JP4774653B2 - Engine exhaust purification device and computer program thereof - Google Patents
Engine exhaust purification device and computer program thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP4774653B2 JP4774653B2 JP2001252092A JP2001252092A JP4774653B2 JP 4774653 B2 JP4774653 B2 JP 4774653B2 JP 2001252092 A JP2001252092 A JP 2001252092A JP 2001252092 A JP2001252092 A JP 2001252092A JP 4774653 B2 JP4774653 B2 JP 4774653B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- combustion
- main
- post
- injection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気浄化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンから排出されるNOX(窒素酸化物)は、そのエンジンの排気通路に配置されたNOX吸収材によって還元浄化することが知られている。このNOX吸収材は、排気ガス中の酸素濃度が所定値(例えば、4%)以上の酸素過剰雰囲気でNOXを吸収し、酸素濃度の減少に応じて吸収しているNOXを放出するものである。また、このNOX吸収材は、NOX吸収量が増えるとNOX吸収性能が低下するため、そうなる前にNOXを放出させるいわゆるリフレッシュが必要となる。例えば、NOX吸収材に吸収されたNOX吸収量が所定量以上になった時、エンジンに供給される空燃比を理論空燃比或いは理論空燃比よりもリッチにすることによって、排気中の酸素濃度を低下させてNOXを放出させることが行われている。
【0003】
しかしながら、上記先行技術によれば、排気中の空燃比がリーンからリッチに移行した初期、つまり、排気ガス中のO2濃度が例えば、4%以上から0.5%以下に低下した初期にNOX吸収材から多量のNOXが急激に放出されるため、このNOXを還元するためのHCが不足する状態を招き、NOX浄化率が低下するという問題がある。
【0004】
そこで、特開2001−090594号公報では、上述のようなNOX吸収材をエンジンの排気通路に設け、通常は圧縮行程でメインの燃料噴射を行い、NOX吸収材からNOXを放出させる時には、上記メインの燃料噴射に加え、膨張行程又は排気行程で燃料を噴射するいわゆる後噴射を行うと共に、該後噴射時期を後噴射開始から所定時間は圧縮上死点からの遅角度を大きく、その後該遅角度を小さくすることが行われている。この先行技術によれば、NOX吸収材からNOXが急激に放出される時、後噴射開始の遅角によって多量のHCを供給することが可能となり、NOX吸収材から放出されたNOXを還元するためのHCが不足する状態を避けることができるものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記先行技術によれば、排気中の空燃比がリーンからリッチに移行した初期にNOX吸収材から多量のNOXが急激に放出されるという問題は解消できるものの、後噴射時期が適切に設定されていないとエンジンの燃焼室で発生した炭素粒子の凝縮体からなる煤が大気中に排出されるのを効果的に抑制することができないという問題があった。
【0006】
本発明は、以上のような問題に勘案してなされたもので、その課題は、NOX吸収剤からのNOX放出時、煤の発生を抑制しつつ多量のNOXが急激に放出されるのを抑制することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明にあってはその解決手法として次のようにしてある。
【0008】
すなわち、本出願人は、後燃焼時期を主燃焼の略終了直後となるように設定することによって、煤の排出を効果的に抑制できることを見出し、提案している。(特願2000−352922号)本発明では、このような後噴射時期制御を、多量のNOXが急激に放出されることも抑制できるように、その後噴射量、噴射時期を調整することによって、煤の発生抑制と多量のNOXの急激な放出抑制との両立を図ろうとするものである。
【0009】
具体的には、まず、本発明の第1の構成では、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気通路に配置され、酸素過剰雰囲気でNOXを吸収し酸素濃度の低下に伴いNOXを放出するNOX吸収材と、圧縮上死点付近までの所定の時期に上記燃料噴射弁により主燃料を噴射し、該主燃料に基づいて少なくとも膨張行程前半において要求トルクを発生する主燃焼を行う主燃焼手段と、上記NOX吸収材からのNOX放出要求時、上記主燃焼の略終了直後に燃焼が開始されるよう、上記主燃料の噴射後、膨張行程前半の所定の時期に上記燃料噴射弁により後燃料を噴射するとともに、該後燃料量を、NOX放出要求成立時点から所定期間が経過するまでの間、時間の経過と共に段階的に増量する後燃焼手段とを、
備えるように構成されている。
【0010】
本発明の第1の構成によれば、NOX吸収材からのNOX放出要求時、主燃焼の略終了時期を基準として後燃焼時期が設定されるため、エンジンの燃焼室内に存在する炭素と周辺の酸素とがよく混合された状態で、後噴射された後燃料が上記炭素と共に燃焼するため、炭素の凝縮体からなる煤の排出量が効果的に低減できる。
【0011】
また、後燃料をNOX放出要求成立時点から段階的に増量することによって、排気中の酸素濃度の低下を緩慢にでき、排気中の空燃比がリーンからリッチに移行した初期NOX吸収材からのNOXの放出を緩慢にできるので、NOX浄化率が低下するのを抑制できる。
【0012】
また、本発明の第2の構成では、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気通路に配置され、酸素過剰雰囲気でNOXを吸収し酸素濃度の低下に伴いNOXを放出するNOX吸収材と、圧縮上死点付近までの所定の時期に上記燃料噴射弁により主燃料を噴射し、該主燃料に基づいて少なくとも膨張行程前半において要求トルクを発生する主燃焼を行う主燃焼手段と、上記NOX吸収材からのNOX放出要求時、上記主燃焼の略終了直後に燃焼が開始されるよう、上記主燃料の噴射後、膨張行程前半の所定の時期に上記燃料噴射弁により後燃料を噴射するとともに、該後燃焼の燃焼時期を、NOX放出要求成立時点から所定期間が経過するまでの間、上記主燃焼の略終了時期に対して時間の経過と共に段階的に遅角させる後燃焼手段とを、
備えるように構成されている。
【0013】
本発明の第2の構成によれば、NOX吸収材からのNOX放出要求時、主燃焼の略終了時期を基準として後燃焼時期が設定されるため、エンジンの燃焼室内に存在する炭素と周辺の酸素とがよく混合された状態で、後噴射された後燃料が上記炭素と共に燃焼するため、炭素の凝縮体からなる煤の排出量が効果的に低減できる。
【0014】
排気中に供給される還元剤量は、後燃料が燃焼室内で燃焼せず排気通路に放出される量に依存しており、該放出される量は、後燃焼時期が遅くなる程多くなる。従って、本発明の第2の構成によれば、後燃焼の燃焼時期がNOX放出要求成立時点から段階的に遅角するように構成されることによって、排気中の空燃比がリーンからリッチに移行した初期は、後燃焼時期が早く後燃料が燃焼室内で十分燃焼するため排気中に供給される還元剤量の増加を抑制できる。それによって、排気中の酸素濃度の低下を緩慢にできるので、NOX吸収材から多量のNOXが急激に放出されるのを抑制できる。また、その後は、後燃焼の燃焼時期が段階的に遅角されるため、排気中に供給される還元剤量を増加でき、NOXの還元浄化を効率よく行うことができる。
【0015】
また、本発明の第3の構成では、上記エンジンがディーゼルエンジンで、上記主燃焼手段は主噴射を圧縮行程上死点付近で複数回に分けて噴射する多段噴射とされ、かつ、上記後燃焼手段による後燃焼時は非後燃焼時に対して、上記多段噴射の噴射回数を減少或いは噴射休止間隔を減少させるように構成されている。
【0016】
上述のように、後燃焼を行うと後燃料分燃費が悪化する。一方で、主噴射の多段噴射においては、噴射回数、噴射休止間隔を適切に設定することによって燃費が向上することが知られている。(例えば、特開2001−055950号公報参照)例えば、噴射回数については、2分割噴射の時は3分割噴射に対して燃費率が大きく、噴射休止間隔については、噴射休止間隔が短い時は長い時に対して燃費率が大きい。従って、本発明の第5の構成によれば、後燃焼時は、非後燃焼時に対して多段噴射の噴射回数を減少させる、或いは噴射休止間隔を短くすることによって、後燃焼に伴う燃費悪化を抑制することができる。
【0017】
また、本発明の第4の構成では、コンピュータを含むハードウェア資源に組込まれるコンピュータ・プログラムが提供され、該コンピュータ・プログラムが、圧縮上死点付近までの所定の時期に燃料噴射弁により直接燃焼室内に主燃料を噴射し、該主燃料に基づいて少なくとも膨張行程前半において要求トルクを発生する主燃焼を行う主燃焼手順と、NOX吸収材からのNOX放出要求時、上記主燃焼の略終了直後に燃焼が開始されるよう、上記主燃料の噴射後、膨張行程前半の所定の時期に燃料噴射弁により直接燃焼室内に後燃料を噴射するとともに、後燃料量を、NOX放出要求成立時点から所定期間が経過するまでの間、時間の経過と共に段階的に増量する後燃焼手順とを、
上記ハードウエア資源に実行させるように構成されている。
【0018】
本発明の第4の構成によれば、NOX吸収材からのNOX放出要求時、主燃焼の略終了時期を基準として後燃焼時期が設定されるため、エンジンの燃焼室内に存在する炭素と周辺の酸素とがよく混合された状態で、後噴射された後燃料が上記炭素と共に燃焼するため、炭素の凝縮体からなる煤の排出量が効果的に低減できる。
【0019】
また、後燃料量をNOX放出要求成立時点から段階的に増量することによって、排気中の酸素濃度の低下を緩慢にでき、排気中の空燃比がリーンからリッチに移行した初期NOX吸収材からのNOXの放出を緩慢にできるので、NOX浄化率が低下するのを抑制できる。
【0020】
本発明の第5の構成では、コンピュータを含むハードウェア資源に組込まれるコンピュータ・プログラムが提供され、該コンピュータ・プログラムが、圧縮上死点付近までの所定の時期に燃料噴射弁により直接燃焼室内に主燃料を噴射し、該主燃料に基づいて少なくとも膨張行程前半において要求トルクを発生する主燃焼を行う主燃焼手順と、
NOX吸収材からのNOX放出要求時、上記主燃焼の略終了直後に燃焼が開始されるよう、上記主燃料の噴射後、膨張行程前半の所定の時期に燃料噴射弁により直接燃焼室内に後燃料を噴射するとともに、該後燃焼の燃焼時期を、NOX放出要求成立時点から所定期間が経過するまでの間、上記主燃焼の略終了時期に対して時間の経過と共に段階的に遅角させる後燃焼手順とを、
上記ハードウェア資源に実行させるように構成してある。
【0021】
本発明の第5の構成によれば、NOX吸収材からのNOX放出要求時、主燃焼の略終了時期を基準として後燃焼時期が設定されるため、エンジンの燃焼室内に存在する炭素と周辺の酸素とがよく混合された状態で、後噴射された後燃料が上記炭素と共に燃焼するため、炭素の凝縮体からなる煤の排出量が効果的に低減できる。
【0022】
また、後燃焼の燃焼時期がNOX放出要求成立時点から段階的に遅角するように構成されることによって、排気中の空燃比がリーンからリッチに移行した初期は、後燃焼時期が早く後燃料が燃焼室内で十分燃焼するため排気中に供給される還元剤量の増加を抑制できる。それによって、排気中の酸素濃度の低下を緩慢にできるので、NOX吸収材から多量のNOXが急激に放出されるのを抑制できる。また、その後は、後燃焼の燃焼時期が段階的に遅角されるため、排気中に供給される還元剤量を増加でき、NOXの還元浄化を効率よく行うことができる。
【0023】
【発明の効果】
本発明によれば、NOX吸収材からのNOX放出時、煤の発生を抑制しつつ多量のNOXが急激に放出されるのを抑制できる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0025】
図1は本発明の実施形態に係る自動車用ディーゼルエンジンの全体図である。図1において、1はエンジン本体で、複数の気筒2(図には一つの気筒のみを示す)を有し、各気筒2内にはピストン3が往復動可能に嵌挿され、このピストン3によって各気筒2内に燃焼室4が区画されている。そして、各気筒2の燃焼室4には、上面略中央には燃料噴射弁5が配設され、それら燃料噴射弁5から燃料が所定のタイミングで各気筒2の燃焼室4内に直接噴射されるようになっている。また、エンジン本体1のウォータージャケット(図示せず)に臨む位置に、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ18が設けられている。
【0026】
上記燃料噴射弁5は高圧の燃料を蓄える共通のコモンレール(畜圧室)6に接続され、そのコモンレール6には内部の燃圧を(コモンレール圧)を検出する圧力センサ6aが配設されるとともに、クランク軸7により駆動される高圧供給ポンプ8が接続されている。この高圧供給ポンプ8は、燃料の供給圧力を制御することにより、上記圧力センサ6aにより検出されたコモンレール6内の燃圧を、例えば、エンジンのアイドル運転時に約20MPa以上に保持し、それ以外の運転時には50MPa以上に保持するように作動する。
【0027】
また、クランク軸7の回転角度を検出するクランク角センサ9が設けられている。このクランク角センサ9は、クランク軸7の端部に設けた被検出用プレート(図示省略)と、その外周に相対向するように配置された電磁ピックアップとからなり、この電磁ピックアップが被検出用プレートの外周部全周に所定角度おきに形成された突起部の通過に対応してパルス信号を出力するようになっている。
【0028】
上記エンジン本体1に接続された吸気通路10の下流部には、図示を省略したサージタンクを介して各気筒2毎の分岐部に分岐し、それらの分岐部がそれぞれ吸気ポートを介して各気筒2の燃焼室4に接続されている。また、吸気通路10には各気筒2に供給される吸気圧力を検出する吸気圧センサ10aが設けられている。
【0029】
上記吸気通路10には、その上流側から下流側に向かって順に、エンジン本体1に吸入される吸気流量を検出するホットフィルム式エアフローセンサ11と、後述のタービン21により駆動される吸気を圧縮するブロア12と、このブロア12により圧縮した吸気を冷却するインタークーラ13と、吸気通路10の断面積を絞る吸気絞り弁14とがそれぞれ設けられている。
【0030】
上記吸気絞り弁14は、全閉状態でも吸気が流通可能なように切り欠き部が設けられたバタフライバルブからなり、後述のEGR弁24と同様、ダイヤフラム15に作用する負圧の大きさが負圧制御用の電磁弁16により調節されることで、弁の開度が調整されるようになっている。また、上記吸気絞り弁14にはその開度を検出するセンサ(図示省略)が設けられている。
【0031】
また、エンジン本体1に接続された排気通路20の上流部は、各気筒2毎の分岐部に分岐し、それらの分岐部がそれぞれ排気ポートを介して各気筒2の燃焼室4に接続されている。そして、排気通路20には、その上流側から下流側に向かって順に、排気流により回転されるタービン21と、排気ガス中のNOXを浄化するNOX吸収材22と、このNOX吸収材22付近の排気ガス温度を検出する温度センサ19とが配設されている。尚、この温度センサ19に基づいてNOX吸収材22の温度を推定する。
【0032】
上記NOX吸収材22は、排気の流れ方向に沿って互いに平行に延びる多数の貫通孔を有するハニカム構造に形成されたコージェライト製担体を備え、その各貫通孔壁面に触媒層を2層に形成したものである。具体的には、内側触媒層には白金等の貴金属とNOX吸収材であるバリウムとが、多孔質材料であるアルミナやセリアをサポート材として担持しており、一方、外側触媒層には白金、ロジウム及びバリウムとが多孔質材料であるゼオライトをサポート材として担持している。このNOX吸収材22は、排気中の酸素濃度が高い時、即ち燃焼室4の空燃比がリーンな状態の時にNOXを吸収する一方、燃焼室4の空燃比が理論空燃比付近か又はそれよりもリッチな状態になって排気中の酸素濃度が低下すると、吸収していたNOXを放出して還元浄化する吸収還元タイプのものである。ここで、バリウムによるNOXの吸収及び放出作用は温度状態に依存し、約250℃〜約400℃の温度範囲ではNOX浄化率が高くなるものの、それよりも高くても、低くてもNOX浄化率は低下する。
