JP2007309147A - Diesel engine exhaust purification system - Google Patents
Diesel engine exhaust purification system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007309147A JP2007309147A JP2006137170A JP2006137170A JP2007309147A JP 2007309147 A JP2007309147 A JP 2007309147A JP 2006137170 A JP2006137170 A JP 2006137170A JP 2006137170 A JP2006137170 A JP 2006137170A JP 2007309147 A JP2007309147 A JP 2007309147A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust
- fuel
- rich spike
- diesel engine
- deceleration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims description 19
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 204
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 117
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 107
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 107
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 36
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 38
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 9
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 8
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ディーゼルエンジンの排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for a diesel engine.
ディーゼルエンジン(圧縮着火内燃機関)では、通常、排気ガス中に多量の酸素が含まれているため、三元触媒でNOxを浄化することができない。そこで、吸蔵還元型のNOx触媒や、DPNR(Diesel Particulate-NOx-Reduction system)など(以下、これらを総称して「NOx触媒」と言う)を利用して、排気ガス中のNOxを吸蔵するようにした排気浄化システムが用いられている。 In a diesel engine (compression ignition internal combustion engine), since a large amount of oxygen is usually contained in exhaust gas, NOx cannot be purified by a three-way catalyst. Therefore, NOx in the exhaust gas is stored by using a NOx storage reduction catalyst, DPNR (Diesel Particulate-NOx-Reduction system), etc. (hereinafter collectively referred to as “NOx catalyst”). An exhaust purification system is used.
NOx触媒にNOxを効率良く吸蔵させるには、NOx触媒の温度が、ある範囲内に入っていることが必要となる。減速時等の燃料カット中には、高温の既燃ガスが排気通路に流通しなくなるため、NOx触媒が上記の温度範囲より低い温度にまで冷えてしまい易い。NOx触媒が冷えると、燃料カットからの復帰後、NOxがNOx触媒の下流に吹き抜けてしまうこととなる。 In order for the NOx catalyst to efficiently store NOx, the temperature of the NOx catalyst needs to be within a certain range. During fuel cut at the time of deceleration or the like, high-temperature burned gas does not flow through the exhaust passage, so the NOx catalyst is likely to be cooled to a temperature lower than the above temperature range. When the NOx catalyst cools, NOx blows downstream of the NOx catalyst after returning from the fuel cut.
特開2003−83054号公報には、燃料カット時に、NOx触媒の温度が低下するのを防止するべく、触媒保温制御を行うようにした排気浄化装置が開示されている。この触媒保温制御とは、排気系に設けた燃料添加弁から排気ガス中に燃料を添加する制御のことである。この触媒保温制御を行うと、排気ガス中に添加された燃料がNOx触媒で反応(燃焼)することにより、NOx触媒の温度低下が防止される。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-83054 discloses an exhaust emission control device that performs catalyst heat retention control in order to prevent the temperature of the NOx catalyst from decreasing when the fuel is cut. The catalyst heat retention control is control for adding fuel into the exhaust gas from a fuel addition valve provided in the exhaust system. When this catalyst heat retention control is performed, the fuel added to the exhaust gas reacts (combusts) with the NOx catalyst, thereby preventing a temperature drop of the NOx catalyst.
ところで、NOx触媒に吸蔵されたNOxは、排気空燃比を一時的に理論空燃比以下のリッチとするリッチスパイクを行うことにより、N2に還元浄化して、放出することができる。NOx触媒に吸蔵できるNOxの量には限界があるため、NOx触媒を備えたシステムにおいては、このリッチスパイクを時々行うことが必要である。 By the way, NOx occluded in the NOx catalyst can be reduced and purified to N 2 and released by performing a rich spike in which the exhaust air-fuel ratio is temporarily made rich below the stoichiometric air-fuel ratio. Since there is a limit to the amount of NOx that can be stored in the NOx catalyst, it is sometimes necessary to perform this rich spike in a system equipped with the NOx catalyst.
上記従来の技術では、減速時等の燃料カット中はNOx触媒の保温制御を行うのみであり、リッチスパイクは通常の運転中に行うようにしている(上記公報の段落0045〜0053等参照)。 In the above-described conventional technology, only the heat retention control of the NOx catalyst is performed during fuel cut during deceleration or the like, and rich spike is performed during normal operation (see paragraphs 0045 to 0053 of the above publication).
一方、本発明者らの知見によれば、ディーゼルエンジンの減速時にリッチスパイクを行うようにすれば、燃費性能の向上が図れると考えられる。すなわち、減速時は、正トルクを出力する必要がないので、吸入空気量を減量することが可能である。吸入空気量が少なくなれば、排気空燃比をリッチスパイクに必要な理論空燃比以下の空燃比にするために要する燃料量も少なくて済む。よって、ディーゼルエンジンの減速時に、排気ガス中に排気系燃料添加弁などから燃料を添加することでリッチスパイクを行うようにすれば、リッチスパイクに要する燃料量を節減することができる。つまり、燃費性能を向上することができる。 On the other hand, according to the knowledge of the present inventors, it is considered that the fuel efficiency can be improved by performing the rich spike at the time of deceleration of the diesel engine. In other words, since it is not necessary to output a positive torque during deceleration, the intake air amount can be reduced. If the amount of intake air decreases, the amount of fuel required to make the exhaust air / fuel ratio equal to or lower than the stoichiometric air / fuel ratio required for the rich spike can be reduced. Therefore, when the rich spike is performed by adding fuel to the exhaust gas from an exhaust system fuel addition valve or the like during deceleration of the diesel engine, the amount of fuel required for the rich spike can be reduced. That is, fuel consumption performance can be improved.
しかしながら、減速時にリッチスパイクを行うようにした場合には、次のような問題が生ずると考えられる。第1の問題は、酸素が豊富に存在することによるリッチスパイクの効き目の低下である。減速時は、通常、燃料カットが行われるので、ディーゼルエンジンから排出されるガスは空気そのものである。このような空気に燃料が添加された状態のガスが流入したNOx触媒内では、全体としては空燃比がリッチになってはいても、局所的には酸素が多量に存在している。このような場合、その酸素が優先してHC等の還元剤と反応することになるため、吸蔵されたNOxが還元剤と反応しにくくなる。その結果、リッチスパイクの効き目が悪くなる。 However, when the rich spike is performed at the time of deceleration, the following problems are considered to occur. The first problem is the reduced effectiveness of the rich spike due to the abundance of oxygen. At the time of deceleration, fuel cut is usually performed, so the gas discharged from the diesel engine is air itself. In the NOx catalyst into which the gas with the fuel added to the air flows, a large amount of oxygen is locally present even if the air-fuel ratio is rich as a whole. In such a case, the oxygen preferentially reacts with a reducing agent such as HC, so that the stored NOx hardly reacts with the reducing agent. As a result, the effectiveness of the rich spike becomes worse.
第2の問題は、NOx触媒の温度低下によるリッチスパイクの効き目の低下である。NOx触媒に吸蔵されたNOxをリッチスパイクによって還元浄化する際にも、高い浄化率を得るためには、NOx触媒がある温度範囲内に入っている必要がある。減速時には、低温の空気がNOx触媒を流通するため、NOx触媒の温度が急激に低下し、その温度範囲より低い温度にまで冷えてしまい易い。このようにしてNOx触媒の温度が低下すると、リッチスパイクの効き目が悪くなる。 The second problem is a reduction in the effectiveness of the rich spike due to a decrease in the temperature of the NOx catalyst. Even when NOx occluded in the NOx catalyst is reduced and purified by a rich spike, in order to obtain a high purification rate, the NOx catalyst needs to be within a certain temperature range. At the time of deceleration, since low-temperature air flows through the NOx catalyst, the temperature of the NOx catalyst is abruptly lowered and is likely to be cooled to a temperature lower than the temperature range. When the temperature of the NOx catalyst decreases in this way, the effectiveness of the rich spike becomes worse.
