| 【発明の名称】 |
内燃機関の燃料噴射制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】小川 弘志
【氏名】木村 修二
|
| 【要約】 |
【課題】燃焼の改善、排気浄化の改善を図ることができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供すること。
【解決手段】燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射ノズル５と、燃料噴射ノズル５に燃料を供給する高圧燃料ポンプ１０と、内燃機関の運転状態を検出する手段とを備え、内燃機関の運転状態に応じて燃料噴射ノズル５から噴射される燃料Ｓ温度を制御するよう構成した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射ノズルと、燃料噴射ノズルに燃料を供給する燃料ポンプと、内燃機関の運転状態を検出する手段とを備え、内燃機関の運転状態に応じて燃料噴射ノズルから噴射される燃料温度を制御することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】 燃料ポンプの吐出量を変化させることで燃料噴射ノズルから噴射される燃料温度を制御し、内燃機関の運転状態に応じて、燃料温度を高めるときは燃料ポンプの吐出量を増大させ、燃料温度を低下させるときは燃料ポンプの吐出量を減少させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】 少なくとも機関の始動あるいは低負荷時に燃料温度を高め、高負荷時に燃料温度を低下させることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】 ＨＣ排出量の増加する運転条件で燃料温度を高め、ＨＣ排出量の低下する運転条件で燃料温度を低下させることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】 内燃機関の冷機時に燃料温度を高めることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】 内燃機関の圧縮比が１６以下であることを特徴とする請求項１乃至５に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項７】 内燃機関の排気ガス中の還元剤濃度の変化により浄化率が変化する排気浄化用触媒を排気通路に備え、排気浄化用触媒に還元剤を供給するとき、燃料温度を低下させることを特徴とする請求項１または２または６に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項８】 燃料タンクからの燃料を燃料ポンプに供給するフィードポンプと、燃料ポンプで加圧された燃料を蓄圧するコモンレールとを備え、コモンレールに蓄圧された燃料を燃料噴射ノズルに供給することを特徴とする請求項１乃至７に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項９】 燃料ポンプの吐出量を制御する第一制御弁と、燃料ポンプで加圧された燃料の一部をフィードポンプの吸入側に戻す第二制御弁とを備えたことを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１０】 燃料ポンプからコモンレールへ至る高圧配管に切換弁を設け、切換弁からフィードポンプの吸入側に至る環流路を形成し、切換弁から燃料タンクに至る分岐路を形成し、切換弁は燃料ポンプで加圧された燃料の一部をフィードポンプの吸入側に戻す位置と、燃料タンクに戻す位置とを切り換えることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１１】 