【0033】
また、吸気通路10に配設された上記ブロア12と、排気通路20に配設された上記タービン21とで、ターボ過給機25が構成されている。このターボ過給機25は、排気通路20のノズル断面積が変化する構成のバリアブルジオメトリーターボ(VGT)からなるターボ過給機で、そのノズル断面積を変化させるためのダイヤフラム式アクチュエータ30と、このダイヤフラム式アクチュエータ30の負圧を制御するための電磁弁31とが設けられている。
【0034】
上記排気通路20には、排気ガスの一部を吸気に還流させる排気還流通路(以下EGR通路という)23が、タービン21の上流側において接続されている。そして、そのEGR通路23は、下流端が吸気絞り弁14よりも下流側の吸気通路10に接続されている。また、そのEGR通路23には下流側に、弁開度が調節可能に構成された負圧作動式の排気還流量調節弁(以下EGR弁という)24が配置されている。
【0035】
上記EGR弁24は、弁本体が図示を省略したスプリングによって閉方向に付勢されるとともに、ダイヤフラム式アクチュエータ24aにより開方向に駆動されることにより、EGR通路23の開度をリニアに調整するように構成されている。すなわち、上記ダイヤフラム式アクチュエータ24aには、負圧通路27が接続されるとともに、この負圧通路27が負圧制御用の電磁弁28を介してバキュームポンプ(負圧源)29に接続されている。そして、上記電磁弁28が負圧通路27を連通または遮断することにより、EGR弁駆動用の負圧が調節されてEGR弁24が開閉駆動されるようになっている。また、上記EGR弁24の設置位置には、その弁本体の位置を検出するリフトセンサ26が設けられている。
【0036】
上記燃料噴射弁5、高圧供給ポンプ8、吸気絞り弁14、EGR弁24、ターボ過給機25等は、後述するエンジンコントロールユニット(Engine Control Unit:以下ECUという)35内のメモリに記憶されたコンピュータ・プログラムに基づいて作動するように構成されている。そのため、このECU35には、上記圧力センサ6aからの出力信号と、クランク角センサ9からの出力信号と、圧力センサ10aからの出力信号と、エアフローセンサ11からの出力信号と、水温センサ18からの出力信号と、EGR弁24のリフトセンサ26からの出力信号と、運転者によって操作されるアクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ32との出力信号が入力される。
【0037】
上記ECU35は、エンジンの運転状態に応じて上記燃料噴射弁5から主噴射される燃料の噴射状態を制御する主噴射制御手段40と、主噴射後、膨張行程の前半の所定時期に上記燃料噴射弁5から燃料を後噴射するように制御する後噴射制御手段41と、エンジンの運転状態に応じて上記EGR弁を駆動して排気還流量を制御する排気還流量制御手段39とを有している。
【0038】
本実施形態では、上記主噴射制御手段40及び後噴射制御手段41によって以下の制御が行なわれる。
主燃焼の略終了直後に後燃焼が開始されるよう、後燃料の噴射時期が運転状態に基づいて制御される。
後燃料の噴射時期がNOX放出要求成立時点から段階的に遅角制御される。
後噴射量がNOX放出要求成立時点から段階的に増量制御される。
NOX放出要求に伴う後噴射時、各気筒での1燃焼サイクルで噴射される主噴射を複数回に分割して噴射するとともに、主噴射の噴射回数が減少或いは噴射休止間隔が減少される。
NOX吸収材22温度が低い時、各気筒での1燃焼サイクルで噴射される主噴射を複数回に分割して噴射するとともに、主噴射の噴射回数が増加或いは噴射休止間隔が増加される。
NOX吸収材22温度が低い時、NOX放出非要求時であっても後噴射が実行されるとともに、該後噴射時期がNOX放出要求時に対して進角される。
【0039】
以下、各制御(1)〜(6)について、説明する。
【0040】
(1)主燃焼の略終了直後に後燃焼が開始されるよう、後燃料の噴射時期を運転状態に基づいて制御。
【0041】
このディーゼルエンジンは、燃料の主噴射後の所定時期に後噴射を行うことで、上記主噴射により発生した煤を低減することが可能である。この場合、燃焼室4から排出される煤の量が多い傾向にある運転状態、例えばエンジン負荷が中負荷以上の運転状態、あるいはエンジン回転数が2000rpm程度の中回転数以上の運転状態にある場合や、排気通路20にディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)が設置されたエンジンにあっては、このDPFが300°C以下の低温状態にあることに起因してその浄化機能が低い場合に、燃料の主噴射による拡散燃料が終了した時点を基準にして設定された所定時期(エンジン回転数が1500rpm以上の運転状態では、圧縮行程上死点後の30°〜60°CAの時期)に、燃料の後噴射を行うことにより、上記煤の排出を低減することができる。
これは、上記拡散燃焼の終了時点で燃焼室4内に存在する煤と酸素との混合が促進され、着火し易い状態で、燃料が後噴射されることによる燃焼が始まるため、煤の発生を低減することができるためである。
【0042】
上記主噴射とは、エンジンの要求出力に相当する噴射量か、それ以上の量を、吸気行程から膨張行程初期までの所定時期に行う燃料噴射であり、この主噴射された燃料の全部または一部が拡散燃焼すると煤が発生するので、この煤を低減するために上記燃料の後噴射が行われる。この場合、圧縮行程状死点付近から膨張行程の初期にかけての所定時期に燃料を主噴射すれば、軽負荷状態以外では全て拡散燃料となり、軽負荷状態では予混合燃焼と拡散燃焼との両方が行われる。
【0043】
また、吸気行程から圧縮行程上死点前の間に燃料を主噴射すると、予混合燃焼が主体となり、この燃焼によっては煤が発生することはないが、燃焼室壁面に付着した燃料が圧縮行程上死点付近で着火することにより拡散燃焼が行われて煤が発生することがあり、このような場合においても、上記燃料の後噴射を行うことで煤を低減することができる。
【0044】
なお、上記燃料の主噴射は、吸気行程から圧縮行程上死点までの間の所定時期と、圧縮行程上死点付近から膨張行程初期までの間の所定時期との少なくとも二以下に分けて噴射する場合も含むものである。
【0045】
ここで、拡散燃焼の終了時期について詳細に説明する。この拡散燃焼は、熱発生率に基づいて求められ、「内燃機関講義」(出版社株式会社養賢堂、著者長尾不二夫)によれば、上記熱発生率は下記式(1)に示すように表される。
【0046】
dQ/dθ=[A/(K(θ)−1)]×[V(θ)・(dP(θ)/dθ)
+K(θ)・P(θ)・(dV(θ)/dθ)]…(1)
ここで、Aは熱の仕事当量、K(θ)は比熱比、V(θ)は行程容積、P(θ)は筒内圧力、θはクランク角である。
【0047】
小野測器株式会社製の燃焼解析装置CB566のマニュアルによれば、上記比熱比K(θ)は、下記式(2)〜(5)に基づいて表される。
【0048】
K(θ)=Cp/Cv…(2)
Cp=ap+b・(T(θ)/100)+c・(T(θ)/100)・2+d・(100 /T(θ))…(3)
Cv=Cp−(A・Ro)/M…(4)
T(θ)=(P(θ)・V(θ)/29.27)・G…(5)
ここで、Cpは定圧比熱、Cvは定容比熱、Roはガス定数、Mは空気の分子量、T(θ)はガス温度、Gはガス重量、ap,b,c,dはその他の定数である。
【0049】
上記式(2)〜(5)より、式(1)で示す熱発生率dQ/dθは、筒内圧力P(θ)と、行程容積V(θ)との関数f(P(θ),V(θ))になる。また、上記行程容積V(θ)を、ボア径BおよびストロークSに基づいて表すと、下記式(6)に示すようになるめ、上記熱発生率dQ/dθは、下記式(7)に示すようになる。
【0050】
V(θ)=(π・B2S/8)・(1−cosθ)…(6)
dQ/dθ=[f(P(θ+△θ),V(θ+△θ))−f(P(θ),V(θ))]/△θ…(7)
したがって、クランク角毎の筒内圧力データがあれば、これに基づいて上記熱発生率を計算することができる。このようにして求めた熱発生率を図示すると、図2(a)〜(c)に示すようになり、燃料の主噴射による燃焼に応じて熱発生率が正の方向に大きな値を示した後、上記拡散燃焼の終了に応じて熱発生率が0となるため、この熱発生率が略0となる時点t1に基づき、上記拡散燃焼の終了時点が求められる。
【0051】
本実施形態では、通常時は、上記のようにして予め求められた時点t1の近傍で、後噴射による燃焼が開始されるように、運転状態に基づいて予め設定された着火遅れ時間(例えば0.4ms〜0.7ms程度の時間)を考慮して、上記時点t1よりも上記着火遅れ時間に相当する分だけ、後噴射時期が早くなるように設定されている。
【0052】
なお、上記着火遅れ時間は、エンジンの排気量および燃料の噴射圧力に応じて変化するが、1000cc〜3000ccクラスのエンジンで、噴射圧力が50MPa〜200MPaの場合には、0.4ms〜0.7ms程度となる。また、上記着火遅れ時間は、圧縮行程上死点で行われる主噴射の着火遅れ時間(0.1ms〜0.3ms)よりも長く、これは圧縮行程上死点後の筒内温度が比較的低いときに、上記後噴射が行われるためである。
【0053】
また、燃料噴射弁に対する噴射駆動信号の出力タイミングとしては、上記の着火遅れ時間に、さらに噴射弁開閉信号の出力時点から実際の噴射が開始されるまでの間の無効時間(駆動遅れ時間)も考慮されたものがECU35に記憶されている。
【0054】
例えばエンジン回転数が2000rpmに制御されるとともに、平均有効圧力Peが0.57Mpaに制御されたエンジンの中負荷中回転時に、圧縮工程上死点付近で燃料を主噴射した場合における燃焼室内の熱発生率を、クランク角に対応したシリンダ内の圧力変化と、シリンダの容積変化とに基づき、熱力学的に計算してグラフ化すると、図2(b)に示すように、上記主噴射時点t0から0.1ms程度の遅れ時間Tmが経過した後に、主噴射された燃料が予混合燃焼することによる熱発生Yと、略同程度の拡散燃焼による熱発生Kが生じるとともに、圧縮行程上死点後の35°(CA)程度の時点tfより、0.6ms遅れた時点t1で上記拡散燃焼が終了することが確認された。
【0055】
したがって、上記圧縮行程上死点後の35°(CA)程度の時点tfで燃料の後噴射を行うことにより、この後噴射された燃料を上記拡散燃焼の終了時点t1で燃焼させることができる。つまり、上記時点tfで後噴射された燃料が、約0.6ms程度の着火遅れ時間(Tf)が経過した時点t1で、燃焼し始めて熱発生量Nが増大することになる。
【0056】
これに対してエンジン回転数が2500rpmに制御されるとともに、平均有効圧力Peが0.9MPaに制御されたエンジンに高負荷高回転時には、図2(c)に示すように、上記燃料の予混合燃焼の熱発生Yに比べて、かなりの長期間に亘り拡散燃焼による熱発生Kが生じ、この拡散燃焼が圧縮工程上死点後の47°(CA)程度より0.7ms遅れたかなり遅い時点t1で終了する傾向があるため、上記圧縮行程上死点後の47°(CA)程度の時点tfで、燃料の後噴射を行うことにより、この後噴射された燃料を上記拡散燃焼の終了時点t1で燃焼させることができる。
【0057】
なお、エンジン回転数が1500rpmに制御されるとともに、平均有効圧力Peが0.3MPaに制御されたエンジンの低負荷低回転時には、図2(a)に示すように、燃料の予混合燃焼と拡散燃焼とを熱発生状態によって区別することは困難であるが、圧縮行程上死点後の30°(CA)程度より約0.5ms遅れた比較的に早い時点t1で、上記拡散燃焼が終了して熱発生率が0となるため、上記圧縮行程上死点後の30°(CA)程度の時点tfで、燃料の後噴射を行うことにより、この後噴射された燃料を上記拡散燃焼の終了時点t1で燃焼させることができる。
【0058】
次に、上記拡散燃焼の終了時期を基準にして燃料の後噴射時期を設定することによる煤の低減効果について説明する。すなわち、エンジン回転数が1500rpmに制御されるとともに、平均有効圧力Peが0.3MPaに制御されたエンジンの低負荷低回転時において、燃料の主噴射後に、燃料の後噴射時期を種々に変化させて煤の発生量を測定する実験を行ったところ、図3(a)に示すように、燃料の主噴射後で、拡散燃焼の終了時点t1より上記着火遅れ時間に相当する時間だけ進角させた時点tfであると考えられる圧縮行程上死点後の30°(CA)以降に、燃料の後噴射時期を設定した場合に、煤の発生量が顕著に低減されることが確認された。
【0059】
また、同様にエンジン回転数が2000rpmに制御されるとともに、平均有効圧力Peが0.57MPaに制御されたエンジンの中負荷中回転時に、燃料の主噴射後に、燃料の後噴射時期を種々に変化させて煤の発生量を測定する実験を行ったところ、図3(b)に示すように、燃料の主噴射後で、拡散燃焼の終了時点t1より上記着火遅れ時間に相当する時間だけ進角させた時点tfであると考えられる圧縮行程上死点後の35°(CA)以降に燃料の後噴射時期を設定した場合に、煤の発生量が顕著に低減されることが確認された。
【0060】
さらに、エンジン回転数が2500rpmに制御されるとともに、平均有効圧力Peが0.9MPaに制御されたエンジンの高負荷高回転時において、燃料の主噴射後に、燃料の後噴射時期を種々に変化させて煤の発生量を測定する実験を行ったところ、図3(c)に示すように、燃料の主噴射後で、拡散燃焼の終了時点t1の近傍より上記着火遅れ時間に相当する時間だけ進角させた時点tfであると考えられる圧縮行程上死点後の47°(CA)以降に燃料の後噴射時期を設定した場合に、煤の発生量が顕著に低減されることが確認された。なお、上記各実験例では、エンジン負荷を一定に設定するとともに、燃料の主噴射量に対する後噴射量の比率を20%に設定した。
【0061】
尚、上記図3(a)〜(c)において、後噴射時期が0°(CA)の場合は、燃料の後噴射を実行することなく、主噴射のみを実行したときのデータを示している。
【0062】
また、エンジン回転数が1500rpmに制御されるとともに、平均有効圧力Peが0・3MPaに制御されたエンジンの低負荷低回転時に、燃料の主噴射による拡散燃焼の終了時点t1の近傍より上記着火遅れ時間に相当する時間だけ進角させた時点tfであると考えられる圧縮行程上死点後(ATDC)の30°(CA)の時点で、燃料の後噴射を行い、燃料の主噴射量に対する後噴射量の比率(P/T)を10%〜45%の範囲内で種々に変化させて煤の発生量を測定する実験を行ったところ、図4(a)の実線で示すように、上記後噴射量の比率(P/T)の増大に応じて煤発生量が減少した。これに対して上記時点tfよりも前であると考えられる圧縮行程上死点後(ATDC)の8°(CA)の時点で、燃料の後噴射を行った場合には、図4(a)の破線で示すように、上記後噴射量の比率(P/T)の増大に応じて煤の発生量が増加した。
【0063】
さらに、エンジン回転数が2000rpmに制御されるとともに、平均有効圧力Peが0.57MPaに制御されたエンジンの中負荷中回転時に、燃料の主噴射による拡散燃焼の終了時点t1の近傍より上記着火遅れ時間に相当する時間だけ進角させた時点tfであると考えられる圧縮行程上死点後(ATDC)の35°(CA)の時点および上記時点tfよりも前であると考えられる圧縮行程上死点後(ATDC)の20°(CA)の時点で、燃料を後噴射して煤の発生量を測定する実験を行い、かつエンジン回転数が2500rpmに制御されるとともに、平均有効圧力Peが0.9MPaに制御された高負荷高回転時に、燃料の主噴射による拡散燃焼の終了時点t1より上記着火遅れ時間に相当する時間だけ進角させた時点tf以降であると考えられる圧縮行程上死点後(ATDC)の48°(CA)の時点および上記時点tfよりも前であると考えられる圧縮行程上死点(ATDC)の20°(CA)の時点で、燃料を後噴射して煤の発生量を測定する実験を行った場合においても、図4(b),(c)に示すように、上記低負荷低回転時と同様のデータが得られた。
【0064】
上記実験データから、上記燃料の主噴射により燃焼室4内で発生した拡散燃焼の終了時点を基準にして燃料の後噴射時期を設定し、上記拡散燃焼の終了時点、またはその前後近傍に後噴射された燃料を着火させることにより、拡散燃焼の終了に応じてエンジンの燃焼室4内に存在する炭素と酸素とを充分に混合した状態で、燃料の後噴射により炭素を効果的に燃焼させることができ、燃焼室4内から排気通路20に導出される煤の排出量を低減できることがわかる。
【0065】
上記拡散燃焼の終了時点は、エンジンの負荷および回転数等に応じ、負荷が大きくなる程、或いは回転数が大きくなる程主噴射終了時期からの期間が長くなるように変化するため、例えば上記図2(a)〜(c)に示すように、拡散燃焼による熱発生率が0となる時点t1を、エンジンの運転状態において行った種々の実験データに基づいてマップ化し、このマップから読み出すことにより設定することができる。
