JPH0874561A

JPH0874561A - ディーゼルエンジンの排気ガス浄化制御方法及び排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JPH0874561A
Application number: JP6229035A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sakasai; 隆逆井
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1994-08-31
Filing date: 1994-08-31
Publication date: 1996-03-19

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】エンジン出力用の燃料噴射装置のみで、エン
ジンの各気筒の排気行程中にディーゼルエンジンの燃料
を噴射させて、ＮＯｘ低減に必要とするＨＣ（ハイドロ
カーボン系）を供給する排気ガス浄化制御方法及び排気
ガス浄化装置を提供する。【構成】ディーゼルエンジン１０の排気経路２１にＮ
Ｏｘ還元触媒２２を設け、還元剤としてエンジンの燃料
を燃焼室１９内に副噴射する排気ガス浄化制御方法又
は、装置において、エンジンの回転数及び回転角度、ア
クセルの開度を検出すると共にエンジンの気筒１８と行
程を検知して、燃料噴射装置１５に対して指令を与え、
排気行程中の副噴射と量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンの
排気ガス浄化制御方法及び排気ガス浄化装置に係わり、
特にＮＯｘの低減するために還元剤として前記エンジン
の燃料をエンジンの排気行程中の燃焼室内に副噴射させ
る排気ガス制御方法及び排気ガス浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ディーゼルエンジンの排気ガス中
のＮＯｘを除去する方法として、エンジンの排気経路に
ＮＯｘ還元触媒を設け、還元剤として、前記エンジンの
燃料を供給し、ＮＯｘ低減に必要とするＨＣを供給して
排気ガスを浄化する提案があった（特開平４−３３９１
２１号公報参照）。特に、これの改良として、特開平６
−１１７２２８号公報にはエンジンの通常の燃料を噴射
させるカムの他に排気行程において、前記エンジンの燃
焼室内に還元剤用の燃料を少量噴射させる２段目のカム
を設けたカム駆動式燃料噴射ポンプを用いた排気ガス浄
化方法が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ディーゼル
エンジンの排気ガス制御方法及び排気ガス浄化装置にお
いて、上記従来の提案では、ディーゼルエンジンの排気
経路にＮＯｘ還元触媒を設け、その還元触媒に還元剤と
してエンジンの燃料を供給する。還元剤としての燃料の
供給は、エンジンの膨張行程においてエンジンの燃焼室
内に燃料を噴射することにより行われる。ディーゼルエ
ンジンの燃料を還元触媒に供給することで、還元触媒が
還元性雰囲気に包まれ、エンジン排気ガス中のＮＯｘの
還元反応が促進される方法（例えば、特開平４−３３９
１２１号公報参照）では、噴射された燃料がシリンダラ
イナーの壁に付着してエンジンオイル室内に入る。この
結果、エンジンオイルの希釈によるピストン焼き付を起
こす。さらに、シリンダライナーが研磨されてオイル保
持が悪くなる。また、燃料が未反応に成った時には、触
媒表面への燃料の炭化固着などといった問題が生じる。
特に触媒表面に固着、蓄積したカーボンが再燃焼する際
には、触媒表面は局所的に高温状態に置かれることにな
り、触媒活性層の早期劣化につながる問題点を有してい
た。

【０００４】さらに、ディーゼルエンジンの排気経路に
ＮＯｘ還元触媒を設け、その還元触媒に還元剤としてエ
ンジンの燃料を供給する。還元剤としての燃料の供給
は、燃料噴射ポンプのカム軸に、ピストン上死点期間に
気筒内に燃料を噴射させる通常のカムの他に、上記噴射
燃料の燃焼終了後に少量の燃料を噴射させる２段目のカ
ムを設けたディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ（例え
ば、特開平６−１１７２２８号公報参照）では、２段目
のカムの位置が固定されるために、負荷変動の大きい車
両に本システムを採用すると副噴射される燃料のタイミ
ングが一定となるために、各気筒から排出されるＮＯｘ
の量に対し、還元触媒が還元反応に有効な量のハイドロ
カーボン系（以下の説明でＨＣと称する）の供給にバラ
ツキが出来て、ＨＣの量が少ない時には、ＮＯｘの低減
効果を小さくし、ＨＣの量が多い時には、供給した燃料
が未反応に成り、触媒表面への燃料の炭化固着などとい
った問題点を有していた。

【０００５】そこで、本発明は、ディーゼルエンジンの
排気経路にＮＯｘ還元触媒を設け、その還元触媒の還元
剤として、ＮＯｘを低減するために還元剤として前記エ
ンジンの燃料を供給する排気ガス制御方法及び排気ガス
浄化装置において、前記ディーゼルエンジンの還元剤用
燃料を気筒内に副噴射するとき、噴射時期と量をかえら
れる燃料噴射制御方法と装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、ディーゼルエンジン１０の排気経路２
１にＮＯｘ還元触媒２２を設け、ＮＯｘを低減するため
に前記エンジンの燃料を燃焼室１９内に副噴射８４する
排気ガス浄化制御方法において、前記エンジンの回転数
及びエンジンの回転角度３１ｂ、アクセル２５の開度を
検出すると共にエンジンの気筒１８と行程３１ｃを検知
して、排気行程８６中の副噴射８４の時期とその量を燃
料噴射装置１５に対して制御する指令を与えることを特
徴とする。