第3の問題は、HC被毒の発生である。未燃燃料を含んだ空気が、温度の低くなったNOx触媒に流入すると、触媒表面の活性面がHCで覆われたような状態になり、NOx触媒の活性が低下してしまう。これをHC被毒という。HC被毒が発生すると、リッチスパイクの効き目が低下したり、リッチスパイク終了後のNOx吸蔵能力が低下したりしてしまう。 The third problem is the occurrence of HC poisoning. When air containing unburned fuel flows into the NOx catalyst having a low temperature, the active surface of the catalyst surface is covered with HC, and the activity of the NOx catalyst is reduced. This is called HC poisoning. When HC poisoning occurs, the effectiveness of the rich spike is reduced, or the NOx occlusion ability after the end of the rich spike is reduced.
この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、リッチスパイクを、少ない燃料で効率良く行うことのできるディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for a diesel engine that can efficiently perform a rich spike with a small amount of fuel.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、ディーゼルエンジンの排気浄化装置であって、
ディーゼルエンジンの排気通路に設けられ、空燃比が理論空燃比より大きい雰囲気中ではNOxを吸蔵し、空燃比が理論空燃比以下の雰囲気中では吸蔵されたNOxを還元浄化して放出する機能を有するNOx触媒と、
ディーゼルエンジンの排気弁の少なくとも閉時期を可変とする可変動弁機構と、
前記ディーゼルエンジンの減速時に、前記NOx触媒に流入する排気ガスの空燃比を一時的に理論空燃比以下とする減速時リッチスパイク制御を行うか否かを判断する減速時リッチスパイク要求判断手段と、
前記ディーゼルエンジンの筒内で燃焼させるように作動ガス中に燃料を噴射可能な第1の燃料噴射手段と、
前記ディーゼルエンジンの筒内で燃焼させないように作動ガス中に燃料を噴射可能な第2の燃料噴射手段と、
前記減速時リッチスパイク制御の実行時に排気空燃比を理論空燃比以下の目標空燃比とするために必要な要求燃料噴射量を前記第1、第2の燃料噴射手段により噴射する際の両者の噴射量の配分を決定する噴射配分決定手段と、
前記減速時リッチスパイク制御の実行時に、前記排気弁が上死点よりも前に閉じて燃焼ガスが筒内で圧縮されるようにすることによって前記ディーゼルエンジンに制動力を発生させるべく、前記可変動弁機構を制御して排気弁閉時期を進角させる排気弁進角手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is an exhaust emission control device for a diesel engine,
It is provided in the exhaust passage of a diesel engine and has a function of storing NOx in an atmosphere where the air-fuel ratio is greater than the stoichiometric air-fuel ratio, and reducing and purifying the stored NOx in an atmosphere where the air-fuel ratio is less than the stoichiometric air-fuel ratio. NOx catalyst,
A variable valve mechanism that makes at least the closing timing of the exhaust valve of the diesel engine variable;
When decelerating the diesel engine, when decelerating rich spike request determining means for determining whether or not to perform decelerating rich spike control that temporarily sets the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst to be equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio;
First fuel injection means capable of injecting fuel into the working gas so as to burn in the cylinder of the diesel engine;
Second fuel injection means capable of injecting fuel into the working gas so as not to burn in the cylinder of the diesel engine;
Both injections when the first and second fuel injection means inject the required fuel injection amount necessary for setting the exhaust air-fuel ratio to the target air-fuel ratio equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio when executing the rich spike control during deceleration Injection distribution determining means for determining the distribution of the quantity;
When the deceleration rich spike control is performed, the exhaust valve closes before top dead center so that the combustion gas is compressed in the cylinder so that the diesel engine can generate a braking force. Exhaust valve advance means for controlling the variable valve mechanism to advance the exhaust valve closing timing;
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記噴射配分決定手段は、前記減速時リッチスパイク制御実行時の前記第1の燃料噴射手段の燃料噴射量を、所定の減速感が得られるような燃料噴射量として決定し、前記要求燃料噴射量に足りない分を前記第2の燃料噴射手段に配分することを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The injection distribution determining unit determines a fuel injection amount of the first fuel injection unit when the rich spike control at the time of deceleration is performed as a fuel injection amount that provides a predetermined feeling of deceleration, and the requested fuel injection amount The amount not enough is distributed to the second fuel injection means.
また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記噴射配分決定手段は、前記減速時リッチスパイク制御の実行時の排気弁閉時期の進角度合いが大きいほど、前記第1の燃料噴射手段に対する燃料噴射量の配分を多くすることを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
The injection distribution determining unit increases the distribution of the fuel injection amount to the first fuel injection unit as the advancement degree of the exhaust valve closing timing at the time of execution of the deceleration rich spike control is larger. .
また、第4の発明は、第1乃至第3の発明の何れかにおいて、
排気系温度を検出または推定する排気系温度取得手段を更に備え、
前記排気弁進角手段は、前記排気系温度が低いほど、前記減速時リッチスパイク制御の実行時の排気弁閉時期の進角度合いを大きくし、
前記噴射配分決定手段は、前記排気系温度が低いほど、前記第1の燃料噴射手段に対する燃料噴射量の配分を多くすることを特徴とする。
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions,
An exhaust system temperature acquisition means for detecting or estimating the exhaust system temperature;
The exhaust valve advance means increases the advance angle of the exhaust valve closing timing at the time of execution of the deceleration rich spike control as the exhaust system temperature is lower,
The injection distribution determining unit increases the distribution of the fuel injection amount to the first fuel injection unit as the exhaust system temperature is lower.
また、第5の発明は、第1乃至第4の発明の何れかにおいて、
排気系温度を検出または推定する排気系温度取得手段と、
前記排気系温度が低いほど、前記減速時リッチスパイク制御の実行時における前記第1の燃料噴射手段の噴射時期を遅らせる噴射時期遅延手段と、
を更に備えることを特徴とする。
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions,
Exhaust system temperature acquisition means for detecting or estimating the exhaust system temperature;
Injection timing delay means for delaying the injection timing of the first fuel injection means at the time of execution of the deceleration rich spike control as the exhaust system temperature is lower;
Is further provided.
また、第6の発明は、第1乃至第5の発明の何れかにおいて、
前記可変動弁機構は、前記排気弁の開時期をも可変とするものであり、
前記排気弁進角手段は、前記減速時リッチスパイク制御の実行時、排気弁閉時期とともに排気弁開時期をも進角させることを特徴とする。
According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions,
The variable valve mechanism is one that makes the opening timing of the exhaust valve variable,
The exhaust valve advance means advances the exhaust valve opening timing as well as the exhaust valve closing timing when the rich spike control at the time of deceleration is executed.
また、第7の発明は、第1乃至第6の発明の何れかにおいて、
前記ディーゼルエンジンの吸気通路に配置された吸気絞り弁と、
前記減速時リッチスパイク制御の実行時に、前記吸気絞り弁の開度を非減速時に比して小さくすることで吸入空気量を少なくする減速時空気量減量手段と、
を更に備えることを特徴とする。
According to a seventh invention, in any one of the first to sixth inventions,
An intake throttle valve disposed in the intake passage of the diesel engine;
A deceleration air amount reduction means for reducing the intake air amount by reducing the opening of the intake throttle valve as compared with the non-deceleration when executing the rich spike control during deceleration;
Is further provided.
