JPH08261052A - 内燃機関の窒素酸化物浄化装置 - Google Patents
内燃機関の窒素酸化物浄化装置Info
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- JPH08261052A JPH08261052A JP7091582A JP9158295A JPH08261052A JP H08261052 A JPH08261052 A JP H08261052A JP 7091582 A JP7091582 A JP 7091582A JP 9158295 A JP9158295 A JP 9158295A JP H08261052 A JPH08261052 A JP H08261052A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】浄化効率が良好な窒素酸化物浄化装置の提供。
【構成】 燃料噴射手段（電磁弁１２）と，窒素酸化物
を浄化する触媒装置１５と，燃料噴射手段を制御する燃
料噴射制御手段３０とを有する窒素酸化物浄化装置１で
ある。触媒装置１５に炭化水素を供給するための後噴射
６２の回数は，機関出力発生のための主燃料噴射６１の
回数よりも少ない。排気ガス又は触媒装置１５の温度が
高いほど後噴射のタイミングΔｔを遅くする。排気ガス
又は触媒装置の温度が低めのとき，後噴射の発生タイミ
ングΔｔを所定値ｔ0 を中心に揺動変化させ，所定値ｔ
0 よりも遅い領域で揺動変化させる。
を浄化する触媒装置１５と，燃料噴射手段を制御する燃
料噴射制御手段３０とを有する窒素酸化物浄化装置１で
ある。触媒装置１５に炭化水素を供給するための後噴射
６２の回数は，機関出力発生のための主燃料噴射６１の
回数よりも少ない。排気ガス又は触媒装置１５の温度が
高いほど後噴射のタイミングΔｔを遅くする。排気ガス
又は触媒装置の温度が低めのとき，後噴射の発生タイミ
ングΔｔを所定値ｔ0 を中心に揺動変化させ，所定値ｔ
0 よりも遅い領域で揺動変化させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，内燃機関の排気中に含
まれるＮＯx を除去する窒素酸化物浄化装置に関する。
まれるＮＯx を除去する窒素酸化物浄化装置に関する。
【０００２】
【従来技術】自動車のエンジン等の排気通路には，排気
ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置が設けられて
いる。そして，上記有害成分の中でも特に環境に影響を
与える一酸化炭素（ＣＯ），炭化水素（ＨＣ）及び窒素
酸化物（ＮＯx ）の三成分について，優れた浄化特性を
発揮する三元触媒が上記浄化装置に用いられている。し
かしながら，理論空燃比（空気／燃料＝１４．７）より
も酸素過剰（リーン）状態で燃焼が行われるディーゼル
機関においては，排気ガスの組成も燃焼時における上記
空燃比を反映して酸素過剰状態となり，上記三元触媒で
は窒素酸化物（ＮＯx ）が効果的に除去できないという
問題があった。そのため，リーン雰囲気においても優れ
たＮＯx 浄化特性を示す金属担持ゼオライトなどを用い
た窒素酸化物浄化装置が用いられている。
ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置が設けられて
いる。そして，上記有害成分の中でも特に環境に影響を
与える一酸化炭素（ＣＯ），炭化水素（ＨＣ）及び窒素
酸化物（ＮＯx ）の三成分について，優れた浄化特性を
発揮する三元触媒が上記浄化装置に用いられている。し
かしながら，理論空燃比（空気／燃料＝１４．７）より
も酸素過剰（リーン）状態で燃焼が行われるディーゼル
機関においては，排気ガスの組成も燃焼時における上記
空燃比を反映して酸素過剰状態となり，上記三元触媒で
は窒素酸化物（ＮＯx ）が効果的に除去できないという
問題があった。そのため，リーン雰囲気においても優れ
たＮＯx 浄化特性を示す金属担持ゼオライトなどを用い
た窒素酸化物浄化装置が用いられている。
【０００３】そして，最近の研究によれば，この種の窒
素酸化物浄化触媒にＨＣ成分（例えば燃料成分）を添加
すれば窒素酸化物の浄化率が向上することが明らかにさ
れている。そのため，排気管の途中に触媒を配設し，そ
の触媒の上流において，たとえば軽油などの還元剤を排
気管内に供給し，還元剤と排気ガスを混合して，触媒上
でＮＯx を還元浄化するという方法が提案されている。
素酸化物浄化触媒にＨＣ成分（例えば燃料成分）を添加
すれば窒素酸化物の浄化率が向上することが明らかにさ
れている。そのため，排気管の途中に触媒を配設し，そ
の触媒の上流において，たとえば軽油などの還元剤を排
気管内に供給し，還元剤と排気ガスを混合して，触媒上
でＮＯx を還元浄化するという方法が提案されている。
【０００４】しかし，この方法では還元剤が高沸点分子
であり反応性が低いため，ＮＯx の還元浄化効率が低い
という問題がある。さらに，構成が複雑となるため装置
が大型化するという問題もある。そこで，特開平５−１
５６９９３号公報では，フィードポンプで供給する燃料
をシリンダ室に噴射させるフューエルインジェクタの燃
料噴射時期を，電磁弁を用いて制御する方法が提案され
ている。
であり反応性が低いため，ＮＯx の還元浄化効率が低い
という問題がある。さらに，構成が複雑となるため装置
が大型化するという問題もある。そこで，特開平５−１
５６９９３号公報では，フィードポンプで供給する燃料
をシリンダ室に噴射させるフューエルインジェクタの燃
料噴射時期を，電磁弁を用いて制御する方法が提案され
ている。
【０００５】すなわち，機関出力発生のための主燃料の
噴射後に，主燃料噴射量の０．３〜３％に相当する極微
量の燃料を，膨張行程中の温度が低下したシリンダ室内
に後噴射して，燃焼させることなく熱分解して反応性が
高い炭化水素を生成させ，排気ガスにその炭化水素を混
合して，排気ガスに含まれるＮＯx を触媒上で還元浄化
するという方法である。
噴射後に，主燃料噴射量の０．３〜３％に相当する極微
量の燃料を，膨張行程中の温度が低下したシリンダ室内
に後噴射して，燃焼させることなく熱分解して反応性が
高い炭化水素を生成させ，排気ガスにその炭化水素を混
合して，排気ガスに含まれるＮＯx を触媒上で還元浄化
するという方法である。
【０００６】また，特開平６−１５９０４１号公報で
は，上記において排気温度が変化した場合，後噴射時期
を変えて，触媒に還元剤として供給する燃料の分解度合
が排気温度によらず一定となるよう制御する方法が提案
されている。すなわち，排気温度が低い場合は，通常よ
り後噴射時期を早めて，シリンダ内温度が高いうちに後
噴射をし，逆に排気温度が高い場合には，通常より後噴
射時期を遅らせて，シリンダ内温度が低下したところへ
後噴射する。そして，これによって噴射された燃料が触
媒に到達するまでに排気ガスから受ける熱量を一定にし
て，運転状態によらず常に燃料の分解度合い（還元剤と
して用いる炭化水素の炭素数）を一定にしようとしてい
る。
は，上記において排気温度が変化した場合，後噴射時期
を変えて，触媒に還元剤として供給する燃料の分解度合
が排気温度によらず一定となるよう制御する方法が提案
されている。すなわち，排気温度が低い場合は，通常よ
り後噴射時期を早めて，シリンダ内温度が高いうちに後
噴射をし，逆に排気温度が高い場合には，通常より後噴
射時期を遅らせて，シリンダ内温度が低下したところへ
後噴射する。そして，これによって噴射された燃料が触
媒に到達するまでに排気ガスから受ける熱量を一定にし
て，運転状態によらず常に燃料の分解度合い（還元剤と
して用いる炭化水素の炭素数）を一定にしようとしてい
る。
【０００７】
【解決しようとする課題】しかしながら，上記特開平５
−１５６９９３号公報の浄化装置では極微量の後噴射量
を所定のタイミングに精度よく制御するために，極めて
高速応答の電磁弁が必要となり，そのためコストが上昇
し，かつ装置の大形化を招くという問題がある。さらに
噴射ノズルが１サイクルで２回着座するため，ノズルシ
ート部の劣化が著しいという問題もある。また，この方
法では，排気高温時には後噴射した燃料の大部分が高温
の燃焼室壁面や排気ガスからの熱を受けて燃焼し，触媒
に到達する未燃成分が不足してＮＯx 還元浄化効率が低
下してしまうという問題がある。
−１５６９９３号公報の浄化装置では極微量の後噴射量
を所定のタイミングに精度よく制御するために，極めて
高速応答の電磁弁が必要となり，そのためコストが上昇
し，かつ装置の大形化を招くという問題がある。さらに
噴射ノズルが１サイクルで２回着座するため，ノズルシ
ート部の劣化が著しいという問題もある。また，この方
