JPH08284647A - 内燃機関の排気浄化装置に付設されるｈｃ増量装置 - Google Patents

内燃機関の排気浄化装置に付設されるｈｃ増量装置

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JPH08284647A
JPH08284647A JP7084212A JP8421295A JPH08284647A JP H08284647 A JPH08284647 A JP H08284647A JP 7084212 A JP7084212 A JP 7084212A JP 8421295 A JP8421295 A JP 8421295A JP H08284647 A JPH08284647 A JP H08284647A
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Shigeki Omichi
重樹 大道
Kiyonori Sekiguchi
清則 関口
Yoshimichi Ito
義通 伊藤
Shinya Hirota
信也 広田
Masahito Shibata
正仁 柴田
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Soken Inc
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Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単に排気浄化装置へ機関の運転条件に見合
ったＨＣ増量を行う。 【構成】 燃料を比較的低圧に加圧して燃料噴射ポンプ
１へ供給するフィードポンプが、内燃機関の運転条件、
例えば回転数に応じて大きさが変化する燃料のフィード
圧を発生することに着目し、そのフィード圧の燃料の一
部をＨＣ取り出し部２ａによってＨＣ供給ライン２へ取
り出し、絞り３によって調圧して、排気浄化装置（例え
ば触媒）６の上流側に設けられたＨＣ供給装置５へ供給
する。排気ガスに混入して排気浄化装置６へ供給される
燃料は、増量ＨＣとして排気浄化作用を助ける。ＨＣと
して供給される燃料の量が機関の運転条件に見合った大
きさに自動的に調整されるため、特にＨＣ供給量を調整
するための複雑な手段を用いなくても過不足のないＨＣ
供給が可能となる。なお、４は簡単な制御回路１１によ
って開閉制御される制御弁、７は排気温センサである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気系統に
設けられた排気浄化装置の作用を助けるために、排気浄
化装置へ流入する排気ガス中へ炭化水素を追加供給する
ためのＨＣ増量装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンのような内燃機関
（或いはエンジン）の排気ガス中に含まれている有害成
分を排気系統において浄化（後処理）するための触媒と
して、例えばＮＯx 浄化用の触媒（ＮＯx 触媒と略称す
る）においては、その触媒によるＮＯx 浄化の効率を示
すＮＯx 浄化率が、エンジンの運転条件に伴って変化す
る色々なファクター、例えば、流入ガス温度（ＮＯx 触
媒へ流入する排気ガスの温度）、ＳＶ比（空間速度、即
ち、触媒容積／ガス流量）、ＨＣ濃度（ＮＯx 触媒へ流
入する排気ガスに含まれている炭化水素の濃度）、ＨＣ
の質（増量ＨＣの炭化水素分子の炭素数）等の影響を受
けて変化する。
【０００３】ＨＣ濃度及びＳＶ比が一定という条件の下
でのＮＯx 浄化率と流入ガス温度との関係が図６に示さ
れている。この図から判るように、流入ガス温度がＴと
して示された一定の温度範囲内にあるときには、それよ
りも低い温度や高い温度の範囲にあるときと比較して、
ＮＯx 触媒の浄化率が著しく高くなるという現象が認め
られる。つまり、流入ガス温度には、高いＮＯx 浄化率
を得るための最適の温度範囲があるということであっ
て、ＮＯx 浄化率が高くなる流入ガス温度の温度範囲Ｔ
は、後に述べるＮＯx 触媒への好適なＨＣ供給条件Ｔと
なる。
【０００４】また、ＨＣ濃度が一定で、流入ガス温度が
ＮＯx 触媒において最大の浄化率が得られる温度にある
という条件の下で計測された、触媒のＮＯx 浄化率と空
