JPH1136944A

JPH1136944A - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JPH1136944A
Application number: JP9192674A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Saito; 智明齊藤; Takahiro Kurokawa; 貴弘黒川; Mitsunori Kondo; 光徳近藤; Akihiro Kobayashi; 明宏小林
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1997-07-17
Filing date: 1997-07-17
Publication date: 1999-02-09
Anticipated expiration: 2017-07-17
Also published as: JP3755244B2

Abstract

(57)【要約】【課題】排気ガスに燃料を添加供給する際の燃焼室壁
面への燃料の付着を抑制し、白煙の発生を防止する。【解決手段】通常噴射制御手段５１は、インジェクタ
から燃料を噴射させて燃焼室内で燃焼させる。排気行程
噴射制御手段５２は、触媒コンバータに燃料を添加供給
することを目的として、排気行程時に上記インジェクタ
から燃料を噴射させる。冷間時判定手段５３は、エンジ
ン水温が所定範囲にあるときに、排気行程噴射制御手段
５２による噴射を排気行程の後期に実行させる。吸気温
判定手段５４が吸気温が所定温度以下であると判定した
ときには、排気行程噴射抑制手段５５は、排気行程噴射
制御手段５２による排気行程噴射を禁止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの制御装
置に係り、特に、排気系にＮＯｘ浄化触媒を設けたエン
ジンの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車等のエンジンにおい
て、排気系に触媒を設けて、燃焼後の排気ガスを浄化す
ることが行われている。このような排気ガスの浄化用触
媒として、三元触媒がよく用いられている。三元触媒
は、排気ガス中に含まれる有害成分のうち特に環境に悪
影響を与える３成分、すなわち、一酸化炭素（ＣＯ）、
炭化水素（ＨＣ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）に対して優
れた浄化特性を発揮する。

【０００３】しかし、ディーゼル機関においては、理論
空燃比（空気／燃料＝１４．７）よりも酸素過剰状態で
燃焼が行われるため、燃焼時の空燃比を反映して、燃焼
後の排気ガスの組成も酸素過剰状態となる。ところが、
従来の三元触媒では、酸素過剰雰囲気（リーン雰囲気）
下ではＮＯｘに対する浄化性能が極端に低下するため、
ＮＯｘを効果的に除去できないという問題があった。そ
のため、ディーゼル機関に対しては、例えば金属担持ゼ
オライトのように、リーン雰囲気においても優れたＮＯ
ｘ浄化特性を示す触媒（以下、ＮＯｘ浄化触媒という）
が用いられるようになった。

【０００４】ところで、近年、この種のＮＯｘ浄化触媒
に関して、ＨＣ成分（燃料成分）を添加することにより
ＮＯｘ浄化率が向上することが知られるようになった。
そして、この特性を利用し、排気ガスに燃料を添加供給
することによってＮＯｘ浄化触媒の特性を向上させるこ
とが試みられている。

【０００５】その場合、燃料添加の手段としては、燃料
添加用のインジェクタを排気系に設置することが考えら
れる。しかし、このようにすると、各気筒ごとに設けら
れる燃料供給用のインジェクタとは別に専用のインジェ
クタが必要になり、部品点数が増加してコストアップの
要因となる。

【０００６】これに対し、燃料供給用のインジェクタを
利用して燃焼後の排気ガスに燃料成分を添加しようとい
う考えがある。例えば、実開平３−６８５１６号公報に
は、排気系にゼオライト系触媒を設置したディーゼル機
関が開示されている。このディーゼル機関では、燃料噴
射ポンプと各燃料噴射ノズルとを結ぶ燃料供給通路の途
中に、燃料噴射期間にある気筒への燃料供給通路と排気
行程にある気筒への燃料供給通路とを連通させる連通路
をそれぞれ設けて、これらの連通路に所定の圧力で開く
リリーフ弁を設置している。このような構成により、燃
料噴射期間にある気筒への燃料供給通路からリリーフさ
れた燃料が、排気行程にある気筒に噴射されることにな
り、排気系に燃料成分を供給する専用のインジェクタを
別途設ける必要がなくなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
４気筒のディーゼル機関において、第１気筒、第３気
筒、第４気筒、第２気筒の順に着火順序が設定されてい
るとすると、第３気筒→第１気筒、第１気筒→第２気
筒、第２気筒→第４気筒、及び第４気筒→第３気筒とい
うように、ある気筒が圧縮上死点付近の燃料噴射期間に
ある場合に、着火順序が一つ手前の気筒に対して燃料の
リリーフが行われることになり、燃料の噴射される時期
が排気行程の前半に限られる。