【０００７】また、第１の発明を主体とする第２の発明
は、エンジン出力用の主噴射８３及び前記還元剤用の副
噴射８４用の燃料圧力を蓄圧するコモンレール４０内の
圧力を圧力センサー４１ａにて検知し、その圧力信号４
１を電子制御装置ＥＣＵに入力し制御したことを特徴と
する。

【０００８】また，第１、２の発明を主体とする第３の
発明は、前記副噴射８４は、排気弁８２と吸気弁８１の
オーバラップ８５する間に行なうよう、燃料噴射装置１
５に対して指令を与えている。

【０００９】また、第１、２の発明を主体とする第４の
発明は、前記副噴射８４は、排気弁８２と吸気弁８１の
オーバラップ８５する直前に行なうよう燃料噴射装置１
５に対して指令を与えている。

【００１０】また、第１の発明を主体とする第５の発明
は、更にＮＯｘ濃度４３及び酸素濃度４４を検出するこ
とによって燃料噴射装置１５に対して指令を与え、排気
行程８６中に燃料を副噴射８４する期間を制御してい
る。

【００１１】また、第６の発明は、ディーゼルエンジン
１０の排気経路２１にＮＯｘ還元触媒２２を設け、ＮＯ
ｘ低減するために前記エンジン１０の燃料を燃焼室１９
内に副噴射８４する排気ガス浄化装置において、ａ）前記エンジンの回転数及び回転角度検出手段３１
ｂ、７０ａと、ｂ）エンジンの気筒及びその行程判別手段３１ｃ、７１
ａと、ｃ）アクセル開度を検出手段２５、７２ａと、ｄ）これら検出手段により検出された信号７０、７１、
７２を入力して、排気行程８６中に還元剤を副噴射８４
する制御信号７５、７６を発生出力する電子制御装置Ｅ
ＣＵと、を有することを特徴としている。

【００１２】また、第６の発明を主体とする第７の発明
として、電子制御装置ＥＣＵは、エンジンの回転速度と
カムシャフト３１のパルサー３１ｂを検出する回転数及
びと回転角度センサー７０ａと、各気筒判別センサー７
１ａと、アクセルの開度を検出する位置センサー７２ａ
とを設けると共に前記各センサーの信号７０、７１、７
２を受けて蓄圧式の燃料噴射装置１５の制御バルブ３７
と三方電磁弁５１に指令を出力することを特徴としてい
る。

【００１３】そして、第７の発明を主体とする第８の発
明は、エンジン出力用の主噴射８３及び前記還元剤用の
副噴射８４用の燃料圧力を蓄圧するためのコモンレール
４０を設け、コモンレール４０内の圧力信号４１を電子
制御装置ＥＣＵに入力する圧力センサー４１ａを設けた
ことを特徴としている。

【００１４】

【作用】上記のように構成されたディーゼルエンジン１
０の排気経路２１にＮＯｘ還元触媒２２を設け、ＮＯｘ
を低減するために前記エンジンの燃料を燃焼室１９内に
副噴射８４する排気ガス浄化制御方法において、前記エ
ンジンの回転数及びエンジンの回転角度３１ｂ、アクセ
ル２５の開度を検出すると共にエンジンの気筒１８と行
程３１ｃを検知して、排気行程８６中の副噴射８４の時
期とその量を燃料噴射装置１５に対して制御する指令を
与えるようにしたから、還元剤供給用の噴射ノズルや燃
料圧力を作るためのカムを必要とせず、エンジン出力用
の燃料供給噴射装置のみで還元剤を供給する。

【００１５】また、エンジン出力用の主噴射８３及び前
記還元剤用の副噴射８４用の燃料圧力を蓄圧するコモン
レール４０内の圧力信号４１を圧力センサー４１ａにて
電子制御装置ＥＣＵに入力し制御したから、コモンレー
ル４０内の圧力が低いときには（エンジン出力が小さく
排気ガス量が少ない時）副噴射量を少なくする。

【００１６】また、前記副噴射８４は、排気弁８２と吸
気弁８１のオーバラップ８５する間に行なうよう、燃料
噴射装置１５に対して指令を与えたから、触媒還元に必
要な燃料を規定量燃焼室１９に確実に噴射されている。

【００１７】また、前記副噴射８４は、排気弁８２と吸
気弁８１のオーバラップ８５する直前に行なうよう燃料
噴射装置１５に対して指令を与えたから、触媒還元に必
要な燃料を規定量シリンダ上死点付近において燃焼室１
９に確実に噴射されている。

