JPH1047146A - 筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents
筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置Info
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- JPH1047146A JPH1047146A JP8201513A JP20151396A JPH1047146A JP H1047146 A JPH1047146 A JP H1047146A JP 8201513 A JP8201513 A JP 8201513A JP 20151396 A JP20151396 A JP 20151396A JP H1047146 A JPH1047146 A JP H1047146A
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- 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)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 リーンＮＯX 触媒の高い浄化率を確保する。
【解決手段】 リーンＮＯX 触媒１０を排気系に具備
し、吸気行程または圧縮行程において筒内へ主噴射を行
い、該主噴射とは別個に膨張行程または排気行程中の予
め定められた噴射タイミングにおいて筒内へ副噴射を行
うようにした筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装
置において、順次到来する噴射タイミングのうちで一部
の噴射タイミングにおける副噴射を停止すると共に、噴
射タイミングが一定回数到来する間に副噴射が停止され
る停止割合を制御し、該停止割合が増大するにしたがっ
て副噴射量を増大した。
し、吸気行程または圧縮行程において筒内へ主噴射を行
い、該主噴射とは別個に膨張行程または排気行程中の予
め定められた噴射タイミングにおいて筒内へ副噴射を行
うようにした筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装
置において、順次到来する噴射タイミングのうちで一部
の噴射タイミングにおける副噴射を停止すると共に、噴
射タイミングが一定回数到来する間に副噴射が停止され
る停止割合を制御し、該停止割合が増大するにしたがっ
て副噴射量を増大した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は筒内直接噴射式内燃
機関の燃料噴射制御装置に関する。
機関の燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高い燃費を確保するために空燃比を非常
に大きくしたリーン混合気を大部分の機関運転領域にお
いて燃焼するようにしたリーンバーン内燃機関が知られ
ている。リーンバーン内燃機関では多量のＮＯX を排出
するため、このＮＯX を浄化するための浄化触媒を排気
系に配置する必要がある。従来から三元触媒が良く知ら
れているが、これは排気ガスの空燃比が理論空燃比のと
きに良好な浄化特性を示すため、排気ガス中の酸素濃度
が非常に高いリーンバーン内燃機関において三元触媒を
用いてＮＯX を良好に浄化することができない。従って
リーンバーン内燃機関では排気ガスの空燃比がリーンの
ときに適量のＨＣ、ＣＯ等の存在下でＮＯ X をＨＣ、Ｃ
Ｏと選択的に反応させるリーンＮＯX 触媒としてＮＯX
選択還元触媒が用いられる。上述のようにＮＯX 選択還
元触媒でＮＯX を浄化するためには触媒内に適量のＨＣ
成分等が吸着されていることが必要とされる。ところが
リーンバーン内燃機関の通常運転時の排気ガスの空燃比
は大幅なリーンであるため、排気中のＨＣ成分等の量は
極めて少なくなる。このため通常のリーン空燃比運転状
態が続くと吸着されたＨＣ成分等が排気中のＮＯX の還
元に消費されてＮＯX 選択還元触媒内のＨＣ吸着量が減
少してしまい、触媒のＮＯX 浄化能力が低下してしま
う。これを防止するためにはリーン空燃比運転実施時に
定期的にＮＯX 選択還元触媒にＨＣ成分等を供給するこ
とにより、常にＮＯX 選択還元触媒内に適量のＨＣ成分
等を吸着させておく必要がある。例えば特開平４−２３
１６４５号公報では、リーンバーンタイプの筒内直接噴
射式内燃機関において機関駆動力を得るために通常筒内
へ行われる噴射（以下、主噴射）のあとに別個の噴射
（以下、副噴射）を筒内へ行うことにより、未燃ＨＣを
ＮＯX 選択還元触媒へ供給している。
に大きくしたリーン混合気を大部分の機関運転領域にお
いて燃焼するようにしたリーンバーン内燃機関が知られ
ている。リーンバーン内燃機関では多量のＮＯX を排出
するため、このＮＯX を浄化するための浄化触媒を排気
系に配置する必要がある。従来から三元触媒が良く知ら
れているが、これは排気ガスの空燃比が理論空燃比のと
きに良好な浄化特性を示すため、排気ガス中の酸素濃度
が非常に高いリーンバーン内燃機関において三元触媒を
用いてＮＯX を良好に浄化することができない。従って
リーンバーン内燃機関では排気ガスの空燃比がリーンの
ときに適量のＨＣ、ＣＯ等の存在下でＮＯ X をＨＣ、Ｃ
Ｏと選択的に反応させるリーンＮＯX 触媒としてＮＯX
選択還元触媒が用いられる。上述のようにＮＯX 選択還
元触媒でＮＯX を浄化するためには触媒内に適量のＨＣ
成分等が吸着されていることが必要とされる。ところが
リーンバーン内燃機関の通常運転時の排気ガスの空燃比
は大幅なリーンであるため、排気中のＨＣ成分等の量は
極めて少なくなる。このため通常のリーン空燃比運転状
態が続くと吸着されたＨＣ成分等が排気中のＮＯX の還
元に消費されてＮＯX 選択還元触媒内のＨＣ吸着量が減