【0066】
また、燃焼室4内の温度を検出する温度センサの検出信号、燃焼光センサの検出信号、または燃焼室4内に存在する電荷が偏った反応性の高い水素や炭化水素等の量を検出するセンサの検出信号等に応じて上記拡散燃焼状態を判別する燃焼状態判別手段を設け、この燃焼状態判別手段において、燃料の主噴射後の温度が所定温度以下の低温となった否か、燃焼光の発光がなくなったか否か、または水素や炭化水素の量が急減したか否か等を判別することにより、上記拡散燃焼の終了時点を求め、この時点を基準にして次の燃焼サイクルにおける燃料の後噴射時期を設定するように構成してもよい。さらに、温度センサによって検出された気筒内温度から断熱膨張温度を減算した値の微分値を求め、この微分値がーの値から0になった時点を検出することによって上記拡散燃焼の終了時期を判別するようにしてもよい。
【0067】
上記のように、エンジンの各運転状態に基づいて判別された拡散燃焼の終了時点に基づき、この拡散燃焼の終了時点付近(クランク角にして±5°)の時期、好ましくは上記拡散燃焼の終了直後に後噴射による燃焼が開始されるように、それぞれの運転状態の応じて燃料の後噴射の開始時期を設定するように構成することにより、エンジンの運転状態に対応した最適時期に燃料を後噴射して上記煤の排出量を効果的に低減することができる。
【0068】
尚、排気ガスにより駆動されて吸気を過給するターボ過給機25を備えたディーゼルエンジンでは、上記のように燃料の主噴射後に所定量の燃料が後噴射されると、排気ガス圧力が上昇して上記ターボ過給機25の過給作用が高められる。この結果、燃焼室4内に導入される新気量が増大されることにより、燃焼室4内に残存する炭素の燃焼が促進されて煤の発生が効果的に抑制されるという効果が得られる。そして、上記ターボ過給機25の過給作用により吸入空気量が増大すると、上記主噴射された燃料の拡散燃焼の終了時期が早くなる傾向があるので、この拡散燃焼の終了時期に対応させて上記燃料の後噴射時期を補正することにより、煤の発生を効果的に抑制して排気通路20に導出される煤の導出量を、より低減することができる。
【0069】
更には、上記ターボ過給機25を備えたディーゼルエンジンにおいて、排気ガスの一部を吸気系に還流させる排気ガス還流手段33を設けるとともに、上記ECU35に設けられた排気還流制御手段39により排気ガスの還流率が目標値となるようにフィードバック制御するように構成した場合には、上記ターボ過給機25の過給作用に応じて吸入空気量が増大すると、これに対応して吸気系に還流される排気ガスが増量されるため、燃焼室4内から排気通路20に導出されるNOx量が、さらに効果的に低減されるという利点がある。
【0070】
(2)後燃料の噴射時期をNOX放出要求成立時点から段階的に遅角制御。後噴射時期とHC量との関係については、エンジンの低負荷低回転時には、図5(a)に示すように、後噴射時期が圧縮行程上死点後の30°(CA)付近までの設定では、HCの生成量が顕著に増加することはなく、中負荷中回転時には、図5(b)に示すように、圧縮行程上死点後の35°(CA)付近までは、HCの生成量が顕著の増加することはなく、さらに、高負荷高回転時には、図5(c)に示すように、圧縮行程上死点後の45°(CA)付近までは、HCの生成量が顕著に増加することはないことが確認された。
【0071】
つまり、図5に示されるとおり、各運転領域毎に決まるHCの生成量が顕著になる後噴射時期を中心として、後噴射時期を進めるとHCの生成量が低下し、逆に、後噴射時期を遅くするとHCの生成量が増加する。
【0072】
本実施形態では、この図5に記載の特性を利用して還元剤としてのHC量を調整している。
【0073】
具体的には、NOX吸収材からのNOX放出要求成立時点では、まず、後噴射時期を各運転領域毎に決まるHCの生成量が顕著になる後噴射時期よりも進角してHC量を低減することにより、排気ガス中の酸素濃度の急激な低下を抑制できるとともに、その後は、後噴射時期を各運転領域毎に決まるHCの生成量が顕著になる後噴射時期よりも段階的に遅角してHC量を増加することにより、還元剤量が増加してNOX浄化率を向上できる。
【0074】
(3)後燃料をNOX放出要求成立時点から段階的に増量制御。
【0075】
本実施形態では、NOX吸収材からのNOX放出要求成立時点では、まず、後燃料量を比較的少なく設定して還元剤量を低減することにより排気ガス中の酸素濃度の急激な低下を抑制するとともに、その後は、後燃料量を段階的に増量して還元剤量を増加することによりNOX浄化率を向上できる。
【0076】
(4)NOX放出要求に伴う後噴射時、各気筒での1燃焼サイクルで噴射される主噴射を複数回に分割して噴射するとともに、主噴射の噴射回数を減少或いは噴射休止間隔を減少制御。
【0077】
ディーゼルエンジンにおける主噴射の多段噴射においては、噴射回数、噴射休止間隔を適切に設定することによって燃費が向上することが知られており、この点については、例えば、特開2001−055950号公報に開示されている。具体的には、噴射回数については、2分割噴射の時は3分割噴射の時に対して燃費率が大きく、噴射休止間隔については、噴射休止間隔が短い時は長い時に対して燃費率が大きくなる。
【0078】
従って、本実施形態では、主噴射を多段に分割して噴射するともに、NOX放出要求に伴う後噴射時は、NOX放出非要求時に対して主噴射の分割噴射回数を減少、或いは分割噴射回数は同一でも各主噴射間の噴射休止間隔を減少させることにより燃費の悪化を抑制できる。
【0079】
(5)NOX吸収材22温度が低い時、各気筒での1燃焼サイクルで噴射される主噴射を複数回に分割して噴射するとともに、主噴射の噴射回数を増加或いは噴射休止間隔を増加制御。
【0080】
ディーゼルエンジンにおける主噴射の多段噴射においては、噴射回数、噴射休止間隔を適切に設定することによって排気ガス温度を昇温できることが知られており、この点については、例えば、特開2001−055950号公報に開示されている。具体的には、噴射回数については、3分割噴射の時は2分割噴射の時に対して排気ガス温度が上昇し、噴射休止間隔については、噴射休止間隔が長い時は短い時に対して排気ガス温度が上昇する。
【0081】
従って、本実施形態では、主噴射を多段に分割して噴射するともに、NOX吸収材22温度が低い時は、NOX放出非要求時であっても、後燃焼を実行させるとともに、主噴射の分割噴射回数を増加、或いは分割噴射回数は同一でも各主噴射間の噴射休止間隔を増加させることにより、排気ガス温度の昇温が図れ、NOX吸収材22温度の昇温効果を向上できる。
【0082】
(6)NOX吸収材22温度が低い時、NOX放出非要求時であっても後噴射を実行するとともに、該後噴射時期をNOX放出要求時に対して進角制御。
【0083】
後噴射時期と排気ガス温度との関係については、エンジン回転数が2000rpmに制御されるとともに、平均有効圧力が0.5MPaに制御されたエンジンの中負荷中回転時に、後噴射時期、後噴射量を種々に変化させて排気ガス温度を測定する実験を行ったところ、図6に示すように、後噴射時期が、主燃焼の終了時期と略一致する圧縮上死点後35°(CA)付近で最も排気ガス温度が高くなり、そのクランク角よりも遅くなると緩やかに排気ガス温度が低下することが確認された。
【0084】
従って、本実施形態では、NOX吸収材22温度が低い時は非NOX放出要求時であっても後噴射を実行させるとともに、該後噴射時期をNOX放出要求時に対して主燃焼の終了時期に近づくよう進角させることにより、排気ガス温度を高いNOXが得られるNOX浄化温度域まで上昇でき、NOX吸収材22のNOX浄化率悪化を抑制できる。
【0085】
以下、図7〜図10に基づいて本実施形態の具体的制御を説明する。
【0086】
まず、図7のステップS1で各種データを入力し、ステップS2でエンジンの目標トルクTrを設定する。目標トルクTrは、例えば、エンジン回転数とアクセル開度とのマップに基づいて設定される。
【0087】
次に、ステップS3では、運転状態に応じた基本主噴射量Qmb、基本主噴射時期Imb及び基本後噴射量Qpbを設定する。基本主噴射量Qmb、基本主噴射時期Imbは、目標トルクTrとエンジン回転数とのマップに基づいて設定されている。また、基本後噴射量Qpbは、目標トルクTrとエンジン回転数との基本後噴射量供給マップに基づいて設定されており、煤の発生量が増加する高回転或いは高負荷領域の時のみ固定量として設定され、煤の発生量が少ないその他の領域についてはその量が0に設定される。尚、煤の発生量が少ないその他の領域については、燃費向上のため基本後噴射量Qpbを0に設定したが、基本後噴射量Qpbを0よりも大きく設定し、更なる煤低減の向上を図るようにしてもよい。また、煤の発生量が増加する高回転或いは高負荷領域については、基本後噴射量Qpbを固定量に設定したが、目標トルクTr、エンジン回転数が大きくなる程増量されるように設定してもよい。
【0088】
ステップS4では、NOX吸収材22温度Tcateを推定し、続くステップS5では、NOX吸収材22に吸収されているNOX量NOeを推定する。NOX吸収材22温度Tcateは、温度センサ19により検出された排気ガス温度に基づいて推定或いは、燃料噴射量やエンジン回転数等の運転状態に基づいて実験的に設定されている温度データに基づいて推定される。また、NOX量NOeは、空燃比がリーン運転されている時、燃料噴射量、エンジン回転数及び推定されたNOX吸収材22温度Tcateに基づいて瞬時吸収NOX量が求められ、その瞬時吸収NOX量が積算されて求められる。また、空燃比が理論空燃比或いは理論空燃比よりもリッチ運転されている時、燃料噴射量、エンジン回転数及び推定されたNOX吸収材22温度Tcateに基づいて瞬時放出NOX量が求められ、その瞬時放出NOX量が上記リーン運転中に推定された推定NOX量NOeから減
算され残存NOX量として求められる。
【0089】
ステップS6では、ステップS5で推定されたNOX量NOeが許容量NOo以上か否か判定する。ステップS6でYESと判定された時は、ステップS7に進み、タイマTをカウント中か否か判定する。ステップS7でNOと判定された時は、推定されたNOX量NOeが許容量NOo以下から以上になった状態であるため、以下ステップS8〜S11においてNOXを放出するための制御量を設定する。ステップS8では、主噴射を2段噴射とし、第1主噴射量Qm1λ、第1主噴射時期Im1λ、第2主噴射量Qm2λ、第2主噴射時期Im2λするとともに、該主噴射間隔を通常時(後述のステップS26に該当)に対して短く設定する。また、ステップS8では、後噴射量Qpλを再設定、後噴射時期Ipλを設定するとともに、最適後噴射時期Ipbaを設定する。ここで、最適後噴射時期Ipbaは、後噴射時期Ipλよりも進角側に設定され、第1主噴射量Qm1λと第2主噴射量Qm2λとの2段噴射における主燃焼の終了時期と一致する時点である。尚、主燃焼の終了時点は、図3で述べたとおり、エンジンの運転状態に応じて異なることから、最適後噴射時期Ipbaはエンジンの運転状態、例えば、エンジン回転数と目標トルクとのマップに予め設定されており、エンジン回転数、目標トルクが大きくなる程最適後噴射時期Ipbaは圧縮上死点からの遅角量が大きくされる。また、第1主噴射量Qm1λ、第2主噴射量Qm2λ及び後噴射量Qpλのトータル噴射量は、空燃比が理論空燃比或いは理論空燃比よりもリッチになるように設定される。
【0090】
ステップS9では、タイマT1、空燃比リッチ化終了時期Tenを設定する。タイマT1は、推定されたNOX量NOeが許容量NOo以下から以上になった時点から後噴射量をステップS3で設定した基本後噴射量QpbからステップS8で設定した後噴射量Qpλまで段階的に増量する期間で、ステップS8で設定された第1主噴射量Qm1λと第2主噴射量Qm2λとを合計した噴射量と、ステップS3で設定した基本主噴射量Qmbとの差の大きさに基づいて設定される。また、空燃比リッチ化終了時期Tenは、上記決定されたタイマT1に固定の所定時間、例えば、0.5〜5secを加算した時間に基づいて設定される。
【0091】
ステップS10では、後噴射量Qpλを段階的に増量するための1回当たりの増量率ΔQp、後噴射時期Ipλを段階的に遅角するための1回当たりの遅角率ΔIpを設定する。増量率ΔQpは、ステップS8で設定した後噴射量QpλとステップS3で設定した基本後噴射量Qpbとの差をステップS9で設定したタイマT1で除して設定される。遅角率ΔIpは、ステップS8で設定した後噴射時期Ipλと最適後噴射時期Ipbaとの差をステップS9で設定したタイマT1で除して設定される。
【0092】
ステップS11では、前回の後噴射量QpにステップS3で設定した基本後噴射量Qpbを代入するとともに、前回の後噴射時期Ipaに最適後噴射時期Ipbaを代入し、続くステップS12に進む。尚、上記ステップS7の判定でYESと判定された時は、既にステップS8〜S11の処理がなされているので、そのステップS8〜S11バイパスしてステップS12に進む。
【0093】
ステップS12では、タイマTをカウントアップし、ステップS13ではタイマTがステップS9で設定したタイマT1よりも小さいか否か判定する。ステップS13でYESと判定された時は、ステップS14で前回の後噴射量QpにステップS10で設定した増量率ΔQpを加算して今回の後噴射量Qpiを設定し、続くステップS15で前回の後噴射時期QpにステップS10で設定した遅角率ΔIpを加算して今回の後噴射時期Ipaiを設定する。
【0094】
そして、図8のステップS16では、ステップS8で設定された第1主噴射量Qm1λを第1主噴射時期Im1λにおいて噴射し、第2主噴射量Qm2λを第2主噴射時期Im2λにおいて噴射し、かつステップS14で段階的に増量された後噴射量QpiをステップS15で段階的に遅角された後噴射時期Ipaiにおいて噴射する。
【0095】
ステップS13でNOと判定された時は、ステップS17に進み、タイマTがステップS9で設定したタイマT1よりも大きく、かつステップS9で設定した空燃比リッチ化終了時期Tenよりも小さいか否か判定する。ステップS14でYESと判定された時は、ステップS18に進み、今回の後噴射量QpiにステップS8で設定された後噴射量Qpλを設定し、今回の後噴射時期IpaiにステップS8で設定された後噴射時期Ipλを設定する。
【0096】
そして、続くステップS16では、ステップS8で設定された第1主噴射量Om1λを第1主噴射時期Im1λにおいて噴射し、第2主噴射量Om2λを第2主噴射時期Im2λにおいて噴射し、かつステップS18で設定された後噴射量QpiをステップS18で設定された後噴射時期Ipaiにおいて噴射する。
【0097】
ステップS17においてNOと判定された時は、ステップS19においてタイマTをクリアして、推定されたNOX量NOeをリセットし、図8のステップS20に進む。また、上記ステップS6でNOと判定された時も、同様にステップ図8のS20に進む。
【0098】
ステップS20では、ステップS4で推定したNOX吸収材22温度Tcateが所定温度Tcato以下か否か判定する。ここで、所定温度Tcatoは、NOX吸収材22温度が活性温度(例えば、200℃)以上ではあるが、NOX吸収材22中に含まれる貴金属(例えば、Pt)が不活性状態で、NOX浄化率が低くなる温度に設定される。
【0099】
ステップS20でYESと判定された時は、ステップS21に進み、NOX吸収材22温度を昇温するための主噴射形態を設定する。具体的には、主噴射を3段噴射として、第1主噴射量Qm1b、第1主噴射時期Im1b、第2主噴射量Qm2b、第2主噴射時期Im2b、第3主噴射量Qm3b、第3主噴射時期Im3bを設定する。また、各主噴射の噴射休止間隔を50〜500μsに設定する。
尚、3段噴射にする代りに2段噴射とし、各主噴射の噴射休止間隔を3段噴射に対して長くする、例えば、500〜1000μsに設定してもよい。
【0100】
ステップS22では、ステップS21で3段に分割され、主噴射の噴射終了時期が変更になったのに伴い、その3段噴射による主燃焼の終了時期と一致する時期を最適な後噴射時期Ipbbとして設定する。つまり、ここでは主噴射が3段噴射で、かつ主噴射休止間隔が50〜500μsに設定された場合の主燃焼の終了時期と一致する時期を最適な後噴射時期Ipbbとして設定する。続く、ステップS23では、ステップS21で設定された3段に分割された主噴射を各噴射時期で噴射するとともに、ステップS3では、ステップS3設定された基本後噴射量QpbをステップS22で設定された最適な後噴射時期Ipbbにおいて噴射する。これによって、NOX吸収材22の温度を昇温することができる。
【0101】
ステップS20でNOと判定された時は、ステップS24に進み主噴射を2段噴射として設定し、各主噴射休止間隔を50〜500μsに設定する。