【０００８】図１１に示すように、排気行程の前半にあ
っては、インジェクタの燃料噴射部ａとピストンｂとの
間の距離は比較的大きい。また、ディーゼル機関では、
燃料噴射はピストンの昇降方向に対して略垂直な方向、
つまりシリンダ壁面に指向して行われる。そのため、エ
ンジンの温度が十分高温になっていないとき、つまり冷
間時においては、燃料噴射部ａから噴射された燃料はシ
リンダブロックｃの内面、つまり燃焼室ｄの壁面に付着
しやすくなる。

【０００９】壁面に付着した燃料ｆ（図１１では誇張し
て図示している）は、次サイクルの燃焼行程で燃焼する
が、その燃焼は不完全になりやすい。そのため、完全に
は燃焼しなかった燃料成分が白煙となって排出されやす
かった。また、壁面に付着した燃料ｆがピストンリング
ｅの周りの潤滑油を落としてしまい、ピストンの円滑な
摺動を阻害することがあった。

【００１０】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、排気ガスに燃料を添
加供給する際における燃焼室壁面への燃料の付着を抑制
して、白煙の発生を防止するとともに、燃費を向上する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、冷間時の排気行程の噴射を、噴射した燃
料が燃焼室の壁面へ付着しないように調節することとし
た。

【００１２】具体的には、請求項１に記載の発明は、シ
リンダとシリンダヘッドと該シリンダに摺動自在に内挿
されたピストンとによって該シリンダ内に区画形成され
た燃焼室と、上記ピストンに対向して上記シリンダヘッ
ドに設けられた噴射部を有する燃料噴射手段と、上記燃
焼室から導出された排気ガス中の窒素酸化物を浄化する
ＮＯｘ浄化触媒とを備え、排気行程時に上記燃料噴射手
段から燃料を噴射させて該ＮＯｘ浄化触媒に未燃燃料を
供給するエンジンの制御装置において、冷間時には、排
気行程時に噴射する燃料の上記シリンダの壁面への付着
量を抑制するように上記燃料噴射手段の噴射を調節する
冷間時制御手段を備えていることとしたものである。

【００１３】上記発明特定事項により、非冷間時には通
常の噴射が行われる一方、冷間時には、シリンダ壁面へ
の付着量が抑制されるように燃料が噴射される。従っ
て、シリンダ壁面への付着量が減少し、白煙の発生が抑
制される。また、ピストンリングの周りの潤滑油が流さ
れることがほとんどないため、エンジンの円滑な作動が
妨げられることがなく、燃費が向上する。

【００１４】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のエンジンの制御装置において、燃料噴射手段から燃料
を噴射して燃焼室内で燃焼させる通常噴射を実行する通
常噴射制御手段と、排気行程時に上記燃料噴射手段から
燃料を噴射させる排気行程噴射を実行する排気行程噴射
制御手段とを備え、冷間時制御手段は、冷間時を判定す
る冷間時判定手段と、該冷間時判定手段が冷間時と判定
したときに、上記排気行程噴射制御手段による噴射を排
気行程後期に実行させる噴射時期調節手段とを備えてい
ることとしたものである。

【００１５】上記発明特定事項により、冷間時判定手段
は冷間時か否かを判定する。冷間時にないときは通常の
排気行程噴射が実行される一方、エンジンが冷間時にあ
るときは、排気行程噴射制御手段は、ＮＯｘ浄化触媒に
添加するための燃料の噴射を排気行程後期に実行する。
排気行程後期にあっては、燃料噴射手段の噴射部とピス
トンとの間の距離が短いので、燃料のシリンダ壁面への
付着は抑制される。従って、白煙の発生が抑制されると
ともに、燃費が向上する。

【００１６】また、排気行程後期では吸気弁は閉じてお
り、吸気弁と排気弁とが同時に開いた状態となるいわゆ
るオーバーラップは生じない。そのため、添加燃料を確
実に供給できるとともに、吸気脈動により添加燃料が吸
気に流入することを防止することができる。

【００１７】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
のエンジンの制御装置において、燃料噴射手段から燃料
を噴射して燃焼室内で燃焼させる通常噴射を実行する通
常噴射制御手段と、排気行程時に上記燃料噴射手段から
燃料を噴射させる排気行程噴射を実行する排気行程噴射
制御手段とを備え、冷間時制御手段は、冷間時を判定す
る冷間時判定手段と、該冷間時判定手段が冷間時と判定
したときに、上記排気行程噴射制御手段による噴射の圧
力を上記通常噴射制御手段による噴射の圧力よりも低く
する噴射圧力調節手段とを備えていることとしたもので
ある。

【００１８】上記発明特定事項により、冷間時判定手段
は冷間時か否かを判定する。冷間時にないときは通常の
排気行程噴射が実行される一方、冷間時にあるときは、
排気行程噴射制御手段は低い噴射圧力で燃料を噴射す
る。その結果、シリンダ壁面に吹き付けられる燃料の量
が減少し、シリンダ壁面への付着は抑制される。従っ
て、白煙の発生が抑制されるとともに、燃費が向上す
る。