少してしまい、触媒のＮＯX 浄化能力が低下してしま
う。これを防止するためにはリーン空燃比運転実施時に
定期的にＮＯX 選択還元触媒にＨＣ成分等を供給するこ
とにより、常にＮＯX 選択還元触媒内に適量のＨＣ成分
等を吸着させておく必要がある。例えば特開平４−２３
１６４５号公報では、リーンバーンタイプの筒内直接噴
射式内燃機関において機関駆動力を得るために通常筒内
へ行われる噴射（以下、主噴射）のあとに別個の噴射
（以下、副噴射）を筒内へ行うことにより、未燃ＨＣを
ＮＯX 選択還元触媒へ供給している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらＮＯX 選
択還元触媒の浄化作用にとって適量のＨＣ量を副噴射に
より筒内へ供給しても、筒内温度が高温であると供給し
たＨＣの一部が焼失してしまい、所望量の未燃ＨＣをＮ
ＯX 選択還元触媒へ供給できず、高い浄化率を確保でき
ないという問題がある。本発明の目的はＮＯX 選択還元
触媒の高い浄化率を確保することにある。
択還元触媒の浄化作用にとって適量のＨＣ量を副噴射に
より筒内へ供給しても、筒内温度が高温であると供給し
たＨＣの一部が焼失してしまい、所望量の未燃ＨＣをＮ
ＯX 選択還元触媒へ供給できず、高い浄化率を確保でき
ないという問題がある。本発明の目的はＮＯX 選択還元
触媒の高い浄化率を確保することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１によれ
ば、リーンＮＯX 触媒を排気系に具備し、吸気行程また
は圧縮行程において筒内へ主噴射を行い、該主噴射とは
別個に膨張行程または排気行程中の予め定められた噴射
タイミングにおいて筒内へ副噴射を行うようにした筒内
直接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、順次
到来する噴射タイミングのうちで一部の噴射タイミング
における副噴射を停止すると共に、噴射タイミングが一
定回数到来する間に副噴射が停止される停止割合を制御
し、該停止割合が増大するにしたがって副噴射量を増大
する。これにより副噴射一回当たりに噴射されるＨＣ量
が増大される。本発明の請求項２によれば、請求項１に
記載の筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置にお
いて、排気温度が高いほど前記停止割合を増大する。排
気温度が高くなるにつれて副噴射一回当たりのＨＣ量が
増大される。本発明の請求項３によれば、少なくとも二
つのリーンＮＯX 触媒を排気系に直列に具備し、吸気行
程または圧縮行程において筒内へ主噴射を行い、該主噴
射とは別個に膨張行程または排気行程において筒内へ副
噴射を行うようにした筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴
射制御装置において、上流側のリーンＮＯX 触媒を介し
て下流側のリーンＮＯX 触媒へ接続される第一の気筒群
と、上流側のリーンＮＯX 触媒をバイパスして直接下流
側のリーンＮＯX 触媒へ接続される第二の気筒群とを具
備し、触媒温度が予め定められた温度よりも低いときに
は前記第一の気筒群において副噴射を行い、触媒温度が
前記予め定められた温度よりも高いときには前記第二の
気筒群において副噴射を行う。これにより触媒温度に応
じて各気筒毎にＨＣが添加される。
ば、リーンＮＯX 触媒を排気系に具備し、吸気行程また
は圧縮行程において筒内へ主噴射を行い、該主噴射とは
別個に膨張行程または排気行程中の予め定められた噴射
タイミングにおいて筒内へ副噴射を行うようにした筒内
直接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、順次
到来する噴射タイミングのうちで一部の噴射タイミング
における副噴射を停止すると共に、噴射タイミングが一
定回数到来する間に副噴射が停止される停止割合を制御
し、該停止割合が増大するにしたがって副噴射量を増大
する。これにより副噴射一回当たりに噴射されるＨＣ量
が増大される。本発明の請求項２によれば、請求項１に
記載の筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置にお
いて、排気温度が高いほど前記停止割合を増大する。排
気温度が高くなるにつれて副噴射一回当たりのＨＣ量が
増大される。本発明の請求項３によれば、少なくとも二
つのリーンＮＯX 触媒を排気系に直列に具備し、吸気行
程または圧縮行程において筒内へ主噴射を行い、該主噴
射とは別個に膨張行程または排気行程において筒内へ副
噴射を行うようにした筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴
射制御装置において、上流側のリーンＮＯX 触媒を介し
て下流側のリーンＮＯX 触媒へ接続される第一の気筒群
と、上流側のリーンＮＯX 触媒をバイパスして直接下流
側のリーンＮＯX 触媒へ接続される第二の気筒群とを具
備し、触媒温度が予め定められた温度よりも低いときに
は前記第一の気筒群において副噴射を行い、触媒温度が
前記予め定められた温度よりも高いときには前記第二の
気筒群において副噴射を行う。これにより触媒温度に応
じて各気筒毎にＨＣが添加される。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、１は筒内直接
噴射式のディーゼル内燃機関の機関本体、２はピスト
ン、３は燃焼室、４は排気弁、５は排気ポートを夫々示
す。各気筒には夫々燃焼室３内に向けて燃料を噴射する
燃料噴射弁６が取り付けられる。排気ポート５はエキゾ
ーストマニホルド７および排気管８を介してリーンＮＯ
X 触媒としてのＮＯX 選択還元触媒１０に接続される。
噴射式のディーゼル内燃機関の機関本体、２はピスト
ン、３は燃焼室、４は排気弁、５は排気ポートを夫々示