燃料噴射ノズルからの余剰燃料を燃料タンクに戻すリターン通路に切換弁を設け、切換弁からフィードポンプの吸入側に至る環流路を形成し、切換弁は燃料噴射ノズルからの余剰燃料を燃料タンクに戻す位置と、燃料タンクに戻す位置とを切り換えることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、詳しくは、内燃機関に供給される燃料の温度を制御して、燃焼の改善あるいは排気浄化の改善を図る燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料温度の変化に伴う燃料噴射量の誤差を適正に補正して、スモークの発生防止や性能向上を図った直接噴射式ディーゼル機関用の燃料噴射制御装置が知られており、特開平９−６０５４２号公報に開示された技術では、機関回転数とアクセル開度と燃料圧力に基づいて演算した燃料噴射パルス幅を燃料温度で補正し、補正後の燃料噴射パルス幅をインジェクタのソレノイドに出力している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような従来の燃料噴射制御装置では、諸条件により燃料温度が変化した場合、燃料温度の変化に伴う燃料噴射量の誤差を補正することは可能であるが、燃料温度の変化に起因する燃焼悪化ひいては排気浄化の悪化を抑制することが困難である。すなわち、高負荷時に燃料温度が上昇した場合、燃焼温度が高まることでＮＯｘやスモーク排出量が増加してしまい、また、始動時や低負荷時など燃焼温度が低い条件で燃料温度が低いと、ＨＣ排出量が増加してしまうという問題があり、改善の余地が残されている。
【０００４】本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、内燃機関に供給される燃料の温度を制御することで、燃焼の改善、排気浄化の改善を図ることができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射ノズルと、燃料噴射ノズルに燃料を供給する燃料ポンプと、内燃機関の運転状態を検出する手段とを備え、内燃機関の運転状態に応じて燃料噴射ノズルから噴射される燃料温度を制御する、ことを特徴とする。
【０００６】燃料噴射ノズルから噴射される燃料温度は、燃料ポンプの吐出量を変化させることで制御することができ、すなわち、内燃機関の運転状態に応じて、燃料温度を高めるときは燃料ポンプの吐出量を増大させ、燃料温度を低下させるときは燃料ポンプの吐出量を減少させることで、燃料噴射ノズルから噴射される燃料温度を制御することが可能である。
【０００７】少なくとも機関の始動或いは低負荷時に燃料温度を高め、高負荷時に燃料温度を低下させれば、燃料温度の変化に伴う燃焼悪化を抑制することができる。すなわち、高負荷時に燃料温度を低下させれば、燃焼温度の上昇を抑制し、ＮＯｘやスモーク排出量の増加を抑制することができる。一方、始動や低負荷時には、燃料温度を高めることで、燃焼温度を上昇させ、ＨＣ排出量の増加を抑制することができる。
【０００８】また、ＨＣ排出量の増加する運転条件で燃料温度を高め、ＨＣ排出量の低下する運転条件で燃料温度を低下させれば、また、内燃機関の冷機時に燃料温度を高めれば、特にＨＣ排出量を低減することができる。
【０００９】一方、機関の排気ガス中の還元剤濃度の変化により浄化率が変化する排気浄化用触媒を備えて排気浄化用触媒に還元剤を供給するとき、燃料温度を低下させれば、還元剤であるＨＣ排出量を増減させることが可能となり、排気浄化用触媒の浄化率を一層向上できる。