【００１９】請求項４に記載の発明は、請求項２または
３のいずれか一つに記載のエンジンの制御装置におい
て、冷間時判定手段は、エンジン水温を検出する水温セ
ンサを備え、該水温センサで検出した水温が所定の温度
範囲内にあるときに冷間時であると判定することとした
ものである。

【００２０】上記発明特定事項により、具体的かつ正確
に、冷間時が判定されることになる。

【００２１】請求項５に記載の発明は、請求項３に記載
のエンジンの制御装置において、エンジンはディーゼル
エンジンであり、通常噴射制御手段は、圧縮行程後期に
高圧の燃料を噴射することとしたものである。

【００２２】上記発明特定事項により、白煙の発生の防
止及び燃費向上の効果がより顕著に発揮されることにな
る。

【００２３】請求項６に記載の発明は、請求項１に記載
のエンジンの制御装置において、燃料噴射手段から燃料
を噴射して燃焼室内で燃焼させる通常噴射を実行する通
常噴射制御手段と、排気行程時に上記燃料噴射手段から
燃料を噴射させる排気行程噴射を実行する排気行程噴射
制御手段とを備え、冷間時制御手段は、燃焼室に導入す
る空気の温度を検出する吸気温センサと、上記吸気温セ
ンサで検出した吸気温が所定温度以下のときに、排気行
程噴射制御手段による噴射を抑制または禁止する噴射抑
制手段とを備えていることとしたものである。

【００２４】上記発明特定事項により、冷間時制御手段
は、吸気温センサによって吸気温を検出する。そして、
吸気温が予め設定した所定温度以下か否かを判定し、所
定温度以下のときには、排気行程噴射制御手段による噴
射を抑制または禁止する。その結果、吸気温に応じた排
気行程噴射が行われる。つまり、吸気温が低く、噴射燃
料がシリンダ壁面へ付着しやすい状態では、排気行程噴
射が抑制または禁止されることとなる。従って、白煙の
発生が精度よく抑制されることになる。

【００２５】請求項７に記載の発明は、請求項２に記載
のエンジンの制御装置において、排気行程後期は、クラ
ンク角が１５゜〜３０゜のうちの所定範囲に設定されて
いることとしたものである。

【００２６】上記発明特定事項により、排気行程後期の
噴射が好適に行われる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２８】＜実施形態１＞ −エンジン制御系統５０の構成− まず、本実施形態に係るエンジン１の全体構成を説明す
る。エンジン１はディーゼルエンジンである。図１に示
すように、エンジン１のエンジン本体２には、４個の気
筒５が列状に配置されている。これらの気筒５は、サー
ジタンク３から分岐した４本の独立吸気管４にそれぞれ
接続され、これら吸気管４を介して新気が導入されるよ
うに構成されている。

【００２９】また、エンジン本体２に対して、いわゆる
コモンレール６が設けられている。このコモンレール６
は、高圧の燃料を蓄え、コントロールユニット（ＥＣ
Ｕ）４０からの制御信号に基づいて、各気筒５の燃焼室
に燃料を噴射供給する燃料噴射装置の一種である。

【００３０】各気筒５には、制御信号に応じてソレノイ
ドにより針弁が作動することにより燃料噴射を行うイン
ジェクタ７がそれぞれ配設されている。これらインジェ
クタ７は、コモンレール６に接続されている。

【００３１】コモンレール６は、燃料通路８を介して燃
料圧送ポンプ９に接続され、この燃料圧送ポンプ９は図
示しない燃料タンクに接続されている。従って、燃料圧
送ポンプ９から圧送された燃料は、コモンレール６を経
て、各インジェクタ７に供給される。燃料通路８には調
圧バルブ１０が設けられている。この調圧バルブ１０
は、コモンレール６に送る燃料の圧力を調節することに
より、インジェクタ７の噴射圧力を調節する圧力調節手
段である。従って、制御信号に応じた調圧バルブ１０の
作動により、噴射圧力が調節される。また、コモンレー
ル６には圧力センサ１１が設けられ、この圧力センサ１
１によって噴射圧力が検出される。

【００３２】エンジン１の排気系には、各気筒５から排
出された排気ガスを集合させる排気マニホールド１２
と、排気マニホールド１２に接続された排気管１３とが
設けられている。この排気管１３の途中には、ＮＯｘを
ＨＣによって分解する触媒、例えば、Ｐｔ（プラチ
ナ）、Ｒｈ（ロジウム）等の金属を結晶性のメタロシリ
ケートに担持した金属担持ゼオライドで構成されたＮＯ
ｘ浄化触媒を備えた触媒コンバータ１４が設置されてい
る。