第1の発明によれば、ディーゼルエンジンの減速時に、NOx触媒に流入する排気ガスの空燃比を一時的に理論空燃比以下とする減速時リッチスパイク制御を行うことができる。減速時にリッチスパイクを行うことで、少ない燃料量でリッチスパイクを行うことができ、燃費性能を向上することができる。また、減速時リッチスパイク制御の実行時、筒内で燃焼させる燃料噴射を行うことにより、NOx触媒に流入する酸素量を少なくすることができるとともに、NOx触媒をリッチスパイクに適した温度に保つことができる。このため、リッチスパイクの効き目の低下やHC被毒を回避することができ、高い効率でリッチスパイクを行うことができる。更に、第1の発明によれば、減速時リッチスパイク制御の実行時、排気弁閉時期を進角することで大きなポンピングロスを発生させるようにしたので、筒内での燃料の燃焼によってエンジンブレーキの効きが低下するような事態を確実に回避することができる。つまり、所期の減速感を確実に得ることができる。 According to the first invention, when the diesel engine is decelerated, it is possible to perform deceleration rich spike control that temporarily sets the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst to be equal to or less than the theoretical air-fuel ratio. By performing the rich spike at the time of deceleration, the rich spike can be performed with a small amount of fuel, and the fuel efficiency can be improved. In addition, when performing rich spike control at the time of deceleration, by performing fuel injection that burns in the cylinder, the amount of oxygen flowing into the NOx catalyst can be reduced, and the NOx catalyst can be kept at a temperature suitable for the rich spike. Can do. For this reason, it is possible to avoid the effect of rich spikes and HC poisoning, and to perform rich spikes with high efficiency. Furthermore, according to the first aspect of the invention, when the rich spike control at the time of deceleration is executed, a large pumping loss is generated by advancing the exhaust valve closing timing, so that the engine brake is caused by the combustion of fuel in the cylinder. It is possible to reliably avoid a situation in which the effectiveness of is reduced. That is, it is possible to surely obtain the desired feeling of deceleration.
第2の発明によれば、減速時リッチスパイク制御実行時、筒内で燃焼させる分の燃料噴射量を、所定の減速感が得られるような燃料噴射量として決定し、要求される燃料噴射量に足りない分を、筒内で燃焼させない燃料噴射に配分することができる。これにより、所定の減速感が得られる限りにおいて、筒内で燃焼させる分の燃料噴射量を多くすることができる。このため、リッチスパイクの効き目が更に向上し、より高い効率でリッチスパイクを行うことができる。 According to the second invention, when the rich spike control at the time of deceleration is executed, the fuel injection amount that is combusted in the cylinder is determined as the fuel injection amount that provides a predetermined feeling of deceleration, and the required fuel injection amount It is possible to distribute the amount that is insufficient for fuel injection that is not burned in the cylinder. As a result, as long as a predetermined feeling of deceleration is obtained, the amount of fuel injection for burning in the cylinder can be increased. For this reason, the effectiveness of the rich spike is further improved, and the rich spike can be performed with higher efficiency.
第3の発明によれば、減速時リッチスパイク制御の実行時の排気弁閉時期の進角度合いが大きいほど、筒内で燃焼させる分の燃料噴射量の配分を多くすることができる。排気弁閉時期の進角度合いが大きいほど、より大きなポンピングロスを発生させることができる。このため、第3の発明によれば、所期のエンジンブレーキ力を確保しつつ、筒内で燃焼させる分の燃料噴射量の配分を多くすることができる。よって、リッチスパイクの効き目を更に向上させることができる。 According to the third aspect of the invention, the larger the advancement degree of the exhaust valve closing timing during execution of the deceleration rich spike control, the greater the distribution of the fuel injection amount for combustion in the cylinder. As the advance angle of the exhaust valve closing timing is larger, a larger pumping loss can be generated. For this reason, according to the third invention, it is possible to increase the distribution of the fuel injection amount for combustion in the cylinder while ensuring the desired engine braking force. Therefore, the effect of rich spike can be further improved.
第4の発明によれば、排気系温度が低いほど、減速時リッチスパイク制御の実行時の排気弁閉時期の進角度合いを大きくするとともに、筒内で燃焼させる分の燃料噴射量の配分を多くすることができる。これにより、排気系温度が低いほど、排気温度を高くすることができる。このため、減速時リッチスパイク制御の実行時に、NOx触媒の温度が最適な温度域により確実に入るようにすることができる。よって、リッチスパイクをより高い効率で行うことができる。 According to the fourth aspect of the invention, the lower the exhaust system temperature, the larger the advance angle of the exhaust valve closing timing when the rich spike control at the time of deceleration is performed, and the distribution of the fuel injection amount for combustion in the cylinder. Can do a lot. Thus, the exhaust temperature can be increased as the exhaust system temperature is lower. For this reason, it is possible to ensure that the temperature of the NOx catalyst enters the optimal temperature range when executing the rich spike control during deceleration. Therefore, rich spike can be performed with higher efficiency.
第5の発明によれば、排気系温度が低いほど、筒内燃焼燃料の噴射時期を遅らせて、排気温度を高くすることができる。このため、減速時リッチスパイク制御の実行時に、NOx触媒の温度が最適な温度域により確実に入るようにすることができる。よって、リッチスパイクをより高い効率で行うことができる。 According to the fifth aspect of the invention, the lower the exhaust system temperature, the higher the exhaust temperature can be delayed by delaying the injection timing of the in-cylinder combustion fuel. For this reason, it is possible to ensure that the temperature of the NOx catalyst enters the optimal temperature range when executing the rich spike control during deceleration. Therefore, rich spike can be performed with higher efficiency.
第6の発明によれば、減速時リッチスパイク制御の実行時、排気弁閉時期とともに排気弁開時期をも進角させることができる。これにより、排気弁を膨張行程の途中で開いて、燃焼ガスの膨張仕事を少なくすることができる。よって、所期のエンジンブレーキ力をより確実に発生させることができる。 According to the sixth invention, when the rich spike control at the time of deceleration is executed, the exhaust valve opening timing can be advanced together with the exhaust valve closing timing. As a result, the exhaust valve can be opened during the expansion stroke to reduce the expansion work of the combustion gas. Therefore, the desired engine braking force can be generated more reliably.
第7の発明によれば、減速時リッチスパイク制御の実行時に、吸入空気量を少なくすることができる。このため、リッチスパイクに必要な燃料量、すなわち、NOx触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比以下とするために必要な燃料量を少なくすることができる。よって、燃料を節約することができ、燃費性能の向上が図れる。 According to the seventh aspect, the intake air amount can be reduced when the rich spike control during deceleration is executed. For this reason, the amount of fuel required for the rich spike, that is, the amount of fuel required to make the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio can be reduced. Therefore, fuel can be saved and fuel efficiency can be improved.
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
実施の形態1.