法では，排気高温時には後噴射した燃料の大部分が高温
の燃焼室壁面や排気ガスからの熱を受けて燃焼し，触媒
に到達する未燃成分が不足してＮＯx 還元浄化効率が低
下してしまうという問題がある。
【０００８】一方，上記特開平６−１５９０４１号公報
の浄化装置は，排気ガスの温度に応じて後噴射のタイミ
ングを変化させ，燃料の分解度をほぼ均一にする。しか
しながら，後述する図８に示すように，触媒によりＮＯ
x を還元するために最適な燃料（ＨＣ）の分解度合（炭
素数）は排気温度によって異なるため，この方法ではす
べての排気温度において，最もＮＯx の還元浄化効率が
高くなるような還元剤（炭化水素）を触媒に供給するこ
とができないという問題があり，浄化効率が充分である
とは言えない。
の浄化装置は，排気ガスの温度に応じて後噴射のタイミ
ングを変化させ，燃料の分解度をほぼ均一にする。しか
しながら，後述する図８に示すように，触媒によりＮＯ
x を還元するために最適な燃料（ＨＣ）の分解度合（炭
素数）は排気温度によって異なるため，この方法ではす
べての排気温度において，最もＮＯx の還元浄化効率が
高くなるような還元剤（炭化水素）を触媒に供給するこ
とができないという問題があり，浄化効率が充分である
とは言えない。
【０００９】そして，この浄化率の低下は排気温度が刻
々と変化する車両の加・減速時に，より顕著となる。本
発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであ
り，簡素な構成で耐久性に優れまた浄化効率の良好な内
燃機関の窒素酸化物浄化装置を提供しようとするもので
ある。
々と変化する車両の加・減速時に，より顕著となる。本
発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであ
り，簡素な構成で耐久性に優れまた浄化効率の良好な内
燃機関の窒素酸化物浄化装置を提供しようとするもので
ある。
【００１０】
【課題の解決手段】本願の第１発明は，気筒毎に設けら
れた燃料噴射手段と，窒素酸化物を還元浄化する，排気
通路に配設された触媒装置と，上記燃料噴射手段を作動
させる燃料噴射制御手段とを有する内燃機関の窒素酸化
物浄化装置であって，上記燃料噴射制御手段は，機関出
力発生のための圧縮上死点近傍での主燃料噴射指令と，
上記触媒装置に炭化水素を供給するための，膨張行程又
は排気行程での後噴射指令とを上記燃料噴射手段に対し
て発し，上記後噴射指令は，上記主燃料噴射指令の回数
よりも少ない回数だけ発せられることを特徴とする内燃
機関の窒素酸化物浄化装置にある。
れた燃料噴射手段と，窒素酸化物を還元浄化する，排気
通路に配設された触媒装置と，上記燃料噴射手段を作動
させる燃料噴射制御手段とを有する内燃機関の窒素酸化
物浄化装置であって，上記燃料噴射制御手段は，機関出
力発生のための圧縮上死点近傍での主燃料噴射指令と，
上記触媒装置に炭化水素を供給するための，膨張行程又
は排気行程での後噴射指令とを上記燃料噴射手段に対し
て発し，上記後噴射指令は，上記主燃料噴射指令の回数
よりも少ない回数だけ発せられることを特徴とする内燃
機関の窒素酸化物浄化装置にある。
【００１１】第１発明において最も注目すべきことは，
後噴射指令の回数を主燃料噴射指令の回数よりも少なく
したことである。後噴射指令の回数を少なくする方法に
は，例えば，一部分の気筒に対してのみ後噴射指令を発
するという方法があり，また複数のサイクルに対して１
回の割合で後噴射指令を発するという方法がある。そし
て，更に上記２例の方法においては，特定の気筒にだけ
後噴射を行わせるという方法もあるが，燃料噴射手段の
耐久性と寿命をほぼ等しくするという観点から，各気筒
に対して後噴射を順次切替えて実施させるという方法が
好ましい。
後噴射指令の回数を主燃料噴射指令の回数よりも少なく
したことである。後噴射指令の回数を少なくする方法に
は，例えば，一部分の気筒に対してのみ後噴射指令を発
するという方法があり，また複数のサイクルに対して１
回の割合で後噴射指令を発するという方法がある。そし
て，更に上記２例の方法においては，特定の気筒にだけ
後噴射を行わせるという方法もあるが，燃料噴射手段の
耐久性と寿命をほぼ等しくするという観点から，各気筒
に対して後噴射を順次切替えて実施させるという方法が
好ましい。
【００１２】一方，本願の第２発明は，気筒毎に設けら
れた燃料噴射手段と，窒素酸化物を還元浄化する，排気
通路中に配設された触媒装置と，上記燃料噴射手段を作
動させる燃料噴射制御手段とを有する内燃機関の窒素酸
化物浄化装置であって，上記燃料噴射制御手段は，排気
ガス又は触媒装置の温度を検出する温度検出手段と，こ
の温度検出手段の出力を受けて燃料噴射時期を補正変更
する燃料噴射時期補正手段と，この燃料噴射時期補正手
段の出力を受ける噴射指令手段とを有しており，上記燃
料噴射制御手段は，機関出力発生のための圧縮上死点近
傍での主燃料噴射指令と，上記触媒装置に炭化水素を供
給するための，膨張行程又は排気行程における後噴射指
令とを上記燃料噴射手段に対して発し，上記後噴射指令
は，排気ガス又は触媒装置の温度が高いほど，主燃料噴
射指令に対してより遅いタイミングで発せられることを
特徴とする窒素酸化物浄化装置にある。
れた燃料噴射手段と，窒素酸化物を還元浄化する，排気
通路中に配設された触媒装置と，上記燃料噴射手段を作
動させる燃料噴射制御手段とを有する内燃機関の窒素酸
化物浄化装置であって，上記燃料噴射制御手段は，排気
ガス又は触媒装置の温度を検出する温度検出手段と，こ
の温度検出手段の出力を受けて燃料噴射時期を補正変更
する燃料噴射時期補正手段と，この燃料噴射時期補正手
段の出力を受ける噴射指令手段とを有しており，上記燃
料噴射制御手段は，機関出力発生のための圧縮上死点近
傍での主燃料噴射指令と，上記触媒装置に炭化水素を供
給するための，膨張行程又は排気行程における後噴射指
令とを上記燃料噴射手段に対して発し，上記後噴射指令
は，排気ガス又は触媒装置の温度が高いほど，主燃料噴
射指令に対してより遅いタイミングで発せられることを
特徴とする窒素酸化物浄化装置にある。
【００１３】第２発明において最も注目すべきことは，
排気ガス又は触媒装置の温度が高いほど，後噴射指令が
主燃料噴射指令に対してより遅いタイミングで発せられ
ることである。後噴射の遅らせるタイミングは，そのと
きの排気ガス又は触媒装置の温度において窒素酸化物の
浄化効率を最大とする炭素数の炭化水素が，後噴射の燃
料分解によって得られるようにするタイミングである。
排気ガス又は触媒装置の温度が高いほど，後噴射指令が
主燃料噴射指令に対してより遅いタイミングで発せられ
ることである。後噴射の遅らせるタイミングは，そのと
きの排気ガス又は触媒装置の温度において窒素酸化物の
浄化効率を最大とする炭素数の炭化水素が，後噴射の燃
料分解によって得られるようにするタイミングである。
【００１４】次に，本願の第３発明は，気筒毎に設けら
れた燃料噴射手段と，窒素酸化物を還元浄化する，排気
通路中に配設された触媒装置と，上記燃料噴射手段を作
動させる燃料噴射制御手段とを有する内燃機関の窒素酸
化物浄化装置であって，上記燃料噴射制御手段は，排気
ガス又は触媒装置の温度を検出する温度検出手段と，こ
の温度検出手段の出力と設定値とを比較する比較演算手
段と，この比較演算手段の出力を受けて燃料噴射時期を
補正変更する燃料噴射時期補正手段と，この燃料噴射時
期補正手段の出力を受ける噴射指令手段とを有してお
り，上記燃料噴射制御手段は，機関出力発生のための圧
縮上死点近傍の主燃料噴射指令と，上記触媒装置に炭化
水素を供給するための，膨張行程又は排気行程における
後噴射指令とを上記燃料噴射手段に対して発し，排気ガ
ス又は触媒装置の温度が触媒における吸着反応が生じ易
い上記設定値より低い温度となった場合には，上記後噴
射指令の発せられるタイミングは，その時の状態におい
て触媒効率を良好にする所定のタイミングを中心にし
て，一定の範囲内において前後両方向に順次切換えて変
更，揺動せしめられることを特徴とする窒素酸化物浄化
装置にある。
れた燃料噴射手段と，窒素酸化物を還元浄化する，排気
通路中に配設された触媒装置と，上記燃料噴射手段を作
動させる燃料噴射制御手段とを有する内燃機関の窒素酸
化物浄化装置であって，上記燃料噴射制御手段は，排気
ガス又は触媒装置の温度を検出する温度検出手段と，こ
の温度検出手段の出力と設定値とを比較する比較演算手
段と，この比較演算手段の出力を受けて燃料噴射時期を
補正変更する燃料噴射時期補正手段と，この燃料噴射時
期補正手段の出力を受ける噴射指令手段とを有してお
り，上記燃料噴射制御手段は，機関出力発生のための圧