【００１８】また、更にＮＯｘ濃度４３及び酸素濃度４
４を検出することによって燃料噴射装置１５に対して指
令を与え、排気行程８６中に燃料を副噴射８４する期間
を制御しているから、触媒還元に必要な燃料の量を、エ
ンジンの出力に応じた各気筒の排気ガス量であるＮＯｘ
の排出量に応じて還元に必要な規定量を満たしている。

【００１９】また、前記エンジンの回転数及び回転角度
検出手段３１ｂ、７０ａと、エンジンの気筒行程の判別
手段３１ｃ、７１ａと、アクセル開度検出手段２５、７
２ａと、これら検出手段により検出された信号７０、７
１、７２を入力して、排気行程８６中に還元剤を副噴射
８４する制御信号７５、７６を発生出力する電子制御装
置ＥＣＵと、を有しているから、エンジン出力に応じた
排気ガス中のＮＯｘ量に対して、触媒の還元剤として必
要なＨＣ量の燃料を副噴射している。

【００２０】また、電子制御装置ＥＣＵは、エンジンの
回転速度とカムシャフト３１のパルサー３１ｂを検出す
る回転数及びと回転角度センサー７０ａと、各気筒判別
センサー７１ａと、アクセルの開度を検出する位置セン
サー７２ａとを設けると共に前記各センサーの信号７
０、７１、７２を受けて蓄圧式の燃料噴射装置１５の制
御バルブ３７と三方電磁弁５１に指令を出力するから、
触媒還元に必要なＨＣを主成分とする燃料の量は、エン
ジンの出力に応じた各気筒の排気ガス量であるＮＯｘの
排出量に応じて、還元に必要な規定量を満たす最低量噴
射可能となり、また、エンジンの回転数に応じて精度良
い必要時期に、高温の気筒内に高圧にて噴射している。

【００２１】そして、エンジン出力用の主噴射８３及び
前記還元剤用の副噴射８４用の燃料圧力を蓄圧するため
のコモンレール４０を設け、コモンレール４０内の圧力
信号４１を電子制御装置ＥＣＵに入力する圧力センサー
４１ａを設けたからコモンレール４０に蓄圧された燃料
の圧力は、エンジンの回転速度に依存せず一定であるた
め、燃料の噴射圧もエンジンの回転速度によらず一定で
ある。この為還元剤の供給量は、電子制御装置ＥＣＵに
てエンジンの出力に応じた規定時間によって、制御バル
ブ３７と、三方電磁弁５１とを開閉制御している。

【００２２】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１は、本発明のディーゼルエンジンの全体構成図であ
る。図２は、本発明の蓄圧式の燃料噴射装置のインジェ
クタの主噴射と副噴射の噴射時期と、関連部品の作動行
程を示すグラフである。図３は、本発明の蓄圧式の燃料
噴射装置の実施例を示す全体システム図である。図４
は、本発明の電子制御装置ＥＣＵの第一実施例の制御を
示すフローチャート。図５は、本発明の電子制御装置Ｅ
ＣＵの第二実施例の制御を示すフローチャートである。
図６は、本発明の手順Ｓ３０に示す副噴射演算部のフロ
ーチャートである。

【００２３】図１において、ディーゼルエンジン１０
は、燃料タンク１１より燃料通路１３を介し燃料供給ポ
ンプ１２結合され、燃料供給ポンプ１２とエンジンの燃
料噴射装置１５は連結している。燃料噴射装置１５は、
電子制御装置ＥＣＵと、燃料高圧フィードユニット３０
と、コモンレール４０と、各気筒１８毎に設置したイン
ジェクタ５０と、それらを連結する燃料通路３９、４２
と、各信号４１、４３、４４、７０、７１、７２、７
３、７４、７５、７６のラインで構成している。１６
は、インジェクタ５０よりドレンされた燃料の戻り通路
である。コモンレール４０には圧力センサー４１ａが装
着してある。ディーゼルエンジン１０のシリンダブロッ
ク１７内の各気筒１８内には燃焼室１９があり、排気マ
ニホールド２０に連通し、排気経路２１に結合される。
また、排気経路２１の途中には、ＮＯｘ還元触媒２２が
設けられている。ＮＯｘ還元触媒２２の出口側排気経路
２１には、ＮＯｘ濃度センサー４３ａと酸素濃度センサ
ー４４ａが装着してある。シリンダブロック１７の端面
にはフライホイールハウジング２３が組み込まれてい
る。