【００３３】次に、エンジン１の具体的な構成を説明す
る。図２及び図３に示すように、シリンダブロック２１
によって形成されたシリンダには、ピストン２３が上下
摺動自在に内挿されている。そして、シリンダブロック
２１の上部に取り付けられたシリンダヘッド２４の下面
と、シリンダブロック２１の内周面（シリンダの壁面）
と、ピストン２３の上面とで、燃焼室２５が区画形成さ
れている。

【００３４】シリンダヘッド２４には、一方の側面から
それぞれ燃焼室２５に通じる２個の給気ポート２６と、
他方の側面からそれぞれ燃焼室２５に通じる２個の排気
ポート２７とが設けられている。図３に示すように、こ
れら各ポート２６，２７の燃焼室２５への開口部２６
ａ，２７ａは、シリンダヘッド下面に方形状に配置され
ている。また、これら各ポート２６，２７には、開閉弁
２８，２９が設けられている。すなわち、各給気ポート
２６の開口部２６ａを開閉する吸気弁２８と、各排気ポ
ート２７の開口部２７ａを開閉する排気弁２９とが備え
られている。これらの吸気弁２８及び排気弁２９の弁軸
部２８ａ，２９ａは、シリンダヘッド２４を貫通して上
方に突出している。それぞれの弁軸部２８ａ，２９ａに
連設された傘部２８ｂ，２９ｂは、各ポート２６，２７
の開口部２６ａ，２７ａにそれぞれ嵌合されたバルブシ
ート３０に密着、離反するようになっている。

【００３５】また、シリンダヘッド２４には、燃焼室２
５の中央位置に開口する段付状のインジェクタ挿入孔３
１が上下方向に設けられている。このインジェクタ挿入
孔３１には、燃料噴射手段たるインジェクタ７が取り付
けられている。つまり、インジェクタ７は、その先端の
燃料噴射部７ａを燃焼室２５内に露出させた状態でイン
ジェクタ挿入孔３１に挿入されている。言い換えると、
燃料噴射部７ａはピストン２３の上面に対向する位置に
設けられている。そして、２本の取付けボルト３２がイ
ンジェクタ７の中間部分のフランジ部７ｂの上面で支持
された固定版３３を貫通してシリンダヘッド２４に螺合
されることにより、インジェクタ７とシリンダヘッド２
４とが一体化されている。

【００３６】図４に示すように、インジェクタ本体１０
１の下部には、燃料噴射部７ａを下方に膨出させたノズ
ル１０２が一体的に設けられている。この燃料噴射部７
ａには、図５に拡大して示すように、一端がサック１０
５に開口する４個の噴孔１０６が平面視で十字形に配置
されている。ノズル１０２に摺動自在に内挿されたニー
ドル弁１０３の周囲には、燃料を一時貯留する油室１０
４が設けられている。インジェクタ本体１０１の中間部
分に設けられたフランジ部７ｂには、燃料供給配管１５
を介して供給される燃料を導入する燃料入口１０７が設
けられ、この燃料入口１０７から導入された燃料が燃料
供給通路１０８を介して油室１０４に供給されるように
なっている。そして、インジェクタ本体１０１の中間部
分には、ニードル弁１０３に有機的に結合されたプラン
ジャ（図示せず）が摺動自在に内挿されており、後述す
るＥＣＵ４０からの制御信号に基づいてプランジャが上
下方向に移動することにより、ニードル弁１０３の開閉
が制御されるようになっている。

【００３７】図１に示すように、エンジン１には、コン
トロールユニット（ＥＣＵ）４０が備えられている。こ
のＥＣＵ４０は、クランク角を検出するクランク角セン
サ４１からの信号と、エンジン負荷を検出するエンジン
負荷センサ４２からの信号と、アクセルペダルの踏み込
み量を検出するアクセル開度センサ４９からの信号と、
エンジン水温を検出する水温センサ４３からの信号と、
吸気温を検出する吸気温センサ４９ｂからの信号と、排
気マニホールド１２に設置されて燃焼室２５から排出さ
れた直後の排気ガスの温度を検出する第１排気温センサ
４４からの信号と、触媒コンバータ１４の直上流の排気
ガスの温度を検出する第２排気温センサ４５からの信号
と、触媒コンバータ１４の直下流の排気ガスの温度を検
出する第３排気温センサ４６からの信号と、触媒コンバ
ータ１４の直上流の排気ガスの残留酸素濃度を検出する
第１Ｏ₂濃度センサ４７からの信号と、触媒コンバータ
１４の直下流の排気ガスの残留酸素濃度を検出する第２
Ｏ₂濃度センサ４８からの信号とを入力し、これらの信
号に基づいて燃料圧送ポンプ９、調圧バルブ１０、イン
ジェクタ７の作動をそれぞれ制御することにより、各気
筒５の圧縮上死点の付近で主噴射として行われる通常噴
射と、各気筒の排気行程で燃料を噴射する排気行程噴射
とを行うようになっている。