縮上死点近傍の主燃料噴射指令と，上記触媒装置に炭化
水素を供給するための，膨張行程又は排気行程における
後噴射指令とを上記燃料噴射手段に対して発し，排気ガ
ス又は触媒装置の温度が触媒における吸着反応が生じ易
い上記設定値より低い温度となった場合には，上記後噴
射指令の発せられるタイミングは，その時の状態におい
て触媒効率を良好にする所定のタイミングを中心にし
て，一定の範囲内において前後両方向に順次切換えて変
更，揺動せしめられることを特徴とする窒素酸化物浄化
装置にある。
【００１５】第３発明において最も注目すべきことは，
排気ガス又は触媒装置の温度が触媒の吸着反応が活発と
なる低めの温度となったときは，後噴射指令の発せられ
るタイミングが，その時の状態において触媒効率を良好
にする所定のタイミングを中心にして一定の範囲内にお
いて早めたり遅らせたりすることである。
排気ガス又は触媒装置の温度が触媒の吸着反応が活発と
なる低めの温度となったときは，後噴射指令の発せられ
るタイミングが，その時の状態において触媒効率を良好
にする所定のタイミングを中心にして一定の範囲内にお
いて早めたり遅らせたりすることである。
【００１６】一方，本願の第４発明は，気筒毎に設けら
れた燃料噴射手段と，窒素酸化物を還元浄化する，排気
通路中に配設された触媒装置と，上記燃料噴射手段を作
動させる燃料噴射制御手段とを有する内燃機関の窒素酸
化物浄化装置であって，上記燃料噴射制御手段は，排気
ガス又は触媒装置の温度を検出する温度検出手段と，こ
の温度検出手段の出力と設定値とを比較する比較演算手
段と，この比較演算手段の出力を受けて燃料噴射時期を
補正変更する燃料噴射時期補正手段と，この燃料噴射時
期補正手段の出力を受ける噴射指令手段とを有してお
り，上記燃料噴射制御手段は，機関出力発生のための圧
縮上死点近傍の主燃料噴射指令と，上記触媒装置に炭化
水素を供給するための，膨張行程又は排気行程における
後噴射指令とを上記燃料噴射手段に対して発し，排気ガ
ス又は触媒装置の温度が触媒における吸着反応が生じ易
い上記設定値より低い温度となった場合には，上記後噴
射指令の発せられるタイミングは，その時の状態におい
て触媒効率を良好にする所定のタイミングよりも遅らせ
て発せられ，その遅らせる時間はゼロから一定の値の範
囲内で順次切換えて変更，揺動せしめられることを特徴
とする窒素酸化物浄化装置にある。
れた燃料噴射手段と，窒素酸化物を還元浄化する，排気
通路中に配設された触媒装置と，上記燃料噴射手段を作
動させる燃料噴射制御手段とを有する内燃機関の窒素酸
化物浄化装置であって，上記燃料噴射制御手段は，排気
ガス又は触媒装置の温度を検出する温度検出手段と，こ
の温度検出手段の出力と設定値とを比較する比較演算手
段と，この比較演算手段の出力を受けて燃料噴射時期を
補正変更する燃料噴射時期補正手段と，この燃料噴射時
期補正手段の出力を受ける噴射指令手段とを有してお
り，上記燃料噴射制御手段は，機関出力発生のための圧
縮上死点近傍の主燃料噴射指令と，上記触媒装置に炭化
水素を供給するための，膨張行程又は排気行程における
後噴射指令とを上記燃料噴射手段に対して発し，排気ガ
ス又は触媒装置の温度が触媒における吸着反応が生じ易
い上記設定値より低い温度となった場合には，上記後噴
射指令の発せられるタイミングは，その時の状態におい
て触媒効率を良好にする所定のタイミングよりも遅らせ
て発せられ，その遅らせる時間はゼロから一定の値の範
囲内で順次切換えて変更，揺動せしめられることを特徴
とする窒素酸化物浄化装置にある。
【００１７】第４発明において最も注目すべきとこと
は，排気ガス又は触媒装置の温度が触媒の吸着反応が活
発となる低めの温度となった場合に，後噴射指令の発せ
られるタイミングがその時の状態において触媒効率を良
好にする所定のタイミングよりも遅らせて発せられるこ
とであり，そのタイミングを遅らせる時間は，ゼロから
一定の値の範囲内において順次切換えて変更，揺動せし
めることである。
は，排気ガス又は触媒装置の温度が触媒の吸着反応が活
発となる低めの温度となった場合に，後噴射指令の発せ
られるタイミングがその時の状態において触媒効率を良
好にする所定のタイミングよりも遅らせて発せられるこ
とであり，そのタイミングを遅らせる時間は，ゼロから
一定の値の範囲内において順次切換えて変更，揺動せし
めることである。
【００１８】なお，第１発明（請求項１〜請求項４）の
浄化装置において提示された後噴射指令を発する方法
は，上記第２〜第４発明のいずれにおいても用いること
が可能であり，それぞれの効果を合わせ持って相乗的に
効果を発揮させることができる。
浄化装置において提示された後噴射指令を発する方法
は，上記第２〜第４発明のいずれにおいても用いること
が可能であり，それぞれの効果を合わせ持って相乗的に
効果を発揮させることができる。
【００１９】
【作用及び効果】第１発明にかかる窒素酸化物浄化装置
においては，後噴射指令の発せられる回数は主燃料噴射
指令の回数よりも少ない。そのため，後噴射において１
回当たりに噴射される燃料の量は前記従来装置よりまと
まった量となり，従来よりも多量となる（図１０と図２
〜図４を比較参照）。なぜならば，従来は後噴射も主燃
料噴射と同じ回数だけ発せられているから後噴射の回数
が本発明の装置よりも多くなるからである。
においては，後噴射指令の発せられる回数は主燃料噴射
指令の回数よりも少ない。そのため，後噴射において１
回当たりに噴射される燃料の量は前記従来装置よりまと
まった量となり，従来よりも多量となる（図１０と図２
〜図４を比較参照）。なぜならば，従来は後噴射も主燃
料噴射と同じ回数だけ発せられているから後噴射の回数
が本発明の装置よりも多くなるからである。
【００２０】そのため，本発明では燃料噴射手段の動作
性能（弁の応答速度やミニマム操作量など）が低くてよ
いこととなり，安価で小形化することが可能となる。例
えば，弁の操作力として電磁力を用いた場合に，弁の応
答速度を早めようとすると，コイルのアンペアターン数
が大きくなり，コイルが大きくなり大形化する。それ
故，本発明では燃料噴射手段が小形かつ安価となる。
性能（弁の応答速度やミニマム操作量など）が低くてよ
いこととなり，安価で小形化することが可能となる。例
えば，弁の操作力として電磁力を用いた場合に，弁の応
答速度を早めようとすると，コイルのアンペアターン数
が大きくなり，コイルが大きくなり大形化する。それ
故，本発明では燃料噴射手段が小形かつ安価となる。
【００２１】また，後噴射指令の回数を少なくすること
は，制御回路等が簡素になることがあっても複雑になる
ことがない。例えば，後噴射指令を特定の気筒に対して
のみ発せられるようにすれば，燃料噴射手段に対する制
御，指令回路が簡素になることは明らかである。
は，制御回路等が簡素になることがあっても複雑になる
ことがない。例えば，後噴射指令を特定の気筒に対して
のみ発せられるようにすれば，燃料噴射手段に対する制
御，指令回路が簡素になることは明らかである。
【００２２】また，後噴射の回数が少なくなるから，燃
料噴射手段の寿命が長くなるという利点がある。そし
て，燃料噴射ノズルの動作（着座）回数が減少し，ノズ
ルシート部の耐久性が大幅に向上する。逆に，同じ性能
の燃料噴射手段及び燃料噴射制御手段を用いた場合に
は，１回に操作する燃料噴射量が大きいから，制御の精
度が向上し，浄化効率も良好となる。上記のように，第
１発明によれば，簡素な構成で耐久性に優れ浄化効率が
良好な窒素酸化物浄化装置を提供することができる。
料噴射手段の寿命が長くなるという利点がある。そし
て，燃料噴射ノズルの動作（着座）回数が減少し，ノズ
ルシート部の耐久性が大幅に向上する。逆に，同じ性能
の燃料噴射手段及び燃料噴射制御手段を用いた場合に
は，１回に操作する燃料噴射量が大きいから，制御の精
度が向上し，浄化効率も良好となる。上記のように，第
１発明によれば，簡素な構成で耐久性に優れ浄化効率が
良好な窒素酸化物浄化装置を提供することができる。
【００２３】第２発明にかかる窒素酸化物浄化装置にお
いては，排気ガス又は触媒装置の温度が高いほど後噴射
指令のタイミングを遅らせる。一方，後噴射された燃料
から熱分解によって得られる炭化水素の炭素数は，図９
に示すように，温度，即ち後噴射の時期によって変化す
る。それ故，第２発明の窒素酸化物浄化装置では，排気
ガスが高いほど後噴射によって得られる炭化水素の炭素
数が大きくなる。一方，窒素酸化物の浄化効率を最大に
する炭化水素の炭素数は，図８に示すように，触媒の温
度によって変化し，触媒の温度が高いほど最大効率を示
す炭素数が大きくなる（図８参照）。図８において，実
線Ｂは炭素数の大きいＨＣ還元剤の効果を示し，破線Ａ