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すシステムは、4サイクルのディーゼルエンジン(圧縮着火内燃機関)10を備えている。ディーゼルエンジン10は、車両に搭載され、その動力源とされているものとする。図示のディーゼルエンジン10は、直列4気筒型であるが、本発明において、気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。
Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes a four-cycle diesel engine (compression ignition internal combustion engine) 10. It is assumed that the
ディーゼルエンジン10の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ12が設置されている。各気筒のインジェクタ12は、共通のコモンレール14に接続されている。図示しない燃料タンク内の燃料は、サプライポンプ16によって所定の燃圧まで加圧されて、コモンレール14内に蓄えられ、コモンレール14から各インジェクタ12に供給される。インジェクタ12は、1サイクル中に複数回、任意のタイミングで燃料を筒内に噴射することができる。
Each cylinder of the
ディーゼルエンジン10の排気通路18は、排気マニホールド20により枝分かれして、各気筒の排気ポート22(図2参照)に接続されている。本実施形態のディーゼルエンジン10は、ターボ過給機24を備えている。排気通路18は、ターボ過給機24の排気タービンに接続されている。
An
排気通路18の、ターボ過給機24より下流側には、NOx触媒26が設けられている。NOx触媒26は、空燃比が理論空燃比より大きい雰囲気中、つまり理論空燃比よりリーンな雰囲気中では排気ガス中のNOxを吸蔵し、空燃比が理論空燃比以下の雰囲気中、つまり理論空燃比以下のリッチの雰囲気中では吸蔵されたNOxを還元浄化して放出する機能を有している。このNOx触媒26は、NOxを吸蔵還元する機能のみを有するものでもよく、あるいは、排気ガス中のすすを捕集する機能を併せ持つDPNR(Diesel Particulate-NOx-Reduction system)のようなものでもよい。また、NOx触媒26は、すすを捕集すること以外の機能を併せ持つものでもよい。
A
ディーゼルエンジン10の吸気通路28の入口付近には、エアクリーナ30が設けられている。エアクリーナ30を通って吸入された空気は、ターボ過給機24の吸気圧縮機で圧縮された後、インタークーラ32で冷却される。インタークーラ32を通過した吸入空気は、吸気マニホールド34により、各気筒の吸気ポート35(図2参照)に分配される。
An
吸気通路28の、インタークーラ32と吸気マニホールド34との間には、吸気絞り弁36が設置されている。また、吸気通路28の、エアクリーナ30の下流近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ38が設置されている。
An
吸気通路28の吸気マニホールド34の近傍には、外部EGR通路40の一端が接続されている。外部EGR通路40の他端は、排気通路18の排気マニホールド20近傍に接続されている。本システムでは、この外部EGR通路40を通して、排気ガス(既燃ガス)の一部を吸気通路28に還流させること、つまり外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)を行うことができる。
One end of an
外部EGR通路40の途中には、外部EGRガスを冷却するためのEGRクーラ42が設けられている。外部EGR通路40におけるEGRクーラ42の下流には、EGR弁44が設けられている。このEGR弁44の開度を大きくするほど、外部EGR通路40を通る排気ガス量、すなわち外部EGR量を多くすることができる。また、外部EGR量や外部EGR率は、EGR弁44の開度だけでなく、吸気絞り弁36の開度によっても調整することができる。
In the middle of the
また、本システムは、吸気圧を検出する吸気圧センサ46と、ディーゼルエンジン10が搭載された車両のアクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ48と、排気ガス中に燃料を噴射する燃料添加弁66と、NOx触媒26の床温を検出する触媒温度センサ68とを備えている。上記吸気圧センサ46は、吸気絞り弁36の下流側の吸気通路28に配置されている。また、上記燃料添加弁66は、NOx触媒24の上流側であってターボ過給機24の下流側の排気通路18に設置されている。
In addition, the present system includes an
更に、本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータが接続されている。ECU50は、各センサからの信号に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを作動させることにより、ディーゼルエンジン10の運転状態を制御する。
Furthermore, the system of the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. The
図2は、図1に示すシステムにおけるディーゼルエンジン10の一つの気筒の断面を示す図である。以下、ディーゼルエンジン10について更に説明する。図2に示すように、ディーゼルエンジン10のクランク軸60の近傍には、クランク軸60の回転角度(クランク角)を検出するクランク角センサ62が取り付けられている。このクランク角センサ62は、ECU50に接続されている。クランク角センサ62からの信号によれば、機関回転数などを検出することができる。
FIG. 2 is a view showing a cross section of one cylinder of the
また、ディーゼルエンジン10には、排気弁56を駆動するカムの位相を連続的に可変とする排気可変動弁機構58が備えられている。排気可変動弁機構58によれば、排気弁56の開弁位相を連続的に変化させることができる。なお、吸気弁52側にも可変動弁機構が設けられていてもよい。
Further, the
図3は、ディーゼルエンジン10における吸気弁52および排気弁56のバルブリフトの一例を示す図である。図3中の細い実線は、通常制御時における吸気弁52および排気弁56のバルブリフト線図である。一方、図3中の太い実線は、排気弁56の開弁位相を進角させた場合の排気弁56のバルブリフト線図である。このように、排気可変動弁機構58によれば、排気弁56のバルブタイミングを進角して(早くして)、排気弁56の閉時期(以下、「排気弁閉時期」と称する)が上死点(TDC)より前になるようにすることができる。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of valve lifts of the
また、本実施形態の排気可変動弁機構58では、排気弁閉時期の進角に伴って、排気弁56の開時期(以下、「排気弁開時期」と称する)も同じだけ進角される。
In the exhaust
なお、本発明における排気可変動弁機構58の具体的な構成は、カムの位相可変機構に限定されるものではなく、排気弁閉時期を可変とするものであれば、いかなるものでもよい。例えば、排気可変動弁機構58は、任意のタイミングで排気弁56を開閉可能な電磁駆動弁や油圧駆動弁などで構成されていてもよい。また、排気可変動弁機構58は、図3中の破線で示すように、排気弁開時期はそのままで、排気弁閉時期のみを連続的に可変とする作用角可変機構で構成されていてもよい。
The specific configuration of the exhaust
[実施の形態1の特徴]
本発明では、NOx触媒26に吸蔵されたNOxを還元浄化して放出するためのリッチスパイク制御を、ディーゼルエンジン10の減速時(以下、単に「減速時」と称する)に実行することとした。本明細書では、減速時に行う本発明のリッチスパイク制御を「減速時リッチスパイク制御」と称する。
[Features of Embodiment 1]
In the present invention, rich spike control for reducing and purifying NOx occluded in the
減速時は、トルク(正のトルク)を出力する必要がないので、吸気絞り弁36の開度を小さくすることにより、吸入空気量を少なくすることが可能である。よって、減速時であれば、リッチスパイクに必要な燃料量、すなわち、NOx触媒26に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比以下とするために必要な燃料量が少なくて済む。このため、燃料を節約することができ、燃費性能の向上が図れる。
During deceleration, there is no need to output torque (positive torque), so the amount of intake air can be reduced by reducing the opening of the
減速時には、一般に、筒内で燃焼させるためのインジェクタ12からの燃料噴射(トルクになるような噴射)を停止する制御、すなわち燃料カットが行われる。減速時にリッチスパイクを行う場合、燃料カットを行うとともに、必要な燃料量のすべてを燃料添加弁66から噴射することにした場合には、前述したように、リッチスパイクの効き目が低下したり、HC被毒が生じたりするという問題がある。
At the time of deceleration, generally, control for stopping fuel injection (injection that becomes torque) from the
そこで、本実施形態では、減速時リッチスパイク制御を行う際、燃料カットを禁止し、筒内で燃焼させるためのインジェクタ12からの燃料噴射を行うこととした。これにより、排気ガス中の酸素量を少なくすることができるので、酸素が豊富に存在することによるリッチスパイクの効き目の低下を確実に防止することができる。また、筒内での燃焼を継続することにより、高温の排気ガスをNOx触媒26に流入させることができる。このため、NOx触媒26の冷え過ぎによってリッチスパイクの効き目が低下したり、HC被毒が生じたりすることを確実に防止することができる。
Therefore, in this embodiment, when performing rich spike control at the time of deceleration, fuel cut is prohibited and fuel injection from the
上記のようにして、減速時に筒内で燃焼させるためのインジェクタ12からの燃料噴射を行った場合、排気弁56のバルブタイミングが通常制御時と同じであったとすると、エンジンブレーキの効きが悪くなったり、更にはディーゼルエンジン10が正のトルクを発生したりするという不都合がある。そこで、本実施形態では、減速時リッチスパイク制御時には、図3中の太い実線で示すように排気弁56のバルブタイミングを進角することとした。排気弁56のバルブタイミングを進角すると、排気弁56が上死点よりも前に閉じて、燃焼ガス(既燃ガス)が筒内で圧縮されるようになる。このため、圧縮行程において大きなポンピングロスが発生する。このポンピングロスの増大により、膨張行程において生じた正のトルクを相殺することができるので、エンジンブレーキを確実に発生させることができる。よって、運転者から期待される減速感を確実に満足させることができる。