す。各気筒には夫々燃焼室３内に向けて燃料を噴射する
燃料噴射弁６が取り付けられる。排気ポート５はエキゾ
ーストマニホルド７および排気管８を介してリーンＮＯ
X 触媒としてのＮＯX 選択還元触媒１０に接続される。
【０００６】電子制御ユニット４０はデジタルコンピュ
ータからなり双方向性バス４１を介して相互に接続され
たＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４２、ＲＡＭ（ランダ
ムアクセスメモリ）４３、ＲＯＭ（リードオンメモリ）
４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備す
る。ＮＯX 選択還元触媒１０には触媒温度に比例した出
力電圧を発生する温度センサ１２が取り付けられ、この
温度センサ１２の出力電圧はＡＤ変換器４７を介して入
力ポート４５に入力される。排気管８には排気温度に比
例した出力電圧を発生する温度センサ１４が取り付けら
れ、この温度センサ１４の出力電圧はＡＤ変換器４８を
介して入力ポート４５に入力される。また、入力ポート
４５には機関本体１のクランクシャフトが例えば３０度
回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ１
６がＡＤ変換器４９を介して接続される。更に、入力ポ
ート４５にはアクセル踏込量Ｄに比例した出力電圧を発
生するアクセル踏込量センサ１８が取り付けられ、この
アクセル踏込量センサ１８の出力電圧がＡＤ変換器５０
を介して入力ポート４５に入力される。ＣＰＵ４２では
この出力パルスに基づいて機関本体１の機関回転数が算
出される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回路５
０を介して燃料噴射弁６に接続される。
ータからなり双方向性バス４１を介して相互に接続され
たＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４２、ＲＡＭ（ランダ
ムアクセスメモリ）４３、ＲＯＭ（リードオンメモリ）
４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備す
る。ＮＯX 選択還元触媒１０には触媒温度に比例した出
力電圧を発生する温度センサ１２が取り付けられ、この
温度センサ１２の出力電圧はＡＤ変換器４７を介して入
力ポート４５に入力される。排気管８には排気温度に比
例した出力電圧を発生する温度センサ１４が取り付けら
れ、この温度センサ１４の出力電圧はＡＤ変換器４８を
介して入力ポート４５に入力される。また、入力ポート
４５には機関本体１のクランクシャフトが例えば３０度
回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ１
６がＡＤ変換器４９を介して接続される。更に、入力ポ
ート４５にはアクセル踏込量Ｄに比例した出力電圧を発
生するアクセル踏込量センサ１８が取り付けられ、この
アクセル踏込量センサ１８の出力電圧がＡＤ変換器５０
を介して入力ポート４５に入力される。ＣＰＵ４２では
この出力パルスに基づいて機関本体１の機関回転数が算
出される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回路５
０を介して燃料噴射弁６に接続される。
【０００７】次に本発明の第一実施形態の燃料噴射制御
装置の作動について説明する。本実施形態では圧縮上死
点の直後に燃料噴射弁６から筒内へ主噴射が行われ、主
噴射のあとの膨張行程または排気行程に燃料噴射弁６か
ら筒内へ副噴射が行われる。副噴射に関して、ＮＯX 選
択還元触媒１０の触媒温度、排気温度および排気ガス中
のＮＯX 量に応じて副噴射のタイミング、頻度、および
副噴射一回当たりに噴射するＨＣ量とを制御する。但
し、触媒温度を排気温度から推定してもよい。まず副噴
射のタイミングについて説明する。ＮＯX 選択還元触媒
１０には浄化作用を行う適正温度範囲あるが、本願では
ＮＯX 選択還元触媒１０の温度が適正温度範囲内におい
て比較的低いときには、比較的低い触媒温度からでもＮ
ＯX 選択還元触媒の浄化作用を引き出す低沸点ＨＣをＮ
ＯX 選択還元触媒へ供給すればよいことが分かってい
る。ＨＣは筒内温度が高ければ高いほど多量の低沸点Ｈ
Ｃへ改質される傾向があることから、筒内温度の高い膨
張行程初期から膨張行程中期のタイミングで副噴射を行
い、多量の低沸点ＨＣをＮＯX 選択還元触媒１０へ供給
する。更に、ＮＯX 選択還元触媒１０の温度が高くなる
につれて、副噴射の噴射タイミングを次第に遅らせ、改
質されずに残る高沸点ＨＣを低沸点ＨＣよりも多くす
る。触媒温度が比較的低い温度にあっても一旦、低沸点
ＨＣにより浄化作用が始まったあとは高沸点ＨＣにより
浄化作用を行ったほうがＮＯX 選択還元触媒において消
費されるＨＣ量を低減するうえで都合がよい。これは、
高沸点ＨＣが熱分解された低沸点ＨＣは、高沸点ＨＣよ
りも活性が高いため、ＮＯX 選択還元触媒の温度が比較
的低くてもＮＯX 浄化作用を引き出すという利点がある
が、その一方でＮＯX 選択還元触媒へ流入して浄化作用
を行うまえに焼失してしまうことが多く、浄化作用に必
要なＨＣ量を低沸点ＨＣでまかなうには多量の燃料を必
要とするからである。このため、ＮＯX 選択還元触媒１
０の温度が高くなるにつれて副噴射のタイミングを遅ら
せ、ＮＯX 選択還元触媒１０へ供給されるＨＣにおける
高沸点ＨＣの割合を高くするのである。
装置の作動について説明する。本実施形態では圧縮上死
点の直後に燃料噴射弁６から筒内へ主噴射が行われ、主
噴射のあとの膨張行程または排気行程に燃料噴射弁６か
ら筒内へ副噴射が行われる。副噴射に関して、ＮＯX 選
択還元触媒１０の触媒温度、排気温度および排気ガス中
のＮＯX 量に応じて副噴射のタイミング、頻度、および
副噴射一回当たりに噴射するＨＣ量とを制御する。但