は炭素数の少ないＨＣ還元剤の効果を示す。
いては，排気ガス又は触媒装置の温度が高いほど後噴射
指令のタイミングを遅らせる。一方，後噴射された燃料
から熱分解によって得られる炭化水素の炭素数は，図９
に示すように，温度，即ち後噴射の時期によって変化す
る。それ故，第２発明の窒素酸化物浄化装置では，排気
ガスが高いほど後噴射によって得られる炭化水素の炭素
数が大きくなる。一方，窒素酸化物の浄化効率を最大に
する炭化水素の炭素数は，図８に示すように，触媒の温
度によって変化し，触媒の温度が高いほど最大効率を示
す炭素数が大きくなる（図８参照）。図８において，実
線Ｂは炭素数の大きいＨＣ還元剤の効果を示し，破線Ａ
は炭素数の少ないＨＣ還元剤の効果を示す。
【００２４】そして，上記のように本発明の浄化装置
は，触媒（排気ガス）の温度に合わせて炭素数を増減さ
せるから，触媒（排気ガス）の温度変化に対応してＨＣ
の炭素数を変化させ窒素酸化物の浄化効率を常に高めに
保持することが可能である。例えば，触媒温度が図８の
Ｔ2 からＴ1 に変化した場合には，実線の特性を示す炭
化水素から破線の特性を示す炭化水素に炭素数を変化さ
せる。上記のように，第２発明によれば，排気ガスの変
化にかかわらず浄化効率を高めに保持することのできる
窒素酸化物浄化装置を提供することができる。
は，触媒（排気ガス）の温度に合わせて炭素数を増減さ
せるから，触媒（排気ガス）の温度変化に対応してＨＣ
の炭素数を変化させ窒素酸化物の浄化効率を常に高めに
保持することが可能である。例えば，触媒温度が図８の
Ｔ2 からＴ1 に変化した場合には，実線の特性を示す炭
化水素から破線の特性を示す炭化水素に炭素数を変化さ
せる。上記のように，第２発明によれば，排気ガスの変
化にかかわらず浄化効率を高めに保持することのできる
窒素酸化物浄化装置を提供することができる。
【００２５】次に，第３発明にかかる窒素酸化物浄化装
置においては，触媒の吸着反応を生じ易い低めの温度の
とき，後噴射の発せられるタイミングを浄化効率の高い
所定のタイミングを中心にして前後両方向に揺動させ
る。そして，前記のように後噴射のタイミングを変化さ
せると，図９に示すように，噴射された燃料から生ずる
炭化水素の炭素数が変化するから，後噴射から得られる
炭素数は満遍なく広い範囲に分布する。そして，多くの
炭素数を含むそれらの炭化水素は，触媒（排気ガス）温
度が低いため触媒装置に良好に吸着される。
置においては，触媒の吸着反応を生じ易い低めの温度の
とき，後噴射の発せられるタイミングを浄化効率の高い
所定のタイミングを中心にして前後両方向に揺動させ
る。そして，前記のように後噴射のタイミングを変化さ
せると，図９に示すように，噴射された燃料から生ずる
炭化水素の炭素数が変化するから，後噴射から得られる
炭素数は満遍なく広い範囲に分布する。そして，多くの
炭素数を含むそれらの炭化水素は，触媒（排気ガス）温
度が低いため触媒装置に良好に吸着される。
【００２６】そして，触媒装置に吸着された炭素数が広
く分布した炭化水素は，その後に順次脱離して窒素酸化
物の浄化作用に寄与するようになる。それ故，刻々と変
化する排気ガスや触媒の温度に対して，それぞれの温度
において触媒によって窒素酸化物を浄化するのに適した
炭化水素を供給することができ，窒素酸化物浄化効率を
高めることが可能となる。上記のように，第３発明によ
れば排気ガスや触媒の温度変化にかかわらず，浄化効率
を高めに保持することのできる窒素酸化物浄化装置を提
供することができる。
く分布した炭化水素は，その後に順次脱離して窒素酸化
物の浄化作用に寄与するようになる。それ故，刻々と変
化する排気ガスや触媒の温度に対して，それぞれの温度
において触媒によって窒素酸化物を浄化するのに適した
炭化水素を供給することができ，窒素酸化物浄化効率を
高めることが可能となる。上記のように，第３発明によ
れば排気ガスや触媒の温度変化にかかわらず，浄化効率
を高めに保持することのできる窒素酸化物浄化装置を提
供することができる。
【００２７】一方，第４発明にかかる窒素酸化物浄化装
置においては，後噴射のタイミングを前記所定のタイミ
ングよりも遅らせる方向で揺動変化させる。本発明で
は，後噴射のタイミングを遅らせるから発生する炭化水
素の炭素数は，図９から分かるように第３発明の浄化装
置に比べて大きめの値に多く分布する。一方，大きめの
炭素数の炭化水素は，小さい炭素数の炭化水素に比べて
相対的に触媒装置に吸着され易く，また高温になるまで
脱離されにくいという特徴がある。従って，本発明の浄
化装置は，第３発明に比べると特に排気ガスが高温であ
るときの窒素酸化物の浄化効率が良好であるという特色
がある。
置においては，後噴射のタイミングを前記所定のタイミ
ングよりも遅らせる方向で揺動変化させる。本発明で
は，後噴射のタイミングを遅らせるから発生する炭化水
素の炭素数は，図９から分かるように第３発明の浄化装
置に比べて大きめの値に多く分布する。一方，大きめの
炭素数の炭化水素は，小さい炭素数の炭化水素に比べて
相対的に触媒装置に吸着され易く，また高温になるまで
脱離されにくいという特徴がある。従って，本発明の浄
化装置は，第３発明に比べると特に排気ガスが高温であ
るときの窒素酸化物の浄化効率が良好であるという特色
がある。
【００２８】そして，低めの温度で炭化水素を吸着させ
ることにより，第３発明と同様に，低温域ばかりでなく
高温域における浄化効率を高めることができる。上記の
ように，第４発明によれば，排気ガス（触媒）の温度変
化にもかかわらず浄化効率を高めに保持することのでき
る窒素酸化物浄化装置を提供することができる。
ることにより，第３発明と同様に，低温域ばかりでなく
高温域における浄化効率を高めることができる。上記の
ように，第４発明によれば，排気ガス（触媒）の温度変
化にもかかわらず浄化効率を高めに保持することのでき
る窒素酸化物浄化装置を提供することができる。
【００２９】
実施例１ 第１発明の実施例にかかるディーゼルエンジンの窒素酸
化物浄化装置について，図１，図２を用いて説明する。
本例は，図１に示すように，気筒毎に設けられた燃料噴
射手段としてのフューエルインジェクタ１１及び電磁弁
１２と，窒素酸化物を還元浄化する，排気通路４５中に
配設された触媒装置１５と，上記燃料噴射手段を作動さ
せる燃料噴射制御手段３０とを有するディーゼルエンジ
ン４０の窒素酸化物浄化装置１である。燃料噴射制御手
段３０は，排気ガス８０の温度を検出する温度センサ３
２と，温度センサ３２の出力を受ける燃料噴射指令手段
としての電子制御装置（ＥＣＵ）３１とを有する。
化物浄化装置について，図１，図２を用いて説明する。
本例は，図１に示すように，気筒毎に設けられた燃料噴
射手段としてのフューエルインジェクタ１１及び電磁弁
１２と，窒素酸化物を還元浄化する，排気通路４５中に
配設された触媒装置１５と，上記燃料噴射手段を作動さ
せる燃料噴射制御手段３０とを有するディーゼルエンジ
ン４０の窒素酸化物浄化装置１である。燃料噴射制御手
段３０は，排気ガス８０の温度を検出する温度センサ３
２と，温度センサ３２の出力を受ける燃料噴射指令手段
としての電子制御装置（ＥＣＵ）３１とを有する。
【００３０】ＥＣＵ３１は，圧縮上死点近傍で発せられ
る機関出力発生のための主燃料噴射指令と，膨張行程又
は排気行程で発せられる触媒装置１５に炭化水素を供給
するための後噴射指令とを燃料噴射手段の電磁弁１２に
対して発する。そして，図２に示すように，後噴射指令
６２は主燃料噴射指令６１よりも少ない回数だけ発せら
れる。即ち，後噴射指令６２は，４つの気筒のうち第１
気筒に対してのみ発せられ，第２〜第４気筒に対しては
発せられない。
る機関出力発生のための主燃料噴射指令と，膨張行程又
は排気行程で発せられる触媒装置１５に炭化水素を供給
するための後噴射指令とを燃料噴射手段の電磁弁１２に
対して発する。そして，図２に示すように，後噴射指令
６２は主燃料噴射指令６１よりも少ない回数だけ発せら
れる。即ち，後噴射指令６２は，４つの気筒のうち第１
気筒に対してのみ発せられ，第２〜第４気筒に対しては
発せられない。
【００３１】以下，それぞれについて説明を補足する。
このディーゼルエンジン４０および窒素酸化物浄化装置
１は，図１に示すごとく，４個のシリンダボアを設けそ
れぞれにピストンを往復摺動可能にはめ込んで，それぞ
れの内部にシリンダ室をなしたシリンダブロック４１，
シリンダブロック４１上に組付けられてそのシリンダ室
のそれぞれを閉じたシリンダヘッド４２，そのピストン
をコネクティングロッドで連結したクランクシャフト，
吸気弁及び排気弁を開閉させる動弁機構，シリンダ室に
対応してシリンダヘッド４２に設置された４個のフュー
エルインジェクタ１１，フューエルインジェクタ１１に