【0102】
ステップS25では、後噴射量Qpbが0に設定されているか否か判定し、NOと判定された時は、ステップS26に進み、ステップS24で設定された2段噴射に応じて、その2段噴射による主燃焼の終了時期と一致する時期を最適な後噴射時期Ipbcとして設定する。つまり、ここでは主噴射が2段噴射で、かつ主噴射休止間隔が50〜500μsに設定された場合の主燃焼の終了時期と一致する時期を最適な後噴射時期Ipbcとして設定する。
【0103】
ステップS27では、ステップS24で設定された2段に分割された主噴射を各噴射時期で噴射するとともに、後噴射量Qpbが設定されている時はステップS26で設定されたステップS3で設定された基本後噴射量QpbをステップS22で設定された最適な後噴射時期Ipbcにおいて噴射する。
【0104】
以下、本実施形態の作用・効果を、図9、図10に基づいて説明する。
【0105】
まず、図9に示されるように、NOX吸収材22の温度Tcateと推定NOX量NOeとに基づいて、以下の4つの状態に分けられる。
NOX吸収材22の温度Tcateが活性温度Tcatoよりも高く、推定NOX量NOeが許容量NOo以上となり、NOX放出要求が成立した時点T0からタイマT1までの間(第1期間1A)、
NOX吸収材22の温度Tcateが活性温度Tcatoよりも高く、推定NOX量NOeが許容量NOo以上となり、NOX放出要求が成立した時点T0からタイマT1まで経過した時点から空燃比リッチ化終了時期Tenまでの間を(第1期間1B)、
NOX吸収材22の温度Tcateが活性温度Tcatoよりも低く、推定NOX量NOeが許容量NOo以下の時(第2期間)
NOX吸収材22の温度Tcateが活性温度Tcatoよりも高く、
推定NOX量NOeが許容量NOo以下の時(第3期間)
そして、上記各状態に応じて図10に示されるように、以下の主噴射、後噴射制御が行われる。
第1期間1Aでは、図10(a)に示されるように、推定NOX量NOeが許容量NOo以上となり、NOX放出要求が設立した時点T0からタイマT1までの間、後燃料Qpiの噴射時期Ipiが主燃焼の終了時期Ipbaに対して段階的に遅角される(→でその動きを示す)。従って、NOX放出のために空燃比をリーンからリッチに移行した初期、HC量(還元剤量)の増加を抑制でき、排気中の酸素濃度の低下を緩慢にできるので、従来、破線で示すように多量のNOXが急激に放出されていたのを、実線で示すように抑制することができる。
第1期間1Aでは、図10(a)で示されるように、後燃料Qpiが、NOX放出要求時点T0からタイマT1までの間、段階的に増量される。(図中斜線部分)従って、排気の酸素濃度の低下を緩慢にでき、多量のNOXが急激に放出されるのを抑制できる。
第1期間1Bでは、図10(a)の実線で示される後燃料量Qpi、後噴射時期Ipiのように、後燃料が増量されると共に後噴射時期が遅角されることによって、排気中に供給される還元剤量を増加でき、NOX浄化率を向上することができる。
第1期間1A、1Bでは、図10(a)で示されるように、主噴射回数が2回(Qm1λ、Qm2λ)とされ、主噴射の噴射回数が減少される。従って、燃費の悪化を抑制できる。
第2期間では、図10(b)で示されるように、主噴射の噴射回数が3回(Qm1b、Qm2b、Qm3b)とされ、主噴射の噴射回数が増加される。従って、排気ガス温度を昇温でき、NOX吸収材22温度を昇温できる。
第2期間では、図10(b)で示されるように、後噴射時期IpbbをNOX放出要求時の後噴射時期Ipλに対して進角される。従って、NOX吸収材22温度が低い時、NOX吸収材22温度を昇温することができ、NOX浄化率を向上することができる。
第3期間では、図10(c)で示されるように、後燃料Qpbに基づく後燃焼時期Ipbcが、主燃焼の略終了時期直後となるよう、後燃料の噴射時期が運転状態に基づいて設定される。従って、エンジンの燃焼室4内に存在する炭素と酸素とがよく混合された状態で、後噴射された後燃料が上記炭素とともに燃焼するため、煤の排出量を抑制できる。
【0106】
(参考形態)
参考形態は、上記実施形態に対して、(2)の後燃料の噴射時期制御と、(3)の後燃料の噴射量制御との2点が異なり、他は同様である。
【0107】
後燃料の噴射時期、後燃料の噴射量は、具体的には以下のように制御される。
(2)後燃料の噴射時期がNOX放出要求成立時点では、主燃焼の終了時期に対して離れるように遅角させ、その後は、主燃焼の終了時期に近づくように制御される。
(3)後燃料量が、NOX放出要求成立時点では、第1所定増量に設定され、その後上記第1所定増量よりも少ない第2所定増量に設定される。
【0108】
以下、図11、図12に基づいて具体的に説明する。
【0109】
参考形態では、図7のフローチャート中波線で囲んだステップのみ上記実施形態と異なることから、この相違点のみ説明する。
【0110】
図11のステップS109では、後燃料の噴射時期を主燃焼の終了時期に対して遅角させる期間を規定するためのタイマT2と、空燃比リッチ化終了時期Tenとを設定する。ここで、T2と、Tenとは固定値である。
【0111】
ステップS110、S111では、図7のステップS11、S12と同様の処理を行う。ステップS112では、タイマTが上記ステップS109で設定したタイマT2よりも小さいか否か判定し、YESと判定された時は、ステップS113で今回の後噴射量Qpiと、今回の後燃料の噴射時期Ipiとを設定する。今回の後噴射量Qpiは、上記ステップS110で設定された前回の後噴射量Qpに予め設定した固定の増量分ΔQpzを加算して求める。今回の後燃料の噴射時期Ipiは、上記ステップS110で設定された前回の後燃料の噴射時期Ipに予め設定した固定の遅角補正分ΔIpzを加算して求める。
【0112】
ステップS112でNOと判定された時は、ステップS114でタイマTがステップS109で設定したタイマT2よりも大きく、かつ空燃比リッチ終了時期Tenよりも小さいか否か判定する。ステップS114でYESと判定された時は、ステップS115で今回の後噴射量Qpiと、今回の後燃料の噴射時期Ipiとを設定する。今回の後噴射量Qpiは、図7ステップS18で設定された後噴射量Qpλと同様で、今回の後燃料の噴射時期Ipiは、図7ステップS18で設定された後燃料の噴射時期Ipλと同様である。
【0113】
以下、参考形態の作用・効果を、図9、図12に基づいて説明する。尚、上記実施形態と同様の効果については、その記載を省略する。
第1期間1Aでは、図12(a)に示されるように、推定NOX量NOeが許容量NOo以上となり、NOX放出要求が設立した時点T0からタイマT2までの間、後燃料の噴射時期Ipa+ΔIpが主燃焼の終了時期Ipbaに対して遅角される。従って、NOX放出のために空燃比をリーンからリッチに移行した初期、HC量を増量でき、NOX浄化率の低下を抑制できる。
第1期間1Aでは、図12(a)に示されるように、推定NOX量NOeが許容量NOo以上となり、NOX放出要求が設立した時点T0からタイマT2までの間、後燃料量が増加される(図中斜線部分)。従って、NOX放出のために空燃比をリーンからリッチに移行した初期、HC量を増量でき、NOX浄化率の低下を抑制できる。
第1期間1Bでは、図12(b)に示されるように、後燃料Qpb量が減量されるとともに後燃料の噴射時期Ipλが進角されるため、燃費の悪化を抑制できる。
【0114】
尚、上記実施形態及び参考形態では、ディーゼルエンジンの例を示したが、筒内に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式ガソリンエンジンに適用してもよい。その場合、後燃料の燃焼時期に再度点火プラグにより点火させ、後燃焼を確実に行わせるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】ディーゼルエンジンの排気浄化装置を示す全体図。
【図2】燃焼室ないにおける熱発生率の変化をタイムチャート。
【図3】後噴射量と煤発生量との関係を示すグラフ。
【図4】主噴射量に対する後噴射量の比率と煤発生量との関係を示すグラフ。
【図5】主噴射量に対する後噴射量の比率とHC量との関係を示すグラフ。
【図6】後噴射量と排気ガス温度との関係を示すグラフ。
【図7】実施形態における燃料噴射制御を示すフローチャート。
【図8】実施形態における燃料噴射制御を示すフローチャート。
【図9】実施形態に係るタイムチャート。
【図10】実施形態に係るタイムチャート。
【図11】参考形態における燃料噴射制御を示すフローチャート。
【図12】参考形態に係るタイムチャート。
【符号の説明】
1:エンジン本体
5:燃料噴射弁
22:NOX吸収材
40:主噴射制御手段
41:副噴射制御手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust emission control device for an engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, NO emitted from diesel engines and gasoline enginesX(Nitrogen oxide) is the NO placed in the exhaust passage of the engineXIt is known to reduce and purify with an absorbent material. This NOXThe absorber is NO in an oxygen-excess atmosphere with an oxygen concentration in the exhaust gas of a predetermined value (for example, 4%) or more.XNO is absorbed as the oxygen concentration decreasesXAre to be released. This NOXAbsorber is NOXNO increases when absorption increasesXBefore it happens, NOXSo-called refreshing to release the slag is required. For example, NOXNO absorbed by the absorbentXWhen the absorption amount exceeds a predetermined amount, the air-fuel ratio supplied to the engine is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio, so that the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced and NO is reduced.XIs being released.
[0003]
However, according to the above prior art, NO is initially detected when the air-fuel ratio in the exhaust gas shifts from lean to rich, that is, when the O2 concentration in the exhaust gas decreases from, for example, 4% or more to 0.5% or less.XLarge amounts of NO from the absorbentXIs released rapidly, so this NOXWhich leads to a shortage of HC for reducing NO.XThere is a problem that the purification rate decreases.
[0004]
Therefore, in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-090594, the above-described NOXAn absorbent material is provided in the exhaust passage of the engine, and usually the main fuel is injected during the compression stroke.XNO from absorbentXIn addition to the main fuel injection, so-called post-injection is performed in which fuel is injected in the expansion stroke or exhaust stroke, and the post-injection timing is delayed from the compression top dead center for a predetermined time from the start of post-injection. Is increased, and then the retardation angle is decreased. According to this prior art, NOXNO from absorbentXWhen a large amount of HC is released, a large amount of HC can be supplied by delaying the start of post-injection.XNO released from the absorbentXIt is possible to avoid a state in which HC for reducing the amount is insufficient.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the above-described prior art, NO is initially detected when the air-fuel ratio in the exhaust gas shifts from lean to rich.XLarge amounts of NO from the absorbentXCan be solved, but if the post-injection time is not set properly, it is effective to discharge soot made of carbon particle condensate generated in the combustion chamber of the engine into the atmosphere. There was a problem that it could not be suppressed.
[0006]
The present invention has been made in consideration of the above problems, and the problem is NO.XNO from absorbentXDuring release, a large amount of NO while suppressing the generation of sootXIs to suppress the sudden release.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides the following solution as a solution.
[0008]
That is, the present applicant has found and proposed that the soot discharge can be effectively suppressed by setting the post-combustion timing to be almost immediately after the end of the main combustion. (Japanese Patent Application No. 2000-352922) In the present invention, such post-injection timing control is performed with a large amount of NO.XAfter that, by adjusting the injection amount and the injection timing so that the sudden release can be suppressed, soot generation is suppressed and a large amount of NO isXIt is intended to achieve a balance with rapid release suppression.