し、触媒温度を排気温度から推定してもよい。まず副噴
射のタイミングについて説明する。ＮＯX 選択還元触媒
１０には浄化作用を行う適正温度範囲あるが、本願では
ＮＯX 選択還元触媒１０の温度が適正温度範囲内におい
て比較的低いときには、比較的低い触媒温度からでもＮ
ＯX 選択還元触媒の浄化作用を引き出す低沸点ＨＣをＮ
ＯX 選択還元触媒へ供給すればよいことが分かってい
る。ＨＣは筒内温度が高ければ高いほど多量の低沸点Ｈ
Ｃへ改質される傾向があることから、筒内温度の高い膨
張行程初期から膨張行程中期のタイミングで副噴射を行
い、多量の低沸点ＨＣをＮＯX 選択還元触媒１０へ供給
する。更に、ＮＯX 選択還元触媒１０の温度が高くなる
につれて、副噴射の噴射タイミングを次第に遅らせ、改
質されずに残る高沸点ＨＣを低沸点ＨＣよりも多くす
る。触媒温度が比較的低い温度にあっても一旦、低沸点
ＨＣにより浄化作用が始まったあとは高沸点ＨＣにより
浄化作用を行ったほうがＮＯX 選択還元触媒において消
費されるＨＣ量を低減するうえで都合がよい。これは、
高沸点ＨＣが熱分解された低沸点ＨＣは、高沸点ＨＣよ
りも活性が高いため、ＮＯX 選択還元触媒の温度が比較
的低くてもＮＯX 浄化作用を引き出すという利点がある
が、その一方でＮＯX 選択還元触媒へ流入して浄化作用
を行うまえに焼失してしまうことが多く、浄化作用に必
要なＨＣ量を低沸点ＨＣでまかなうには多量の燃料を必
要とするからである。このため、ＮＯX 選択還元触媒１
０の温度が高くなるにつれて副噴射のタイミングを遅ら
せ、ＮＯX 選択還元触媒１０へ供給されるＨＣにおける
高沸点ＨＣの割合を高くするのである。
【０００８】次に副噴射の頻度と副噴射一回当たりに噴
射されるＨＣ量との制御について説明する。図２に示し
たように、排気温度Ｔが第一温度範囲Ｔ1 にあるときに
は順次到来する副噴射の噴射タイミングで毎回副噴射を
行う。排気温度Ｔが第二温度範囲Ｔ2 にあるときには順
次到来する副噴射の噴射タイミングの二回に一回の割合
で副噴射を行う。以下、第三温度範囲Ｔ3 では三回に一
回、第四温度範囲Ｔ4では四回に一回副噴射を行う。こ
れと同時に、副噴射を行う副噴射頻度が少なくなるにし
たがって副噴射一回当たりに噴射されるＨＣ量を増大す
る。また予め定められた回数の噴射タイミングにおいて
副噴射を停止する回数を制御してもよい。例えば図３に
示したように、排気温度Ｔが第一温度範囲Ｔ1 にあると
きには機関サイクル五回当たり五回の副噴射を行い、第
二温度範囲Ｔ2 にあるときには機関サイクル五回当たり
四回の副噴射を行う。即ち、第二温度範囲Ｔ 2 において
は副噴射を一回停止する。以下順次、第三温度範囲Ｔ3
にあるときには副噴射を二回停止し、第四温度範囲Ｔ4
にあるときには副噴射を三回停止する。更に、このよう
に排気温度Ｔが上昇するにしたがって副噴射の停止割合
を増大させると同時に副噴射一回当たりに噴射されるＨ
Ｃ量を増大する。副噴射一回当たりに噴射されるＨＣ量
を増大すると筒内雰囲気に晒されないＨＣ量が増大する
ため、予め定められた回数の噴射タイミングにわたって
副噴射により供給されたＨＣのうち筒内にて焼失される
ＨＣ量が従来に比べ低減され（図４参照）、ＮＯX 選択
還元触媒１０へ供給されるＨＣ量を所望の量に制御でき
る。更に副噴射により実際に噴射するＨＣ量を減らして
も、焼失されるＨＣ量が少ないため、少ない副噴射量で
適量のＨＣ量を確保することができるという利点もあ
る。
射されるＨＣ量との制御について説明する。図２に示し
たように、排気温度Ｔが第一温度範囲Ｔ1 にあるときに
は順次到来する副噴射の噴射タイミングで毎回副噴射を
行う。排気温度Ｔが第二温度範囲Ｔ2 にあるときには順
次到来する副噴射の噴射タイミングの二回に一回の割合
で副噴射を行う。以下、第三温度範囲Ｔ3 では三回に一
回、第四温度範囲Ｔ4では四回に一回副噴射を行う。こ
れと同時に、副噴射を行う副噴射頻度が少なくなるにし
たがって副噴射一回当たりに噴射されるＨＣ量を増大す
る。また予め定められた回数の噴射タイミングにおいて
副噴射を停止する回数を制御してもよい。例えば図３に
示したように、排気温度Ｔが第一温度範囲Ｔ1 にあると
きには機関サイクル五回当たり五回の副噴射を行い、第
二温度範囲Ｔ2 にあるときには機関サイクル五回当たり
四回の副噴射を行う。即ち、第二温度範囲Ｔ 2 において
は副噴射を一回停止する。以下順次、第三温度範囲Ｔ3
にあるときには副噴射を二回停止し、第四温度範囲Ｔ4
にあるときには副噴射を三回停止する。更に、このよう
に排気温度Ｔが上昇するにしたがって副噴射の停止割合
を増大させると同時に副噴射一回当たりに噴射されるＨ
Ｃ量を増大する。副噴射一回当たりに噴射されるＨＣ量
を増大すると筒内雰囲気に晒されないＨＣ量が増大する
ため、予め定められた回数の噴射タイミングにわたって
副噴射により供給されたＨＣのうち筒内にて焼失される
ＨＣ量が従来に比べ低減され（図４参照）、ＮＯX 選択
還元触媒１０へ供給されるＨＣ量を所望の量に制御でき
る。更に副噴射により実際に噴射するＨＣ量を減らして
も、焼失されるＨＣ量が少ないため、少ない副噴射量で
適量のＨＣ量を確保することができるという利点もあ
る。
【０００９】副噴射一回当たりに噴射するＨＣ量を決定
するために排気ガス中のＮＯX 量を用いるが、排気ガス
中のＮＯX 量を直接求めることは困難である。そこで本
発明では機関運転状態から排気ガス中のＮＯX 量を推定
するようにしている。即ち、機関回転数Ｎが高くなるほ
ど機関から単位時間当たり排出される排気ガス量が増大
するので機関回転数Ｎが高くなるにつれて機関から単位
時間当たり排出されるＮＯX 量は増大する。また、機関
負荷が高くなるほど、即ちアクセル踏込量Ｄが高くなる
ほど各燃焼室３から排出される排気ガス量が増大し、し
かも燃焼温度が高くなるので機関負荷が高くなるほど、
即ちアクセル踏込量Ｄが高くなるほど機関から単位時間