間速度、即ち、触媒容積(l) ／流入ガスの流量(l/h) と
して定義されるＳＶ比との関係が図７に示されている。
この図から判るように、ＮＯx 浄化率はＳＶ比が高くな
ると次第に低下するという傾向が見られる。
【０００５】ＮＯx 浄化率とＨＣ濃度との関係が図８に
示されているが、この図から判るように、ＮＯx 浄化率
は一般に排気ガス中のＨＣ濃度が高くなるのに応じて高
くなるという傾向があるものの、一定のＨＣ濃度の領域
を越えるとＮＯx 浄化率の上昇の程度が鈍化するという
性質のあることが認められる。図８に曲線として示され
ている特性が大きく変化する部分におけるＨＣの濃度領
域ＤがＨＣ供給濃度の狙い値となり得る。
【０００６】最後に、ＮＯx 触媒の浄化率とＨＣ分子の
炭素数との関係が図９に示されている。排気ガスに含ま
れている炭化水素の１分子あたりの炭素数が小さい、つ
まり軽質の炭化水素ばかりであると十分なＮＯx 浄化率
が得られないが、その反面において、重質の炭化水素ば
かりで、１分子あたりの炭素数があまりに大きい場合は
却ってＮＯx 浄化率が低下するという傾向が見られ、炭
化水素の炭素数についても高いＮＯx 浄化率を得るため
の最適の範囲があることが判る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、エンジンの運
転条件が大きく変化する通常の運転状態において、常に
高いＮＯx 浄化率を確保するためには、エンジンの運転
条件の変化に応じて、例えばＨＣ濃度を調整するために
排気ガス中へ追加供給するＨＣの供給量を精密に増減制
御することが必要になるので、特開平４−１７５４７号
公報や特開平２１４９８号公報に記載されているよう
に、高級な電子式制御装置（ＥＣＵ）を設けて複雑な制
御を実行することが不可欠となる。
【０００８】しかしながら、上記の従来技術に見られる
ようなＥＣＵによる高度な制御は、ＥＣＵのみならずそ
れに関連する制御システムの色々な部分においてコスト
の上昇を招き、結果的にそれを搭載している自動車のコ
ストの上昇を避けることができない。従って、ＮＯx 浄
化率に及ぼす影響が大きい流入ガス温度とＨＣ濃度を重
点的に制御することによって、実用上十分なＮＯx 浄化
率が得られるような、比較的簡便で、より安価な制御手
段を提供することが望まれる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、内燃機関の排気系統に設け
られた排気浄化装置の作用を助けるために前記排気浄化
装置へ流入する排気ガス中へ炭化水素を供給するＨＣ増
量装置であって、少なくとも、前記内燃機関の運転条件
に応じて変化するフィード圧において燃料噴射ポンプへ
燃料を供給するフィードポンプによって加圧された燃料
の一部をＨＣ供給ラインへ取り出すＨＣ取り出し部と、
前記供給ラインの途中に設けられた絞り部と、前記供給
ラインの終端が前記排気系統の前記排気浄化装置の上流
側において開口する部分に設けられたＨＣ供給装置とを
備えていることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置に
付設されるＨＣ増量装置を提供する。
【００１０】
【作用】本発明においては、燃料を比較的低圧に加圧し
て燃料噴射ポンプへ供給するフィードポンプが、内燃機
関の運転条件、例えば回転数に応じて大きさが変化する
燃料のフィード圧を発生することに着目し、そのフィー
ド圧の燃料の一部をＨＣ取り出し部によってＨＣ供給ラ
インへ取り出し、供給ラインの途中に設けられた絞り部
によって調圧して、排気系統の排気浄化装置の上流側に
おいて開口する部分に設けられたＨＣ供給装置へ供給す
る。
【００１１】ＨＣ供給装置から排気ガスに混入して排気
浄化装置へ供給される燃料は、炭化水素（ＨＣ）として
排気ガス中のＮＯx 等の有害な酸化物を還元するための
還元剤として使われるだけでなく、触媒の温度が低くて
活性化していないときには、ＨＣの酸化による熱によっ
て触媒を加熱して活性化温度に到達させる。ＨＣはこの
ようにして排気浄化装置の触媒の作用を助けて排気ガス
中の有害物質を無害化するのに役立つが、本発明の手段
によれば、増量されるＨＣとしての燃料の量が内燃機関
の運転条件に見合った大きさに自動的に調整されるた