【００３８】次に、本発明に係るエンジン制御装置とし
てのエンジン制御系統５０の構成を、図６のブロック線
図を参照しながら説明する。

【００３９】エンジン制御系統５０は、通常噴射制御手
段５１、排気行程噴射制御手段５２、冷間時判定手段５
３、吸気温判定手段５４、及び排気行程噴射抑制手段５
５を備えている。通常噴射制御手段５１は、トルクを発
生させるために、圧縮行程の周期にインジェクタ７から
燃料を噴射し、この燃料を燃焼室２５内で燃焼させる通
常噴射の制御を実行する。排気行程噴射制御手段５２
は、触媒コンバータ１４に燃料成分を供給することを目
的として、排気行程時にインジェクタ７から燃料を噴射
させる排気行程噴射の制御を実行する。冷間時判定手段
５３は、エンジン１が冷間時にあるか否かを判定する。
吸気温判定手段５４は、吸気温が所定温度以下か否かを
判定する。排気行程噴射抑制手段５５は、吸気温が所定
温度以下のときに排気行程噴射を停止する。なお、吸気
温判定手段５４及び排気行程噴射抑制手段５５は、本発
明でいうところの抑制手段を構成している。

【００４０】−エンジン制御系統５０の動作− エンジン制御系統５０は、運転状態に応じて、以下に説
明する通常噴射制御または排気行程噴射制御を行う。

【００４１】（通常噴射制御）まず、通常噴射制御を説
明する。ＥＣＵ４０の通常噴射制御手段５１は、クラン
ク角センサ４１からの信号に基づいてエンジン回転数を
計算するとともに、エンジン負荷センサ４２からエンジ
ン負荷を検出し、このエンジン回転数とエンジン負荷と
に基づいて基本燃料噴射量を設定する。そして、この基
本燃料噴射量をアクセル開度やエンジン水温などで補正
したうえで、最終的な噴射量、噴射圧力、噴射時期等を
決定する。そして、所定の噴射時期、つまりクランク角
が圧縮上死点の付近に設定された所定範囲のクランク角
を示す時期に、設定した噴射量に対応する時間だけ、イ
ンジェクタ７に駆動信号を出力する。その結果、インジ
ェクタ７の燃料噴射部７ａから、所定量の燃料が噴射さ
れる。

【００４２】なお、クランク角、アクセル開度、エンジ
ン水温は、それぞれクランク角センサ４１、アクセル開
度センサ４９、水温センサ４３によって検出される。

【００４３】（排気行程噴射制御）排気行程噴射制御
も、基本的には通常噴射制御と同様である。つまり、Ｅ
ＣＵ４０の排気行程噴射制御手段５２は、クランク角セ
ンサ４１等からの信号を受け取り、噴射圧力、噴射時期
及び噴射量を設定する。そして、これらセンサからの信
号に応じて、各気筒のインジェクタ７に対し所定時期に
所定量の燃料を噴射するように駆動信号を出力する。

【００４４】（燃料噴射制御）図７のフローチャートを
参照しながら、運転状態に応じて上記通常噴射制御及び
排気行程噴射制御を行う本エンジン制御系統５０の燃料
噴射制御について説明する。

【００４５】まず、ステップＳＴ１において、クランク
角センサ４１からの信号に基づいてエンジン回転数を検
出する。次に、ステップＳＴ２において、アクセル開度
センサ４９からの信号に基づいて、アクセル開度を検出
する。そして、ステップＳＴ３において、水温センサ４
３からの信号に基づいて、エンジン水温Ｔを検出する。

【００４６】そして、ステップＳＴ４において、冷間時
判定手段５３により、エンジン水温Ｔが予め設定した所
定値Ｔ２以下か否かが判定される。その結果、エンジン
水温Ｔが所定値Ｔ２以下のときはステップＳＴ５に進む
一方、所定値Ｔ２よりも大きいときはステップＳＴ１０
に進む。

【００４７】ステップＳＴ５では、通常噴射制御手段５
１が通常噴射制御における噴射圧力、噴射時期及び噴射
量を設定する。

【００４８】そして、ステップＳＴ１２に進み、エンジ
ン水温Ｔが予め設定した冷間制御ゾーンの下限値Ｔ１よ
りも小さいか否かが判定される。ここで、下限値Ｔ１は
極冷間を判定する温度である。極冷間を判定することと
したのは、極冷間では排気行程噴射した燃料が蒸発せず
に残留するので、燃料が残留しないよう極冷間では排気
行程噴射を禁止するためである。その結果、エンジン水
温Ｔが所定値Ｔ１以上であるときはステップＳＴ６に進
み、所定値Ｔ１よりも小さいときはステップＳＴ８に進
む。