当たり排出されるＮＯX 量が増大する。図５は実験によ
り求められた単位時間当たりに機関から排出されるＮＯ
X 量と、アクセル踏込量Ｄ、機関回転数Ｎとの関係を示
しており、図５において各曲線は同一ＮＯX 量を示して
いる。図５に示されるように単位時間当たり機関から排
出されるＮＯX 量はアクセル踏込量Ｄが高くなるほど多
くなり、機関回転数Ｎが高くなるほど多くなる。なお、
図５に示されるＮＯX 量は図６に示すようなマップの形
で予めＲＯＭ４４内に記憶されている。
するために排気ガス中のＮＯX 量を用いるが、排気ガス
中のＮＯX 量を直接求めることは困難である。そこで本
発明では機関運転状態から排気ガス中のＮＯX 量を推定
するようにしている。即ち、機関回転数Ｎが高くなるほ
ど機関から単位時間当たり排出される排気ガス量が増大
するので機関回転数Ｎが高くなるにつれて機関から単位
時間当たり排出されるＮＯX 量は増大する。また、機関
負荷が高くなるほど、即ちアクセル踏込量Ｄが高くなる
ほど各燃焼室３から排出される排気ガス量が増大し、し
かも燃焼温度が高くなるので機関負荷が高くなるほど、
即ちアクセル踏込量Ｄが高くなるほど機関から単位時間
当たり排出されるＮＯX 量が増大する。図５は実験によ
り求められた単位時間当たりに機関から排出されるＮＯ
X 量と、アクセル踏込量Ｄ、機関回転数Ｎとの関係を示
しており、図５において各曲線は同一ＮＯX 量を示して
いる。図５に示されるように単位時間当たり機関から排
出されるＮＯX 量はアクセル踏込量Ｄが高くなるほど多
くなり、機関回転数Ｎが高くなるほど多くなる。なお、
図５に示されるＮＯX 量は図６に示すようなマップの形
で予めＲＯＭ４４内に記憶されている。
【００１０】本願ではディーゼル内燃機関に適用した場
合の燃料噴射制御装置を挙げたが、リーンバーン型であ
れば筒内直接噴射火花点火式の内燃機関にも適用でき
る。更に排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯX を
吸収し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮ
ＯX を放出するＮＯX 触媒に本発明を適用することも可
能である。
合の燃料噴射制御装置を挙げたが、リーンバーン型であ
れば筒内直接噴射火花点火式の内燃機関にも適用でき
る。更に排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯX を
吸収し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮ
ＯX を放出するＮＯX 触媒に本発明を適用することも可
能である。
【００１１】図５は本発明の第二実施形態を示す。第二
実施形態では、第二気筒♯２、第三気筒♯３および第四
気筒♯４（以下、気筒群）には夫々燃料噴射弁６ｂ、６
ｃおよび６ｄが取り付けられる。また気筒群はエキゾー
ストマニホルド７および排気管８ｂを介して第一ＮＯX
選択還元触媒１０ａに接続される。本実施形態では全体
のＮＯX 浄化率を向上させるために、第一ＮＯX 選択還
元触媒１０ａの下流側に第二ＮＯX 選択還元触媒１０ｂ
を配置する。一方、第一気筒♯１には燃料噴射弁６ａが
取り付けられる。第一気筒♯１は排気管８ａを介して第
一ＮＯX 選択還元触媒１０ａと第二ＮＯX 選択還元触媒
１０ｂとの間の排気管８ｃへ接続される。更に第一ＮＯ
X 選択還元触媒１０ａには触媒温度に比例した出力電圧
を発生する第一温度センサ１２ａが取り付けられ、第二
ＮＯX 選択還元触媒１０ｂには同様に第二温度センサ１
２ｂが取り付けられる。これら第一および第二温度セン
サ１２ａ、１２ｂはＡＤ変換器４７、４８を介して入力
ポート４５に入力される。一方、出力ポート４６はそれ
ぞれ対応する駆動回路５０を介して各燃料噴射弁６ａ〜
６ｄに接続される。ここでは気筒を第一気筒♯１と、第
二気筒♯２、第三気筒♯３および第四気筒♯４とに分割
したが、これは本発明を限定するものではなく、第三気
筒♯３と第四気筒♯４とを上流側の第一ＮＯX 選択還元
触媒１０ａを介して下流側の第二ＮＯX 選択還元触媒１
０ｂへ接続される第一の気筒群とし、第一気筒♯１と第
二気筒♯２とを上流側の第一ＮＯX 選択還元触媒１０ａ
をバイパスして直接下流側の第二ＮＯX 選択還元触媒１
０ｂへ接続される第二の気筒群とすることも可能であ
る。
実施形態では、第二気筒♯２、第三気筒♯３および第四
気筒♯４（以下、気筒群）には夫々燃料噴射弁６ｂ、６
ｃおよび６ｄが取り付けられる。また気筒群はエキゾー
ストマニホルド７および排気管８ｂを介して第一ＮＯX
選択還元触媒１０ａに接続される。本実施形態では全体
のＮＯX 浄化率を向上させるために、第一ＮＯX 選択還
元触媒１０ａの下流側に第二ＮＯX 選択還元触媒１０ｂ
を配置する。一方、第一気筒♯１には燃料噴射弁６ａが
取り付けられる。第一気筒♯１は排気管８ａを介して第
一ＮＯX 選択還元触媒１０ａと第二ＮＯX 選択還元触媒
１０ｂとの間の排気管８ｃへ接続される。更に第一ＮＯ
X 選択還元触媒１０ａには触媒温度に比例した出力電圧
を発生する第一温度センサ１２ａが取り付けられ、第二
ＮＯX 選択還元触媒１０ｂには同様に第二温度センサ１
２ｂが取り付けられる。これら第一および第二温度セン
サ１２ａ、１２ｂはＡＤ変換器４７、４８を介して入力
ポート４５に入力される。一方、出力ポート４６はそれ
ぞれ対応する駆動回路５０を介して各燃料噴射弁６ａ〜
６ｄに接続される。ここでは気筒を第一気筒♯１と、第
二気筒♯２、第三気筒♯３および第四気筒♯４とに分割
したが、これは本発明を限定するものではなく、第三気
筒♯３と第四気筒♯４とを上流側の第一ＮＯX 選択還元
触媒１０ａを介して下流側の第二ＮＯX 選択還元触媒１
０ｂへ接続される第一の気筒群とし、第一気筒♯１と第
二気筒♯２とを上流側の第一ＮＯX 選択還元触媒１０ａ