組付けらた４個の電磁弁１２，図示しない燃料タンクか
らフューエルインジェクタ１１に燃料を供給するフィー
ドポンプ４３，排気通路４５中に触媒装置１５，電磁弁
１２を開閉させてフューエルインジェクタ１１に主燃料
噴射及び後燃料噴射を行わせるＥＣＵ３１を有する。
このディーゼルエンジン４０および窒素酸化物浄化装置
１は，図１に示すごとく，４個のシリンダボアを設けそ
れぞれにピストンを往復摺動可能にはめ込んで，それぞ
れの内部にシリンダ室をなしたシリンダブロック４１，
シリンダブロック４１上に組付けられてそのシリンダ室
のそれぞれを閉じたシリンダヘッド４２，そのピストン
をコネクティングロッドで連結したクランクシャフト，
吸気弁及び排気弁を開閉させる動弁機構，シリンダ室に
対応してシリンダヘッド４２に設置された４個のフュー
エルインジェクタ１１，フューエルインジェクタ１１に
組付けらた４個の電磁弁１２，図示しない燃料タンクか
らフューエルインジェクタ１１に燃料を供給するフィー
ドポンプ４３，排気通路４５中に触媒装置１５，電磁弁
１２を開閉させてフューエルインジェクタ１１に主燃料
噴射及び後燃料噴射を行わせるＥＣＵ３１を有する。
【００３２】ＥＣＵ３１は，入力回路にエンジン４０の
回転センサ３３，負荷センサ３４，圧力センサ３５，温
度センサ３２，および酸素センサ３６を接続し，出力回
路に電磁弁１２を電気的に接続する。そして，上記セン
サ３２〜３６で検出されたエンジン回転数，エンジン負
荷，燃料噴射圧，排気温度Ｔ，および酸素濃度は，内部
のメモリに予め入力された燃料噴射パターンと照合さ
れ，パターンに従って電磁弁１２を開閉制御する。
回転センサ３３，負荷センサ３４，圧力センサ３５，温
度センサ３２，および酸素センサ３６を接続し，出力回
路に電磁弁１２を電気的に接続する。そして，上記セン
サ３２〜３６で検出されたエンジン回転数，エンジン負
荷，燃料噴射圧，排気温度Ｔ，および酸素濃度は，内部
のメモリに予め入力された燃料噴射パターンと照合さ
れ，パターンに従って電磁弁１２を開閉制御する。
【００３３】回転センサ３３はクランクシャフトに，負
荷センサ３４は図示しないアクセルペダルに，圧力セン
サ３５はフューエルヘッダ４４に，温度センサ３２およ
び酸素センサ３６は触媒装置１５よりも上流の排気管４
５１内に，それぞれ配置される。また，フィードポンプ
４３はフューエルヘッダ４４を介してフューエルインジ
ェクタ１１に，それぞれ燃料配管４４１および４４２に
より接続されている。すなわち，配管４４１，４４２お
よびフューエルヘッダ４４の内部はフィードポンプ４３
の作動により常に高圧に保たれている。
荷センサ３４は図示しないアクセルペダルに，圧力セン
サ３５はフューエルヘッダ４４に，温度センサ３２およ
び酸素センサ３６は触媒装置１５よりも上流の排気管４
５１内に，それぞれ配置される。また，フィードポンプ
４３はフューエルヘッダ４４を介してフューエルインジ
ェクタ１１に，それぞれ燃料配管４４１および４４２に
より接続されている。すなわち，配管４４１，４４２お
よびフューエルヘッダ４４の内部はフィードポンプ４３
の作動により常に高圧に保たれている。
【００３４】そして，ＥＣＵ３１からの指令により，常
時閉状態の電磁弁１２が開いた場合のみ，フューエルイ
ンジェクタ１１よりシリンダ室内へ高圧燃料を噴射す
る。すなわち，エンジン出力発生のための主噴射および
触媒へ還元剤として炭化水素（熱分解した燃料）を供給
するための後噴射を，共通の装置１１，１２により行
う。また，触媒装置１５はセラミック等の担体に，例え
ばＣｕ−ゼオライトやＰｔ−ゼオライト等の還元剤の存
在下で，ディーゼル排気中等の酸素過剰雰囲気中でもＮ
Ｏx を還元浄化可能な触媒を担持したものである。
時閉状態の電磁弁１２が開いた場合のみ，フューエルイ
ンジェクタ１１よりシリンダ室内へ高圧燃料を噴射す
る。すなわち，エンジン出力発生のための主噴射および
触媒へ還元剤として炭化水素（熱分解した燃料）を供給
するための後噴射を，共通の装置１１，１２により行
う。また，触媒装置１５はセラミック等の担体に，例え
ばＣｕ−ゼオライトやＰｔ−ゼオライト等の還元剤の存
在下で，ディーゼル排気中等の酸素過剰雰囲気中でもＮ
Ｏx を還元浄化可能な触媒を担持したものである。
【００３５】次に，本例の作用効果につき，説明する。
上記図１のように構成される排気浄化装置において，従
来は図１０に示すように，主燃料噴射６１終了後（たと
えば排気弁開前の４０度から５度のクランク角範囲）
に，極微量の燃料（たとえば主噴射量の０．３〜３％）
を後噴射６９として，全気筒において常時噴射してい
た。
上記図１のように構成される排気浄化装置において，従
来は図１０に示すように，主燃料噴射６１終了後（たと
えば排気弁開前の４０度から５度のクランク角範囲）
に，極微量の燃料（たとえば主噴射量の０．３〜３％）
を後噴射６９として，全気筒において常時噴射してい
た。
【００３６】この後噴射６９は，触媒へ還元剤としての
炭化水素（熱分解した燃料）を供給するためのものであ
るため，触媒において排気中のＮＯx を還元浄化するた
めには不可欠であるが，後噴射に用いた燃料分は燃費が
悪化してしまうため，その量を精度良く制御することが
非常に重要である。したがって，従来はその極微量の後
噴射６９を制御するために，極めて応答性が高い電磁弁
１２が必要であった。そのため，電磁弁１２のコストお
よび大きさが増大していた。
炭化水素（熱分解した燃料）を供給するためのものであ
るため，触媒において排気中のＮＯx を還元浄化するた
めには不可欠であるが，後噴射に用いた燃料分は燃費が
悪化してしまうため，その量を精度良く制御することが
非常に重要である。したがって，従来はその極微量の後
噴射６９を制御するために，極めて応答性が高い電磁弁
１２が必要であった。そのため，電磁弁１２のコストお
よび大きさが増大していた。
【００３７】これに対し，本例では，後噴射６２をたと
えば図２に示すように，第１気筒のみで行うようにす
る。すなわち，従来装置の４気筒分の後噴射を第１気筒
のみで行うことにより，後噴射６２の量を従来の装置に
おける第１気筒の後噴射６９の量の４倍とすることがで
きる。したがって，従来と比較して，本例では極微量の
後噴射量を制御する必要がないため，電磁弁１２に対し
て，急峻な立上がりと立下がり動作をさせる極めて高い
応答性は要求されず，コストおよび大きさの大幅な低減
が可能である。
えば図２に示すように，第１気筒のみで行うようにす
る。すなわち，従来装置の４気筒分の後噴射を第１気筒
のみで行うことにより，後噴射６２の量を従来の装置に
おける第１気筒の後噴射６９の量の４倍とすることがで
きる。したがって，従来と比較して，本例では極微量の
後噴射量を制御する必要がないため，電磁弁１２に対し
て，急峻な立上がりと立下がり動作をさせる極めて高い
応答性は要求されず，コストおよび大きさの大幅な低減
が可能である。
【００３８】さらに，極微量の噴射において顕著となる
各気筒のノズル間の噴射量のばらつきを吸収できるか
ら，高精度で安定した性能を得ることができる。また，
後噴射６９を行わない第２〜４気筒においては，噴射ノ
ズルの着座回数を従来と比較して半減できるため，ノズ
ルシート部の耐久性を大幅に向上させることができる。
本例は，第１気筒のみで後噴射する場合を例に説明した
が，これはそれ以外の第２〜第４気筒あるいは複数の気
筒で行うようにしてもよい。
各気筒のノズル間の噴射量のばらつきを吸収できるか
ら，高精度で安定した性能を得ることができる。また，
後噴射６９を行わない第２〜４気筒においては，噴射ノ
ズルの着座回数を従来と比較して半減できるため，ノズ
ルシート部の耐久性を大幅に向上させることができる。
本例は，第１気筒のみで後噴射する場合を例に説明した
が，これはそれ以外の第２〜第４気筒あるいは複数の気
筒で行うようにしてもよい。
【００３９】実施例２ 本例は，図３に示すように，実施例１において更に後噴
射６３を複数サイクル（本例は４サイクル）につき１回
行うようにしたもう１つの実施例である。即ち，第１気
筒の４サイクルにつき１回ずつ４気筒４サイクル分の後
噴射を行う。このため，電磁弁１２は応答性能が更に低
いものを採用することが出来るようになり，一段と安価
かつ小形化することができる。また，第１気筒のノズル
シート部の寿命も更に長くなる。その他については，実
施例１と同様である。
射６３を複数サイクル（本例は４サイクル）につき１回
行うようにしたもう１つの実施例である。即ち，第１気
筒の４サイクルにつき１回ずつ４気筒４サイクル分の後
噴射を行う。このため，電磁弁１２は応答性能が更に低
いものを採用することが出来るようになり，一段と安価