め、特にＨＣ供給量を調整するための複雑な機構を用い
ないで、過不足のないＨＣ供給が可能となり、燃料の無
駄なく、充分に排気ガスを浄化することができる。
【００１２】
【実施例】図１に本発明の第１実施例としてのＨＣ増量
装置を含むシステム全体の構成を略示する。図２〜図４
は第１実施例のシステムの各一部を拡大して断面によっ
て示したものである。
【００１３】燃料噴射ポンプ１は機械的な燃料調量装置
を有するもので、全体の構造が図５に示されている。図
５にも図示されていないが、燃料噴射ポンプ１は内部に
燃料のフィードポンプを備えている。ポンププランジャ
によって高圧に加圧される前の燃料は、フィードポンプ
によって１〜５kgf/cm2 程度の圧力（フィード圧）まで
加圧されて燃料噴射ポンプ１内の低圧室１ａに充満して
いる。フィードポンプはエンジンによって直接に駆動さ
れているため、フィード圧はエンジンの回転数の変化に
応じて変化する。
【００１４】そこで、第１実施例では低圧室１ａにある
フィード圧の燃料（軽油）の一部を供給ライン２に通じ
るＨＣ取り出し部２ａから取り出して、ＨＣ増量装置に
おいて排気ガス中へ追加供給するためのＨＣ（炭化水
素）として使用する。
【００１５】ＨＣ取り出し部２ａから取り出した燃料
は、絞り３により流量を制限して、図８に示されている
特性において可及的に高いＮＯx 浄化率が得られるＨＣ
濃度となるように調整し、安全弁を兼ねている制御弁４
を開閉制御することによって簡単に燃料の供給開始及び
供給停止の操作を行って、エンジンの排気系、例えば排
気管１２に機械的手段によって取り付けられているＨＣ
供給装置５から、ＮＯx浄化用触媒のような後処理用触
媒６の上流側の排気ガスの流れ１２ａの中へ均一に混入
するように、その燃料（ＨＣ）を供給する。
【００１６】電磁式の開閉弁である簡単な構造の制御弁
４は、開閉のための単なる２値の制御信号（ＯＮ−ＯＦ
Ｆ信号）１０を出力する簡単な構成の制御回路１１によ
り制御されることによって開閉作動をする。制御のため
の入力信号としては、図示していないが、燃料噴射ポン
プ１のアクセルレバーの回動位置を検出するセンサとし
て、回転式可変抵抗器が燃料噴射ポンプ１内に設けられ
ており、それから出力されるアクセルレバーの回動位置
に対応した大きさの電圧値又は電流値が、エンジンの負
荷を示すアクセル開度信号９として制御回路１１に入力
される。
【００１７】また、触媒６へ流入する排気ガスの温度、
即ち、流入ガス温度を示す排気温度信号８が、触媒６の
直前の排気系、例えば排気管１２に機械的な手段によっ
て取り付けられたサーミスタのような排気温センサ７に
よって検出され、電圧値又は電流値に変換されて制御回
路１１に入力される。
【００１８】制御回路１１にはコンパレータ（比較器）
が設けられており、それによって、入力された排気温度
信号８とアクセル開度信号９が、予め設定されているＨ
Ｃを供給する条件に合致しているかどうかが比較、判定
される。
【００１９】次に、第１実施例のＨＣ増量装置の具体的
な構造について説明する。まず、図２には燃料噴射ポン
プ１の低圧室１ａからＨＣ増量装置の供給ライン２へ燃
料を取り出すためのＨＣ取り出し部２ａの構造が例示さ
れている。この例は、燃料噴射ポンプ１の低圧室１ａに
ある燃料の圧力を調整する目的で燃料の一部を図示しな
い燃料タンクへ戻すために、通常この種の燃料噴射ポン
プには必ず設けられている所謂ドレン部２ｂに対してＨ
Ｃ取り出し部２ａを付設したものである。
【００２０】即ち、通常は、燃料噴射ポンプ１の低圧室
１ａを囲む壁部分２１に設けられた螺子孔２１ａに中空
のドレンボルト２２が直接に螺着されると共に、そのド
レンボルト２２によって、燃料タンクに通じるドレンパ
イプ２３の端部がパッキング２４を挟んで壁部分２１に
取り付けられてドレン部２ｂを構成しているが、この例
では、まず螺子孔２１ａに中空のジョイントボルト２５
が螺着され、その頭部に形成された螺子孔２５ａにドレ
ンボルト２２が螺着される。そのため、ドレンパイプ２
３の端部は、ドレンボルト２２の頭部とジョイントボル
ト２５の頭部との間にパッキング２４を介して挟まれて
固定される。
【００２１】ジョイントナットと名付けた環状で中空の
部材２６（必ずしも螺子孔が形成されていなくてもよ