[0009]
Specifically, first, in the first configuration of the present invention, the fuel injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber and the exhaust passage are arranged in an oxygen-excess atmosphere.XAs the oxygen concentration decreases, NOXNO releaseXAn absorbent material and main combustion means for injecting main fuel by the fuel injection valve at a predetermined time up to the vicinity of compression top dead center and performing main combustion that generates a required torque at least in the first half of the expansion stroke based on the main fuel , NO aboveXNO from absorbentXWhen the release request is made, the fuel injection valve injects the rear fuel at a predetermined time in the first half of the expansion stroke after the main fuel injection so that the combustion starts almost immediately after the main combustion is finished, and the amount of the rear fuel NOXFrom the time when the release request is established until the predetermined period elapses, post-combustion means that gradually increases with the passage of time,
It is comprised so that it may be provided.
[0010]
According to the first configuration of the present invention, NOXNO from absorbentXWhen the release request is made, the post-combustion time is set based on the approximate end time of the main combustion, so that the post-injected post-injected fuel is in a state where the carbon present in the engine combustion chamber and the surrounding oxygen are well mixed. Since it burns with the carbon, the amount of soot discharged from the carbon condensate can be effectively reduced.
[0011]
Also, after fuel is NOXBy gradually increasing the amount from the time when the release request is established, the decrease in oxygen concentration in the exhaust gas can be moderated, and the initial NO at which the air-fuel ratio in the exhaust gas has shifted from lean to richXNO from absorbentXNO can be released slowly, so NOXIt can suppress that a purification rate falls.
[0012]
Further, in the second configuration of the present invention, the fuel injection valve that directly injects the fuel into the combustion chamber and the exhaust passage are disposed, and NO is generated in an oxygen-excess atmosphere.XAs the oxygen concentration decreases, NOXNO releaseXAn absorbent material and main combustion means for injecting main fuel by the fuel injection valve at a predetermined time up to the vicinity of compression top dead center and performing main combustion that generates a required torque at least in the first half of the expansion stroke based on the main fuel , NO aboveXNO from absorbentXAt the time of the release request, after the main fuel is injected, after the main fuel is injected, the fuel is injected by the fuel injection valve at a predetermined time in the first half of the expansion stroke, and the post-combustion is started. Set the combustion time to NOXA post-combustion means for retarding the main combustion in a stepwise manner with the passage of time from the time when the release request is established until a predetermined period elapses,
It is comprised so that it may be provided.
[0013]
According to the second configuration of the present invention, NOXNO from absorbentXWhen the release request is made, the post-combustion time is set based on the approximate end time of the main combustion. Since it burns with the carbon, the amount of soot discharged from the carbon condensate can be effectively reduced.
[0014]
The amount of reducing agent supplied into the exhaust gas depends on the amount of post fuel that is not combusted in the combustion chamber and is released into the exhaust passage, and the amount that is released increases as the post combustion timing is delayed. Therefore, according to the second configuration of the present invention, the combustion timing of the post-combustion is NO.XBy being configured to retard in stages from the time when the release request is established, the early stage when the air-fuel ratio in the exhaust gas shifts from lean to rich, the post-combustion time is early, and the post-fuel burns sufficiently in the combustion chamber. An increase in the amount of reducing agent supplied inside can be suppressed. As a result, the decrease in oxygen concentration in the exhaust gas can be moderated, so NOXLarge amounts of NO from the absorbentXCan be prevented from being released rapidly. After that, the combustion timing of post-combustion is retarded in stages, so that the amount of reducing agent supplied into the exhaust can be increased, and NOXCan be reduced and purified efficiently.
[0015]
MaThe first of the present invention3In this configuration, the engine is a diesel engine, and the main combustion means is multistage injection in which the main injection is divided into multiple injections near the top dead center of the compression stroke, and is not performed during post-combustion by the post-combustion means. With respect to the time of post-combustion, the number of injections of the multistage injection is reduced or the injection pause interval is reduced.
[0016]
As described above, when post-combustion is performed, the fuel efficiency for the post-fuel becomes worse. On the other hand, in multistage injection of main injection, it is known that fuel efficiency is improved by appropriately setting the number of injections and the injection pause interval. (For example, refer to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-055950) For example, the number of injections is large when the fuel is divided into two, and the fuel consumption rate is large compared to the three-split injection, and the injection pause interval is long when the injection pause interval is short. Fuel consumption rate is greater than time. Therefore, according to the fifth configuration of the present invention, at the time of post-combustion, the fuel consumption deterioration associated with post-combustion is reduced by reducing the number of injections of multi-stage injection or by shortening the injection pause interval compared to non-post-combustion. Can be suppressed.
[0017]
In addition, the first of the present invention4In this configuration, a computer program incorporated in hardware resources including a computer is provided, and the computer program injects main fuel directly into the combustion chamber by the fuel injection valve at a predetermined time up to the vicinity of the compression top dead center. , A main combustion procedure for performing main combustion for generating a required torque at least in the first half of the expansion stroke based on the main fuel, and NOXNO from absorbentXAt the time of release request, after the main fuel is injected, the fuel injection valve directly injects the rear fuel into the combustion chamber at a predetermined timing in the first half of the expansion stroke so that the combustion is started almost immediately after the main combustion. Fuel amount is NOXA post-combustion procedure that gradually increases as time elapses from when the release request is established until a predetermined period elapses,
The hardware resource is configured to be executed.