かつ小形化することができる。また，第１気筒のノズル
シート部の寿命も更に長くなる。その他については，実
施例１と同様である。
【００４０】実施例３ 本例は，図４に示すように，実施例１又は実施例２にお
いて全気筒に後噴射６４を順次行わせるようにしたもう
１つの実施例である。即ち，本例は，各気筒が４サイク
ル毎に１回の割合で後噴射６４を実行し，後噴射６４は
順番に気筒を切替えて実施される。これによって，各ノ
ズルシート部の耐久寿命は均一となり，装置全体として
平均寿命を大幅に向上させることができる。その他につ
いては，実施例１又は実施例２と同様である。
いて全気筒に後噴射６４を順次行わせるようにしたもう
１つの実施例である。即ち，本例は，各気筒が４サイク
ル毎に１回の割合で後噴射６４を実行し，後噴射６４は
順番に気筒を切替えて実施される。これによって，各ノ
ズルシート部の耐久寿命は均一となり，装置全体として
平均寿命を大幅に向上させることができる。その他につ
いては，実施例１又は実施例２と同様である。
【００４１】なお，後噴射する気筒を順番に切替える方
法としては，図４に示す方法のほか，例えば４気筒のエ
ンジンであれば，気筒によらず２回あるいは４回の主噴
射のみの噴射を行ったら，その次に噴射する気筒は主噴
射と後噴射を行うようにして，後噴射する気筒を順番に
切替えてもよい。
法としては，図４に示す方法のほか，例えば４気筒のエ
ンジンであれば，気筒によらず２回あるいは４回の主噴
射のみの噴射を行ったら，その次に噴射する気筒は主噴
射と後噴射を行うようにして，後噴射する気筒を順番に
切替えてもよい。
【００４２】実施例４ 本例は，実施例１〜実施例３において，排気ガスの温度
が低めのときに，後噴射指令を発するタイミング（主燃
料噴射に対する遅れ時間）Δｔを変化させるようにした
他の実施例である。即ち，本例は，図１に示す第１〜第
３実施例と同様の構成において，エンジン出力発生のた
めの主噴射６１の後に行う，触媒へ還元剤としての炭化
水素（熱分解した燃料）を供給するための後噴射６２〜
６４の時期を，温度センサ３２で検出した排気温度Ｔに
応じて変更するものである。
が低めのときに，後噴射指令を発するタイミング（主燃
料噴射に対する遅れ時間）Δｔを変化させるようにした
他の実施例である。即ち，本例は，図１に示す第１〜第
３実施例と同様の構成において，エンジン出力発生のた
めの主噴射６１の後に行う，触媒へ還元剤としての炭化
水素（熱分解した燃料）を供給するための後噴射６２〜
６４の時期を，温度センサ３２で検出した排気温度Ｔに
応じて変更するものである。
【００４３】図８に示すように，還元剤として炭化水素
を供給した場合，触媒によるＮＯx還元浄化効率はある
温度Ｔ1 ，Ｔ2 でピークとなり，それより高温でも低温
でも浄化効率は低下してしまう。さらに，ピーク浄化率
が得られる温度は，還元剤（炭化水素）の炭素数により
異なり，炭素数が大きいほど高くなる。したがって，温
度Ｔ１（たとえば３５０℃）では炭素数が小さい炭化水
素Ａ（たとえば炭素数５以下）を還元剤として用いるほ
うが，炭素数が大きいＢ（たとえば炭素数１０以上）を
用いるよりＮＯx の還元浄化効率は高いが，温度Ｔ２
（たとえば４００℃）では逆に炭素数が大きいＢを用い
たほうが効率が高くなる。
を供給した場合，触媒によるＮＯx還元浄化効率はある
温度Ｔ1 ，Ｔ2 でピークとなり，それより高温でも低温
でも浄化効率は低下してしまう。さらに，ピーク浄化率
が得られる温度は，還元剤（炭化水素）の炭素数により
異なり，炭素数が大きいほど高くなる。したがって，温
度Ｔ１（たとえば３５０℃）では炭素数が小さい炭化水
素Ａ（たとえば炭素数５以下）を還元剤として用いるほ
うが，炭素数が大きいＢ（たとえば炭素数１０以上）を
用いるよりＮＯx の還元浄化効率は高いが，温度Ｔ２
（たとえば４００℃）では逆に炭素数が大きいＢを用い
たほうが効率が高くなる。
【００４４】このため，従来装置（特開平６−１５９０
４１号公報）のように還元剤として用いる燃料の分解度
合を常に一定にしてしまうと，特定の触媒温度以外では
高いＮＯx 還元浄化効率を得ることができない。一方，
後噴射６２〜６４により得られる，熱分解した燃料（炭
化水素）の炭素数は図９に示すように後噴射時期により
異なり，その噴射時期が遅いほどシリンダ室内の温度が
下がってから後噴射するため，燃料の熱分解の度合が小
さくなり，得られる炭化水素の炭素数が大きくなる。
４１号公報）のように還元剤として用いる燃料の分解度
合を常に一定にしてしまうと，特定の触媒温度以外では
高いＮＯx 還元浄化効率を得ることができない。一方，
後噴射６２〜６４により得られる，熱分解した燃料（炭
化水素）の炭素数は図９に示すように後噴射時期により
異なり，その噴射時期が遅いほどシリンダ室内の温度が
下がってから後噴射するため，燃料の熱分解の度合が小
さくなり，得られる炭化水素の炭素数が大きくなる。
【００４５】そこで，本例では，排気温度に応じてそれ
ぞれ触媒のＮＯx 還元浄化効率を最大にする炭素数の炭
化水素（熱分解した燃料）を還元剤として供給するよう
に構成する。すなわち，排気温度により最適な還元剤の
炭素数が異なるため，排気温度に応じて後噴射する噴射
時期を変更し，排気温度が高いほど後噴射時期を遅らせ
て炭素数が大きな還元剤を触媒に供給するようにする。
ぞれ触媒のＮＯx 還元浄化効率を最大にする炭素数の炭
化水素（熱分解した燃料）を還元剤として供給するよう
に構成する。すなわち，排気温度により最適な還元剤の
炭素数が異なるため，排気温度に応じて後噴射する噴射
時期を変更し，排気温度が高いほど後噴射時期を遅らせ
て炭素数が大きな還元剤を触媒に供給するようにする。
【００４６】これにより，排気温度が低い場合には，低
温で触媒のＮＯx 還元浄化効率が高い，即ち炭素数が小
さい（たとえば５以下の）炭化水素を供給し，また，排
気温度が高い場合には，高温で触媒のＮＯx 還元浄化効
率が高い，炭素数が大きい（たとえば１０以上）炭化水
素を供給する。そのため後噴射時期は，排気温度に対し
て多段階あるいは連続的に無段階に変更するようにす
る。これにより，排気温度によらず，常にＮＯx 還元効
率が高い状態で触媒を使用でき，触媒のＮＯx 還元浄化
効率を大幅に向上できる。
温で触媒のＮＯx 還元浄化効率が高い，即ち炭素数が小
さい（たとえば５以下の）炭化水素を供給し，また，排
気温度が高い場合には，高温で触媒のＮＯx 還元浄化効
率が高い，炭素数が大きい（たとえば１０以上）炭化水
素を供給する。そのため後噴射時期は，排気温度に対し
て多段階あるいは連続的に無段階に変更するようにす
る。これにより，排気温度によらず，常にＮＯx 還元効
率が高い状態で触媒を使用でき，触媒のＮＯx 還元浄化
効率を大幅に向上できる。
【００４７】なお，本例における，各排気温度に対する
最適な後噴射のタイミングΔｔは，予めＥＣＵ３１内に
記憶されており，図１に示す第１実施例と同様の構成に
おいて温度センサ３２の信号をもとにＥＣＵ３１内に
て，決定されるものとする。また，この場合の後噴射を
行う気筒は図２に示す第１実施例，図３に示す第２実施
例，あるいは図４に示す第３実施例のようにする。その
結果，第１実施例，第２実施例および第３実施例で説明
したのと同様の効果を合わせて得ることができる。その
他については，実施例１と同様である。
最適な後噴射のタイミングΔｔは，予めＥＣＵ３１内に
記憶されており，図１に示す第１実施例と同様の構成に
おいて温度センサ３２の信号をもとにＥＣＵ３１内に
て，決定されるものとする。また，この場合の後噴射を
行う気筒は図２に示す第１実施例，図３に示す第２実施
例，あるいは図４に示す第３実施例のようにする。その
結果，第１実施例，第２実施例および第３実施例で説明
したのと同様の効果を合わせて得ることができる。その
他については，実施例１と同様である。
【００４８】実施例５ 本例は，実施例１〜実施例３において，排気ガスの温度
が低めのときに，図５に示すように，後噴射指令を発す
るタイミングΔｔを所定のタイミングｔ0 を中心に前後
にｔmin からｔmax まで揺動変化させるようにした他の
実施例である。上記において，所定のタイミングｔ0 と
は，その時の運転状態においてその時の触媒装置１５の
浄化効率を最大にすることのできるタイミングである。
また，ｔmin 及びｔmax は予めＥＣＵ３１に記憶された
設定値であり，揺動の周期は例えば１０分とする。
が低めのときに，図５に示すように，後噴射指令を発す
るタイミングΔｔを所定のタイミングｔ0 を中心に前後
にｔmin からｔmax まで揺動変化させるようにした他の
実施例である。上記において，所定のタイミングｔ0 と
は，その時の運転状態においてその時の触媒装置１５の