【００２４】燃料を燃料タンク１１より燃料通路１３を
介し燃料供給ポンプ１２により、燃料高圧フィードユニ
ット３０へ送り、そこで増圧された燃料はコモンレール
４０へ送られる。さらにエンジンの各気筒１８毎に配設
したインジェクタ５０に供給している。インジェクタ５
０より噴出された燃料はディーゼルエンジン１０のシリ
ンダブロック１７内の各気筒１８の燃焼室１９内で爆発
し、排気ガスとなり排気マニホールド２０にて集められ
排気経路２１にて排出されて、ＮＯｘ還元触媒２２にて
還元される。また、ＮＯｘ還元触媒２２を通った排気ガ
スはＮＯｘ濃度センサー４３ａと酸素濃度センサー４４
ａにてＮＯｘ濃度４３と、酸素濃度４４を検知して電子
制御装置ＥＣＵにフイードバックし、規定酸素濃度にお
けるＮＯｘ濃度を算出すると共に、規定酸素濃度におけ
るＮＯｘ濃度の設定上、下限値内に入れる燃料の副噴射
量を最適にしている。

【００２５】また、図２は、本発明の蓄圧式の燃料噴射
装置１５の主噴射８３と副噴射８４の噴射時期と、関連
部品の作動行程を示すグラフである。上段の矢印８０は
エンジンの回転時間軸を表しいている。順次、ピストン
の４行程(1) 項を表し、ＢＤＣは下死点、ＴＤＣは上死
点を示し、クランクシャフトの２回転分を線図で記載し
ている。吸排気弁の動作(2) 項は、８１に吸気弁、８２
に排気弁のタイミングを表し、吸気弁８１は（イ）より
開き始め（ロ）で閉じる。排気弁８２は（ハ）より開き
始め（ニ）で閉じる。前記（イ）と（ニ）間は吸気弁８
１と排気弁８２の両弁が開いているオーバラップ８５時
間を設けている。インジェクタ三方電磁弁の作動(3) 項
と燃料高圧フィードユニット用制御バルブの作動(4) 項
は、インジェクタの噴射時期(5) 項を決定し、インジェ
クタ三方電磁弁の作動(3) 項は、電子制御装置ＥＣＵか
らのパルス信号がＯＮしている間燃料通路５２と１６が
連通し、パルス信号がＯＦＦ（信号が出ない）になると
燃料通路４２と５２が連通する構造になっている。ま
た、燃料高圧フィードユニット用制御バルブの作動(4)
項は、電子制御装置ＥＣＵからの信号ライン７５のONに
て制御バルブ３７が作動し、燃料通路１４と３６が閉
じ、信号ライン７５のOFF で燃料通路１４と３６が連通
する構造になっている。さらに、吸排気弁ストローク
(6) 項とも関連し、主噴射８３と副噴射８４するための
インジェクタの噴射時期(5) 項は三方電磁弁５１の通電
開始時期で、噴射量は三方電磁弁５１の通電時間で制御
設定している。主噴射８３と副噴射８４の通電時間には
時間差を設けている。

【００２６】図３は、燃料噴射用の蓄圧式燃料噴射装置
１５の全体システム図であり、図１に示す６気筒エンジ
ンへの実施例で説明する。燃料噴射装置１５は、前述の
通り、電子制御装置ＥＣＵと、燃料高圧フィードユニッ
ト３０と、コモンレール４０と、各気筒１８毎に設置し
たインジェクタ５０と、それらを連結する燃料通路３
９、４２と、信号４１、４３、４４、７０、７１、７
２、７３、７４、７５、７６等のラインで構成してい
る。燃料高圧フィードユニット３０には燃料供給ポンプ
１２にて、燃料タンク１１より燃料通路１３を介し供給
される。燃料高圧フィードユニット３０は、エンジンに
同期して回転するカムシャフト３１と、カムシャフト３
１のカム山３１ａにより駆動される加圧用のプランジャ
３２と、プランジャ３２をカムシャフト３１側に付勢し
ているスプリング３３と、圧力室３４と、圧力室３４の
吐出側通路３５と、吐出側通路３５と調量用燃料通路１
４とを連通する通路３６を遮断する制御バルブ３７と、
逆止弁３８とで構成されている。

【００２７】また、燃料高圧フィードユニット３０とイ
ンジェクタ５０間には、コモンレール４０があり、燃料
通路３９、４２とでにて接続されている。コモンレール
４０には圧力センサー４１ａが装着してあり、コモンレ
ール４０の圧力信号を信号ライン４１にて電子制御装置
ＥＣＵへフイードバックしている。

【００２８】また、インジェクタ５０内の、５１は三方
電磁弁であり、入口燃料通路４２と、内部燃料通路５２
と、燃料の戻り通路１６を切り換えて、戻り燃料を燃料
タンク１１に戻している。５３はオリフィス５３ａと逆
止弁５３ｂとで構成するワンウエイオリフィス、５４は
油圧ピストン５５の圧力室５６に連通する燃料通路であ
る。５７は、燃料通路４２から分岐しノズル５８へ燃料
を供給する通路である。ノズル５８はニードル弁５９、
弁ばね６０、ばね座６１、弁座６２および噴口６３とか
らなっており、弁ばね６０でニードル弁５９を弁座６２
に圧接している。６４は燃料の圧送室である。