をバイパスして直接下流側の第二ＮＯX 選択還元触媒１
０ｂへ接続される第二の気筒群とすることも可能であ
る。
【００１２】第二実施形態では次のように副噴射の噴射
制御を行う。第一気筒♯１では第二ＮＯX 選択還元触媒
１０ｂが適正温度範囲内にあるときに副噴射を行う。一
方、気筒群では第一ＮＯX 選択還元触媒１０ａが適正温
度範囲内にあるときに副噴射を行う。このように触媒温
度に応じて副噴射を行うべき気筒または気筒群を選択す
ることにより、各ＮＯX 選択還元触媒１０ａ、１０ｂへ
供給されるＨＣ量をＮＯX 選択還元触媒毎に正確に制御
することができる。従来のように、例えば全気筒を先ず
第一ＮＯX 選択還元触媒へ接続し、第一ＮＯX 選択還元
触媒の下流側に第二ＮＯX 選択還元触媒を配置した形態
では、第一ＮＯX 選択還元触媒の温度が適正温度範囲以
上であるとき、副噴射により供給したＨＣが第一ＮＯX
選択還元触媒で焼失してしまう。従って、仮に下流側の
第二ＮＯX 選択還元触媒が適正温度範囲にあったとして
も、排気ガスを浄化することができないという問題があ
る。しかしながら本実施形態では供給するＨＣ量をＮＯ
X 選択還元触媒毎に制御可能であるため、上記従来の問
題は解決される。
制御を行う。第一気筒♯１では第二ＮＯX 選択還元触媒
１０ｂが適正温度範囲内にあるときに副噴射を行う。一
方、気筒群では第一ＮＯX 選択還元触媒１０ａが適正温
度範囲内にあるときに副噴射を行う。このように触媒温
度に応じて副噴射を行うべき気筒または気筒群を選択す
ることにより、各ＮＯX 選択還元触媒１０ａ、１０ｂへ
供給されるＨＣ量をＮＯX 選択還元触媒毎に正確に制御
することができる。従来のように、例えば全気筒を先ず
第一ＮＯX 選択還元触媒へ接続し、第一ＮＯX 選択還元
触媒の下流側に第二ＮＯX 選択還元触媒を配置した形態
では、第一ＮＯX 選択還元触媒の温度が適正温度範囲以
上であるとき、副噴射により供給したＨＣが第一ＮＯX
選択還元触媒で焼失してしまう。従って、仮に下流側の
第二ＮＯX 選択還元触媒が適正温度範囲にあったとして
も、排気ガスを浄化することができないという問題があ
る。しかしながら本実施形態では供給するＨＣ量をＮＯ
X 選択還元触媒毎に制御可能であるため、上記従来の問
題は解決される。
【００１３】
【発明の効果】本発明の請求項１によれば、副噴射一回
当たりのＨＣ噴射量が増大されることにより、筒内の高
温雰囲気に露出されて焼失してしまうＨＣ量が低減され
るため、一定回数到来するタイミングにわたりリーンＮ
ＯX 触媒へ供給されるべき所望のＨＣ量を正確に確保で
き、リーンＮＯX 触媒の高い浄化率を確保できる。本発
明の請求項２によれば、ＨＣが焼失するか否かに係わる
排気温度に応じて副噴射一回当たりのＨＣ量を制御する
ため、一定回数到来するタイミングにわたりリーンＮＯ
X 触媒へ供給されるべき所望のＨＣ量をより正確に制御
することができ、リーンＮＯX 触媒の高い浄化率を確保
できる。本発明の請求項３によれば、触媒温度に応じて
各リーンＮＯX 触媒へ供給されるＨＣ量をリーンＮＯX
触媒毎に制御可能であるため、リーンＮＯX 触媒の高い
浄化率を確保できる。
当たりのＨＣ噴射量が増大されることにより、筒内の高
温雰囲気に露出されて焼失してしまうＨＣ量が低減され
るため、一定回数到来するタイミングにわたりリーンＮ
ＯX 触媒へ供給されるべき所望のＨＣ量を正確に確保で
き、リーンＮＯX 触媒の高い浄化率を確保できる。本発
明の請求項２によれば、ＨＣが焼失するか否かに係わる
排気温度に応じて副噴射一回当たりのＨＣ量を制御する
ため、一定回数到来するタイミングにわたりリーンＮＯ
X 触媒へ供給されるべき所望のＨＣ量をより正確に制御
することができ、リーンＮＯX 触媒の高い浄化率を確保
できる。本発明の請求項３によれば、触媒温度に応じて
各リーンＮＯX 触媒へ供給されるＨＣ量をリーンＮＯX
触媒毎に制御可能であるため、リーンＮＯX 触媒の高い
浄化率を確保できる。
【図１】ＮＯX 選択還元触媒を備えた筒内直接噴射式内
燃機関を示した図である。
燃機関を示した図である。
【図２】ＮＯX 選択還元触媒の触媒温度と副噴射間隔と
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図３】触媒温度と噴射回数との関係を示す図である。
【図４】排気温度とＨＣ濃度との関係を示す図である。
【図５】機関本体から排出されるＮＯX 量を示す図であ
る。
る。
【図６】機関本体から排出されるＮＯX 量を推定するた
めのマップを示す図である。
めのマップを示す図である。
【図７】本発明の第二実施形態の筒内直接噴射式内燃機
関を示す図である。
関を示す図である。
６…燃料噴射弁 １０…ＮＯX 選択還元触媒 １０ａ…第一ＮＯX 選択還元触媒 １０ｂ…第二ＮＯX 選択還元触媒
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年１０月３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の一番目の発明に
よれば、リーンＮＯX 触媒を排気系に具備し、吸気行程
または圧縮行程において筒内へ主噴射を行い、該主噴射
とは別個に膨張行程または排気行程中の予め定められた
噴射タイミングにおいて筒内へ副噴射を行うようにし、
順次到来する噴射タイミングのうちで一部の噴射タイミ
ングにおける副噴射を停止すると共に、噴射タイミング
が一定回数到来する間に副噴射が停止される停止割合を
制御し、該停止割合が増大するにしたがって副噴射量を
増大した筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置に
おいて、排気温度が高いほど前記停止割合を増大する。
これにより排気温度が高くなるにつれて副噴射一回当た
りのＨＣ量が増大される。
よれば、リーンＮＯX 触媒を排気系に具備し、吸気行程