【００４９】ステップＳＴ６においては、吸気温判定手
段５４が、吸気温センサ４９ｂで検出した吸気温が所定
温度以下か否かを判定する。吸気温が所定温度以下の場
合には、ステップＳＴ８に進み、排気行程後期で排気行
程噴射を行い、シリンダ壁面に燃料が直接付着しなかっ
たとしてもピストン頂部に蒸発せずに残留する燃料が多
く、白煙が発生しやすいと判断して、排気行程噴射抑制
手段５５が排気行程噴射制御手段５２に信号を送って排
気行程噴射制御を中止させる。一方、吸気温が所定温度
よりも大きい場合には、ステップＳＴ７に進む。

【００５０】ステップＳＴ７では、排気行程噴射制御手
段５２が排気行程噴射制御における噴射圧力、噴射時期
及び噴射量を設定する。ここでは、噴射時期を排気行程
の後期に設定し、噴射量を通常噴射の噴射量の１／１０
〜１／２０に設定する。具体的には、吸気上死点を基準
角度０゜とした場合におけるクランク角が吸気上死点前
１５゜〜３０゜の間の所定範囲に設定する。本実施形態
では、特に、２０゜〜３０゜の間に設定している。

【００５１】一方、ステップＳＴ４において、冷間時判
定手段５３がエンジン水温Ｔが冷間制御ゾーンにないと
判定すると、ステップＳＴ１０において、通常噴射制御
手段５１が通常噴射制御における噴射圧力、噴射時期及
び噴射量を設定する。次に、ステップＳＴ１１に進み、
排気行程噴射制御手段５２が排気行程噴射制御における
噴射圧力、噴射時期及び噴射量を設定する。ここでは、
添加燃料が排気通路に流入しやすくするために、噴射時
期を排気行程の前期、例えば吸気上死点前の９０゜〜８
０゜程度に設定し、噴射量を通常噴射の噴射量の１／１
０〜１／２０に設定する。

【００５２】そして、上記のステップで各噴射制御の設
定値を決定した後は、ステップＳＴ９に進み、上記各設
定値に基づいて通常噴射制御手段５１及び排気行程噴射
制御手段５２が燃料の噴射を行う。

【００５３】上記の燃料噴射制御の結果、燃料の噴射は
運転状態に応じて制御されることになる。つまり、図８
に示すように、非冷間時にあっては、圧縮行程の後期に
燃料が噴射されるとともに、排気行程の前期に、触媒コ
ンバータ１４に燃料を添加するための噴射が行われる。
一方、吸気温が比較的高い場合の冷間時にあっては、圧
縮行程の後期に燃料が噴射されるとともに、排気行程の
後期に触媒コンバータ１４に燃料を添加するための噴射
が行われる。吸気温が比較的低い冷間時にあっては、燃
料の噴射は圧縮行程の後期でのみ行われる。

【００５４】なお、吸気弁は、吸気上死点前１０゜から
開弁しはじめるが、この吸気弁開弁開始までには排気行
程噴射を終了させる。これにより、排気弁開度が小さい
ときでの排気行程噴射を禁止でき、添加燃料を確実に供
給できるとともに、吸気脈動により添加燃料が吸気に流
入することを防止できる。

【００５５】−エンジン制御系統５０の効果−以上のよ
うに、本エンジン制御系統５０によれば、冷間時には、
触媒コンバータ１４に燃料を添加するための噴射は圧縮
行程の後期に行われる。図９に示すように、排気行程の
後期では、ピストン２３とインジェクタ７との間の距離
が短く、インジェクタ７の燃料噴射部７ａから噴射され
た燃料がシリンダブロック２１の内面、つまりシリンダ
の壁面に付着することがほとんどない。つまり、燃料噴
射部７ａから噴射された燃料は、すべてピストン２３の
上面に吹き付けられるので、シリンダ壁面に残留するこ
とがほとんどない。その結果、残留燃料の不完全な燃焼
による白煙の発生が抑制される。また、ピストンの円滑
な摺動が確保され、燃費が向上する。

【００５６】排気行程後期の噴射はクランク角が１５゜
〜３０゜のうちの所定範囲内で行われ、本実施形態では
特に２０゜〜３０゜の範囲で行われるので、その噴射は
好適に行われる。つまり、シリンダ壁面への燃料の付着
量が最小限に抑えられる。

【００５７】ところが、吸気温が比較的低いときには、
燃料は蒸発しにくくなるので、ピストン２３とインジェ
クタ７との間の距離が短くても、噴射した燃料がシリン
ダブロック２１の内面に残留するおそれがある。ところ
が、本エンジン制御系統５０では、冷間時には排気行程
噴射を行わないので、燃料が壁面に付着することを確実
に防止することができる。