い）がジョイントボルト２５に嵌合しており、ジョイン
トボルト２５の頭部と壁部分２１との間にパッキング２
４を介して挟まれて固定されている。ジョイントナット
２６の内部空間２６ａは、中空のジョイントボルト２５
の中心の通路２５ｂを通じて燃料噴射ポンプ１の低圧室
１ａに連通していると共に、外部から供給ライン２のパ
イプが接続されることによって、低圧室１ａ内の燃料の
一部をＨＣ増量装置へ取り出すことができる。従って、
図２に例示したＨＣ取り出し部２ａは、ジョイントボル
ト２５とジョイントナット２６及びパッキング２４等に
よって構成されている。もっとも、ＨＣ取り出し部２ａ
とドレン部２ｂは、そのまま振り替えて使用することも
可能である。
【００２２】なお、燃料噴射ポンプ１の全体構造を示す
ための図５におけるＨＣ取り出し部２ａとドレン部２ｂ
の構造は、図２に示したものとは若干異なっている。第
１実施例の変形ではあるが、図５に示す例ではドレンボ
ルト２２が通常のものよりも長くなっていて、その先端
が直接に燃料噴射ポンプ１の本体に形成された螺子孔に
螺着される。そして、ドレンボルト２２の頭部とポンプ
１の本体との間に、ドレンパイプ２３の先端部分と、図
２に示すジョイントナット２６に相当する部分の双方
が、パッキングを挟んで同じドレンボルト２２上に順次
取り付けられるので、ＨＣ取り出し部２ａとドレン部２
ｂの構造が多少簡単になる。
【００２３】図３は、ＨＣ供給ライン２の一部に設けら
れる絞り３の具体的な構造を例示している。この例で
は、燃料の流れを絞るために所定の長さに切断された細
径のオリフィスパイプ３１が、供給ライン２の途中に設
けられたコネクタの内部に固定的に取り付けられてい
る。コネクタを構成する一方の中空部材３２はオリフィ
スワッシャ３３を挟んでコネクタの他方の中空部材３４
に螺着されるので、オリフィスワッシャ３３は、一方の
中空部材３２の内部の通路３２ａと他方の中空部材３４
の内部の通路３４ａとの間の隔壁になり得る。オリフィ
スパイプ３１はオリフィスワッシャ３３の孔に溶接によ
って取り付けられて、通路３２ａの内部から通路３４ａ
の内部に向かって伸びている。
【００２４】排気管１２に取り付けられて排気管１２内
へ燃料（ＨＣ）を追加供給するためのＨＣ供給装置５の
具体的な構造を図４に例示する。この例のＨＣ供給装置
５においては、その中心に位置する電気的な発熱体４１
の基部がブロック状のケース４２の螺子孔４２ａにねじ
こまれて支持されており、ケース４２は排気管１２の壁
に溶接等の方法で取り付けられている。また、発熱体４
１の発熱部４５を取り囲むように金網の筒体４３が一回
以上巻きつけられ、更にその外側を取り囲むようにパン
チメタル、即ち小孔を有する金属板からなる保護用の筒
体４４が配置される。筒体４４はケース４２に溶接等の
方法によって固定的に支持され、金網の筒体４３もケー
ス４２に直接に、或いは筒体４４に取り付けられること
によって間接的に支持されている。そして、ＨＣ供給装
置５の内部へ導入されたＨＣ供給ライン２の末端が、発
熱体４１の発熱部４５に向かって開口している。
【００２５】以下、第１実施例のＨＣ増量装置の作動に
ついて説明する。本発明の特徴は、ＨＣの供給制御を簡
単に、(1) 触媒への流入ガス温度の制御と、(2) ＨＣ供
給濃度の制御とによって行う点に特徴があるから、第１
実施例もこれら２つの特徴を備えている。
【００２６】第１実施例の場合、流入ガス温度の制御は
次のように行われる。触媒６へ流入する排気ガスの温度
が排気温センサ７によって計測され、排気温度信号８が
制御回路１１に入力されるので、制御回路１１はその時
の流入ガス温度が図６に示すＨＣ供給条件である温度範
囲Ｔ内にあるか否かを判定する。ＨＣ供給条件が成立し
ているときは制御信号１０を発して制御弁４を開弁させ
る。その結果、燃料噴射ポンプ１の低圧室１ａから、そ
の時のエンジンの運転条件（主として回転数）によって
決まる高さのフィード圧を帯びた燃料（ＨＣ）が、ＨＣ
取り出し部２ａから供給ライン２に入り、絞り３によっ
て流量を制限されたのちにＨＣ供給装置５から排気管１
２内へ流出する。
【００２７】流出した燃料は、通電されて赤熱している
発熱体４１の発熱部４５や、それを取り巻いている金網