または圧縮行程において筒内へ主噴射を行い、該主噴射
とは別個に膨張行程または排気行程中の予め定められた
噴射タイミングにおいて筒内へ副噴射を行うようにし、
順次到来する噴射タイミングのうちで一部の噴射タイミ
ングにおける副噴射を停止すると共に、噴射タイミング
が一定回数到来する間に副噴射が停止される停止割合を
制御し、該停止割合が増大するにしたがって副噴射量を
増大した筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置に
おいて、排気温度が高いほど前記停止割合を増大する。
これにより排気温度が高くなるにつれて副噴射一回当た
りのＨＣ量が増大される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】図７は本発明の第二実施形態を示す。第二
実施形態では、第二気筒♯２、第三気筒♯３および第四
気筒♯４（以下、気筒群）には夫々燃料噴射弁６ｂ、６
ｃおよび６ｄが取り付けられる。また気筒群はエキゾー
ストマニホルド７および排気管８ｂを介して第一ＮＯX
選択還元触媒１０ａに接続される。本実施形態では全体
のＮＯX 浄化率を向上させるために、第一ＮＯX 選択還
元触媒１０ａの下流側に第二ＮＯX 選択還元触媒１０ｂ
を配置する。一方、第一気筒♯１には燃料噴射弁６ａが
取り付けられる。第一気筒♯１は排気管８ａを介して第
一ＮＯX 選択還元触媒１０ａと第二ＮＯX 選択還元触媒
１０ｂとの間の排気管８ｃへ接続される。更に第一ＮＯ
X 選択還元触媒１０ａには触媒温度に比例した出力電圧
を発生する第一温度センサ１２ａが取り付けられ、第二
ＮＯX 選択還元触媒１０ｂには同様に第二温度センサ１
２ｂが取り付けられる。これら第一および第二温度セン
サ１２ａ、１２ｂはＡＤ変換器４７、４８を介して入力
ポート４５に入力される。一方、出力ポート４６はそれ
ぞれ対応する駆動回路５０を介して各燃料噴射弁６ａ〜
６ｄに接続される。ここでは気筒を第一気筒♯１と、第
二気筒♯２、第三気筒♯３および第四気筒♯４とに分割
したが、これは本発明を限定するものではなく、第三気
筒♯３と第四気筒♯４とを上流側の第一ＮＯX 選択還元
触媒１０ａを介して下流側の第二ＮＯX 選択還元触媒１
０ｂへ接続される第一の気筒群とし、第一気筒♯１と第
二気筒♯２とを上流側の第一ＮＯX 選択還元触媒１０ａ
をバイパスして直接下流側の第二ＮＯX 選択還元触媒１
０ｂへ接続される第二の気筒群とすることも可能であ
る。
実施形態では、第二気筒♯２、第三気筒♯３および第四
気筒♯４（以下、気筒群）には夫々燃料噴射弁６ｂ、６
ｃおよび６ｄが取り付けられる。また気筒群はエキゾー
ストマニホルド７および排気管８ｂを介して第一ＮＯX
選択還元触媒１０ａに接続される。本実施形態では全体
のＮＯX 浄化率を向上させるために、第一ＮＯX 選択還
元触媒１０ａの下流側に第二ＮＯX 選択還元触媒１０ｂ
を配置する。一方、第一気筒♯１には燃料噴射弁６ａが
取り付けられる。第一気筒♯１は排気管８ａを介して第
一ＮＯX 選択還元触媒１０ａと第二ＮＯX 選択還元触媒
１０ｂとの間の排気管８ｃへ接続される。更に第一ＮＯ
X 選択還元触媒１０ａには触媒温度に比例した出力電圧
を発生する第一温度センサ１２ａが取り付けられ、第二
ＮＯX 選択還元触媒１０ｂには同様に第二温度センサ１
２ｂが取り付けられる。これら第一および第二温度セン
サ１２ａ、１２ｂはＡＤ変換器４７、４８を介して入力
ポート４５に入力される。一方、出力ポート４６はそれ
ぞれ対応する駆動回路５０を介して各燃料噴射弁６ａ〜
６ｄに接続される。ここでは気筒を第一気筒♯１と、第
二気筒♯２、第三気筒♯３および第四気筒♯４とに分割
したが、これは本発明を限定するものではなく、第三気
筒♯３と第四気筒♯４とを上流側の第一ＮＯX 選択還元
触媒１０ａを介して下流側の第二ＮＯX 選択還元触媒１
０ｂへ接続される第一の気筒群とし、第一気筒♯１と第
二気筒♯２とを上流側の第一ＮＯX 選択還元触媒１０ａ
をバイパスして直接下流側の第二ＮＯX 選択還元触媒１
０ｂへ接続される第二の気筒群とすることも可能であ
る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】
【発明の効果】一番目の発明によれば、ＨＣが焼失する
か否かに係わる排気温度に応じて副噴射一回当たりのＨ
Ｃ量を制御する。このため、一定回数到来するタイミン
グにわたりＮＯX 選択還元触媒に供給すべき所望のＨＣ
量をより正確に制御することができ、ＮＯX 選択還元触
媒の高い浄化率を確保できる。
か否かに係わる排気温度に応じて副噴射一回当たりのＨ
Ｃ量を制御する。このため、一定回数到来するタイミン
グにわたりＮＯX 選択還元触媒に供給すべき所望のＨＣ
量をより正確に制御することができ、ＮＯX 選択還元触
媒の高い浄化率を確保できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩田 洋一 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 (3)
- 【請求項１】 リーンＮＯX 触媒を排気系に具備し、吸
気行程または圧縮行程において筒内へ主噴射を行い、該
主噴射とは別個に膨張行程または排気行程中の予め定め
られた噴射タイミングにおいて筒内へ副噴射を行うよう
にした筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置にお
いて、順次到来する噴射タイミングのうちで一部の噴射
タイミングにおける副噴射を停止すると共に、噴射タイ
ミングが一定回数到来する間に副噴射が停止される停止
割合を制御し、該停止割合が増大するにしたがって副噴
射量を増大したことを特徴とする筒内直接噴射式内燃機
関の燃料噴射制御装置。 - 【請求項２】 排気温度が高いほど前記停止割合を増大
したことを特徴とする請求項１に記載の筒内直接噴射式
