JPH0536015U - 低公害エンジン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気ガス中に含まれるＮＯｘが低減されるよ
う、ディーゼルエンジンの燃料噴射タイミングを制御す
る低公害エンジン装置を提供すること。 【構成】 ディーゼルエンジンの排気管内にＮＯｘセン
サ（１１）を設けると共に、排気管内における該ＮＯｘ
センサの上流にディーゼルパティキュレートフィルター
（１０）を設ける。そして、コントローラ（１２）によ
り、ＮＯｘセンサで検出されたＮＯｘ濃度が、所定のＮ
Ｏｘ目標値より小となるよう燃料噴射タイミングを制御
する。即ち、ＮＯｘ濃度が大である時は、燃料噴射タイ
ミングを遅らす。ディーゼルパティキュレートフィルタ
ー（１０）は、排気中のパティキュレートや黒煙を除去
し、ＮＯｘセンサの検出感度の大幅な低下を防止する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、排気ガス中に含まれるＮＯｘが低減されるようディーゼルエンジン を制御する低公害エンジン装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

車両の排気ガス中には窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」という）が含まれており、 これが大気汚染公害の原因の１つとなっている。特に、ディーゼルエンジン車の 排気ガス中には、ガソリンエンジン車よりも多く含まれており、その低減が大き な社会的課題となっている。このような状況に対応して、排気ガスのＮＯｘ濃度 に関し、運転モード等に応じて種々の法的規制も打ち出されている。

【０００３】 ところで、ディーゼルエンジンにおいては、エンジンへの燃料噴射タイミング と、排出されるＮＯｘ量との間には、燃料噴射タイミングが遅くなればＮＯｘ量 は減るという関係がある。図４は、燃料噴射タイミングが、エンジン回転角度に して上死点より何度進んでいる（時間的に早い）かを表す進角θを示す図である が、この進角θが小になるようにすれば、ＮＯｘ量は減る。しかし、進角θを小 にすると、燃費が悪くなるという難点が出て来る。

【０００４】 そこで従来のエンジンでは、車両製造時に、種々の運転モードでの排気ガス中 のＮＯｘ濃度を、車両からは独立した装置であるＮＯｘ検出装置を用いて測定し 、その検出値を基にして、燃費にも配慮しつつＮＯｘ排出量が法的規制値を下回 るよう、上記種々の運転モードでの燃料噴射タイミングを、予めコントローラ等 に設定していた。

【０００５】 なお、ＮＯｘ低減に関する従来の文献としては、例えば特開昭48−81775 号公 報，特開昭52−114825号公報等がある。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

（問題点） しかしながら、前記した従来の技術には、燃料噴射タイミングを部品等のバラ ツキを考慮して、多少遅れ気味に設定するので、燃費が悪くなるという問題点が あった。

【０００７】 （問題点の説明） 燃料噴射に関与する種々の部品について、性能にバラツキがあることは、或る 程度覚悟しなければならない。そのようなバラツキにより、同じ規格の車両であ っても、燃料噴射タイミングが予定していた時期より早くなっている（進角θが 予定より大になっている）車両も出て来る。すると、その車両に関しては、予定 より多くのＮＯｘが排出されることになり、場合によっては法的規制値をクリア できないこともある。従って、燃料噴射タイミングは、部品性能のバラツキを考 慮して、多少遅れ気味に設定していた。その結果、燃費は悪くなる。本考案は、 このような問題点を解決することを課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

前記課題を解決するため、本考案の低公害エンジン装置では、ディーゼルエン ジンの排気管内に設けられたＮＯｘセンサと、排気管内における該ＮＯｘセンサ の上流に設けられたディーゼルパティキュレートフィルターと、該ＮＯｘセンサ で検出されたＮＯｘ濃度が所定のＮＯｘ目標値より小となるよう燃料噴射タイミ ングを制御するコントローラとを具えることとした。

【０００９】

【作 用】

ディーゼルエンジンにおいては、エンジンへの燃料噴射タイミングを遅らすと 、排気に含まれるＮＯｘ量を減らすことが出来る。そこで、排気管内にＮＯｘセ ンサを配設し、そこからのＮＯｘ検出信号を考慮し、ＮＯｘが減少するよう燃料 噴射タイミングを制御する。他方、排気管内におけるＮＯｘセンサの上流に、デ ィーゼルパティキュレートフィルターを設置して、排気中のパティキュレートや 黒煙を除去する。これにより、ＮＯｘセンサの検出感度の大幅な低下を防止し、 ＮＯｘ濃度を正確に検出することが可能となる。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本考案の第 １の実施例を示す図である。図１において、１は吸気管、２はエンジン（ディー ゼルエンジン）、３は排気管、４は燃料タンク、５は燃料パイプ、６は燃料噴射 ポンプ、７は筒内インジェクター、８はエンジン回転センサ、９はコントロール レバーセンサ、１０はディーゼルパティキュレートフィルター（以下「ＤＰＦ」 という）、１１はＮＯｘセンサ、１２はコントローラである。