【００２９】また、カムシャフト３１にはエンジン回転
数及び回転角度検出用のパルサー３１ｂと、気筒及び行
程判別のパルサー３１ｃが設けられている。前記パルサ
ー３１ｂ、３１ｃに対応してエンジン回転数及び回転角
度センサー７０ａ、気筒行程判別センサー７１ａが設け
られている。７２ａはアクセル２５の開度を検出するア
クセル位置センサー、７３は図示しないエンジン冷却水
温度等のセンサーからの信号ライン、７４は２４Ｖバッ
テリーライン、ＥＣＵは蓄圧式の燃料噴射装置１５の燃
料噴射制御をなす電子制御装置、７５は電子制御装置Ｅ
ＣＵから制御バルブ３７への出力制御信号ライン、７６
はＥＣＵから三方電磁弁５１への制御パルスを出力する
制御信号ライン、５１ａ、７５ａはラインコネクタであ
る。

【００３０】次に、本発明の実施例の蓄圧式の燃料噴射
装置１５の作用について詳述する。電子制御装置ＥＣＵ
にはカムシャフト３１の回転数及び回転角度を検出する
エンジン回転数及び回転角度センサー７０ａの信号７０
を入力するとともに、エンジン１０の各気筒及び行程を
判別する気筒及び行程判別センサー７１ａの信号７１
と、エンジンの出力を設定するアクセル２５の開度を検
出するアクセル位置センサー７２ａの信号７２と、エン
ジン冷却水温度等の信号７３と、コモンレール４０内の
圧力を検出する圧力センサー４１ａの圧力信号４１をラ
インにて入力して、４サイクル・エンジンの気筒１８の
個々にエンジン出力用として圧縮行程の終わり近くに燃
料の噴射量と噴射時期とが制御される主噴射８３と、還
元剤用として排気行程中に二度目の燃料噴射を行う副噴
射８４は、前記燃料噴射装置１５のインジエクタ５０内
の三方電磁弁５１を作動させる三方弁制御パルス７６に
てＯＮ、ＯＦＦ制御している。ＥＣＵの電源は、２４Ｖ
バッテリーライン７３より供給している。

【００３１】また、吸排気弁ストローク(6) 項には、各
弁の排気行程８６、吸気行程８７の動きを線図で表して
いる。副噴射８４は、前記排気行程８６において、燃料
を噴射する時期を排気弁８２と吸気弁８１のオーバラッ
プ８５期間またはオーバラップ８５期間の直前とするよ
う燃料噴射装置のインジェクタ５０内の三方電磁弁５１
に通電している。さらに、インジェクタの噴射時期(5)
項には、本発明のインジェクタ５０の主噴射８３と副噴
射８４の噴射時期を、吸排気弁ストローク(6)項には、
各弁の作動行程を線図で表している。

【００３２】また、燃料高圧フィードユニット３０内の
カムシャフト３１のカム３１ａが加圧用のプランジャ３
２を押し上げると、燃料通路１４を閉じると共に制御バ
ルブ３７を閉じると、圧力室３４の燃料は逆止弁３８を
押し上げ（開く）燃料通路３９に燃料を送り出し、コモ
ンレール４０に蓄えておき、三方電磁弁５１の電磁バル
ブで油圧ピストン５５を制御するようになっている。三
方電磁弁５１がＯＦＦの時、燃料は燃料高圧フィードユ
ニット３０にて調圧され、コモンレール４０を経由し
て、ニードル弁５９の圧送室６４に燃料通路４２、５７
を経由して送り込まれる。また、三方電磁弁５１を介し
て、燃料通路５２、５４を通り圧力室５６にも送り込ま
れる。油圧ピストン５５で押して、ニードル弁５９を押
し下げている。

【００３３】次に三方電磁弁５１をＯＮに作動させる
と、圧力室５６の燃料が燃料通路５４からワンウェイオ
リフィス５３のオリフィス５３ｂを通り燃料通路１６に
流入し、圧力室５６の圧力が下降し、ニードル弁５９が
上昇して噴射を開始する。

【００３４】また、前記電子制御装置ＥＣＵからの指令
信号により三方電磁弁５１をＯＦＦに作動させ、燃料通
路４２と、燃料通路５２を通じさせ、ワンウェイオリフ
ィス５３の逆止弁５３ｂを介して圧力室５６に圧力をか
けると、ニードル弁５９は弁座６２を閉じ噴射は完了す
る。上記のようにして燃料の噴射量と噴射時期とが制御
される。