内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 【請求項３】 少なくとも二つのリーンＮＯX 触媒を排
気系に直列に具備し、吸気行程または圧縮行程において
筒内へ主噴射を行い、該主噴射とは別個に膨張行程また
は排気行程において筒内へ副噴射を行うようにした筒内
直接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置において、上流
側のリーンＮＯX 触媒を介して下流側のリーンＮＯX 触
媒へ接続される第一の気筒群と、上流側のリーンＮＯX
触媒をバイパスして直接下流側のリーンＮＯX 触媒へ接
続される第二の気筒群とを具備し、触媒温度が予め定め
られた温度よりも低いときには前記第一の気筒群におい
て副噴射を行い、触媒温度が前記予め定められた温度よ
りも高いときには前記第二の気筒群において副噴射を行
うようにしたことを特徴とする筒内直接噴射式内燃機関
の燃料噴射制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20151396A JP3335278B2 (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20151396A JP3335278B2 (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1047146A true JPH1047146A (ja) | 1998-02-17 |
| JP3335278B2 JP3335278B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=16442297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20151396A Expired - Fee Related JP3335278B2 (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3335278B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2782124A1 (fr) | 1998-08-04 | 2000-02-11 | Toyota Motor Co Ltd | Dispositif de commande d'injection de carburant pour moteur a combustion interne |
| JP2002195074A (ja) * | 2000-02-23 | 2002-07-10 | Mazda Motor Corp | エンジンの排気浄化装置および燃料噴射時期の設定方法 |
| CN107228024A (zh) * | 2016-03-24 | 2017-10-03 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 用于控制内燃机中的燃料喷射的方法和装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010134349A (ja) * | 2008-12-08 | 2010-06-17 | Sony Corp | 液晶表示装置 |
| JP2011039093A (ja) * | 2009-08-06 | 2011-02-24 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 液晶表示装置および液晶表示装置用光学部材セット |
-
1996
- 1996-07-31 JP JP20151396A patent/JP3335278B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010134349A (ja) * | 2008-12-08 | 2010-06-17 | Sony Corp | 液晶表示装置 |
| JP2011039093A (ja) * | 2009-08-06 | 2011-02-24 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 液晶表示装置および液晶表示装置用光学部材セット |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2782124A1 (fr) | 1998-08-04 | 2000-02-11 | Toyota Motor Co Ltd | Dispositif de commande d'injection de carburant pour moteur a combustion interne |
| DE19927485B4 (de) * | 1998-08-04 | 2007-02-08 | Toyota Jidosha K.K., Toyota | Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor |
| JP2002195074A (ja) * | 2000-02-23 | 2002-07-10 | Mazda Motor Corp | エンジンの排気浄化装置および燃料噴射時期の設定方法 |
| CN107228024A (zh) * | 2016-03-24 | 2017-10-03 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 用于控制内燃机中的燃料喷射的方法和装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3335278B2 (ja) | 2002-10-15 |
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