の筒体４３に触れて直ちに気化し、排気管１２内を流れ
ている排気ガスに混入して後処理用触媒６へ流入する。
気化した燃料がＨＣとして排気ガス中に混入しているこ
とによって、触媒６が排気ガス中のＮＯx を浄化する作
用が助長される。このようにして供給される燃料の量
は、その時のエンジンの回転数の高さ、従って燃料噴射
ポンプ１の低圧室１ａ及び供給ライン２内の燃料の圧力
に対応したものとなり、エンジンの回転数が高いほど多
量の燃料がＨＣ供給装置５から排気ガス中へ追加供給さ
れる。これは、エンジンの回転数が高いときほど発生す
るＮＯx の量が多くなることに対応している。
【００２８】図１０は、以上の作用を制御回路１１の制
御作動の手順を示すフローチャートとしてまとめたもの
である。エンジンのイグニッションスイッチ（キースイ
ッチ）がＯＮになると、ステップ９１において制御回路
１１の制御プログラムがスタートし、ステップ９２にお
いて発熱体４１への通電が開始される。ステップ９３に
おいては、排気温センサ７によって検出された後処理用
触媒６への流入ガス温度（排気温度信号８）が、図６に
Ｔとして示されている範囲のような、所定のＨＣ供給条
件の温度範囲内にあるか否かが判定される。
【００２９】ステップ９３において、触媒６への流入ガ
ス温度が温度範囲Ｔ内にあり、ＨＣ供給条件が成立して
いると判定されたときは、ステップ９４において制御弁
４が開弁される。それによって、燃料噴射ポンプ１の低
圧室１ａから、その時のエンジンの回転数に対応するフ
ィード圧を帯びた燃料がＨＣ供給装置５から触媒６へ供
給されてＮＯx の浄化を助ける。従って、このときのＨ
Ｃの供給量はエンジンの回転数の高さに対応した量とな
る。
【００３０】ステップ９３の判定において、触媒６への
流入ガス温度が温度範囲Ｔ内にないと判定されたとき
は、ステップ９５に進んで、その時の流入ガス温度がＨ
Ｃ供給条件の温度範囲Ｔ以下であるか否かが判定され
る。温度範囲Ｔ以下でなければステップ９３に戻って判
定を繰り返すが、温度範囲Ｔ以下であると判定されたと
きはステップ９６に進んで、その時のエンジン負荷を示
すアクセル開度信号９が図１１の線図において斜線を施
した領域にあるか否かを判定する。
【００３１】図１１の特性曲線は、エンジン負荷に対応
するアクセル開度と、エンジン回転数によってＨＣ供給
条件（領域Ａ）を判定するために、エンジン回転数の変
化に対して、触媒６への流入ガス温度が図６にＴとして
示される範囲内であるアクセル開度を調べたものであ
る。領域Ａよりも下側では触媒が活性化していないため
にＨＣ供給を行っても無駄になり、上側ではＮＯx 浄化
が行われないためにＨＣは供給しない。但し、エンジン
の使用回転数、及びアクセル開度には上限があるから、
領域Ａは、斜線を施した領域内でのアクセル開度とエン
ジンの回転数の組み合わせを取り得ることになる。
【００３２】ステップ９６においてアクセル開度信号９
がエンジンの回転数に対して図１１の斜線領域内にあ
る、即ち、エンジンが加速のような高負荷状態にあっ
て、アクセル開度がＨＣ供給条件の範囲にあると判定さ
れると、ステップ９４に進んで制御弁４を開弁させて、
ＨＣ供給装置５から触媒６へ流入する排気ガス中へ燃料
を供給する。それによって、流入ガス温度やエンジン回
転数による制御遅れを補償してＨＣ増量が迅速に行わ
れ、一時的にせよ触媒６のＮＯx 浄化率が低下するのを
防止する。
【００３３】ステップ９６においてアクセル開度がＨＣ
供給条件の範囲にないと判定されたときは、ステップ９
７に進んで制御弁４を閉弁させ、ＨＣ供給装置５からの
燃料の供給を遮断し、燃費の悪化と排気システムの過熱
を防止する。
【００３４】次に、第１実施例のＨＣ増量装置における
ＨＣ供給濃度の制御の作動について説明する。この制御
は燃料噴射ポンプ１のフィード圧の変化と絞り３の絞り
作用によって自動的に行なわれるもので、エンジンの回
転数とアクセル開度即ちエンジン負荷に応じた制御とな
る。図１２に示すように、燃料噴射ポンプ１の低圧室１
ａ内のフィード圧は、燃料噴射ポンプ１の回転数と、ア
クセル開度に応じて移動するロードセンシングタイマの
位置によって変化する。
【００３５】ロードセンシングタイマの構造は分配型の
燃料噴射ポンプに使用されて良く知られているので詳細