[0018]
First of the present invention4According to the configuration of NOXNO from absorbentXWhen the release request is made, the post-combustion time is set based on the approximate end time of the main combustion, so that the post-injected post-injected fuel is in a state where the carbon present in the engine combustion chamber and the surrounding oxygen are well mixed. Since it burns with the carbon, the amount of soot discharged from the carbon condensate can be effectively reduced.
[0019]
Also, the amount of fuel afterXBy gradually increasing the amount from the time when the release request is established, the decrease in oxygen concentration in the exhaust gas can be moderated, and the initial NO at which the air-fuel ratio in the exhaust gas has shifted from lean to richXNO from absorbentXNO can be released slowly, so NOXIt can suppress that a purification rate falls.
[0020]
First of the present invention5In this configuration, a computer program incorporated in hardware resources including a computer is provided, and the computer program injects main fuel directly into the combustion chamber by the fuel injection valve at a predetermined time up to the vicinity of the compression top dead center. A main combustion procedure for performing main combustion for generating a required torque at least in the first half of the expansion stroke based on the main fuel;
NOXNO from absorbentXWhen the release request is made, after the main fuel is injected, the fuel injection valve directly injects the rear fuel into the combustion chamber at a predetermined timing in the first half of the expansion stroke so that the combustion is started almost immediately after the main combustion. Set the combustion timing of post-combustion to NOXA post-combustion procedure for retarding stepwise with the passage of time from the time when the release request is established until a predetermined period elapses,
The hardware resource is configured to be executed.
[0021]
First of the present invention5According to the configuration of NOXNO from absorbentXWhen the release request is made, the post-combustion time is set based on the approximate end time of the main combustion, so that the post-injected post-injected fuel is in a state where the carbon present in the engine combustion chamber and the surrounding oxygen are well mixed. Since it burns with the carbon, the amount of soot discharged from the carbon condensate can be effectively reduced.
[0022]
Also, the combustion timing of post-combustion is NOXBy being configured to retard in stages from the time when the release request is established, the early stage when the air-fuel ratio in the exhaust gas shifts from lean to rich, the post-combustion time is early, and the post-fuel burns sufficiently in the combustion chamber. An increase in the amount of reducing agent supplied inside can be suppressed. As a result, the decrease in oxygen concentration in the exhaust gas can be moderated, so NOXLarge amounts of NO from the absorbentXCan be prevented from being released rapidly. After that, the combustion timing of post-combustion is retarded in stages, so that the amount of reducing agent supplied into the exhaust can be increased, and NOXCan be efficiently reduced and purified.
[0023]
【The invention's effect】
According to the present invention, NOXNO from absorbentXDuring release, a large amount of NO while suppressing the generation of sootXCan be prevented from being released rapidly.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 1 is an overall view of an automobile diesel engine according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1,
[0026]
The
[0027]
A
[0028]
In the downstream portion of the
[0029]
In the
[0030]
The
[0031]
Further, the upstream portion of the
[0032]
NO aboveXThe absorbent 22 includes a cordierite carrier formed in a honeycomb structure having a large number of through holes extending in parallel to each other along the flow direction of exhaust gas, and two catalyst layers are formed on each through hole wall surface. It is. Specifically, the inner catalyst layer has a noble metal such as platinum and NO.XAbsorbent barium supports porous materials such as alumina and ceria as support materials, while the outer catalyst layer supports platinum, rhodium and barium as porous materials as support materials. is doing. This NOXThe absorbent 22 is NO when the oxygen concentration in the exhaust gas is high, that is, when the air-fuel ratio of the
[0033]
The
[0034]
An exhaust gas recirculation passage (hereinafter referred to as an EGR passage) 23 that recirculates part of the exhaust gas to the intake air is connected to the
[0035]
The
[0036]
The
[0037]
The
[0038]
This embodimentIn this state, the following control is performed by the main injection control means 40 and the post injection control means 41.
The post-fuel injection timing is controlled based on the operating state so that post-combustion is started immediately after the end of main combustion.
After fuel injection timing is NOXThe retardation is controlled step by step from the time when the release request is established.
After injection amount is NOXIncrease control is performed step by step from the time when the release request is established.
NOXAt the time of post-injection in response to the release request, the main injection injected in one combustion cycle in each cylinder is divided into multiple injections, and the number of main injections is reduced or the injection pause interval is reduced.
NOXWhen the temperature of the absorbent 22 is low, the main injection injected in one combustion cycle in each cylinder is divided into multiple injections, and the number of main injections is increased or the injection pause interval is increased.
NOXWhen absorbent 22 temperature is low, NOXEven when the discharge is not requested, the post injection is executed and the post injection timing is NO.XIt is advanced with respect to the release request time.
[0039]
Hereinafter, each control (1)-(6) is demonstrated.
[0040]
(1) The injection timing of the post fuel is controlled based on the operating state so that the post combustion is started almost immediately after the main combustion is completed.
[0041]
This diesel engine can reduce soot generated by the main injection by performing the post injection at a predetermined time after the main injection of fuel. In this case, when the engine is in an operation state in which the amount of soot discharged from the
This is because mixing of soot and oxygen present in the
[0042]
The main injection is a fuel injection that is performed at a predetermined timing from the intake stroke to the initial stage of the expansion stroke at an injection amount corresponding to the required output of the engine or more, and one or all of the main injected fuels. Since the soot is generated when the part diffuses and burns, the fuel is post-injected to reduce the soot. In this case, if the main injection of fuel is performed at a predetermined time from the vicinity of the compression stroke dead center to the beginning of the expansion stroke, all the fuel becomes diffusion fuel except in the light load state, and both the premixed combustion and the diffusion combustion are performed in the light load state. Done.
[0043]
In addition, if the main fuel is injected between the intake stroke and the top dead center of the compression stroke, premixed combustion is mainly performed, and no soot is generated by this combustion, but the fuel adhering to the wall of the combustion chamber is compressed. When ignition occurs near the top dead center, diffusion combustion may occur and soot may be generated. Even in such a case, soot can be reduced by performing the post-injection of the fuel.
[0044]
The main fuel injection is divided into at least two or less of a predetermined timing from the intake stroke to the compression stroke top dead center and a predetermined timing from the vicinity of the compression stroke top dead center to the early stage of the expansion stroke. Including the case of doing.
[0045]
Here, the end timing of diffusion combustion will be described in detail. This diffusion combustion is determined based on the heat generation rate, and according to the “Internal combustion engine lecture” (publisher Yokendo Co., Ltd., author Fujio Nagao), the heat generation rate is expressed as shown in the following formula (1). expressed.
[0046]
dQ / dθ = [A / (K (θ) −1)] × [V (θ) · (dP (θ) / dθ)
+ K (θ) · P (θ) · (dV (θ) / dθ)] (1)
Here, A is the work equivalent of heat, K (θ) is the specific heat ratio, V (θ) is the stroke volume, P (θ) is the in-cylinder pressure, and θ is the crank angle.
[0047]
According to the manual of the combustion analyzer CB566 manufactured by Ono Sokki Co., Ltd., the specific heat ratio K (θ) is expressed based on the following formulas (2) to (5).
[0048]
K (θ) = Cp / Cv (2)
Cp = ap + b · (T (θ) / 100) + c · (T (θ) / 100) · 2 + d · (100 / T (θ)) (3)
Cv = Cp− (A · Ro) / M (4)
T (θ) = (P (θ) · V (θ) /29.27) · G (5)
Here, Cp is constant pressure specific heat, Cv is constant volume specific heat, Ro is gas constant, M is the molecular weight of air, T (θ) is gas temperature, G is gas weight, ap, b, c and d are other constants. is there.
[0049]
From the above formulas (2) to (5), the heat generation rate dQ / dθ shown in formula (1) is a function f (P (θ), which is a function of the in-cylinder pressure P (θ) and the stroke volume V (θ). V (θ)). Further, when the stroke volume V (θ) is expressed based on the bore diameter B and the stroke S, the heat generation rate dQ / dθ is expressed by the following equation (7). As shown.
[0050]
V (θ) = (π · B 2 S / 8) · (1-cos θ) (6)
dQ / dθ = [f (P (θ + Δθ), V (θ + Δθ)) − f (P (θ), V (θ))] / Δθ (7)
Therefore, if there is in-cylinder pressure data for each crank angle, the heat generation rate can be calculated based on this data. The heat generation rate obtained in this way is shown in FIGS. 2A to 2C, and the heat generation rate showed a large value in the positive direction according to the combustion by the main injection of fuel. Thereafter, since the heat generation rate becomes 0 in accordance with the end of the diffusion combustion, the end point of the diffusion combustion is obtained based on the time t1 at which the heat generation rate becomes substantially zero.
[0051]
RealProcessingIn the state, at the normal time, an ignition delay time (for example, 0.4 ms) set in advance based on the operation state so that the combustion by the post-injection is started in the vicinity of the time point t1 obtained in advance as described above. In consideration of a time of about 0.7 ms), the post-injection timing is set to be earlier than the time t1 by an amount corresponding to the ignition delay time.
[0052]
The ignition delay time varies depending on the engine displacement and the fuel injection pressure. When the injection pressure is 50 MPa to 200 MPa in an engine of 1000 cc to 3000 cc, the ignition delay time is 0.4 ms to 0.7 ms. It will be about. The ignition delay time is longer than the ignition delay time (0.1 ms to 0.3 ms) of the main injection performed at the compression stroke top dead center. This is because the in-cylinder temperature after the compression stroke top dead center is relatively low. This is because the post-injection is performed when it is low.
[0053]
In addition, as an output timing of the injection drive signal to the fuel injection valve, an invalid time (drive delay time) from the time when the injection valve opening / closing signal is output until the actual injection is started is also included in the above ignition delay time. What has been taken into account is stored in the
[0054]
For example, when the engine speed is controlled to 2000 rpm and the average effective pressure Pe is controlled to 0.57 Mpa, the heat in the combustion chamber in the case of main injection of fuel near the top dead center at the time of compression during medium-load rotation When the occurrence rate is thermodynamically calculated and graphed based on the change in pressure in the cylinder corresponding to the crank angle and the change in volume of the cylinder, as shown in FIG. After a delay time Tm of about 0.1 ms elapses, heat generation Y due to premixed combustion of the main injected fuel and heat generation K due to diffusion combustion of approximately the same level occur, and top dead center of the compression stroke It was confirmed that the diffusion combustion ended at a time t1 which was delayed by 0.6 ms from a later time tf of about 35 ° (CA).
[0055]
Therefore, by performing the fuel post-injection at the time tf of about 35 ° (CA) after the top dead center of the compression stroke, the fuel injected thereafter can be burned at the end time t1 of the diffusion combustion. In other words, the fuel that has been post-injected at time tf starts to combust at time t1 when the ignition delay time (Tf) of about 0.6 ms has elapsed, and the heat generation amount N increases.
[0056]
On the other hand, when the engine speed is controlled to 2500 rpm and the average effective pressure Pe is controlled to 0.9 MPa, the engine is premixed as shown in FIG. Compared with the heat generation Y of combustion, heat generation K due to diffusion combustion occurs for a considerably long period of time, and this diffusion combustion is considerably late at 0.7 ms behind about 47 ° (CA) after the top dead center of the compression process. Since there is a tendency to end at t1, by performing post-injection of fuel at a time tf of about 47 ° (CA) after the top dead center of the compression stroke, the fuel injected thereafter is terminated at the end of the diffusion combustion. It can be burned at t1.
[0057]
When the engine speed is controlled to 1500 rpm and the average effective pressure Pe is controlled to 0.3 MPa, when the engine is under low load and low speed, as shown in FIG. Although it is difficult to distinguish the combustion from the heat generation state, the diffusion combustion is completed at a relatively early time t1 that is about 0.5 ms later than about 30 ° (CA) after the top dead center of the compression stroke. Since the heat generation rate becomes zero, the post-injection of the fuel is performed at the time tf of about 30 ° (CA) after the top dead center of the compression stroke. It can be burned at time t1.
[0058]
Next, the effect of reducing soot by setting the post-injection timing of the fuel based on the end timing of the diffusion combustion will be described. That is, after the main injection of the fuel, the fuel post-injection timing is changed variously at the time of low load and low rotation of the engine in which the engine speed is controlled to 1500 rpm and the average effective pressure Pe is controlled to 0.3 MPa. As shown in FIG. 3 (a), an experiment was conducted to measure the amount of soot generated, and after the main injection of fuel, the advance was made by a time corresponding to the ignition delay time from the end point t1 of diffusion combustion. It has been confirmed that the amount of soot generated is remarkably reduced when the fuel post-injection timing is set after 30 ° (CA) after the top dead center of the compression stroke, which is considered to be the time tf.
[0059]
Similarly, after the main injection of the fuel, the fuel post-injection timing is variously changed during the middle-load medium rotation when the engine speed is controlled to 2000 rpm and the average effective pressure Pe is controlled to 0.57 MPa. As shown in FIG. 3 (b), an experiment was conducted to measure the amount of soot generated. After the main injection of fuel, the advance angle was increased by a time corresponding to the ignition delay time from the end point t1 of diffusion combustion. It was confirmed that the generation amount of soot was remarkably reduced when the fuel post-injection timing was set after 35 ° (CA) after the top dead center of the compression stroke, which is considered to be the time tf.