【００５８】＜実施形態２＞実施形態２は、実施形態１
のエンジン制御系統５０において、冷間時の排気行程噴
射における噴射を、噴射圧を低下させて行うこととした
ものである。

【００５９】具体的には、排気行程噴射における噴射圧
力を、通常噴射における噴射圧力の７０％〜８０％の圧
力に低下させる。なお、噴射圧の調節は、排気行程噴射
制御手段５２が圧力センサ１１からの出力値を検出しな
がら調圧バルブ１０を制御することにより行われる。

【００６０】その結果、排気行程噴射の際には、インジ
ェクタ７の燃料噴射部７ａから噴射される燃料は、噴射
の勢いが低下するので燃焼室２５内で広がりにくく、壁
面に付着しにくくなる。従って、白煙発生の原因となる
壁面への付着燃料が少なくなるので、白煙の発生が抑制
される。

【００６１】＜実施形態３＞実施形態３は、吸気温に応
じて排気行程噴射時の噴射方法を変更することとしたも
のである。

【００６２】具体的には、図１０に示すように、吸気温
が所定温度Ｔ３よりも小さいときは、噴射時間を零とす
る。つまり、排気行程噴射を行わない。一方、吸気温が
所定温度Ｔ３以上かつ所定温度Ｔ４以下の範囲内にある
ときは、噴射時間を吸気温に応じて変化させる。つま
り、吸気温が高いほど噴射時間を長くする。吸気温が所
定温度Ｔ４よりも大きいときは、噴射時間を所定時間ｔ
１の間だけ行う。

【００６３】その結果、吸気温が低いときには実施形態
１と同様、排気行程噴射が行われないので、燃料が壁面
に付着することがない。また、吸気温が高いときには、
所定時間ｔ１の噴射を行うので、触媒コンバータ１４に
十分な量の添加燃料を供給することができる。そして、
吸気温が上記所定温度Ｔ３以上かつ所定温度Ｔ４以下の
場合には、吸気温に応じた適正量の燃料が噴射されるの
で、燃料のシリンダ壁面への付着が防止されるととも
に、触媒コンバータ１４に十分な量の添加燃料が供給さ
れる。

【００６４】＜その他の実施形態＞上記の実施形態で
は、排気行程噴射は各サイクルごとに行っていたが、排
気行程噴射は数サイクルに一回づつ行うようにしてもよ
い。また、一サイクルに複数回行うようにしてもよい。

【００６５】冷間制御ゾーンは、エンジン水温Ｔのみに
よって決定したが、他のセンサから検出した状態量、例
えば吸気温等に基づいて決定してもよい。また、これら
状態量とエンジン水温Ｔとの組み合わせに基づいて決定
してもよい。さらに、これら状態量に応じて、冷間制御
ゾーンを適宜変更するようにしてもよい。

【００６６】また、ＮＯｘ浄化触媒は、上記実施形態の
ようなものには限定されず、ＮＯｘをＨＣによって無害
な組成に化学変化させるものであればどのようなもので
もよい。

【００６７】また、燃料噴射システムは、コモンレール
タイプのシステムに限定されるものではない。

【００６８】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、冷間時におけるシリンダ壁面への燃料の付着量
が減少するので、残留燃料の不完全な燃焼による白煙の
発生が抑制される。また、壁面に付着する燃料によって
ピストン周りの潤滑油が流されることが防止されるの
で、ピストンが円滑に摺動し、燃費が向上する。

【００６９】請求項２に記載の発明によれば、冷間時に
は、排気行程噴射を排気行程の後期に行う。排気行程後
期では、燃料噴射手段の噴射部とピストンとの間の距離
が短いので、噴射部から噴射された燃料はピストン上面
に吹き付けられることになり、燃焼室全体に広がりにく
い。また、シリンダ壁面へ直接吹き付けられることも少
ない。従って、燃料のシリンダ壁面への付着が抑制され
る。その結果、白煙の発生が抑制されるとともに、燃費
が向上する。

【００７０】請求項３に記載の発明によれば、冷間時に
は、低い噴射圧力で排気行程噴射を行う。従って、噴射
された燃料は燃焼室全体に広がりにくく、また、シリン
ダ壁面へ直接吹き付けられることもない。従って、燃料
のシリンダ壁面への付着が抑制される。その結果、白煙
の発生が抑制されるとともに、燃費が向上する。

【００７１】請求項４に記載の発明によれば、エンジン
水温に基づいて冷間時を判断するので、具体的かつ正確
に冷間時を判定することができる。

【００７２】請求項５に記載の発明によれば、白煙の発
生の防止及び燃費向上の効果をより顕著に発揮すること
ができる。

【００７３】請求項６に記載の発明によれば、吸気温が
低い場合には排気行程噴射を抑制または禁止するので、
噴射燃料がシリンダ壁面に付着しやすい状態であるにも
関わらず、壁面付着を確実に防止することができる。従
って、白煙の発生を精度よく抑制することができる。