As described above, when the fuel injection from the
また、本実施形態では、排気弁閉時期の進角に伴って、排気弁開時期も進角される。これにより、排気弁56が膨張行程の途中で開くようになるので、燃焼ガスの膨張仕事を少なくすることができる。よって、要求されるエンジンブレーキ力をより確実に発生させることができる。
In the present embodiment, the exhaust valve opening timing is also advanced with the advancement of the exhaust valve closing timing. Thereby, since the
[実施の形態1における具体的処理]
図4は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行されるものとする。図4に示すルーチンによれば、まず、減速時であるか否かが判別される(ステップ100)。具体的には、アクセル開度がゼロであり、機関回転数が所定値以上である場合には、ディーゼルエンジン10が減速状態にあると判別される。
[Specific Processing in Embodiment 1]
FIG. 4 is a flowchart of a routine executed by the
上記ステップ100において、減速時でないと判別された場合には、今回の処理サイクルをそのまま終了する。一方、減速時であると判別された場合には、次に、リッチスパイクが必要であるか否かが判別される(ステップ102)。この判別の方法は、特に限定されず、公知の手法により行うことができる。例えば、ディーゼルエンジン10の運転状態とNOx排出量との関係をマップとしてECU50に記憶しておき、前回のリッチスパイク以後にNOx触媒26に流入したNOxの量をそのマップに従って積算していき、その積算値が所定値を超えた場合には、リッチスパイクが必要であると判別することができる。
If it is determined in
上記ステップ102において、リッチスパイクが必要でないと判別された場合には、今回の処理サイクルをそのまま終了する。一方、リッチスパイクが必要であると判別された場合には、以下に述べるように、減速時リッチスパイク制御が実行される。
If it is determined in
すなわち、まず、排気弁56のバルブタイミングが図3に例示されるようにして進角される(ステップ104)。このとき、本実施形態では、排気弁56のバルブタイミングは、予め定められた位置まで進角されるものとする。以下では、排気弁56のバルブタイミング(排気弁閉時期)の進角の度合い(進角量)を「進角度」と称する。また、ステップ104では、吸気絞り弁36の開度を非減速時よりも小さくする処理も併せて行われるものとする。これにより、吸入空気量を少なくすることができる。
That is, first, the valve timing of the
上記ステップ104の処理に続いて、インジェクタ12から筒内への燃料噴射が実行される(ステップ106)。ここでの燃料噴射とは、燃料を筒内で燃焼させるようにして行う燃料噴射を言うものとする。この燃料噴射は、1サイクル中で複数回に分けて実施するようにしてもよい。例えば、メイン噴射と、それに先立つパイロット噴射とに分けて実施するようにしてもよい。
Subsequent to the process in
上記ステップ106における燃料噴射量(複数回に分けて実施される場合にはその総量)は、所定の減速感が得られるような量として、予め設定されている。つまり、燃焼ガスが膨張仕事を行うことによって生ずる正トルクと、排気弁56の進角(早閉じ)によって生ずるポンピングロスによる負トルクとを考慮した上で、ディーゼルエンジン10が所期の制動力を発揮するような燃料噴射量に設定されている。
The fuel injection amount in step 106 (the total amount when it is divided into a plurality of times) is set in advance as an amount that provides a predetermined feeling of deceleration. That is, in consideration of the positive torque generated by the combustion gas performing the expansion work and the negative torque due to the pumping loss caused by the advance angle (early closing) of the
上記ポンピングロス、つまり燃焼ガスが筒内で圧縮されることで生ずるポンピングロスは、排気弁56の進角度が大きいほど、大きくなる。このため、排気弁56の進角度が大きい場合ほど、上記ステップ106での燃料噴射量を多くすることができる。
The pumping loss, that is, the pumping loss caused by the combustion gas being compressed in the cylinder, increases as the advance angle of the
なお、上記ステップ106での燃料噴射量の決定に際しては、機関回転数等の他の情報に基づいて補正を施すようにしてもよい。 When determining the fuel injection amount in step 106, correction may be performed based on other information such as the engine speed.
上記ステップ106の処理に続いて、燃料添加弁66から排気ガス中に燃料を添加する処理が実行される(ステップ108)。ここでは、NOx触媒26に流入する排気ガスの空燃比を、リッチスパイク用の目標空燃比(理論空燃比以下の値)に一致させるために必要な量の燃料が燃料添加弁66から噴射される。すなわち、エアフローメータ38で検出される吸入空気量と目標空燃比等から算出される要求燃料噴射量から、上記ステップ106での燃料噴射量を差し引くことで、このステップ108で燃料添加弁66から噴射すべき燃料量を算出することができる。
Subsequent to the process of step 106, a process of adding fuel into the exhaust gas from the
以上説明したような処理により、本実施形態の減速時リッチスパイク制御を実施することができる。減速時リッチスパイク制御によれば、吸入空気量を少なくした状態でリッチスパイクを済ませることができるので、NOx触媒26に流入する排気ガスの空燃比を目標空燃比とするのに必要な燃料量が少なくて済む。このため、少ない燃料量でリッチスパイクを行うことができ、燃費性能を向上することができる。
By the processing as described above, the rich spike control at the time of deceleration according to the present embodiment can be performed. According to the rich spike control at the time of deceleration, the rich spike can be completed in a state where the intake air amount is reduced. Therefore, the amount of fuel necessary to make the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the
また、上記減速時リッチスパイク制御によれば、燃料カットを行わず、筒内で燃焼させる燃料噴射を行うようにしたことにより、燃料カット中にリッチスパイクを行う場合のような弊害、つまり、リッチスパイクの効き目の低下や、HC被毒の発生を確実に回避することができる。すなわち、NOx触媒26に流入する酸素量を少なくすることができ、また、NOx触媒26の温度が低くなり過ぎることを確実に防止することができる。このため、NOx触媒26に吸蔵されたNOxを効率良く還元浄化して放出することができる。そして、NOx触媒26の温度低下に起因するHC被毒が生ずることもない。
Further, according to the rich spike control at the time of deceleration, the fuel injection is performed so that the fuel is burned in the cylinder without performing the fuel cut. Reduction of spike effectiveness and occurrence of HC poisoning can be reliably avoided. That is, the amount of oxygen flowing into the
また、上記減速時リッチスパイク制御によれば、排気弁56のバルブタイミングを進角することで大きなポンピングロスを発生させるようにしたので、筒内で燃料を燃焼させることで生ずる正トルクを相殺することができる。このため、エンジンブレーキの効きが悪くなるようなことを確実に防止することができ、所期の減速感を確実に得ることができる。
Further, according to the rich spike control at the time of deceleration, since a large pumping loss is generated by advancing the valve timing of the
ところで、上述した実施の形態1では、上記ステップ104において排気弁56の閉時期と開時期との双方を進角することとしているが、本発明では、少なくとも排気弁閉時期を進角すればよい。つまり、排気弁開時期を進角しなくてもよい。
In the first embodiment described above, both the closing timing and the opening timing of the
また、本発明では、減速時リッチスパイク制御の実行時に、NOx触媒26の前または後に設けた図示しない空燃比センサ(酸素センサ)の出力に基づいて、上記ステップ106での燃料噴射量、あるいは上記ステップ108での燃料噴射量を補正する空燃比フィードバック制御を行うようにしてもよい。
In the present invention, when the rich spike control at the time of deceleration is executed, the fuel injection amount at the above step 106 or the above is based on the output of an air-fuel ratio sensor (oxygen sensor) (not shown) provided before or after the