【００３５】次に、図４に本発明の電子制御装置ＥＣＵ
の第一実施例の制御をフローチャートを示す。その手順
は、エンジン回転数及び回転角度信号７０と、エンジン
気筒及び行程判別信号７１と、アクセル開度信号７２
と、を入力インターフエースＳ１に入力し、Ｓ１の出力
信号にて、手順Ｓ２の主噴射用噴射指令データ記憶部よ
り噴射量と噴射時期とＳ３の副噴射用噴射指令データ記
憶部より噴射量と噴射時期を読み出して、出力インター
フエースＳ３に入力し、手順Ｓ４の出力制御信号７５、
７６を出してだして燃料高圧フィードユニット３０内の
制御バルブ３７とインジエクタ５０内の三方電磁弁５１
を制御する。このようにしてエンジンの回転数及びエン
ジンの回転角度３１ｂ、アクセル２５の開度を検出する
と共にエンジンの気筒１８と行程３１ｃを検知して、排
気行程８６中の副噴射８４の時期とその量を燃料噴射装
置１５に対して制御する指令を与える。

【００３６】また、図５に本発明の電子制御装置ＥＣＵ
の第二実施例の制御を示すフローチャートを示す。その
手順は、エンジン回転数及び回転角度信号７０と、エン
ジン気筒及び行程判別信号７１と、アクセル開度信号７
２と、を入力インターフエースＳ１１に入力すると共
に、ＮＯｘ濃度信号４３と酸素濃度信号４４と、を入力
インターフエースＳ１２に入力し、Ｓ１１の出力信号に
て、手順Ｓ２０の主噴射用噴射指令データ記憶部より噴
射量と噴射時期とを読み出し、Ｓ１２の出力信号にて、
Ｓ３０の副噴射用演算部より図６に記載説明するフロー
チャートの手順により噴射量と噴射時期を算出して、出
力インターフエースＳ３に入力し、手順Ｓ４０の出力制
御信号７５、７６を出してだして燃料高圧フィードユニ
ット３０内の制御バルブ３７とインジエクタ５０内の三
方電磁弁５１を制御する。このようにしてエンジンの回
転数及びエンジンの回転角度３１ｂ、アクセル２５の開
度と、ＮＯｘ濃度信号４３と、酸素濃度信号４４とを検
出すると共にエンジンの気筒１８と行程３１ｃを検知し
て、燃料噴射装置１５に対して指令を与え、排気行程８
６中の副噴射８４する期間を制御している。

【００３７】そして、前記手順Ｓ３０の詳細を図６にて
説明する。手順Ｓ１２の出力信号がＳ３０に入力される
と、手順Ｓ３０１にてＮＯｘ、酸素濃度検知値より規定
酸素濃度におけるＮＯｘ濃度が算出される。ＮＯｘ濃度
の算出が終了すると、Ｓ３０２の副噴射時期（初期値）
を固定して副噴射量を変える。次に手順Ｓ３０３にて、
ＮＯｘ濃度が規定酸素濃度の上限値（ａ）、又は下限値
（ｂ）以内に入るかを比較計算する。計算結果がＮｏの
ときには手順Ｓ３０１に戻り、Ｙｅｓの場合のみ手順Ｓ
３０４にて副噴射量を決定する。また、手順Ｓ３０５に
て決定された副噴射量を固定して、副噴射時期を設定範
囲内で変える。次いで手順Ｓ３０６にて設定副噴射時期
内で規定酸素濃度におけるＮＯｘ濃度が最小となる時期
を決定すると共にＳ３０７の副噴射時期の記憶を入替
え、固定する副噴射時期を置き換えてＳ３０２の初期値
とする。また、ＮＯｘ濃度が最小となる時期が決まった
時に手順Ｓ３０８にて、ＮＯｘ濃度が規定酸素濃度の上
限値（ａ）、又は下限値（ｂ）以内に入るかを再度比較
計算する。計算結果がＮｏのときには手順Ｓ３０１に戻
り、Ｙｅｓの場合のみ副噴射量が決定されて、手順Ｓ４
０に信号が送られる。

【００３８】以上のように本発明では蓄圧式の燃料噴射
装置１５において、エンジン出力用の主噴射８３に加え
てＮＯｘ触媒用の還元剤を排気行程と吸気行程のオーバ
ラップ８５期間または、オーバラップ８５期間の直前に
もう一度副噴射８４を行うから還元剤供給用噴射装置を
別に設ける事なく、エンジン用の蓄圧式の燃料噴射装置
１５のみでＮＯｘ濃度が最小となる用最適量の還元剤を
供給可能となる。

【００３９】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏したディ
ーゼルエンジンの排気ガス浄化方法と、排気ガス浄化装
置として提供している。

【００４０】前記エンジンの回転数及びエンジンの回転
角度３１ｂ、アクセル２５の開度を検出すると共にエン
ジンの気筒１８と行程３１ｃを検知して、排気行程８６
中の副噴射８４の時期とその量を燃料噴射装置１５に対
して制御する指令を与えるようにしたから、還元剤供給
用の噴射ノズルや燃料圧力を作るためのカムを必要とせ
ず、エンジン出力用の燃料供給噴射装置のみで還元剤を
供給出来る。