【００７４】請求項７に記載の発明によれば、排気行程
後期の噴射を好適に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジンの制御装置の全体構成図である。

【図２】エンジンの一部の拡大断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】インジェクタの一部切欠き縦断面図である。

【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。

【図６】エンジンの制御装置のブロック線図である。

【図７】噴射制御のフローチャートである。

【図８】噴射制御のタイムチャートである。

【図９】排気行程噴射を示すエンジンの一部拡大断面図
である。

【図１０】吸気温と噴射時間との関係を示す図である。

【図１１】従来のディーゼルエンジンの断面図である。

【符号の説明】

１エンジン２エンジン本体３サージタンク４吸気管６コモンレール７インジェクタ９燃料圧送ポンプ１０調圧バルブ１１圧力センサ１４触媒コンバータ４０ＥＣＵ４１クランク角センサ４３水温センサ４９ｂ吸気温センサ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 41/40 Ｆ０２Ｄ 41/40 ＣＦ０２Ｍ 69/00 ３４０Ｆ０２Ｍ 69/00 ３４０Ｚ (72)発明者小林明宏広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダとシリンダヘッドと該シリンダ
に摺動自在に内挿されたピストンとによって該シリンダ
内に区画形成された燃焼室と、上記ピストンに対向して
上記シリンダヘッドに設けられた噴射部を有する燃料噴
射手段と、上記燃焼室から導出された排気ガス中の窒素
酸化物を浄化するＮＯｘ浄化触媒とを備え、排気行程時
に上記燃料噴射手段から燃料を噴射させて該ＮＯｘ浄化
触媒に未燃燃料を供給するエンジンの制御装置におい
て、冷間時には、排気行程時に噴射する燃料の上記シリンダ
の壁面への付着量を抑制するように上記燃料噴射手段の
噴射を調節する冷間時制御手段を備えていることを特徴
とするエンジンの制御装置。
【請求項２】請求項１に記載のエンジンの制御装置に
おいて、燃料噴射手段から燃料を噴射して燃焼室内で燃焼させる
通常噴射を実行する通常噴射制御手段と、排気行程時に上記燃料噴射手段から燃料を噴射させる排
気行程噴射を実行する排気行程噴射制御手段とを備え、冷間時制御手段は、冷間時を判定する冷間時判定手段と、該冷間時判定手段が冷間時と判定したときに、上記排気
行程噴射制御手段による噴射を排気行程後期で吸気弁が
閉弁している期間に実行させる噴射時期調節手段とを備
えていることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項３】請求項１に記載のエンジンの制御装置に
おいて、燃料噴射手段から燃料を噴射して燃焼室内で燃焼させる
通常噴射を実行する通常噴射制御手段と、排気行程時に上記燃料噴射手段から燃料を噴射させる排
気行程噴射を実行する排気行程噴射制御手段とを備え、冷間時制御手段は、冷間時を判定する冷間時判定手段と、該冷間時判定手段が冷間時と判定したときに、上記排気
行程噴射制御手段による噴射の圧力を上記通常噴射制御
手段による噴射の圧力よりも低くする噴射圧力調節手段
とを備えていることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項４】請求項２または３のいずれか一つに記載
のエンジンの制御装置において、冷間時判定手段は、エンジン水温を検出する水温センサ
を備え、該水温センサで検出した水温が所定の温度以下
にあるときに冷間時であると判定することを特徴とする
エンジンの制御装置。
【請求項５】請求項３に記載のエンジンの制御装置に
おいて、エンジンはディーゼルエンジンであり、通常噴射制御手段は、圧縮行程後期に高圧の燃料を噴射
することを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項６】請求項１に記載のエンジンの制御装置に
おいて、燃料噴射手段から燃料を噴射して燃焼室内で燃焼させる
通常噴射を実行する通常噴射制御手段と、排気行程時に上記燃料噴射手段から燃料を噴射させる排
気行程噴射を実行する排気行程噴射制御手段とを備え、冷間時制御手段は、燃焼室に導入する空気の温度を検出する吸気温センサ
と、上記吸気温センサで検出した吸気温が所定温度以下のと
きに、排気行程噴射制御手段による噴射を抑制または禁
止する噴射抑制手段とを備えていることを特徴とするエ
ンジンの制御装置。
【請求項７】請求項２に記載のエンジンの制御装置に
おいて、排気行程後期は、クランク角が１５゜〜３０゜のうちの
所定範囲に設定されていることを特徴とするエンジンの
制御装置。