【００１１】 燃料噴射ポンプ６からエンジン２へ燃料を噴射するタイミングは、一般にエン ジン２の作動状況に対応しながら、コントローラ１２からの指令によって決めら れる。エンジン２の作動状況を知るために、エンジン回転センサ８によりエンジ ン回転数を検出し、コントロールレバーセンサ９によりエンジン負荷を検出して いる。

【００１２】 本考案では、排気管３内のＮＯｘを検出し得るようＮＯｘセンサ１１を配設し 、エンジン作動時に現に排出されているＮＯｘ量を考慮して、エンジン２への燃 料噴射タイミングを制御する。ＮＯｘセンサ１１の感度は、排気中にパティキュ レート（微粒子）や黒煙が多いと大幅に低下してしまうので、排気管３内におけ るＮＯｘセンサ１１の上流に、それらを除去するＤＰＦ１０を配設する。

【００１３】 図３は、以上のような第１の実施例の動作を説明するフローチャートである。 ステップ１…各センサにより、ＮＯｘ濃度，エンジン回転数，エンジン負荷を検 出する。 ステップ２…検出したＮＯｘ濃度値が、法的規制値等をクリアするために予め定 めてあるＮＯｘ目標値より小か否かチェックする。もし、ＮＯｘ目標値より小で あれば、良好な状態であるから、燃料噴射タイミングはそのままの値を維持し（ つまり進角θは変更せず）、ステップ１へ戻る。ＮＯｘ目標値は、エンジンがど のような作動状況の場合は、どれくらいの値というようにエンジン作動状況に応 じて決められているので、検出したエンジン回転数やエンジン負荷は、ＮＯｘ目 標値を採択する際にも考慮に入れられる。

【００１４】 ステップ３…ＮＯｘ目標値より小でない場合には、進角θを所定角度Δθ（例 えば、０．１度）だけ小にする。即ち、燃料噴射タイミングをΔθだけ遅らす。 遅らすと、エンジンでの燃焼状態が悪くなり燃費が悪くなるが、ＮＯｘ量は減少 する。その後、ステップ２に戻り、再びＮＯｘ濃度をチェックし、まだＮＯｘ目 標値より小にならなければ、更にΔθだけ燃焼噴射タイミングを遅らす。これを 繰り返すことにより、ＮＯｘ目標値より小にする。

【００１５】 なお、ステップ２でＮＯｘ目標値との比較をした際、現に検出したＮＯｘ濃度 がＮＯｘ目標値より大幅に小であった場合には、ＮＯｘ目標値を超えない範囲で 燃料噴射タイミングを早め（進角θを増大させ）てもよい。燃料噴射タイミング を早めれば燃費が良くなるから、ＮＯｘ濃度をＮＯｘ目標値より小に押さえつつ も、燃費を向上させることが出来る。

【００１６】 図２は、本考案の第２の実施例を示す図である。これは、第１の実施例に加え て、ＮＯｘを低減させる別の手段であるＮＯｘ触媒を併用した例である。符号は 図１のものに対応し、１３は排気管内燃料噴射部、１４はＮＯｘ触媒、１５はＨ Ｃセンサである。ＮＯｘ触媒１４は、ＮＯｘを除去する作用を有する触媒であり 、排気管３内におけるＤＰＦ１０の下流側に設ける。ＮＯｘセンサ１１は、排気 管３より排出されるＮＯｘを検出するために設置するものであるから、ＮＯｘ触 媒１４の下流側に設ける。

【００１７】 排気管内燃料噴射部１３は、燃料を霧状にして排気管３内に噴射し、排気にま んべんなく燃料を含ませるための装置である。排気管内燃料噴射部１３としては 、例えば超音波噴射弁を具えたものを用いることが出来る。これは超音波の振動 により、燃料を霧状にして噴射するものである。排気管３内に燃料を噴射する理 由は、ＮＯｘ触媒１４の作用を活発に行わせるためである。ＮＯｘ触媒１４は、 そこを通流する排気に、炭化水素（ＨＣ）が４００ｐｐｍ程度含まれている場合 に、最も活発に作用することが分かっている。そこで、ＮＯｘ触媒１４の上流に て、炭化水素（ＨＣ）を含むところの燃料を噴射して、ＨＣ濃度を４００ｐｐｍ 程度の濃度にしてやる。