また、上述した実施の形態1では、上記ステップ108において、燃料添加弁66を用いて燃料を噴射するようにしているが、ここでの燃料噴射は、筒内で燃焼しないように噴射することができる方法であれば、いかなる方法で行ってもよい。例えば、上記ステップ108での燃料噴射は、筒内での燃焼が終了した後にインジェクタ12から燃料を噴射するポスト噴射によって行うことにしてもよい。
In the first embodiment described above, in
更に、上記ステップ106での燃料噴射のみによってリッチスパイク用の目標空燃比を達成することができる場合には、上記ステップ108の燃料噴射量をゼロにしてもよい。例えば、大量EGRを行うことで空燃比をリッチ化させるとともに燃焼温度を低下させていくと、スモークを排出することなく、理論空燃比以下の空燃比で筒内燃焼させることができる。そのような筒内燃焼が可能である場合には、上記ステップ108の燃料噴射量をゼロとしても、本発明の減速時リッチスパイク制御を行うことができる。
Further, when the target air-fuel ratio for rich spike can be achieved only by the fuel injection in step 106, the fuel injection amount in
また、上述した実施の形態1においては、NOx触媒26が前記第1の発明における「NOx触媒」に、排気可変動弁機構58が前記第1および第6の発明における「可変動弁機構」に、それぞれ相当している。また、ECU50が、上記ステップ100および102の処理を実行することにより前記第1の発明における「減速時リッチスパイク要求判断手段」が、上記ステップ106の処理を実行することにより前記第1の発明における「第1の燃料噴射手段」が、上記ステップ108の処理を実行することにより前記第1の発明における「第2の燃料噴射手段」が、上記ステップ106および108の処理を実行することにより前記第1および第2の発明における「噴射配分決定手段」が、上記ステップ104の処理を実行することにより前記第1および第6の発明における「排気弁進角手段」が、上記ステップ104の処理を実行することにより前記第7の発明における「減速時空気量減量手段」が、それぞれ実現されている。
In the first embodiment described above, the
実施の形態2.
次に、図5および図6を参照して、本発明の実施の形態2について説明するが、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化ないし省略する。本実施形態は、実施の形態1と同様のハードウェア構成を用いて実現することができる。
Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5 and FIG. 6. The description will focus on the differences from the first embodiment described above, and the same matters will be described. Simplify or omit. The present embodiment can be realized using the same hardware configuration as that of the first embodiment.
[実施の形態2の特徴]
減速時リッチスパイク制御の実行時においては、前述した通り、排気弁56の進角度を大きくするほど、減速感(エンジンブレーキ力)を保ったままで、上記ステップ106での燃料噴射量(以下、「筒内燃焼燃料量」と称する)を多くすることができる。そして、筒内燃焼燃料量を多くするほど、排気温度が高くなるので、NOx触媒26の温度を上昇させることができる。
[Features of Embodiment 2]
At the time of execution of the rich spike control at the time of deceleration, as described above, as the advance angle of the
NOx触媒26に吸蔵されたNOxを効率良く還元浄化して放出させるためには、前述した通り、NOx触媒26の温度がある範囲内(以下、「高浄化率温度域」と称する)に入っていることが重要である。換言すれば、減速時リッチスパイク制御の実行時、NOx触媒26の温度は、高浄化率温度域を超えて高くなり過ぎても好ましくなく、高浄化率温度域未満に低くなり過ぎても好ましくない。
In order to efficiently reduce and purify the NOx stored in the
アイドル運転状態や軽負荷運転状態などの排気温度の低い運転状態のときには、NOx触媒26の温度が低くなり易い。そのようにしてNOx触媒26の温度が低くなった状態で減速時リッチスパイク制御が行われる場合には、NOx触媒26の温度を高浄化率温度域内まで確実に上昇させるべく、排気温度を高くすることが好ましい。
During an operation state with a low exhaust temperature such as an idle operation state or a light load operation state, the temperature of the
一方、排気温度の高い高負荷運転状態のときには、NOx触媒26の温度が高くなり易い。そのようにしてNOx触媒26が高温の状態にあるときに減速時リッチスパイク制御が行われる場合には、それほど排気温度を高くする必要はなく、むしろ、NOx触媒26の温度が高浄化率温度域を超えないように、適度な排気温度とすることが好ましい。
On the other hand, the temperature of the
そこで、本実施形態では、減速時リッチスパイク制御の実行時、NOx触媒26の床温に応じて、排気弁56の進角度および筒内燃焼燃料量を変化させることとした。
Therefore, in the present embodiment, when the rich spike control during deceleration is executed, the advance angle of the
[実施の形態2における具体的処理]
図5は、本実施形態の減速時リッチスパイク制御の実行時におけるNOx触媒26の床温と、排気弁56の進角度との関係を示す図である。本実施形態において、ECU50には、図5に示す関係がマップとして記憶されているものとする。そして、図4に示すルーチンのステップ104の処理を実行する際には、そのマップを参照することにより、触媒温度センサ68で検出されるNOx触媒26の床温に応じた排気弁56の進角度が決定され、その進角度となるように排気可変動弁機構58が制御されるものとする。
[Specific Processing in Second Embodiment]
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the bed temperature of the
図6は、本実施形態の減速時リッチスパイク制御の実行時におけるNOx触媒26の床温と、筒内燃焼燃料量との関係を示す図である。本実施形態において、ECU50には、図6に示す関係がマップとして記憶されているものとする。そして、図4に示すルーチンのステップ106の処理を実行する際には、そのマップを参照することにより、触媒温度センサ68で検出されるNOx触媒26の床温に応じた筒内燃焼燃料量が決定され、その筒内燃焼燃料量が上記ステップ106においてインジェクタ12から噴射されるものとする。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the bed temperature of the
以上説明した処理によれば、減速時リッチスパイク制御の実行時、NOx触媒26の床温が低いほど、筒内燃焼燃料量を多くすることにより、排気温度を高くすることができる。このため、NOx触媒26が冷えている場合であっても、NOx触媒26の温度を高浄化率温度域まで確実に上昇させることができるので、リッチスパイクをより高い効率で行うことができる。また、減速時リッチスパイク制御の実行時、NOx触媒26の床温が高い場合には、筒内燃焼燃料量を少なくすることにより、排気温度を抑えることができる。このため、NOx触媒26の温度が高い場合には、NOx触媒26の温度が高浄化率温度域を超えないように確実に制御することができる。このため、リッチスパイクを高い効率で行うことができる。
According to the processing described above, the exhaust temperature can be increased by increasing the in-cylinder combustion fuel amount as the bed temperature of the
なお、図5および図6に示すマップでは、排気弁進角度および筒内燃焼燃料量をNOx触媒26の床温に応じて全域に渡りリニアに変化させるようにしているが、このようなマップに限定されるものではない。例えば、NOx触媒26の床温がある範囲にあるときには排気弁進角度および筒内燃焼燃料量を一定とし、その温度範囲の前後においてのみ排気弁進角度および筒内燃焼燃料量を変化させるようにしてもよい。また、排気弁進角度および筒内燃焼燃料量をNOx触媒26の床温に応じて段階的に変化させるようにしてもよい。
In the maps shown in FIGS. 5 and 6, the exhaust valve advance angle and the in-cylinder combustion fuel amount are linearly changed over the entire region in accordance with the bed temperature of the
また、上述した実施の形態2では、NOx触媒26の床温を触媒温度センサ68で検出することとしているが、NOx触媒26の床温は、ディーゼルエンジン10の運転条件等に基づいて推定するようにしてもよい。
In
また、NOx触媒26の床温は、排気系の他の部分の温度(例えば排気マニホールド20、ターボ過給機24等の温度)と相関を有している。そこで、本実施形態では、排気系の他の部分の温度を検出または推定し、その温度に応じて排気弁進角度および筒内燃焼燃料量を変化させるようにしてもよい。
Further, the bed temperature of the
なお、上述した実施の形態2においては、触媒温度センサ68が前記第4の発明における「排気系温度取得手段」に相当している。また、ECU50が、図5のマップを参照して上記ステップ104の処理を実行することにより前記第4の発明における「排気弁進角手段」が、図6のマップを参照して上記ステップ106および108の処理を実行することにより前記第4の発明における「噴射配分決定手段」が、それぞれ実現されている。
In the second embodiment described above, the
実施の形態3.