【００１０】燃料タンクからの燃料を燃料ポンプに供給するフィードポンプと、燃料ポンプで加圧された燃料を蓄圧するコモンレールとを備え、コモンレールに蓄圧された燃料を燃料噴射ノズルに供給する燃料噴射制御装置に適用することが可能である。こうした燃料噴射制御装置を前提に、燃料ポンプの吐出量を制御する第一制御弁と、燃料ポンプで加圧された燃料のー部をフィードポンプの吸入側に戻す第二制御弁とを備えることで、運転状態に応じた燃料温度の制御が可能となる。
【００１１】また、燃料ポンプからコモンレールへ至る高圧配管に切換弁を設け、切換弁からフィードポンプの吸入側に至る環流路を形成し、切換弁から燃料タンクに至る分岐路を形成し、切換弁は燃料ポンプで加圧された燃料のー部をフィードポンプの吸入側に戻す位置と、燃料タンクに戻す位置とを切り換えることで、運転状態に応じた燃料温度の制御が可能となる。
【００１２】燃料噴射ノズルからの余剰燃料を燃料タンクに戻すリターン通路に切換弁を設け、切換弁からフィードポンプの吸入側に至る環流路を形成し、切換弁は燃料噴射ノズルからの余剰燃料を燃料タンクに戻す位置と、燃料タンクに戻す位置とを切り換えることで、運転状態に応じた燃料温度の制御が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】本発明の実施の形態１を図１，図６に基づいて説明する。 図１は、本発明における実施の形態１による基本的な構成、すなわち、直接噴射式ディーゼルエンジンに適用したコモンレール式の燃料噴射制御装置を示している。
【００１５】ディーゼルエンジン１にはシリンダ２内を往復動するピストン３が収納されており、ピストン３の冠面に燃焼室を画成するキャビティ４が形成されている。燃料噴射ノズル５はキャビティ４の直上に配置され、噴射された燃料は直接的にキャビティ４へ供給され、燃焼する。
【００１６】燃料噴射ノズル５には、次のようにして燃料が導かれる。すなわち、燃料タンク１８内の燃料は、ストレーナ７を介して低圧フィードポンプ８により吸い上げられ、後述の第一制御弁９を経て高圧燃料ポンプ１０の吸込口に供給される。高圧燃料ポンプ１０で加圧された燃料は高圧配管１１を介してコモンレール１２に導かれ、コモンレール１２内に蓄圧された燃料は各供給管１３を経て各気筒に対応する燃料噴射ノズル５へ供給される。燃料噴射ノズル５はコントロールユニット６からの制御信号に従って燃料の噴射を行い、ここで発生した余剰燃料はリターン通路１４を経て燃料タンク１８に戻される。
【００１７】一方、高圧配管１１の途中には第二制御弁１５を介して燃料タンク１８へ至る分岐路１６が設けられ、第二制御弁１５はコントロールユニット６からの制御信号に従って燃料タンク１８への燃料逃量を制御する。ここで、コントロールユニツト６には、コモンレール１２に取り付けられた圧力センサ１７からの燃料圧力信号Ｐ、及び図示を省略した各種センサからの入力信号、代表的には機関回転センサからの回転数信号Ｎｅ、アクセル開度センサからのアクセル開度信号Ａｃｃ、吸気温度センサからの吸気温度信号Ｔｉｎｔ、水温センサからの水温信号Ｔｗが入力されており、これら入力信号に基づいた演算結果に従って、先に述べた燃料噴射ノズル５や第二制御弁１５を制御するほか、第一制御弁９を制御して高圧燃料ポンプ１０に流入する燃料量を調整したり、高圧燃料ポンプ１０を制御してその吐出量を調整し、例えば圧力センサ１７からの燃料圧力信号Ｐに基づいてコモンレール１２内の圧力を目標値に一致させる。