浄化効率を最大にすることのできるタイミングである。
また，ｔmin 及びｔmax は予めＥＣＵ３１に記憶された
設定値であり，揺動の周期は例えば１０分とする。
【００４９】即ち，本例は，図１に示す第１実施例と同
様の構成において，温度センサ３２で検出した排気温度
が設定値以下の場合，エンジン出力発生のための主噴射
６１の後に行う，触媒へ還元剤としての炭化水素（熱分
解した燃料）を供給するための後噴射６２〜６４の時期
を，順次変更するものである。
様の構成において，温度センサ３２で検出した排気温度
が設定値以下の場合，エンジン出力発生のための主噴射
６１の後に行う，触媒へ還元剤としての炭化水素（熱分
解した燃料）を供給するための後噴射６２〜６４の時期
を，順次変更するものである。
【００５０】後噴射により発生した炭化水素は，排気低
温時には多くが触媒上に未反応のまま吸着され，排気温
度上昇過程で離脱してＮＯx 還元反応に寄与する。その
ため，排気温度定常時や降温時に比べて，排気温度昇温
時のＮＯx 還元浄化効率は，一般に高くなる。そこで，
昇温時において離脱する吸着炭化水素を浄化反応に効率
的に利用することは，触媒のＮＯx 還元浄化効率を向上
させるのに非常に有効である。一方，前記の説明のとお
り，排気温度に応じてそれぞれ触媒のＮＯx 還元浄化効
率を最大にする炭化水素（熱分解した燃料）の炭素数が
異なる。そのため，従来の方法では，吸着された炭化水
素の炭素数が偏在するために，排気温度が刻々と変化す
る排気昇温時に最高の効率でＮＯx を還元浄化すること
が困難であった。
温時には多くが触媒上に未反応のまま吸着され，排気温
度上昇過程で離脱してＮＯx 還元反応に寄与する。その
ため，排気温度定常時や降温時に比べて，排気温度昇温
時のＮＯx 還元浄化効率は，一般に高くなる。そこで，
昇温時において離脱する吸着炭化水素を浄化反応に効率
的に利用することは，触媒のＮＯx 還元浄化効率を向上
させるのに非常に有効である。一方，前記の説明のとお
り，排気温度に応じてそれぞれ触媒のＮＯx 還元浄化効
率を最大にする炭化水素（熱分解した燃料）の炭素数が
異なる。そのため，従来の方法では，吸着された炭化水
素の炭素数が偏在するために，排気温度が刻々と変化す
る排気昇温時に最高の効率でＮＯx を還元浄化すること
が困難であった。
【００５１】そこで，本例では，後噴射により得られる
熱分解した燃料（炭化水素）の炭素数が後噴射時期によ
り異なり，その噴射時期が遅いほど得られる炭化水素の
炭素数が大きくなること（図９）に着目し，排気温度が
低い（たとえば２００℃以下）運転状態では，後噴射時
期を順次変更し，さまざまな分解度合の燃料を触媒上に
吸着させるようにする。このように排気温度が低い運転
状態は，例えば市街地走行時において頻繁に発生する。
その後，吸着された炭化水素は車両加速時等の排気昇温
時にいっせいに脱離し，ＮＯx 還元浄化反応に寄与す
る。本例では，刻々と変化するすべての排気温度下で，
それぞれＮＯx 還元浄化効率を最大とする炭化水素が存
在するので，浄化効率を高めに保持することができる。
熱分解した燃料（炭化水素）の炭素数が後噴射時期によ
り異なり，その噴射時期が遅いほど得られる炭化水素の
炭素数が大きくなること（図９）に着目し，排気温度が
低い（たとえば２００℃以下）運転状態では，後噴射時
期を順次変更し，さまざまな分解度合の燃料を触媒上に
吸着させるようにする。このように排気温度が低い運転
状態は，例えば市街地走行時において頻繁に発生する。
その後，吸着された炭化水素は車両加速時等の排気昇温
時にいっせいに脱離し，ＮＯx 還元浄化反応に寄与す
る。本例では，刻々と変化するすべての排気温度下で，
それぞれＮＯx 還元浄化効率を最大とする炭化水素が存
在するので，浄化効率を高めに保持することができる。
【００５２】次に，上記排気浄化装置の作動を図６に示
すフローチャートを用いて説明する。このフローチャー
トにおいては，上記温度センサ３２からの信号を受け，
後噴射時期をコントロールする部分だけを示した。ま
ず，Ｓ（ステップ）５０１においては，上記温度センサ
３２からの信号によりディーゼルエンジン４０の排気温
度Ｔを読み込む。Ｓ５０２においては，上記Ｓ５０１で
読み込んだ排気温度Ｔが設定値Ｔ0 よりも小さいか否か
を判定し，大きい場合は，Ｓ５０４にて予め設定された
時期に後噴射を行ないＳ５０１へ戻る。
すフローチャートを用いて説明する。このフローチャー
トにおいては，上記温度センサ３２からの信号を受け，
後噴射時期をコントロールする部分だけを示した。ま
ず，Ｓ（ステップ）５０１においては，上記温度センサ
３２からの信号によりディーゼルエンジン４０の排気温
度Ｔを読み込む。Ｓ５０２においては，上記Ｓ５０１で
読み込んだ排気温度Ｔが設定値Ｔ0 よりも小さいか否か
を判定し，大きい場合は，Ｓ５０４にて予め設定された
時期に後噴射を行ないＳ５０１へ戻る。
【００５３】一方，ステップ５０２で排気温度Ｔが設定
値Ｔ0 よりも小さい場合にはＳ５０３へ進み，後噴射時
期を徐々にずらして順次変更する。その変更パターン
は，予めＥＣＵ３１内に記憶されており，たとえば時間
に対してタイミングΔｔを図５に示すように変更する。
なお，その際の後噴射のタイミングはＥＣＵ３１内に記
憶することとする。その後，Ｓ５０１へ戻る。そして再
び，Ｓ５０２においてＴ＜Ｔ0 の条件を満たし，Ｓ５０
３へ進んだ場合には，ＥＣＵ３１に記憶されている前回
の後噴射のタイミングよりもΔｔをさらにずらすように
する。以上のサイクルを，たとえば１秒に１回ずつ繰り
返す。
値Ｔ0 よりも小さい場合にはＳ５０３へ進み，後噴射時
期を徐々にずらして順次変更する。その変更パターン
は，予めＥＣＵ３１内に記憶されており，たとえば時間
に対してタイミングΔｔを図５に示すように変更する。
なお，その際の後噴射のタイミングはＥＣＵ３１内に記
憶することとする。その後，Ｓ５０１へ戻る。そして再
び，Ｓ５０２においてＴ＜Ｔ0 の条件を満たし，Ｓ５０
３へ進んだ場合には，ＥＣＵ３１に記憶されている前回
の後噴射のタイミングよりもΔｔをさらにずらすように
する。以上のサイクルを，たとえば１秒に１回ずつ繰り
返す。
【００５４】その結果，本例によれば，排気低温時にさ
まざまな分解度合の燃料を触媒上に未反応のまま吸着さ
せるため，排気温度が刻々と変化する排気昇温時にもそ
れぞれの温度で最適な炭素数の炭化水素を還元剤として
供給できる。その結果，ＮＯx 還元浄化効率を大幅に，
向上させることができる。また，この場合の後噴射を行
う気筒は，図２に示す第１実施例，図３に示す第２実施
例，あるいは図４に示す第３実施例のようにし，第１実
施例，第２実施例および第３実施例で説明したのと同様
の効果を合わせて得るものである。その他ついては，実
施例１と同様である。
まざまな分解度合の燃料を触媒上に未反応のまま吸着さ
せるため，排気温度が刻々と変化する排気昇温時にもそ
れぞれの温度で最適な炭素数の炭化水素を還元剤として
供給できる。その結果，ＮＯx 還元浄化効率を大幅に，
向上させることができる。また，この場合の後噴射を行
う気筒は，図２に示す第１実施例，図３に示す第２実施
例，あるいは図４に示す第３実施例のようにし，第１実
施例，第２実施例および第３実施例で説明したのと同様
の効果を合わせて得るものである。その他ついては，実
施例１と同様である。
【００５５】実施例６ 本例は，図７に示すように，実施例５において後噴射の
タイミングΔｔを所定のタイミングｔ0 からｔmax まで
遅らせるように揺動変化させるようにしたもう１つの実
施例である。上記ｔmax は予めＥＣＵ３１に記憶された
設定値であり，揺動の周期は例えば５分とする。すなわ
ち，触媒に対する吸着，脱離特性が炭化水素の分解度合
により異なることに着目し，排気温度が低く触媒の活性
が小さい場合には後噴射の噴射時期を通常より遅らせ，
更に順次変更するようにする。
タイミングΔｔを所定のタイミングｔ0 からｔmax まで
遅らせるように揺動変化させるようにしたもう１つの実
施例である。上記ｔmax は予めＥＣＵ３１に記憶された
設定値であり，揺動の周期は例えば５分とする。すなわ
ち，触媒に対する吸着，脱離特性が炭化水素の分解度合
により異なることに着目し，排気温度が低く触媒の活性
が小さい場合には後噴射の噴射時期を通常より遅らせ，
更に順次変更するようにする。
【００５６】これによって，触媒上へ吸着しやすく，か
つ高温になるまで脱離しにくい，炭素数が大きいさまざ
まな分解度合の炭化水素を生成，吸着させるようにす
る。これらは，触媒によるＮＯx 還元反応が活発に起こ
る排気温度高温時に脱離し，図８に示すように炭素数の
大きい炭化水素は高温度でより有効に還元剤として作用