次に、図7を参照して、本発明の実施の形態3について説明するが、上述した実施の形態1および2との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化ないし省略する。本実施形態は、実施の形態1と同様のハードウェア構成を用いて実現することができる。
Embodiment 3 FIG.
Next, the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7. The description will focus on the differences from the first and second embodiments described above, and the description of the same matters will be simplified. Or omitted. The present embodiment can be realized using the same hardware configuration as that of the first embodiment.
[実施の形態3の特徴]
一般に、ディーゼルエンジン10においては、燃料噴射時期を遅くするほど、排気温度を高くすることができる。このため、減速時リッチスパイク制御の実行時においても、上記ステップ106で噴射する燃料(以下、「筒内燃焼燃料」と称する)の噴射時期を遅くするほど、排気温度を高くすることができる。
[Features of Embodiment 3]
Generally, in the
そこで、本実施形態では、実施の形態2と同様に、減速時リッチスパイク制御の実行時のNOx触媒26の温度がより確実に高浄化率温度域内に入るようにするため、NOx触媒26の床温に応じて、筒内燃焼燃料の噴射時期を変化させることとした。なお、本実施形態において、筒内燃焼燃料を複数回に分けて噴射する場合には、筒内燃焼燃料の噴射時期とは、メイン噴射の噴射時期を言うものとする。
Therefore, in the present embodiment, as in the second embodiment, in order to ensure that the temperature of the
[実施の形態3における具体的処理]
図7は、本実施形態の減速時リッチスパイク制御の実行時におけるNOx触媒26の床温と、筒内燃焼燃料の噴射時期との関係を示す図である。本実施形態において、ECU50には、図7に示す関係がマップとして記憶されているものとする。そして、図4に示すルーチンのステップ106の処理を実行する際には、そのマップを参照することにより、触媒温度センサ68で検出されるNOx触媒26の床温に応じた筒内燃焼燃料の噴射時期が決定され、その噴射時期においてインジェクタ12から筒内燃焼燃料が噴射されるものとする。
[Specific Processing in Embodiment 3]
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between the bed temperature of the
図7に示すマップによれば、NOx触媒26の床温が第1所定温度T1より高い場合には、NOx触媒26の床温が高いほど、噴射時期が早い時期に(進角側に)設定される。また、NOx触媒26の床温が第2所定温度T2より低い場合には、NOx触媒26の床温が低いほど、噴射時期が遅い時期に(遅角側に)設定される。そして、NOx触媒26の床温が第2所定温度T2と第1所定温度T1との間にある場合には、噴射時期は一定とされる。
According to the map shown in FIG. 7, if the bed temperature of the
以上説明した処理によれば、減速時リッチスパイク制御の実行時、NOx触媒26の床温が低いほど、筒内燃焼燃料の噴射時期をリタード(遅延)することにより、排気温度を高くすることができる。このため、NOx触媒26が冷えている場合であっても、NOx触媒26の温度を高浄化率温度域まで確実に上昇させることができるので、リッチスパイクをより高い効率で行うことができる。特に、本発明の減速時リッチスパイク制御時には、上記ステップ104で排気弁52の閉時期を進角しているので、内部EGRが増大した状態になっている。内部EGRでは、高温の既燃ガスがそのまま筒内に還流する。このため、内部EGRが多いほど、筒内温度は上昇する。そして、筒内温度が高くなるほど、噴射時期をリタードした場合であっても、失火しにくくなるので、リタード限界はより遅い時期になる。このようなことから、排気弁52の閉時期が進角されている場合には、通常のバルブタイミングのときと比べて、噴射時期をより遅い時期までリタードすることができる。つまり、排気温度をより高い温度まで上昇させることができる。従って、本実施形態の手法によれば、NOx触媒26が冷えている場合であっても、その温度を高浄化率温度域まで迅速かつ確実に上昇させることができ、極めて有効である。
According to the processing described above, when the rich spike control at the time of deceleration is performed, the exhaust temperature can be raised by retarding (delaying) the injection timing of the in-cylinder combustion fuel as the bed temperature of the
また、本実施形態によれば、減速時リッチスパイク制御の実行時、NOx触媒26の床温が高い場合には、筒内燃焼燃料の噴射時期を比較的早くすることにより、排気温度を抑えることができる。このため、NOx触媒26の温度が高い場合には、NOx触媒26の温度が高浄化率温度域を超えないように確実に制御することができる。このため、リッチスパイクを高い効率で行うことができる。
Further, according to the present embodiment, when the rich spike control at the time of deceleration is executed, if the bed temperature of the
なお、図7に示すマップでは、NOx触媒26の床温が第2所定温度T2と第1所定温度T1との間にある場合には噴射時期を一定としているが、噴射時期をNOx触媒26の床温に応じて全域に渡りリニアに変化させるようにしてもよい。また、噴射時期をNOx触媒26の床温に応じて段階的に変化させるようにしてもよい。
In the map shown in FIG. 7, but is constant injection timing if the bed temperature of the
また、上述した実施の形態2と同様に、NOx触媒26の床温は、ディーゼルエンジン10の運転条件等に基づいて推定するようにしてもよく、更に、排気系の他の部分の温度に応じて筒内燃焼燃料の噴射時期を変化させるようにしてもよい。
Further, similarly to the above-described second embodiment, the bed temperature of the
なお、上述した実施の形態3においては、触媒温度センサ68が前記第5の発明における「排気系温度取得手段」に相当している。また、ECU50が、図7のマップを参照して噴射時期を決定する処理を実行することにより、前記第5の発明における「噴射時期遅延手段」が実現されている。
In the third embodiment described above, the
また、以上説明した各実施の形態においては、ディーゼルエンジン10の減速時にリッチスパイクを行う場合には常に上記減速時リッチスパイク制御を行うようにしているが、特定の条件が成立した場合に上記減速時リッチスパイク制御を行うようにしてもよい。例えば、NOx触媒26等の排気系の温度が所定値以下である場合に上記減速時リッチスパイク制御を行い、上記所定値を超える場合には燃料カットを伴ってリッチスパイクを行うようにしてもよい。
In each of the embodiments described above, the rich spike control during deceleration is always performed when the rich spike is performed when the
10 ディーゼルエンジン
12 インジェクタ
14 コモンレール
18 排気通路
20 排気マニホールド
22 排気ポート
24 ターボ過給機
26 NOx触媒
28 吸気通路
34 吸気マニホールド
36 吸気絞り弁
38 エアフローメータ
40 外部EGR通路
44 EGR弁
46 吸気圧センサ
50 ECU
52 吸気弁
56 排気弁
58 排気可変動弁機構
62 クランク角センサ
64 ピストン
66 燃料添加弁
68 触媒温度センサ
10
52
Claims (7)
ディーゼルエンジンの排気弁の少なくとも閉時期を可変とする可変動弁機構と、
前記ディーゼルエンジンの減速時に、前記NOx触媒に流入する排気ガスの空燃比を一時的に理論空燃比以下とする減速時リッチスパイク制御を行うか否かを判断する減速時リッチスパイク要求判断手段と、
前記ディーゼルエンジンの筒内で燃焼させるように作動ガス中に燃料を噴射可能な第1の燃料噴射手段と、
前記ディーゼルエンジンの筒内で燃焼させないように作動ガス中に燃料を噴射可能な第2の燃料噴射手段と、
前記減速時リッチスパイク制御の実行時に排気空燃比を理論空燃比以下の目標空燃比とするために必要な要求燃料噴射量を前記第1、第2の燃料噴射手段により噴射する際の両者の噴射量の配分を決定する噴射配分決定手段と、
前記減速時リッチスパイク制御の実行時に、前記排気弁が上死点よりも前に閉じて燃焼ガスが筒内で圧縮されるようにすることによって前記ディーゼルエンジンに制動力を発生させるべく、前記可変動弁機構を制御して排気弁閉時期を進角させる排気弁進角手段と、
を備えることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。 It is provided in the exhaust passage of a diesel engine and has a function of storing NOx in an atmosphere where the air-fuel ratio is greater than the stoichiometric air-fuel ratio, and reducing and purifying the stored NOx in an atmosphere where the air-fuel ratio is less than the stoichiometric air-fuel ratio. NOx catalyst,
A variable valve mechanism that makes at least the closing timing of the exhaust valve of the diesel engine variable;
When decelerating the diesel engine, when decelerating rich spike request determining means for determining whether or not to perform decelerating rich spike control that temporarily sets the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst to be equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio;
First fuel injection means capable of injecting fuel into the working gas so as to burn in the cylinder of the diesel engine;
Second fuel injection means capable of injecting fuel into the working gas so as not to burn in the cylinder of the diesel engine;
Both injections when the first and second fuel injection means inject the required fuel injection amount necessary for setting the exhaust air-fuel ratio to the target air-fuel ratio equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio when executing the rich spike control during deceleration Injection distribution determining means for determining the distribution of the quantity;