な説明を要しないが、燃料噴射ポンプのロードセンシン
グタイマはディーゼルエンジンの比較的高負荷の運転状
態で、アクセル開度が破線よりも上の領域Ｂ内にあるよ
うな場合に限って作動するので、フィード圧が例えば
１．５kgf/cm2 、３kgf/cm2 、或いは４．５kgf/cm2 と
なる場合の燃料噴射ポンプ１の回転数とアクセル開度の
関係は、それぞれ図１２に示す折れ線のようなものにな
る。
【００３６】第１実施例では、供給ライン２の途中に絞
り３のような一定の絞りを設けて、ＨＣ供給装置５から
供給されるＨＣの流量を制限することにより、エンジン
回転数に比例して上昇するフィード圧の変化は、排気ガ
ス中のＨＣ濃度が所定の値、即ち、図１３に示すように
触媒６にとって好適な、例えば、１０００ppmCのような
ＨＣ濃度が得られるように調整することができる。更
に、エンジン回転数が一定で、アクセル開度のみが増大
する場合には、例えば図１３に示すように、アクセル開
度の増大に従ってエンジンから排出されるＮＯx 濃度は
増大する。ＮＯx濃度の増加に従って要求されるＨＣ濃
度は大きくなることが望ましい。ロードセンシングタイ
マの働きによって、同一回転数におけるフィード圧は図
１２に示すように増加するため、図１３において破線に
よって示す折れ線のように、アクセル開度の変化に対応
することができる。
【００３７】図１４から図１６を用いて本発明の第２実
施例を説明する。第１実施例においては、触媒６に供給
するためのＨＣとして、燃料噴射ポンプ１の低圧室１ａ
に設けられたＨＣ取り出し部２ａからフィード圧の燃料
を直接に取り出して、固定の絞り３を通してＨＣ供給装
置５へ導いているが、第２実施例では、同様に低圧室１
ａの燃料を取り出しているものの、ＨＣ取り出し部がフ
ィード圧によって燃料の噴射時期を調整する油圧式のオ
ートマティックタイマに設けられており、タイマピスト
ンの移動によって開口面積が変化する可変絞り部を設け
ることによって固定絞り３の調量機能の精度を向上さ
せ、或いは固定絞り３の代用としてＨＣ供給装置へＨＣ
が供給されるようにした点に特徴がある。
【００３８】図１４に示すように、オートマティックタ
イマ１３は、燃料噴射ポンプ１の低圧室１ａに隣接して
設けられたタイマシリンダ１３０の中に、タイマスプリ
ング１３１によって図において右方へ付勢されて摺動す
ることができるタイマピストン１３２を備えている。タ
イマシリンダ１３０内のタイマピストン１３２の右端側
に形成される油圧室１３０ａは、通路１３２ａを介して
フィード圧が作用している低圧室１ａに連通している。
また、タイマスプリング１３１が装填されているタイマ
シリンダ１３０内のタイマピストン１３２の左端側の室
１３０ｂは、図示しない通路を介してフィードポンプの
吸入側に連通している。
【００３９】従って、油圧室１３０ａには、エンジンの
回転数に応じて変化するフィードポンプの吐出圧に等し
い低圧室１ａの圧力、即ちフィード圧が作用しているか
ら、タイマピストン１３２はフィード圧の変化に応じて
タイマスプリング側へ移動する。
【００４０】本発明の第２実施例の特徴として、タイマ
ピストン１３２には油圧室１３０ａに通じるＨＣ供給ポ
ート１３３が形成されており、その末端の開口１３３ａ
はタイマピストン１３２の摺動面に形成されている。開
口１３３ａに協働するものとして、タイマシリンダ１３
０の円筒面には図１５に示すような、例えば三角形状の
溝１３５が形成されており、溝１３５は、第１実施例の
場合と同様なＨＣ供給装置５に通じる供給ライン２と連
通している。この場合は、タイマピストン１３２の変位
により、ＨＣ供給ポート１３３の開口１３３ａが三角形
状の溝１３５に対して開口する面積が変化するようにし
た可変絞り１４を形成している。
【００４１】前述のように、タイマピストン１３２は概
ね燃料噴射ポンプ１の回転数に応じて変化するフィード
圧を受けて変位するので、第２実施例のように構成する
と、ポンプ１の回転数が高くなったときに、タイマピス
トン１３２従ってＨＣ供給ポート１３３の開口１３３ａ
の移動と、それに伴う有効な開口面積１４ａの変化を示
している図１６の（ｄ），（ｃ），（ｂ）のように、可
変絞り１の開口面積１４ａが変化することによって、Ｈ
Ｃ供給装置５へ供給される燃料即ちＨＣの供給量が増加