【００４１】また、エンジン出力用の主噴射８３及び前
記還元剤用の副噴射８４用の燃料圧力を蓄圧するコモン
レール４０内の圧力を圧力センサー４１ａにて検知して
圧力信号４１を電子制御装置ＥＣＵに入力し制御したか
ら、コモンレール４０内に圧力が低いときには（エンジ
ン出力が小さく排気ガス量が少ない時）副噴射量を少な
く出来る。

【００４２】また、前記副噴射８４は、排気弁８２と吸
気弁８１のオーバラップ８５する間に行なうよう、燃料
噴射装置１５に対して指令を与えたから、触媒還元に必
要な燃料を規定量燃焼室１９に確実に噴射出来る。

【００４３】また、前記副噴射８４は、排気弁８２と吸
気弁８１のオーバラップ８５する直前に行なうよう燃料
噴射装置１５に対して指令を与えたから、触媒還元に必
要な燃料を規定量シリンダ上死点付近において燃焼室１
９に確実に噴射されているから噴射した燃料がシリンダ
ライナの壁に付着して、エンジンオイル室内に入ること
は無く、また、未燃焼燃料による浄化装置の触媒表面へ
の燃料の炭化固着などといった問題は生じ無い。この結
果、エンジンオイルの希釈によるピストン焼き付を起こ
さず、さらに、シリンダライナーが研磨されてオイル保
持が悪くなることも無く、黒煙も発生しない。

【００４４】また、更にＮＯｘ濃度４３及び酸素濃度４
４を検出することによって燃料噴射装置１５に対して指
令を与え、排気行程８６中に燃料を副噴射８４する期間
を制御しているから、触媒還元に必要な燃料の量を、エ
ンジンの出力に応じた各気筒の排気ガス量であるＮＯｘ
の排出量に応じて還元に必要な規定量を満たしているか
ら還元効率が上がる。

【００４５】また、前記エンジンの回転数及び回転角度
検出手段３１ｂ、７０ａと、エンジンの気筒及び行程の
判別手段３１ｃ、７１ａと、アクセル開度を検出手段２
５、７２ａと、これら検出手段により検出された信号７
０、７１、７２を入力して、排気行程８６中に還元剤を
副噴射８４する制御信号７５、７６を発生出力する電子
制御装置ＥＣＵと、を有しているから、エンジン出力に
応じた排気ガス中のＮＯｘ量に対して、触媒の還元剤と
して必要なＨＣ量の燃料を副噴射出来る。

【００４６】また、電子制御装置ＥＣＵは、エンジンの
回転速度とカムシャフト３１のパルサー３１ｂを検出す
る回転数及びと回転角度センサー７０ａと、各気筒判別
センサー７１ａと、アクセルの開度を検出する位置セン
サー７２ａとを設けると共に前記各センサーの信号７
０、７１、７２を受けて蓄圧式の燃料噴射装置１５の制
御バルブ３７と三方電磁弁５１に指令を出力しているか
ら、触媒還元に必要なＨＣを主成分とする燃料の量は、
エンジンの出力に応じた各気筒の排気ガス量であるＮＯ
ｘの排出量に応じて、還元に必要な規定量を満たす最低
量噴射可能となり、また、エンジンの回転数に応じて精
度良い必要時期に、高温の気筒内に高圧にて噴射してい
るので、燃料の軽油は霧化、熱分解されて還元効率が上
がると共に装置全体が簡略化している。

【００４７】そして、エンジン出力用の主噴射８３及び
前記還元剤用の副噴射８４用の燃料圧力を蓄圧するため
のコモンレール４０を設け、コモンレール４０内の圧力
信号４１を電子制御装置ＥＣＵに入力する圧力センサー
４１ａを設けたからコモンレール４０に蓄圧された燃料
の圧力は、エンジンの回転速度に依存せず一定であるた
め、燃料の噴射圧もエンジンの回転速度によらず一定で
ある。この為還元剤の供給量は、電子制御装置ＥＣＵに
てエンジンの出力に応じた規定時間によって、制御バル
ブ３７と、三方電磁弁５１とを開閉制御しているので、
新たに排気ガス浄化装置用としての追加装置が無く、排
気ガス量に応じた還元剤用の燃料を供給出来るので、還
元触媒の寿命が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディーゼルエンジンの全体構成図であ
る。