【００１８】 そのために、排気管３内のＮＯｘ触媒１４の近傍にＨＣセンサ１５を配設し、 ＨＣ濃度を検出してコントローラ１２に送り、それに基づき排気管内燃料噴射部 １３からの噴射燃料量を制御する。その制御は、燃料噴射時間を制御することに よって行う。ＨＣセンサ１５は、ＮＯｘ触媒１４に流れ込む排気中のＨＣ濃度を 検出するためのものであるから、ＮＯｘ触媒１４の上流側に設置するのが好まし い。しかし、実際問題としては、ＮＯｘ触媒１４の上流側でも下流側でもＨＣ濃 度は殆ど変化しないから、ＨＣセンサ１５はいずれの側に設置しても構わない。

【００１９】 図５は、第２の実施例の動作を説明するフローチャートである。これに従って 動作を説明する。 ステップ１…各センサにより、ＮＯｘ濃度，エンジン回転数，エンジン負荷およ びＨＣ濃度の検出を行う。 ステップ２…ＨＣ濃度が４００ｐｐｍより大かチェックする。ＨＣ濃度が４００ ｐｐｍ程度の時、ＮＯｘ触媒１４の作用は最も活発になり、それより小でも大で も衰える。しかし、４００ｐｐｍ程度より大の場合は衰える程度が少ない。そこ で、ここでは制御を簡略にするため、４００ｐｐｍより大となればＯＫであると している。

【００２０】 ステップ３…もし４００ｐｐｍより大でなければ、排気管内燃料噴射部１３か らの燃料噴射時間Ｔを所定時間ΔＴだけ長くする。それで再びステップ１に戻り 、ＨＣ濃度を検出してみる。まだ、４００ｐｐｍより大となっていなければ、更 にΔＴだけ長くする。 ステップ４…ＮＯｘ濃度が、ＮＯｘ目標値より小か否かチェックする（図３のス テップ２と同じ動作）。 ステップ５…ＮＯｘ濃度がＮＯｘ目標値より小でない場合は、進角θをΔθだけ 小とする（図３のステップ３と同じ動作）。

【００２１】 第１の実施例は、ＮＯｘ濃度が大だと進角θを小にするという燃料噴射タイミ ングの制御だけで、ＮＯｘ濃度を低減しようとするものである。しかし、第２の 実施例は、第１の実施例の制御に加え、ＮＯｘ触媒１４を配設することによって もＮＯｘを除去しているので、同じＮＯｘ目標値までＮＯｘを低減しようとする 場合、燃料噴射タイミングの制御によるＮＯｘ低減作用の負担が減る。従って、 燃料噴射タイミングを第１の実施例ほどに遅らさなくともよい（進角θを小にし なくともよい）ので、第１の実施例に比べて燃費が向上する。

【００２２】

【考案の効果】

以上述べた如く、本考案の低公害エンジン装置によれば、排気管中に現に排出 されているＮＯｘ濃度を直接検出し、それを反映してＮＯｘ濃度が低下するよう 燃料噴射タイミングを制御するので、部品のバラツキ等を考慮して多少遅れ気味 に設定されていた従来の燃料噴射タイミングより、燃料の噴射が早くなされる。 そのため、燃費が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例を示す図

【図２】本考案の第２の実施例を示す図

【図３】第１の実施例の動作を説明するフローチャート

【図４】進角を示す図

【図５】第２の実施例の動作を説明するフローチャート

【符号の説明】

１ 吸気管 ２ エンジン ３ 排気管 ４ 燃料タンク ５ 燃料パイプ ６ 燃料噴射ポンプ ７ 筒内インジェクター ８ エンジン回転センサ ９ コントロールレバーセンサ １０ ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ
ー） １１ ＮＯｘセンサ １２ コントローラ １３ 排気管内燃料噴射部 １４ ＮＯｘ触媒 １５ ＨＣセンサ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼルエンジンの排気管内に設けら
   れたＮＯｘセンサと、排気管内における該ＮＯｘセンサ
   の上流に設けられたディーゼルパティキュレートフィル
   ターと、該ＮＯｘセンサで検出されたＮＯｘ濃度が所定
   のＮＯｘ目標値より小となるよう燃料噴射タイミングを
   制御するコントローラとを具えたことを特徴とする低公
   害エンジン装置。