することになる。更に回転数が高くなって流入ガス温度
がＮＯx 触媒の使用域を越える場合は、図１６の（ａ）
に示すようにＨＣ供給量を絞ることもできる。開口１３
３ａと三角形状の溝１３５は、触媒の諸元、使用状況に
応じて適切に設定する。
【００４２】触媒６への流入ガス温度は負荷の増加と共
に上昇する。従って、ＨＣ供給量は負荷に応じて調量す
るのが望ましい。ロードセンシングタイマは、負荷の上
昇に伴うフィード圧の上昇によってタイマピストン１３
２を進角側へ移動させるように作動する。この作動を利
用すれば負荷に対するＨＣ供給量の調量を行うことがで
きる。次にこの作動を図１６を用いて具体的に説明す
る。或るエンジン回転数においてエンジンの負荷が低
く、触媒への流入ガス温度も低い場合、図１６に斜線に
よって示すＨＣ供給ポート１３３の開口１３３ａは、図
１６の（ａ）〜（ｄ）のいずれにも示されない右端側の
位置にあって、全閉の状態にあるので、有効な開口面積
１４ａは零である。次に、負荷のみが上昇し始めると、
タイマピストン１３２が進角側へ移動を開始し、図１６
の（ｄ）のように開口面積１４ａが現れてＨＣの供給が
始まる。そして負荷か増大するにつれて（ｃ）、（ｂ）
のように開口面積１４ａが広がり、ＨＣの供給量は増加
する。負荷が更に増大し、流入ガス温度が、ＮＯx 触媒
がＮＯx を浄化し難いか又は浄化しない程度まで上昇す
ると、（ａ）のように開口面積１４ａが減少し、終には
（ａ）〜（ｄ）のいずれにも示されない左端側の位置ま
で進み、開口１３３ａは閉じられるので、供給ライン２
からのＨＣの供給は停止する。それによって、無駄なＨ
Ｃの供給が制限或いは防止される。上記の一連の作動
は、エンジン回転数の上昇と共に燃料のフィード圧が上
昇するので、比較的低い負荷状態から開始される。触媒
６への流入ガス温度は同じ負荷の場合にエンジンの回転
数が高いほど上昇することから、エンジンのすべての運
転領域においてＨＣ供給量の調量が可能になる。
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、比較的簡単な手段によ
って内燃機関の運転条件に見合った過不足のないＨＣ供
給が可能になるので、低コストの簡便なシステムによっ
て、燃料を無駄にしないで、充分に排気ガスを浄化する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のシステム構成図である。
【図２】第１実施例におけるＨＣ取り出し部を拡大して
示す断面図である。
【図３】第１実施例における絞り部を拡大して示す断面
図である。
【図４】第１実施例におけるＨＣ供給装置を拡大して示
す断面図である。
【図５】燃料噴射ポンプ全体の構造とＨＣ取り出し部の
変形例を示す図である。
【図６】流入ガス温度とＮＯx 浄化率との関係を例示す
る線図である。
【図７】ＳＶ比とＮＯx 浄化率との関係を例示する線図
である。
【図８】ＨＣ濃度とＮＯx 浄化率との関係を例示する線
図である。
【図９】ＨＣの質とＮＯx 浄化率との関係を例示する線
図である。
【図１０】制御の手順を例示するフローチャートであ
る。
【図１１】アクセル開度とエンジン回転数によるＨＣ供
給条件を例示する線図である。
【図１２】燃料噴射ポンプのアクセル開度とポンプ回転
数の変化に対応するフィード圧の変化を例示する線図で
ある。
【図１３】アクセル開度とエンジン回転数の変化に対応
するＨＣ濃度の変化を例示する線図である。
【図１４】第２実施例のＨＣ取り出し部を示す正面断面
図である。
【図１５】（ａ）は図１４の一部の概念的平面図、
（ｂ）は図１４の一部を拡大して示す正面断面図であ
る。
【図１６】第２実施例の作動特性を例示する線図であ
る。
【符号の説明】
１…燃料噴射ポンプ １ａ…燃料噴射ポンプの低圧室 ２…供給ライン ２ａ…ＨＣ取り出し部 ２ｂ…ドレン部 ３…絞り ４…制御弁（開閉弁） ５…ＨＣ供給装置 ６…後処理用触媒 ７…排気温センサ ８…排気温度信号 ９…アクセル開度信号 １０…制御信号（ＯＮ−ＯＦＦ信号） １１…制御回路 １２…排気管 １３…オートマティックタイマ １４…可変絞り ２２…ドレンボルト ２３…ドレンパイプ ２５…ジョイントボルト ２６…ジョイントナット ３１…オリフィスパイプ ３３…オリフィスワッシャ ４１…発熱体 ４２…ケース ４３…金網の筒体 ４４…保護用の筒体 ４５…発熱部 １３０…タイマシリンダ １３０ａ…油圧室 １３１…タイマスプリング １３２…タイマピストン １３３…ＨＣ供給ポート（ＨＣ取り出し部） １３３ａ…開口 １３４…スライドピン １３５…三角形状の溝
【手続補正書】
【提出日】平成７年９月１１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１５】第２実施例の要部の断面と、その一部の上面
を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ０２Ｍ 41/12 ３７０ Ｆ０２Ｍ 41/12 ３７０Ｐ (72)発明者 伊藤 義通 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 広田 信也 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 柴田 正仁 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の排気系統に設けられた排気浄
    化装置の作用を助けるために前記排気浄化装置へ流入す
    る排気ガス中へ炭化水素を供給するＨＣ増量装置であっ
    て、少なくとも、前記内燃機関の運転条件に応じて変化
    するフィード圧において燃料噴射ポンプへ燃料を供給す
    るフィードポンプによって加圧された燃料の一部をＨＣ
    供給ラインへ取り出すＨＣ取り出し部と、前記供給ライ
    ンの途中に設けられた絞り部と、前記供給ラインの終端
    が前記排気系統の前記排気浄化装置の上流側において開
    口する部分に設けられたＨＣ供給装置とを備えているこ
    とを特徴とする内燃機関の排気浄化装置に付設されるＨ
    Ｃ増量装置。
  2. 【請求項２】 前記絞り部が、内燃機関の運転条件に応
    じて開口面積の変化する可変絞りである請求項１に記載
    の内燃機関の排気浄化装置に付設されるＨＣ増量装置。
  3. 【請求項３】 前記供給ラインの途中に更に制御弁が設
    けられた請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装
    置に付設されるＨＣ増量装置。
  4. 【請求項４】 前記制御弁を制御するための制御回路を
    備えている請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置に
    付設されるＨＣ増量装置。
  5. 【請求項５】 前記内燃機関の排気系統の前記排気浄化
    装置の上流側に排気温センサが設けられて、その出力信
    号が前記制御回路に入力される請求項４に記載の内燃機
    関の排気浄化装置に付設されるＨＣ増量装置。
  6. 【請求項６】 前記排気浄化装置が後処理用触媒を含ん
    でいる請求項１ないし５のいずれかに記載の内燃機関の
    排気浄化装置に付設されるＨＣ増量装置。
  7. 【請求項７】 前記ＨＣ取り出し部が前記燃料噴射ポン
    プの低圧室に設けられたドレン部に付設される請求項１
    ないし６のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置に
    付設されるＨＣ増量装置。
  8. 【請求項８】 前記ＨＣ取り出し部が前記燃料噴射ポン
    プのオートマティックタイマに付設される請求項１ない
    し６のいずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置に付設
    されるＨＣ増量装置。
  9. 【請求項９】 前記ＨＣ供給装置が電気的に加熱される
    発熱体を備えている請求項１ないし８のいずれかに記載
    の内燃機関の排気浄化装置に付設されるＨＣ増量装置。
JP7084212A 1995-04-10 1995-04-10 内燃機関の排気浄化装置に付設されるｈｃ増量装置 Pending JPH08284647A (ja)

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