【００１８】次に、図２を参照して燃料噴射ノズル５を用いて説明する。ノズルボディ２１の先端に噴孔２２が開口し、ニードル弁２３の先端部が噴孔２２の開閉を行う。ニードル弁２３の周囲には油溜り室２４が形成されており、油溜り室２４は燃料通路２５を介して燃料噴射ノズル４の外部、つまり、先に説明したコモンレール１２と連通する。ニードル弁２３の後端部にはプッシュロッド２６が当接しており、ノズルスプリング２７はプッシュロッド２６を閉弁方向に付勢する。さらに、プッシュロッド２６の後端部には油圧ピストン２８が当接し、油圧ピストン２８はオリフィス３０との間で油圧室２９を画成する。オリフィス３０を介して連通する制御室３１には、ソレノイド３３により駆動される制御バルブ３２が設けられている。この制御バルブ３２は制御室３１とコモンレール１２を連通する位置と、制御室３１とリターン通路１４を連通する位置とを切り換えるものであり、バルブスプリング３３は制御室３１とコモンレール１２を連通する位置に制御バルブ３２を付勢する一方、ソレノイド３４はバルブスプリング３３の付勢力に抗して制御室３１とリターン通路１４を連通する位置に制御バルブ３２を引き上げる。
【００１９】ここで、燃料噴射ノズル５内の動作について説明すると、コモンレール１２内に蓄圧された燃料は供給管１３を経てノズルボディ２１内の燃料通路２５により油溜り室２４へ導入される。燃料の噴射はニードル弁２３のリフトによって行われ、非噴射の状態はプッシュロッド２６を介して伝達されるノズルスプリング２７の閉弁方向の付勢力がニードル弁２３を着座させることにより得られる。
【００２０】コントロールユニット６は、機関回転数Ｎｅ、アクセル開度Ａｃｃ（負荷を代表）、吸気温度Ｔｉｎｔ、水温Ｔｗ等の運転条件を逐次モニターしており、こうした運転状態に応じた最適な燃料の噴射時期及び噴射期間が得られるように、燃料噴射ノズル２１内のソレノイド３４に対する通電制御を行う。ソレノイド３４が通電されると、制御バルブ３２はバルブスプリング３３の付勢力に抗して引き上げられ、制御バルブ３２内に形成された連通路３５はコモンレール１２と制御室３１との連通を遮断し、同時に制御室３１とリターン通路１４とを連通させる。これにより、制御室３１内の燃料はリターン通路１４を介して開放され、燃料噴射ノズル５の外部に放出される。このとき、油圧室２９内の燃料もオリフィス３０を介して開放され、油圧室２９内の圧力が急速に低下するため、油溜り室１５内の圧力がバルブスプリング２７の付勢力に打ち勝って、油圧ピストン２８、プッシュロッド２６、ニードル弁２３が開弁方向にリフトし、油溜り室２４内の燃料が噴孔２２よりピストンキャビティ４内に噴射される。
【００２１】ところで、実施の形態１では、燃料噴射ノズル５に流入する燃料温度、つまり、ディーゼル機関の燃焼室に噴射される燃料の温度を運転条件により変化させている。燃料噴射ノズル５に流入する燃料温度の変更は、高圧燃料ポンプ１０の吐出量を変化させることにより行い、具体的には第一制御弁９が高圧燃料ポンプ１０に流入する燃料量を可変制御して行う。ここでは、第一制御弁９としてソレノイドバルブを用いており、燃料温度を下げたい場合には、第一制御弁９が高圧燃料ポンプ１０に流入する燃料量を制限して高圧燃料ポンプ１０の吐出量を減少させ、逆に、燃料温度を上昇させる場合には、第一制御弁９による制限を解除して高圧燃料ポンプ１０の吐出量を増加させる。さらに、燃料噴射ノズル５に流入する燃料温度を変更する際、第二制御弁１５も協調して制御され、つまり、燃料温度を下げたい場合に、第二制御弁１５は加圧した燃料の一部を燃料タンク１８へ逃がして、燃料温度の低下を助長する。なお、第二制御弁１５により逃がされる燃料量はごく僅かであり、コモンレール１２内の圧力は所定に維持される。こうした吐出量の変化に伴う燃料温度の変化の一例を図３に示すが、高圧燃料ポンプ１０に流入する燃料量の変更により、４０℃程度の燃料温度の変化を得ることが可能となる。
