS50の終了の割り込みが発生し、メインの制御フローに戻り、メインの制御スローと共に終了する。
【0036】
以上の制御フローにより、ステップS20のNOx吸蔵還元型触媒のNOx吸蔵能力を回復するための吸入空気量を減少によるリッチ状態を発生させる際に、ステップS30で、加速時のみメインの噴射タイミングをリタードさせることができるので、リッチ条件と加速とが重なった場合でも、この加速を検知してリッチ条件を停止すること無しに、スモークの低減を図ることができる。
【0037】
【発明の効果】
本発明の排気浄化システムの燃料噴射制御方法によれば、NOx吸蔵還元型触媒を有する排気浄化システムを備えたエンジンにおいて、NOx吸蔵還元型触媒のNOx吸蔵能力を回復するために、リッチ状態を発生させる際に、加速時のみ燃料噴射におけるメインの噴射タイミングをリタードさせるので、リッチ条件と加速とが重なった場合のスモークの発生を抑制できる。
【0038】
また、リッチ条件の時に常時メインの噴射タイミングをリタードさせずに、加速時のみリタードさせるので、リタードによる燃費の悪化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】NOx吸蔵還元型触媒を有する排気浄化システムを備えたエンジンのシステムを示す図である。
【図2】本発明に係るメインの噴射タイミングのリタード制御と吸入空気量の関係を示す図である。
【図3】図2の制御を行った場合の、リッチ条件と加速とが重なった時のスモークの発生状態を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態の燃料噴射制御フローの一例を示す図である。
【図5】リタード制御フローの一例を示す図である。
【図6】NOx吸蔵還元型触媒のNOx吸蔵のメカニズムを示す図である。
【図7】NOx吸蔵還元型触媒のNOxの放出とのメカニズムを示す図である。
【図8】EGRバルブ、インテークスロットル等の制御によって吸入空気量を増減させるリーン及びリッチの制御を示す図である。
【図9】リッチ制御時にメインの噴射タイミングをリタードしない場合の、リッチ条件と加速とが重なった時のスモークの発生状態を示す図である。
【符号の説明】
2 排気通路
3 吸気通路
4 EGR通路
23 インテークスロットル
32 NOx吸蔵還元型触媒
42 EGRバルブ
54 インジェクタ
60 制御装置(ECU)
Claims (1)
- エンジンの排気通路にNOx吸蔵還元型触媒を有する排気浄化システムを備えたエンジンの燃料噴射制御方法であって、
前記NOx吸蔵還元型触媒を再生させるためにエンジンの運転条件をリッチ条件にする時に、リッチ設定時間を算出し、このリッチ設定時間の間リッチ制御を実行すると共に、このリッチ制御実行中は、並行して、車両が加速状態であるか否かを判定し、車両が加速状態である場合には、主噴射の噴射時期をリタードさせ、主噴射の噴射時期をリタード中に、前記リッチ設定時間を経過したときに主噴射の噴射時期のリタードを中止すること特徴とする排気浄化システムを備えたエンジンの燃料噴射制御方法。
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