When the deceleration rich spike control is performed, the exhaust valve closes before top dead center so that the combustion gas is compressed in the cylinder so that the diesel engine can generate a braking force. Exhaust valve advance means for controlling the variable valve mechanism to advance the exhaust valve closing timing;
An exhaust emission control device for a diesel engine, comprising:
前記排気弁進角手段は、前記排気系温度が低いほど、前記減速時リッチスパイク制御の実行時の排気弁閉時期の進角度合いを大きくし、
前記噴射配分決定手段は、前記排気系温度が低いほど、前記第1の燃料噴射手段に対する燃料噴射量の配分を多くすることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。 An exhaust system temperature acquisition means for detecting or estimating the exhaust system temperature;
The exhaust valve advance means increases the advance angle of the exhaust valve closing timing at the time of execution of the deceleration rich spike control as the exhaust system temperature is lower,
The diesel engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the injection distribution determining unit increases the distribution of the fuel injection amount to the first fuel injection unit as the exhaust system temperature is lower. Exhaust purification equipment.
前記排気系温度が低いほど、前記減速時リッチスパイク制御の実行時における前記第1の燃料噴射手段の噴射時期を遅らせる噴射時期遅延手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。 Exhaust system temperature acquisition means for detecting or estimating the exhaust system temperature;
Injection timing delay means for delaying the injection timing of the first fuel injection means at the time of execution of the deceleration rich spike control as the exhaust system temperature is lower;
The exhaust purification device for a diesel engine according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
前記排気弁進角手段は、前記減速時リッチスパイク制御の実行時、排気弁閉時期とともに排気弁開時期をも進角させることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。 The variable valve mechanism is one that makes the opening timing of the exhaust valve variable,
6. The diesel engine according to claim 1, wherein the exhaust valve advance means advances the exhaust valve opening timing as well as the exhaust valve closing timing when the deceleration rich spike control is executed. Engine exhaust purification system.
前記減速時リッチスパイク制御の実行時に、前記吸気絞り弁の開度を非減速時に比して小さくすることで吸入空気量を少なくする減速時空気量減量手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項記載のディーゼルエンジンの排気浄化装置。 An intake throttle valve disposed in the intake passage of the diesel engine;
A deceleration air amount reduction means for reducing the intake air amount by reducing the opening of the intake throttle valve as compared with the non-deceleration when executing the rich spike control during deceleration;
The exhaust purification device for a diesel engine according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006137170A JP2007309147A (en) | 2006-05-17 | 2006-05-17 | Diesel engine exhaust purification system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006137170A JP2007309147A (en) | 2006-05-17 | 2006-05-17 | Diesel engine exhaust purification system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007309147A true JP2007309147A (en) | 2007-11-29 |
Family
ID=38842249
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006137170A Pending JP2007309147A (en) | 2006-05-17 | 2006-05-17 | Diesel engine exhaust purification system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007309147A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010203337A (en) * | 2009-03-04 | 2010-09-16 | Toyota Motor Corp | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
WO2012008017A1 (en) * | 2010-07-13 | 2012-01-19 | トヨタ自動車株式会社 | Apparatus for controlling internal combustion engine |
EP3450731A4 (en) * | 2016-04-27 | 2019-05-01 | Isuzu Motors Limited | Control device for internal combustion engine and internal combustion engine system |
CN113266444A (en) * | 2021-04-29 | 2021-08-17 | 广西玉柴机器股份有限公司 | Control method and system for braking in engine cylinder |
-
2006
- 2006-05-17 JP JP2006137170A patent/JP2007309147A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010203337A (en) * | 2009-03-04 | 2010-09-16 | Toyota Motor Corp | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
WO2012008017A1 (en) * | 2010-07-13 | 2012-01-19 | トヨタ自動車株式会社 | Apparatus for controlling internal combustion engine |
JP5177329B2 (en) * | 2010-07-13 | 2013-04-03 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
EP3450731A4 (en) * | 2016-04-27 | 2019-05-01 | Isuzu Motors Limited | Control device for internal combustion engine and internal combustion engine system |
CN113266444A (en) * | 2021-04-29 | 2021-08-17 | 广西玉柴机器股份有限公司 | Control method and system for braking in engine cylinder |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7100365B2 (en) | Combustion control system of internal combustion engine | |
US7054734B2 (en) | Combustion control system of internal combustion engine | |
JP5585246B2 (en) | Automotive diesel engine | |
JP5392165B2 (en) | Control unit for gasoline engine | |
EP2336528B1 (en) | Control device and control method for internal combustion engine | |
JP2004132191A (en) | Control device for spark ignition type engine | |
JP2009191659A (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2008038602A (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP5920368B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP4715644B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
US7886526B2 (en) | Fuel control of an internal-combustion engine | |
JP5516144B2 (en) | Automotive diesel engine | |
JP4591403B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2007309147A (en) | Diesel engine exhaust purification system | |
JP2004137969A (en) | Engine control device | |
JP2008196377A (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP5023680B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP4924280B2 (en) | Diesel engine control device. | |
JP2009041489A (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP6699272B2 (en) | Engine and control method thereof | |
JP4285091B2 (en) | Control device for spark ignition engine | |
JP2009293621A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP2009052504A (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP4425662B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP6287175B2 (en) | Engine control device |