【００２２】さて、このような燃料噴射ノズル５に流入する燃料温度の変更の適用であるが、例えば図４に示すように、機関の始動時や低負荷時に燃料温度を高め、高負荷時に低下させれば、燃焼の改善や排気浄化の改善が得られる。つまり、始動時や低負荷時のように、燃焼温度の低下とともにＨＣ排出量が増加するような運転条件では、高圧燃料ポンプ１０の吐出量を増加させて燃料温度を高めれば、燃料噴射後の微粒化促進等の効果と合間って燃焼温度を高めることが可能となり、ＨＣ排出量の抑制が可能となる。一方、高負荷時のように燃焼温度が高くＨＣ排出量が低下するものの、スモークやＮＯｘ排出量の増加するような運転条件では、逆に高圧燃料ポンプ１０の吐出量を減少させると共に、高圧燃料ポンプ１０で加圧された燃料の一部を燃料タンク１８に戻すことで、燃料温度を低下させることができ、ひいては燃焼温度の低下が得られ、この結果、排気性能の悪化を抑制することができるのである。つまり、このように運転条件に応じた燃料温度の制御を行うことで、図５に示すようにＰＭとＮＯｘの排出量を同時に改善できるのである。なお、図５は燃料噴射時期を進遅方向に振ったときの特性である。また、機関の圧縮比が１６以下のような低い場合には、ＨＣ排出量の増加が見込まれるため、燃料温度を高めることがより効果的である。
【００２３】本実施の形態１によるフローチャートを図６に示す。まず、ステップ１０１では、機関の運転状態として、機関回転数Ｎｅ、機関負荷を代表するパラメータとして燃料噴射量Ｑ、機関温度を代表するパラメータとして水温Ｔｗを検出する。ステップ１０２では、図４のような機関回転数Ｎｅ−燃料噴射量Ｑマップをルックアップして、運転状態が低負荷域にあるのか高負荷域にあるのか判断すると共に、水温Ｔｗに基づいて運転状態が始動時にあるのかを判断する。ステップ１０３では運転状態が始動時にあるかどうか、ステップ１０４では運転状態が低負荷域にあるのか、また、ステップ１０７では運転状態が高負荷域にあるかどうかを判断する。ステップ１０３、１０４で始動時或いは低負荷時と判断されると、ステップ１０５に進んで高圧燃料ポンプ１０の吐出量を増加するように第一制御弁９を全開にすると共に、ステップ１０６に進んで第二制御弁１５を閉じる。一方、ステップ１０７で高負荷時であると判断されると、ステップ１０８に進んで高圧燃料ポンプ１０の吐出量を減少させるように第一制御弁９を制御して高圧燃料ポンプ１０に流入する燃料量を制限するとともに、ステップ１０９に進んで第二切換弁１５を制御して加圧後の燃料の一部を燃料タンク９に戻す。
【００２４】次に、本発明における実施の形態２を説明する。図７は、実施の形態２の基本的な構成を示すもので、実施の形態１との重複した説明を避けるため、実施の形態１と共通する構成については同じ符号を付することとし、ここでは実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００２５】低圧フィードポンプ８から吐出された燃料は高圧燃料ポンプ１０に供給され、高圧燃料ポンプ１０で加圧された燃料は高圧配管１１を介してコモンレール１２に供給される。高圧配管１１の途中には第二制御弁１５を介して燃料タンク１８へ至る分岐路１６が設けられており、さらに分岐路１６の途中には切換弁４０を介して低圧フィードポンプ８の吸入側通路に連通する還流路４１が設けられている。切換弁４０は、高圧燃料ポンプ１０の吐出側を、燃料タンク１８側或いは低圧フィードポンプの吸入側に切り換えるもので、コントロールユニット６の指示に基づいて切換を実行する。
【００２６】このような構成に基づき、燃料タンク１８内の燃料はフィードポンプ８により高圧燃料ポンプ１０に供給され、高圧燃料ポンプ１０内で加圧された燃料は高圧配管１１を通してコモンレール１２に蓄圧される。実施の形態２では、燃料噴射ノズル５に流入する燃料温度を次のようにして変化させる。つまり、燃料噴射ノズル５に流入する燃料温度の変更は、切換弁４０の切換により、高圧燃料ポンプ１０からコモンレール８に供給される燃料の一部を燃料タンク１８或いは低圧フィードポンプ８の供給側に戻すかにより行う。具体的には、燃料温度を上昇させる場合、第二制御弁２７を開くと共に切換弁４０を低圧フィードポンプ８の吸入側に切り換えて、高圧燃料ポンプ１０で加圧された燃料の一部を燃料ポンプ６の吸入側に戻す。これにより、一度加圧された燃料が燃料タンク１８に戻らず再び加圧されるため燃料温度が上昇する。逆に、燃料温度を下げたい場合には、第二制御弁２７を開くと共に切換弁４０を燃料タンク９側に切り換えることで、加圧された燃料の一部を燃料タンク９に戻し、高圧燃料ポンプ１０で加圧されて暖まった燃料が直接低圧フィードポンプ８の吸入側に戻されることを防止する。なお、第２制御弁１５を介して切換弁４０に戻される燃料量は僅かであり、コモンレール１２内の圧力は所定に維持される。
【００２７】実施の形態２によるフローチャートを図８に示す。まず、ステップ２０１では、機関の運転状態として、機関回転数Ｎｅ、機関負荷を代表するパラメータとして燃料噴射量Ｑ、機関温度を代表するパラメータとして水温Ｔｗを検出する。ステップ２０２では、図４のような機関回転数Ｎｅ−燃料噴射量Ｑマップをルックアップして、運転状態が低負荷域にあるのか高負荷域にあるのか判断すると共に、水温Ｔｗに基づいて運転状態が始動時にあるのかを判断する。ステップ２０３では運転状態が始動時にあるかどうか、ステップ２０６では運転状態が低負荷域にあるのか、また、ステップ２０７では運転状態が高負荷域にあるかどうかを判断する。ステップ２０３、２０６で始動時或いは低負荷時と判断されると、ステップ２０４に進んで一度加圧された燃料が再度高圧燃料ポンプ１０で供給されるように、第二制御弁１５を開くと共に、ステップ２０５に進んで切換弁４０を低圧フィードポンプ８の吸入側に切り換え、燃料温度の上昇を図る。一方、ステップ２０７で高負荷時であると判断されると、ステップ２０８に進んで第二制御弁１５を開くと共に、ステップ２０９に進んで切換弁４０を燃料タンク１８側に切り換え、加圧後の燃料の一部を燃料タンク９に戻すことで、燃料温度の低下を促す。また、ステップ２０７において、運転状態が高負荷ではないと判断されたとき、つまり、運転状態が始動時でも低負荷でも高負荷でもない状態と判断されたとき（中負荷）、燃料温度の変更が必要ないとして、第二制御弁１５を全閉に制御する。
【００２８】次に、本発明の実施の形態３を説明する。図９は、実施の形態３の基本的な構成を示すもので、実施の形態１との重複した説明を避けるため、実施の形態１と共通する構成については同じ符号を付することとし、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００２９】燃料タンク１８内の燃料は、低圧フィードポンプ８により吸い上げられ、第一制御弁９を経て高圧燃料ポンプ１０の吸込口に供給される。高圧燃料ポンプ１０で加圧された燃料は高圧配管１１を介してコモンレール１２に導かれ、コモンレール１２内に蓄圧された燃料は各供給管１３を経て各気筒に対応する燃料噴射ノズル５へ供給される。燃料噴射ノズル５で発生した余剰燃料はリターン通路１４を経て燃料タンク１８に戻される。リターン通路１４の途中には切換弁４３を介して低圧フィードポンプ８の吸入側に連通する環流路４４が設けられている。この切換弁４３は、燃料噴射ノズル５側を、燃料タンク１８側或いは低圧フィードポンプ８の吸入側に切り換えるもので、コントロールユニット６の指示に基づいて切換を実行する。
【００３０】このような構成に基づき、燃料タンク１８内の燃料はフィードポンプ８により高圧燃料ポンプ１０に供給され、高圧燃料ポンプ１０内で加圧された燃料は高圧配管１１を通してコモンレール１２に蓄圧される。実施の形態３では、燃料噴射ノズル５に流入する燃料温度を次のようにして変化させる。つまり、燃料噴射ノズル５に流入する燃料温度の変更は、切換弁４３の切換により、燃料噴射ノズル５からリターン通路１１を介して戻される燃料を燃料タンク１８あるいは低圧フィードポンプ８の供給側に戻すかにより行う。具体的には、燃料温度を上昇させる場合、切換弁４３を低圧フィードポンプ８の吸入側に切り換えて、燃料噴射ノズル５からリターン通路１４を経て戻る燃料を低圧フィードポンプ８の吸入側に還流する。これにより、ー度加圧された燃料が燃料タンク１８に戻らず再び加圧されるため燃料温度が上昇する。
【００３１】逆に、燃料温度を下げたい場合には、切換弁４３を燃料タンク９側に切り換えることにより、燃料を燃料タンク９に戻し、加圧により暖まった燃料が直接低圧フィードポンプ８に戻されることを防止する。
【００３２】実施の形態３によるフローチャートを図１０に示す。まず、ステップ３０１では、機関の運転状態として、機関回転数Ｎｅ、機関負荷を代表するパラメータとして燃料噴射量Ｑ、機関温度を代表するパラメータとして水温Ｔｗを検出する。ステップ３０２では、図４のような機関回転数Ｎｅ−燃料噴射量Ｑマップをルックアップして、運転状態が低負荷域にあるのか高負荷域にあるのか判断すると共に、水温Ｔｗに基づいて運転状態が始動時にあるのかを判断する。ステップ３０３では運転状態が始動時にあるかどうか、ステップ３０５では運転状態が低負荷域にあるのか、また、ステップ３０６では運転状態が高負荷域にあるかどうかを判断する。ステップ３０３、３０５で始動時或いは低負荷時と判断されると、ステップ３０４に進んで切換弁４３を低圧フィードポンプ８の吸入側に切り換え、一度加圧され温度が上昇した燃料噴射ノズル５からの余剰燃料を低圧フィードポンプ８に還流し、燃料温度の上昇を図る。一方、ステップ３０６で高負荷時であると判断されると、ステップ３０７に進んで切換弁４３を燃料タンク１８側に切り換え、温度が上昇した燃料噴射ノズル５からの余剰燃料を低圧フィードポンプ８ではなく燃料タンク９に戻すことで、燃料温度の低下を促す。これにより、始動時や低負荷持のようにＨＣ排出量が増加するような運転条件では、燃料温度を高めることで燃料噴射後の微粒化促進等の効果と合間って燃焼温度を高めることが可能となり、ＨＣ排出量の抑制が可能となる。一方、高負荷時のように燃焼温度が高くなり、ＨＣ排出量が低下するものの、スモークやＮＯｘ排出量の増加するような運転条件では、燃料温度を低下させることで燃焼温度の低下を図ることにより、排気性能の悪化を抑制することができる。
【００３３】次に、実施の形態４を説明する。なお、燃料供給制御装置の基本的な構成は、図１に示した実施の形態１と同様である。図１１を参照して、ディーゼルエンジン１は、コモンレール１２および高圧燃料ポンプ９を備えると共に、過給機５１と、過給機の過給側すなわち機関の吸気系に設けられたインタクーラ５２と、機関の排気系に設けられたＥＧＲバルブ５３と、排気系下流に設けられた排気浄化用触媒５４とを備えている。過給機５１で圧縮された吸入空気は吸気効率を高めるため、インタークーラ５２により冷却され、エンジン１に吸入される。一方、エンジン１からの排気はＥＧＲバルブ３３により一部が吸気系に循環され、残りの大半は排気系下流に備えられた排気浄化用触媒５４を通過して機関外部に排出される。この排気浄化用触媒５４は例えば流入する排気ガスの還元剤濃度が低いときにＮＯｘを吸収し、流入する排気ガスの還元剤濃度が高いときにＮＯｘを放出還元する作用を有するＮＯｘトラップ触媒である。ここでは、触媒ケース内にはＨＣ吸着触媒とＮＯｘトラップ触媒の両方を備えている。このＨＣ吸着触媒は、低温時に排気中のＨＣを吸着し、所定温度を越えると吸着していたＨＣを脱離する特性を有する。そのため、脱離したＨＣが下流側のＮＯｘトラップ触媒に還元剤として供給されることでＮＯｘ触媒中のＨＣ／ＮＯｘ比が増大し、ＮＯｘ触媒の転換効率が向上する。しかし、ＨＣ吸着触媒のＨＣ吸着量が少なくなるとＮＯｘ触媒の転換効率は悪化することになる。
【００３４】そこで、実施の形態４では、先に述べた各実施の形態のように、燃料噴射ノズル５に流入する燃料温度を変更することで、還元剤となるＨＣ排出量の制御を行う。すなわち、吸着ＨＣ量が少ない場合には、燃料温度の低下によりＨＣ排出量を増加させ、逆に、吸着ＨＣ量が十分存在する場合には、燃料温度を高めてＨＣ排出量の増加を抑制するのである。この吸着ＨＣ量は、単位時間当たりのＨＣ吸着触媒からのＨＣ脱離量の特性を示すマップと、単位時間当たりのＨＣ吸着触媒へのＨＣ吸着量の特性を示すマップからエンジンの運転条件に基づいて演算される。すなわち、吸着領域においてはＨＣ吸着量マップから吸入空気量とエンジン回転数に基づき検索される吸着量を積算し、脱離領域ではＨＣ脱離量マップから吸入空気量とエンジン回転数から検索される脱離量をそれまでの吸着量から順次減算することで残りの吸着量を演算する。そして吸着量が所定の値より少ない場合には吸着領域でＨＣ増加手段によってＨＣ吸着触媒にＨＣを供給する。一方、吸着量が所定量より多い場合および吸着量がＨＣ増加手段により所定量に達した場合にはＨＣ増加手段によるＨＣ吸着触媒へのＨＣ供給は行わないものとする。
【００３５】図１２に実施の形態４によるフローチャートを示す。まず、ステップ４０１では、機関の運転状態として、機関回転数Ｎｅ、機関負荷を代表するパラメータとして燃料噴射量Ｑ、機関温度を代表するパラメータとして水温Ｔｗを検出する。ステップ４０２では機関回転数Ｎｅ−燃料噴射量Ｑマップをルックアップする。続いて、ステップ４０３では機関の運転状態がＨＣ吸着触媒でＨＣの吸着が行われる領域か或いは脱離が行われる領域かを判定する。脱離領域の場合、ステップ４０４に進んで、ＨＣ脱離量マップから運転状態に応じた単位時間当たりのＨＣ脱離量ｄｌを算出すると共に、前回までに吸着されている総ＨＣ吸着量ａから脱離量ｄｌを減算し、現在、ＨＣ吸着触媒に吸着されているＨＣ量を算出する。ステップ４０５では総吸着量ａから脱離量ｄｌを減算した結果が０を越えているか否かを判別し、その結果が０以下になったらステップ４０６に進んで総吸着量ａを０として総吸着量ａがマイナスとなることを回避する。
【００３６】一方、ステップ４０３で吸着領域と判断された場合、ステップ４０７ではＨＣ吸着量が所定値以上であるか否かを判断し、所定値以上ならステップ４０８に進んでＨＣ増加手段を停止、つまり、燃料噴射ノズルに流入する燃料温度を上昇させる。また、所定値以下の場合には、ステップ４０９に進んで、燃料噴射ノズルに流入する燃料温度を低下させ、排気浄化用触媒５４に流入するＨＣ量を増加させる。そしてステップ４１０では、ＨＣ吸着量マップから吸着量を検出し、ＨＣを増加させたことによるＨＣ量を総吸着量に加えることで総吸着量を更新する。
【００３７】以上のように、燃料噴射ノズル５に流入する燃料温度を変更することで，還元剤となるＨＣ排出量を制御するとともに、ＨＣ吸着触媒の堆積量をコントロールすることで、排気浄化用触媒５４の浄化率向上を図ることが可能であり、排気性能の改善が得られることとなる。
【００３８】以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても本発明に含まれる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３９９７
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１２年１月２８日（２０００．１．２８） |
| 【代理人】 |
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−２１４８３１（Ｐ２００１−２１４８３１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年８月１０日（２００１．８．１０） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２０８００（Ｐ２０００−２０８００） |
|