[0060]
Further, after the main injection of the fuel, the post-injection timing of the fuel is variously changed at the time of high load high rotation of the engine in which the engine speed is controlled to 2500 rpm and the average effective pressure Pe is controlled to 0.9 MPa. As shown in FIG. 3 (c), an experiment was conducted to measure the amount of soot generated, and after the main injection of fuel, the fuel was advanced by a time corresponding to the ignition delay time from the vicinity of the end point t1 of diffusion combustion. It was confirmed that the amount of soot generated is significantly reduced when the fuel post-injection timing is set after 47 ° (CA) after the top dead center of the compression stroke, which is considered to be the time point tf when the angle is made. . In each of the above experimental examples, the engine load was set constant, and the ratio of the post-injection amount to the main injection amount of fuel was set to 20%.
[0061]
In FIGS. 3A to 3C, when the post-injection timing is 0 ° (CA), data is shown when only main injection is performed without performing post-injection of fuel. .
[0062]
Further, when the engine speed is controlled to 1500 rpm and the average effective pressure Pe is controlled to 0.3 MPa, when the engine is under low load and low speed, the ignition delay is delayed from the vicinity of the end point t1 of the diffusion combustion by the main injection of fuel. At the time of 30 ° (CA) after the top dead center (ATDC) of the compression stroke, which is considered to be a time point tf that is advanced by a time corresponding to the time, the fuel is post-injected, and the fuel after the main injection amount When an experiment was conducted to measure the amount of soot generated by changing the ratio (P / T) of the injection amount in the range of 10% to 45%, as shown by the solid line in FIG. As the post injection amount ratio (P / T) increased, soot generation decreased. On the other hand, when fuel post-injection is performed at 8 ° (CA) after the top dead center of the compression stroke (ATDC), which is considered to be before the time tf, FIG. As shown by the broken line, the amount of soot increased with the increase in the ratio of the post-injection amount (P / T).
[0063]
Further, when the engine speed is controlled to 2000 rpm and the average effective pressure Pe is controlled to 0.57 MPa, the ignition delay is delayed from the vicinity of the end point t1 of the diffusive combustion due to the main injection of fuel at the time of medium-load rotation. Compression stroke top deadline considered to be a
[0064]
From the experimental data, the fuel post-injection timing is set based on the end point of the diffusion combustion generated in the
[0065]
The end point of the diffusion combustion changes so that the period from the main injection end timing becomes longer as the load increases or the rotation speed increases according to the engine load and the rotation speed. As shown in 2 (a) to (c), the time point t1 at which the heat generation rate due to diffusion combustion becomes 0 is mapped based on various experimental data performed in the engine operating state, and read out from this map. Can be set.
[0066]
Further, the detection signal of the temperature sensor for detecting the temperature in the
[0067]
As described above, based on the end point of diffusion combustion determined based on each operating state of the engine, the time near the end point of diffusion combustion (crank angle ± 5 °), preferably the end of diffusion combustion By configuring so that the start timing of fuel post-injection is set according to each operating state so that combustion by post-injection is started immediately afterward, the fuel is discharged at the optimal time corresponding to the operating state of the engine. The amount of soot discharged by jetting can be effectively reduced.
[0068]
Note that in a diesel engine equipped with a
[0069]
Further, in the diesel engine equipped with the
[0070]
(2) NO after fuel injection timingXStep-by-step delay control from the time the release request is established. Regarding the relationship between the post-injection timing and the amount of HC, as shown in FIG. 5A, the post-injection timing is set to about 30 ° (CA) after the top dead center of the compression stroke when the engine is under low load and low speed. However, the amount of HC produced does not increase significantly, and during medium-load rotation, as shown in FIG. 5 (b), HC production occurs until around 35 ° (CA) after the top dead center of the compression stroke. The amount of HC does not increase significantly, and at the time of high load and high rotation, as shown in FIG. 5 (c), the amount of HC produced is significant until around 45 ° (CA) after the top dead center of the compression stroke. It was confirmed that it would not increase.
[0071]
That is, as shown in FIG. 5, the HC generation amount decreases as the post-injection timing is advanced, centering on the post-injection timing at which the HC generation amount determined for each operation region becomes significant. If the time is delayed, the amount of HC produced increases.
[0072]
In the present embodiment, the amount of HC as a reducing agent is adjusted using the characteristics shown in FIG.
[0073]
Specifically, NOXNO from absorbentXAt the time when the release request is established, the oxygen concentration in the exhaust gas is first reduced by advancing the post-injection timing from the post-injection timing at which the HC generation amount determined for each operating region becomes significant, and reducing the HC amount. Abrupt decline can be suppressed, and thereafter the post-injection timing is reduced by increasing the amount of HC by retarding the post-injection timing step by step from the post-injection timing at which the amount of HC generated for each operating region becomes significant. NO increases due to increased dosageXThe purification rate can be improved.
[0074]
(3) NO after fuelXIncrease control step by step from the time the release request is established.
[0075]
In this embodiment, NOXNO from absorbentXAt the time when the release request is established, first, the rear fuel amount is set to be relatively small to reduce the reducing agent amount, thereby suppressing a rapid decrease in the oxygen concentration in the exhaust gas. By increasing the amount of reducing agent and increasing the amount of NOXThe purification rate can be improved.
[0076]
(4) NOXAt the time of post-injection in response to a release request, the main injection injected in one combustion cycle in each cylinder is divided into multiple injections, and the number of main injections is reduced or the injection pause interval is reduced.
[0077]
In multistage injection of main injection in a diesel engine, it is known that fuel efficiency is improved by appropriately setting the number of injections and the injection pause interval. For example, JP-A-2001-055950 discloses this point. It is disclosed. Specifically, with regard to the number of injections, the fuel consumption rate is greater when the injection is divided into two than when the injection is divided into three, and the fuel consumption rate is greater when the injection pause interval is short than when the injection pause interval is short. .
[0078]
Therefore, in this embodiment, the main injection is divided into multiple stages for injection, and NO.XAt the time of post-injection accompanying the release request, NOXDeterioration of fuel consumption can be suppressed by reducing the number of divided injections of main injection compared to when release is not required, or by reducing the injection pause interval between main injections even if the number of divided injections is the same.
[0079]
(5) NOXWhen the temperature of the absorbent 22 is low, the main injection injected in one combustion cycle in each cylinder is divided into multiple injections, and the number of main injections is increased or the injection pause interval is increased.
[0080]
In multistage injection of main injection in a diesel engine, it is known that the exhaust gas temperature can be raised by appropriately setting the number of injections and the injection pause interval. For example, JP-A-2001-055950 It is disclosed in the publication. Specifically, with regard to the number of injections, the exhaust gas temperature rises in the case of the three-part injection, compared to the time of the two-part injection, and the injection pause interval has an exhaust gas temperature that is shorter than when the injection pause interval is long. Rises.
[0081]
Therefore, in this embodiment, the main injection is divided into multiple stages for injection, and NO.XWhen the absorbent 22 temperature is low, NOXEven when the release is not required, the post-combustion is executed and the number of divided injections of the main injection is increased, or the injection pause interval between the main injections is increased even if the number of divided injections is the same. Can raise temperature, NOXThe effect of increasing the temperature of the absorbent 22 can be improved.
[0082]
(6) NOXWhen absorbent 22 temperature is low, NOXEven when the discharge is not requested, the post injection is executed and the post injection timing is set to NO.XLead angle control with respect to release request.
[0083]
Regarding the relationship between the post-injection timing and the exhaust gas temperature, the engine speed is controlled to 2000 rpm and the average effective pressure is controlled to 0.5 MPa. As shown in FIG. 6, an experiment was conducted in which the exhaust gas temperature was measured with various changes, and as shown in FIG. It was confirmed that the exhaust gas temperature gradually decreased when the exhaust gas temperature became the highest and became slower than the crank angle.
[0084]
Therefore, in this embodiment, NOXNon-NO when absorbent 22 temperature is lowXEven when the discharge is requested, the post injection is executed and the post injection timing is set to NO.XThe exhaust gas temperature is increased to a high level by advancing the exhaust gas so as to approach the end timing of the main combustion with respect to the release request.XNO can be obtainedXCan be raised to the purification temperature range, NOXNO of absorbent 22XDeterioration of purification rate can be suppressed.
[0085]
Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to FIGS.StateSpecific control will be described.
[0086]
First, various data are input in step S1 of FIG. 7, and the target torque Tr of the engine is set in step S2. The target torque Tr is set based on, for example, a map of engine speed and accelerator opening.
[0087]
Next, in step S3, a basic main injection amount Qmb, a basic main injection timing Imb, and a basic post-injection amount Qpb corresponding to the operating state are set. The basic main injection amount Qmb and the basic main injection timing Imb are set based on a map of the target torque Tr and the engine speed. The basic post-injection amount Qpb is set based on a basic post-injection amount supply map of the target torque Tr and the engine speed, and is a fixed amount only in a high rotation or high load region where the amount of soot is increased. For other areas where the amount of wrinkles is small, the amount is set to zero. In other areas where the amount of soot generation is small, the basic post-injection amount Qpb is set to 0 to improve fuel efficiency, but the basic post-injection amount Qpb is set to be larger than 0 to further improve the reduction of soot. You may make it show. In the high rotation or high load region where the amount of soot is increased, the basic post-injection amount Qpb is set to a fixed amount, but it is set to increase as the target torque Tr and the engine speed increase. Also good.
[0088]
In step S4, NOXIn the subsequent step S5, NO is estimated by estimating the absorbent 22 temperature Tcate.XNO absorbed by the absorbent 22XThe amount NOe is estimated. NOXThe absorbent 22 temperature Tcate is estimated based on the exhaust gas temperature detected by the
Calculated residual NOXAs a quantity.
[0089]
In step S6, NO estimated in step S5.XIt is determined whether the amount NOe is equal to or greater than the allowable amount NOo. If YES is determined in the step S6, the process proceeds to a step S7 so as to determine whether or not the timer T is being counted. When it is determined NO in step S7, the estimated NOXSince the amount NOe is in a state where the amount NOo is less than or equal to the allowable amount NOo, NO in steps S8 to S11 below.XSet the control amount for releasing. In step S8, the main injection is two-stage injection, the first main injection amount Qm1λ, the first main injection timing Im1λ, the second main injection amount Qm2λ, the second main injection timing Im2λ, and the main injection interval at the normal time ( It is set short with respect to step S26 described later. In step S8, the post-injection amount Qpλ is reset, the post-injection timing Ipλ is set, and the optimal post-injection timing Ipba is set. Here, the optimum post-injection timing Ipba is set to an advance side with respect to the post-injection timing Ipλ, and coincides with the end timing of main combustion in the two-stage injection of the first main injection amount Qm1λ and the second main injection amount Qm2λ. It is time. Since the end point of the main combustion differs depending on the engine operating state as described in FIG. 3, the optimum post-injection timing Ipba is shown in a map of the engine operating state, for example, the engine speed and the target torque. The optimum post-injection timing Ipba is increased from the compression top dead center as the engine speed and target torque are increased. The total injection amount of the first main injection amount Qm1λ, the second main injection amount Qm2λ, and the post-injection amount Qpλ is set so that the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio.
[0090]
In step S9, a timer T1 and an air-fuel ratio enrichment end timing Ten are set. Timer T1 is estimated NOXIn step S8, the post-injection amount is gradually increased from the basic post-injection amount Qpb set in step S3 to the post-injection amount Qpλ set in step S8 from the time point when the amount NOe becomes equal to or less than the allowable amount NOo. It is set based on the magnitude of the difference between the set first main injection amount Qm1λ and the second main injection amount Qm2λ and the basic main injection amount Qmb set in step S3. Further, the air-fuel ratio enrichment end timing Ten is set based on a fixed predetermined time, for example, a time obtained by adding 0.5 to 5 sec to the determined timer T1.
[0091]
In step S10, an increase rate ΔQp per time for increasing the post-injection amount Qpλ stepwise and a retard rate ΔIp per time for retarding the post-injection timing Ipλ stepwise are set. The increase rate ΔQp is set by dividing the difference between the post-injection amount Qpλ set in step S8 and the basic post-injection amount Qpb set in step S3 by the timer T1 set in step S9. The retardation rate ΔIp is set by dividing the difference between the post-injection timing Ipλ set in step S8 and the optimal post-injection timing Ipba by the timer T1 set in step S9.
[0092]
In step S11, the basic post-injection amount Qpb set in step S3 is substituted for the previous post-injection amount Qp, and the optimal post-injection timing Ipba is substituted for the previous post-injection timing Ipa, and the flow proceeds to the subsequent step S12. If the determination in step S7 is YES, steps S8 to S11 have already been performed, and the process bypasses steps S8 to S11 and proceeds to step S12.
[0093]
In step S12, the timer T is counted up. In step S13, it is determined whether or not the timer T is smaller than the timer T1 set in step S9. When YES is determined in step S13, the increase rate ΔQp set in step S10 is added to the previous post-injection amount Qp in step S14 to set the current post-injection amount Qpi. The current post-injection timing Ipai is set by adding the retardation rate ΔIp set in step S10 to the injection timing Qp.
[0094]
In step S16 of FIG. 8, the first main injection amount Qm1λ set in step S8 is injected at the first main injection timing Im1λ, the second main injection amount Qm2λ is injected at the second main injection timing Im2λ, and The post-injection amount Qpi increased in steps in step S14 is injected at the post-injection timing Ipai retarded in steps in step S15.
[0095]
When NO is determined in step S13, the process proceeds to step S17, and it is determined whether or not the timer T is larger than the timer T1 set in step S9 and smaller than the air-fuel ratio enrichment end time Ten set in step S9. To do. When YES is determined in step S14, the process proceeds to step S18, the post-injection amount Qpλ set in step S8 is set in the current post-injection amount Qpi, and the current post-injection timing Ipai is set in step S8. The post injection timing Ipλ is set.