するため，ＮＯx 還元浄化効率を大幅に向上させること
ができる。その他については実施例５と同様である。
つ高温になるまで脱離しにくい，炭素数が大きいさまざ
まな分解度合の炭化水素を生成，吸着させるようにす
る。これらは，触媒によるＮＯx 還元反応が活発に起こ
る排気温度高温時に脱離し，図８に示すように炭素数の
大きい炭化水素は高温度でより有効に還元剤として作用
するため，ＮＯx 還元浄化効率を大幅に向上させること
ができる。その他については実施例５と同様である。
【図１】実施例１の窒素酸化物浄化装置のシステム構成
図。
図。
【図２】実施例１の窒素酸化物浄化装置における各気筒
毎の燃料噴射の発生タイミング図。
毎の燃料噴射の発生タイミング図。
【図３】実施例２の窒素酸化物浄化装置における各気筒
毎の燃料噴射の発生タイミング図。
毎の燃料噴射の発生タイミング図。
【図４】実施例３の窒素酸化物浄化装置における各気筒
毎の燃料噴射の発生タイミング図。
毎の燃料噴射の発生タイミング図。
【図５】実施例５の窒素酸化物浄化装置の後噴射の発生
タイミングの揺動変化を示す図。
タイミングの揺動変化を示す図。
【図６】実施例５の浄化装置の後噴射の制御フロー図。
【図７】実施例６の浄化装置の後噴射の発生タイミング
の揺動変化を示す図。
の揺動変化を示す図。
【図８】触媒温度に対するＮＯx の浄化効率の変化を炭
化水素の炭素数の大小別に示した図。
化水素の炭素数の大小別に示した図。
【図９】後噴射の発生タイミングの変化に伴う炭化水素
の発生炭素数の変化図。
の発生炭素数の変化図。
【図１０】従来の窒素酸化物浄化装置における各気筒毎
の燃料噴射の発生タイミング図。
の燃料噴射の発生タイミング図。
１．．．窒素酸化物浄化装置， １２．．．電磁弁， １５．．．触媒装置， ３０．．．燃料噴射制御手段， ６１．．．主燃料噴射， ６２．．．後噴射， Δｔ．．．後噴射の発生タイミング， ｔ0 ．．．所定のタイミング，
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 45/00 ＺＡＢ Ｆ０２Ｄ 45/00 ＺＡＢ ３６０ ３６０Ｃ Ｆ０２Ｍ 47/00 ＺＡＢ Ｆ０２Ｍ 47/00 ＺＡＢＥ (72)発明者 大畑 耕一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 気筒毎に設けられた燃料噴射手段と，窒
素酸化物を還元浄化する，排気通路に配設された触媒装
置と，上記燃料噴射手段を作動させる燃料噴射制御手段
とを有する内燃機関の窒素酸化物浄化装置であって，上
記燃料噴射制御手段は，機関出力発生のための圧縮上死
点近傍での主燃料噴射指令と，上記触媒装置に炭化水素
を供給するための，膨張行程又は排気行程での後噴射指
令とを上記燃料噴射手段に対して発し，上記後噴射指令
は，上記主燃料噴射指令の回数よりも少ない回数だけ発
せられることを特徴とする内燃機関の窒素酸化物浄化装
置。 - 【請求項２】 請求項１において，前記後噴射指令は，
少なくとも１サイクル以上を含む限られた時間内におい
ては，一部分の気筒に対してのみ発せられることを特徴
とする窒素酸化物浄化装置。 - 【請求項３】 請求項１において，前記後噴射指令は，
複数のサイクルに対して１回の割合で発せられることを
特徴とする窒素酸化物浄化装置。 - 【請求項４】 請求項１，請求項２又は請求項３におい
て，前記後噴射指令は，複数の気筒に対して順次切換え
て発せられることを特徴とする窒素酸化物浄化装置。 - 【請求項５】 気筒毎に設けられた燃料噴射手段と，窒
素酸化物を還元浄化する，排気通路中に配設された触媒
装置と，上記燃料噴射手段を作動させる燃料噴射制御手
段とを有する内燃機関の窒素酸化物浄化装置であって，
上記燃料噴射制御手段は，排気ガス又は触媒装置の温度
を検出する温度検出手段と，この温度検出手段の出力を
受けて燃料噴射時期を補正変更する燃料噴射時期補正手
段と，この燃料噴射時期補正手段の出力を受ける噴射指
令手段とを有しており，上記燃料噴射制御手段は，機関
出力発生のための圧縮上死点近傍での主燃料噴射指令
と，上記触媒装置に炭化水素を供給するための，膨張行
程又は排気行程における後噴射指令とを上記燃料噴射手
段に対して発し，上記後噴射指令は，排気ガス又は触媒
装置の温度が高いほど，主燃料噴射指令に対してより遅
いタイミングで発せられることを特徴とする窒素酸化物
浄化装置。 - 【請求項６】 気筒毎に設けられた燃料噴射手段と，窒
素酸化物を還元浄化する，排気通路中に配設された触媒
装置と，上記燃料噴射手段を作動させる燃料噴射制御手
段とを有する内燃機関の窒素酸化物浄化装置であって，
上記燃料噴射制御手段は，排気ガス又は触媒装置の温度
を検出する温度検出手段と，この温度検出手段の出力と
設定値とを比較する比較演算手段と，この比較演算手段
の出力を受けて燃料噴射時期を補正変更する燃料噴射時
期補正手段と，この燃料噴射時期補正手段の出力を受け
る噴射指令手段とを有しており，上記燃料噴射制御手段
は，機関出力発生のための圧縮上死点近傍の主燃料噴射
指令と，上記触媒装置に炭化水素を供給するための，膨
張行程又は排気行程における後噴射指令とを上記燃料噴
射手段に対して発し，排気ガス又は触媒装置の温度が触
媒における吸着反応が生じ易い上記設定値より低い温度
となった場合には，上記後噴射指令の発せられるタイミ
ングは，その時の状態において触媒効率を良好にする所
定のタイミングを中心にして，一定の範囲内において前
後両方向に順次切換えて変更，揺動せしめられることを
特徴とする窒素酸化物浄化装置。 - 【請求項７】 気筒毎に設けられた燃料噴射手段と，窒
素酸化物を還元浄化する，排気通路中に配設された触媒
装置と，上記燃料噴射手段を作動させる燃料噴射制御手
段とを有する内燃機関の窒素酸化物浄化装置であって，
上記燃料噴射制御手段は，排気ガス又は触媒装置の温度
を検出する温度検出手段と，この温度検出手段の出力と
設定値とを比較する比較演算手段と，この比較演算手段
の出力を受けて燃料噴射時期を補正変更する燃料噴射時
期補正手段と，この燃料噴射時期補正手段の出力を受け
る噴射指令手段とを有しており，上記燃料噴射制御手段
は，機関出力発生のための圧縮上死点近傍の主燃料噴射
指令と，上記触媒装置に炭化水素を供給するための，膨
張行程又は排気行程における後噴射指令とを上記燃料噴
射手段に対して発し，排気ガス又は触媒装置の温度が触
媒における吸着反応が生じ易い上記設定値より低い温度
となった場合には，上記後噴射指令の発せられるタイミ
ングは，その時の状態において触媒効率を良好にする所
定のタイミングよりも遅らせて発せられ，その遅らせる
時間はゼロから一定の値の範囲内で順次切換えて変更，
揺動せしめられることを特徴とする窒素酸化物浄化装
置。 - 【請求項８】 請求項５，請求項６又は請求項７におい
て，前記後噴射指令は，請求項１〜請求項４のいずれか
１項に記載したやり方に従って発せられることを特徴と
する窒素酸化物浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09158295A JP3663663B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 内燃機関の窒素酸化物浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09158295A JP3663663B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 内燃機関の窒素酸化物浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08261052A true JPH08261052A (ja) | 1996-10-08 |
| JP3663663B2 JP3663663B2 (ja) | 2005-06-22 |
Family
ID=14030547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09158295A Expired - Fee Related JP3663663B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 内燃機関の窒素酸化物浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3663663B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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