【図２】本発明の蓄圧式の燃料噴射装置のインジェクタ
の主噴射と副噴射の噴射時期と関連部品の作動行程を示
すグラフである。

【図３】本発明の燃料噴射装置の実施例を示す全体シス
テム図である。

【図４】本発明の電子制御装置ＥＣＵの第一実施例の制
御を示すフローチャート。

【図５】本発明の電子制御装置ＥＣＵの第二実施例の制
御を示すフローチャート。

【図６】本発明の手順Ｓ３０に示す副噴射演算部のフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

ＥＣＵ電子制御装置、１０デ
ィーゼルエンジン、１５燃料噴射装置、
１８気筒、１９燃焼室、
２１排気経路、２２ＮＯｘ還元触
媒、２５アクセル、３１カム
シャフト、３１ｂエンジン回転数及び回転角度パルサ
ー、３１ｃ気筒行程判別パルサー、３７
制御バルブ、４０コモンレール、
４１圧力信号、４１ａ圧力センサー
４３ＮＯｘ濃度、４４酸素濃度、
５１三方電磁弁、７０
エンジン回転数及び回転角度信号、７０ａエンジン回
転数及び回転角度センサー、７１気筒行程判別信
号、７１ａ気筒行程判別センサー、７
２位置信号、７２ａ位置
センサー、７５、７６制御信号、
８１吸気弁、８２排気弁、
８３主噴射、８４副噴射、
８５オーバラップ、８６排気行
程、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディーゼルエンジン(10)の排気経路(21)
にＮＯｘ還元触媒(22)を設け、ＮＯｘを低減するために
前記エンジンの燃料を燃焼室(19)内に副噴射(84)する排
気ガス浄化制御方法において、前記エンジンの回転数及
び回転角度(31b) 、アクセル(25)の開度を検出すると共
にエンジンの気筒(18)と行程(31c) を検知して、排気行
程(86)中の副噴射(84)の時期とその量を燃料噴射装置(1
5)に対して制御する指令を与えることを特徴とするディ
ーゼルエンジンの排気ガス浄化制御方法。
【請求項２】請求項１のディーゼルエンジンの排気ガ
ス浄化制御方法において、エンジン出力用の主噴射(83)
及び前記還元剤用の副噴射(84)用の燃料圧力を蓄圧する
コモンレール(40)内の圧力を圧力センサー(41a)にて検
知し、その圧力信号(41)を電子制御装置(ECU) に入力し
制御することを特徴とするディーゼルエンジンの排気ガ
ス浄化制御方法。
【請求項３】前記副噴射(84)は、排気弁(82)と吸気弁
(81)のオーバラップ(85)する間に行なうよう燃料噴射装
置(15)に対して指令を与える請求項１又は２に記載のデ
ィーゼルエンジンの排気ガス浄化制御方法。
【請求項４】前記副噴射(84)は、排気弁(82)と吸気弁
(81)のオーバラップ(85)する直前に行なうよう燃料噴射
装置(15)に対して指令を与える請求項１又は２に記載の
ディーゼルエンジンの排気ガス浄化制御方法。
【請求項５】請求項１のディーゼルエンジンの排気ガ
ス浄化制御方法において、更にＮＯｘ濃度(43)及び酸素
濃度(44)を検出することによって燃料噴射装置(15)に対
して指令を与え、排気行程(86)中に燃料を副噴射(84)す
る期間を制御するディーゼルエンジンの排気ガス浄化制
御方法。
【請求項６】ディーゼルエンジン(10)の排気経路(21)
にＮＯｘ還元触媒(22)を設け、ＮＯｘ低減するために前
記エンジン(10)の燃料を燃焼室(19)内に副噴射(84)する
排気ガス浄化装置において、ａ）前記エンジンの回転数及び角度検出手段(31b,70a)
と、ｂ）エンジンの気筒及びその行程の判別手段(31c,71a)
と、ｃ）アクセル開度検出手段(25,72a)と、ｄ）これら検出手段により検出された信号(70,71,72)を
入力して、排気行程(86)中に還元剤を副噴射(84)する制
御信号(75,76) を発生出力する電子制御装置(ECU) と、
を有することを特徴とするディーゼルエンジンの排気ガ
ス浄化制御装置。
【請求項７】電子制御装置(ECU) は、エンジンの回転
速度とカムシャフト(31)のパルサー(31b) を検出する回
転数及び回転角度センサー(70a) と、各気筒判別センサ
ー(71a) と、アクセル開度を検出する位置センサー(72
a) とを設けると共に前記各センサーの信号(70,71,72)
を受けて蓄圧式の燃料噴射装置(15)の制御バルブ(37)と
三方電磁弁(51)に指令を出力する請求項６記載のディー
ゼルエンジンの排気ガス浄化制御装置。
【請求項８】請求項７記載のディーゼルエンジンの排
気ガス浄化制御装置において、エンジン出力用の主噴射
(83)及び該還元剤用の副噴射(84)用の燃料圧力を蓄圧す
るためのコモンレール(40)を設け、コモンレール(40)内
の圧力信号(41)を電子制御装置(ECU) に入力する圧力セ
ンサー(41a) を設けたことを特徴とするディーゼルエン
ジンの排気ガス浄化制御装置。