[0096]
In the following step S16, the first main injection amount Om1λ set in step S8 is injected at the first main injection timing Im1λ, the second main injection amount Om2λ is injected at the second main injection timing Im2λ, and step S18. The post injection amount Qpi set in step S18 is injected at the post injection timing Ipai set in step S18.
[0097]
When it is determined NO in step S17, the timer T is cleared in step S19, and the estimated NOXThe amount NOe is reset, and the process proceeds to step S20 in FIG. Further, when it is determined NO in step S6, the process similarly proceeds to step S20 in FIG.
[0098]
In step S20, NO estimated in step S4XIt is determined whether or not the
[0099]
When it is determined YES in step S20, the process proceeds to step S21, and NOXA main injection form for raising the temperature of the absorbent 22 is set. Specifically, assuming that the main injection is three-stage injection, the first main injection amount Qm1b, the first main injection timing Im1b, the second main injection amount Qm2b, the second main injection timing Im2b, the third main injection amount Qm3b, the third The main injection timing Im3b is set. Further, the injection pause interval of each main injection is set to 50 to 500 μs.
It should be noted that two-stage injection may be used instead of three-stage injection, and the injection pause interval of each main injection may be set longer than that of the three-stage injection, for example, 500 to 1000 μs.
[0100]
In step S22, it is divided into three stages in step S21, and the timing coincident with the end timing of main combustion by the three-stage injection is changed as the optimum post-injection timing Ipbb as the injection end timing of the main injection is changed. Set. That is, here, the timing that coincides with the end timing of the main combustion when the main injection is three-stage injection and the main injection pause interval is set to 50 to 500 μs is set as the optimum post-injection timing Ipbb. Subsequently, in step S23, the main injection divided in three stages set in step S21 is injected at each injection timing, and in step S3, the basic post-injection amount Qpb set in step S3 is set in step S22. Injection is performed at the optimal post-injection timing Ipbb. This makes NOXThe temperature of the absorbent 22 can be raised.
[0101]
When it is determined NO in step S20, the process proceeds to step S24, in which the main injection is set as a two-stage injection, and each main injection pause interval is set to 50 to 500 μs.
[0102]
In step S25, it is determined whether or not the post-injection amount Qpb is set to 0. If NO is determined, the process proceeds to step S26, and the two-stage injection is performed according to the two-stage injection set in step S24. Is set as the optimal post-injection timing Ipbc. That is, here, the timing that coincides with the end timing of the main combustion when the main injection is two-stage injection and the main injection pause interval is set to 50 to 500 μs is set as the optimum post-injection timing Ipbc.
[0103]
In step S27, the main injection divided in two stages set in step S24 is injected at each injection timing, and when the post-injection amount Qpb is set, it is set in step S3 set in step S26. The basic post-injection amount Qpb is injected at the optimal post-injection timing Ipbc set in step S22.
[0104]
Less than, RealActions and effects of the embodiment will be described with reference to FIGS.
[0105]
First, as shown in FIG.XAbsorbent 22 temperature Tcate and estimated NOXBased on the amount NOe, it is divided into the following four states.
NOXThe temperature Tcate of the absorbent 22 is higher than the activation temperature Tcat, and the estimated NOXThe amount NOe is greater than the allowable amount NOo and NOXBetween the time T0 when the release request is established and the timer T1 (
NOXThe temperature Tcate of the absorbent 22 is higher than the activation temperature Tcat, and the estimated NOXThe amount NOe is greater than the allowable amount NOo and NOXFrom the time point T0 to the time point T1 when the release request is established to the air-fuel ratio enrichment end time Ten (
NOXThe temperature Tcate of the absorbent 22 is lower than the activation temperature Tcat, and the estimated NOXWhen the amount NOe is less than or equal to the allowable amount NOo (second period)
NOXThe temperature Tcate of the absorbent 22 is higher than the activation temperature Tcat,
Estimated NOXWhen the amount NOe is less than or equal to the allowable amount NOo (third period)
Then, as shown in FIG. 10 according to the above states, the following main injection and post-injection control is performed.
In the
In the
In the
In the
In the second period, as shown in FIG. 10B, the number of main injections is set to three (Qm1b, Qm2b, Qm3b), and the number of main injections is increased. Therefore, the exhaust gas temperature can be raised and NOXThe temperature of the absorbent 22 can be raised.
In the second period, as shown in FIG. 10B, the post-injection timing Ipbb is set to NO.XIt is advanced with respect to the post-injection timing Ipλ when the release is requested. Therefore, NOXWhen absorbent 22 temperature is low, NOXThe temperature of the absorbent 22 can be raised and NOXThe purification rate can be improved.
In the third period, as shown in FIG. 10C, the post fuel injection timing is set based on the operating state so that the post combustion timing Ipbc based on the post fuel Qpb is almost immediately after the main combustion. Is done. Therefore, since the post-injected post-fuel burns together with the carbon in a state where carbon and oxygen present in the
[0106]
(referenceForm)
referenceThe form is, The above embodimentIn contrast, (2) post fuel injection timing control and (3) post fuel injection amount control are different, and the others are the same.
[0107]
Specifically, the injection timing of the post fuel and the injection amount of the post fuel are controlled as follows.
(2) After fuel injection timing is NOXAt the time when the release request is established, the control is performed so as to retard the main combustion end timing and thereafter approach the main combustion end timing.
(3) After fuel amount is NOXWhen the release request is established, the first predetermined increase is set, and then the second predetermined increase is set to be smaller than the first predetermined increase.
[0108]
Hereinafter, a specific description will be given based on FIGS. 11 and 12.
[0109]
referenceIn the form, only the steps surrounded by the wavy line in the flowchart of FIG.the aboveSince this is different from the embodiment, only this difference will be described.
[0110]
In step S109 of FIG. 11, a timer T2 for defining a period in which the post fuel injection timing is retarded with respect to the main combustion end timing, and an air-fuel ratio enrichment end timing Ten are set. Here, T2 and Ten are fixed values.
[0111]
In steps S110 and S111, processing similar to that in steps S11 and S12 in FIG. 7 is performed. In step S112, it is determined whether or not the timer T is smaller than the timer T2 set in step S109. If it is determined YES, the current post-injection amount Qpi and the current post-fuel injection timing are determined in step S113. Ipi is set. The current post-injection amount Qpi is obtained by adding a preset fixed increase ΔQpz to the previous post-injection amount Qp set in step S110. The current post-fuel injection timing Ipi is obtained by adding a preset fixed delay correction amount ΔIpz to the previous post-fuel injection timing Ip set in step S110.
[0112]
When it is determined NO in step S112, it is determined in step S114 whether the timer T is greater than the timer T2 set in step S109 and smaller than the air-fuel ratio rich end timing Ten. If YES is determined in step S114, the current post-injection amount Qpi and the current post-fuel injection timing Ipi are set in step S115. The current post-injection amount Qpi is the same as the post-injection amount Qpλ set in step S18 of FIG. 7, and the current post-fuel injection timing Ipi is the same as the post-fuel injection timing Ipλ set in step S18 of FIG. It is.
[0113]
Less than,referenceThe operation and effect of the embodiment will be described with reference to FIGS. still,the aboveFruitProcessingThe description of the same effect as the state is omitted.
In the
In the
In the
[0114]
still,the aboveEmbodimentAnd reference formThen, although the example of the diesel engine was shown, you may apply to the cylinder direct injection type gasoline engine which injects a fuel directly in a cylinder. In that case, it may be ignited by the spark plug again at the combustion timing of the post fuel so that the post combustion is performed reliably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view showing an exhaust emission control device for a diesel engine.
FIG. 2 is a time chart showing a change in heat generation rate when there is no combustion chamber.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a post-injection amount and a soot generation amount.
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a ratio of a post-injection amount to a main injection amount and a soot generation amount.
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a ratio of a post injection amount to a main injection amount and an HC amount.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the post-injection amount and the exhaust gas temperature.
[Fig. 7]FruitThe flowchart which shows the fuel-injection control in embodiment.
[Fig. 8]FruitThe flowchart which shows the fuel-injection control in embodiment.
FIG. 9FruitThe time chart which concerns on embodiment.
FIG. 10FruitThe time chart which concerns on embodiment.
FIG. 11referenceThe flowchart which shows the fuel-injection control in a form.
FIG.referenceThe time chart which concerns on a form.
[Explanation of symbols]
1: Engine body
5: Fuel injection valve
22: NOXAbsorber
40: Main injection control means
41: Sub-injection control means
Claims (5)
上記エンジンがディーゼルエンジンで、上記主燃焼手段は主噴射を圧縮行程上死点付近で複数回に分けて噴射する多段噴射とされ、かつ、上記後燃焼手段による後燃焼時は非後燃焼時に対して、上記多段噴射の噴射回数を減少或いは噴射休止間隔を減少させるように構成されていることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。Oite to claim 1,
The engine is a diesel engine, and the main combustion means is multistage injection in which main injection is divided into multiple injections near the top dead center of the compression stroke. The engine exhaust gas purification apparatus is configured to reduce the number of injections of the multistage injection or to reduce the injection pause interval.
圧縮上死点付近までの所定の時期に燃料噴射弁により直接燃焼室内に主燃料を噴射し、該主燃料に基づいて少なくとも膨張行程前半において要求トルクを発生する主燃焼を行う主燃焼手順と、
NOX吸収材からのNOX放出要求時、上記主燃焼の略終了直後に燃焼が開始されるよう、上記主燃料の噴射後、膨張行程前半の所定の時期に燃料噴射弁により直接燃焼室内に後燃料を噴射するとともに、該後燃焼の燃焼時期を、NOX放出要求成立時点から所定期間が経過するまでの間、上記主燃焼の略終了時期に対して時間の経過と共に段階的に遅角させる後燃焼手順とを、
上記ハードウェア資源に実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラム。Embedded in hardware resources including computers,
A main combustion procedure in which main fuel is directly injected into the combustion chamber by a fuel injection valve at a predetermined time up to near the compression top dead center, and main combustion is performed to generate a required torque at least in the first half of the expansion stroke based on the main fuel;
When the NO X release request from the NO X absorbent is requested, the fuel injection valve directly enters the combustion chamber by a fuel injection valve at a predetermined timing in the first half of the expansion stroke after the main fuel injection so that combustion is started almost immediately after the main combustion is completed. The post fuel is injected, and the combustion timing of the post combustion is gradually retarded with the passage of time from the time when the NO X release request is established until the predetermined period elapses. And after-burning procedure,
A computer program that causes the hardware resource to execute.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001252092A JP4774653B2 (en) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | Engine exhaust purification device and computer program thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001252092A JP4774653B2 (en) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | Engine exhaust purification device and computer program thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003065114A JP2003065114A (en) | 2003-03-05 |
JP4774653B2 true JP4774653B2 (en) | 2011-09-14 |
Family
ID=19080628
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001252092A Expired - Fee Related JP4774653B2 (en) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | Engine exhaust purification device and computer program thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4774653B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006083834A (en) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Mazda Motor Corp | Control device for cylinder injection gasoline engine |
DE102009057662A1 (en) * | 2009-12-09 | 2011-06-16 | Daimler Ag | Method for operating an internal combustion engine |
JP5115869B2 (en) * | 2010-07-06 | 2013-01-09 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4211151B2 (en) * | 1999-08-18 | 2009-01-21 | マツダ株式会社 | Fuel injection control device for diesel engine |
-
2001
- 2001-08-22 JP JP2001252092A patent/JP4774653B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003065114A (en) | 2003-03-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0974747B1 (en) | A control system for an internal combustion engine | |
JP3613018B2 (en) | In-cylinder injection engine control device | |
JP3257423B2 (en) | Exhaust heating device | |
JP3052856B2 (en) | Exhaust heating device | |
JP3325230B2 (en) | Method and apparatus for warming up a catalyst in a direct injection engine | |
JP3325231B2 (en) | Control device for in-cylinder injection engine | |
JP3963088B2 (en) | Control device for spark ignition direct injection engine | |
JP3613023B2 (en) | In-cylinder injection engine control device | |
US6449946B2 (en) | Control apparatus for direct-injection engine | |
JP4568991B2 (en) | Engine exhaust purification device and fuel injection timing setting method | |
JP4483706B2 (en) | In-cylinder direct injection spark ignition internal combustion engine controller | |
JP2004100603A (en) | Engine combustion control unit | |
JP2000145511A (en) | Exhaust gas temperature raising device | |
JP4506001B2 (en) | Fuel injection system for diesel engine | |
JP4774653B2 (en) | Engine exhaust purification device and computer program thereof | |
JPH10212995A (en) | Exhaust temperature raising device | |
JP4253984B2 (en) | Diesel engine control device | |
JP2003065117A (en) | Diesel engine and computer program thereof | |
JP2002295287A (en) | Spark ignition type direct injection engine equipped with turbo supercharger | |
JP4524947B2 (en) | Diesel engine exhaust purification device and exhaust purification method | |
JP3613020B2 (en) | In-cylinder injection engine control device | |
JP3613666B2 (en) | Combustion method for compression ignition internal combustion engine | |
JP2001065330A (en) | Internal combustion engine | |
JP4525479B2 (en) | In-cylinder direct injection spark ignition internal combustion engine controller | |
JP4560979B2 (en) | Fuel injection system for diesel engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080317 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20080317 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100225 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100309 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100507 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101116 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110113 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110531 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110613 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140708 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |