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JP3750293B2 - Engine control device - Google Patents
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JP3750293B2 - Engine control device - Google Patents

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Description

【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浄化触媒を備え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、ディーゼルエンジンにおいては、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、ディーゼルエンジンに対しては、例えばNOxとHCとによりNOxをN2に分解浄化する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NOx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】
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け、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(HC成分)を添加するディーゼル機関が開示されている。
【0006】
一方、排気ガス中のNOxを低減する他の手段として、EGR(Exhaust Gas Recirculation)システムが知られている。EGRシステムは、排気系と吸気系との間に連通路を設け、この連通路を通じて排気ガスの一部を吸気系に戻す再循環動作を行うものである。吸気系に戻す排気ガスの量は、連通路に設けられたコントロールバルブ(EGRバルブ)によって調節される。このような排気ガスの再循環により、燃焼の際の最高温度が低くなって、NOxの生成量が低減する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、下記のような理由により、NOx浄化触媒に未燃燃料を供給するシステムとEGRシステムとは、同一のエンジンに設けられることはなかった。
【0008】
つまり、NOx浄化触媒の浄化性能を向上させようとして排気系に未燃燃料を供給すると、その未燃燃料の一部は排気ガスとともに上記連通路を通じて吸気系に戻される。この際、排気ガスはEGRバルブを通過することになるが、排気ガス中の未燃燃料がEGRバルブに付着してしまうおそれがあった。EGRバルブに相当量の燃料が付着してしまうと、バルブの円滑な作動が妨げられ、ひいてはバルブの制御が不能になる場合もある。
【0009】
従って、未燃燃料を供給するシステムとEGRシステムとを併存させることは困難であると考えられていた。
【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、NOx浄化触媒に未燃燃料を供給するシステムとEGRシステムとを備え、双方のシステムを有効に活用するエンジンの制御装置を提供することにある。
【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、EGR運転中には未燃燃料の供給を抑制することにした。
【0012】
具体的には、請求項1に記載の発明は、ディーゼルエンジンの燃焼室に臨む燃料噴射手段と、排気系と吸気系とを連通し排気ガスの一部を吸気系に戻す排気ガス還流通路と、該排気ガス還流通路を開閉する排気ガス還流バルブとを備えた排気ガス還流手段と、上記排気系において上記排気ガス還流通路の流入口よりも下流側に設けられたNOx浄化触媒と、圧縮行程終期に上記燃料噴射手段から燃料を噴射させて上記燃焼室内で燃焼を起こさせる通常噴射手段と、上記NOx浄化触媒に未燃燃料を供給するために、排気行程時に上記燃料噴射手段に燃料噴射を実行させる排気行程噴射手段と、上記排気ガス還流バルブが開状態のときに、吸気行程において上記燃料噴射手段に燃料噴射を実行させる吸気行程噴射手段と、上記排気ガス還流バルブが開状態のときに上記排気行程噴射手段による排気行程噴射を禁止する抑制手段とを備えるとともに、さらに、冷間時を判定する冷間時判定手段を備えており、上記吸気行程噴射手段を、上記冷間時判定手段が冷間時と判定したときは、吸気行程の初期に上記燃料噴射手段に燃料噴射を実行させるものとしたものである。
【0013】
上記発明特定事項により、まず、排気ガス還流バルブが開状態のときには、未燃燃料の供給が抑制されるので、排気ガス還流バルブに大量の燃料が付着することが防止される。その結果、排気ガス還流運転が円滑に行われる
【0014】
また、排気ガス還流バルブが開状態のときには、吸気行程時に燃料噴射が実行される。吸気行程時に噴射された燃料は、圧縮行程終期に噴射された燃料とともに燃焼し、生成される燃ガスはHC成分を多く含むようになる。従って、未燃燃料の供給を行わないので排気ガス還流バルブに燃料が付着することがない一方、NOx浄化触媒にHC成分が供給され、NOx浄化触媒の浄化性能が向上する。
【0015】
さらにエンジン冷間時には、吸気行程初期に燃料噴射を行い、燃焼ガスに含まれるHC成分を増加させる。そして、この燃焼ガスに含まれるHC成分がNOx浄化触媒に吸着される。その結果、NOx浄化触媒が十分に活性化していない冷間時であっても、系外へのNOxの排出量が低減する。
【0016】
加えて、上記の構成では、燃焼室に臨む燃料噴射手段によって未燃燃料を供給できるので、NOx浄化触媒に未燃燃料を供給するための特別な燃料供給手段が不要となる。
【0017】
【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。
【0018】
参考例
まず、本発明に係るエンジン制御装置の基本的な構成を説明するための参考例を説明する。エンジン1はディーゼルエンジンであり、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。
【0019】
エンジン本体2に対しては、いわゆるコモンレール6が設けられている。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(ECU)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。
【0020】
各気筒5には、制御信号に応じソレノイドによりニードル弁が作動することによって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。燃料噴射手段であ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。
【0021】
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。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11によって噴射圧力が検出される。
【0022】
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。
【0023】
この排気管13の途中には、金属担持ゼオライトで構成されたNOx浄化触媒を備えた触媒コンバータ14が設置されている。金属担持ゼオライトとしては、例えば、Y型、β型、メゾポア、MFI等のゼオライトにPt、Rh、Ir等の貴金属や遷移金属Cuなどの活性金属を担持したものを用いる。
【0024】
排気マニホールド12とサージタンク3とは、排気ガス還流バルブたるEGRバルブ61が設けられたEGR通路60によって連通されている。このEGR通路60は、排気ガスの一部をサージタンク3に戻すための排気ガス還流通路であり、EGRバルブ61の開度を制御することにより、サージタンク3に戻される排気ガスの量が調節されるようになっている。
【0025】
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。
【0026】
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26a,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。
【0027】
また、シリンダヘッド24には、燃焼室25の中央位置に開口する段付状のインジェクタ挿入孔31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24とが一体化されている。
【0028】
図4に示すように、インジェクタ本体101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7aには、図5に拡大して示すように、一端がサック105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104が設けられている。
【0029】
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。
【0030】
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、エンジンの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、後述の通常噴射、排気行程噴射または吸気行程噴射を実行するようになっている。
【0031】
次に、図6のブロック線図を参照しながら、ECU40によって形成されるエンジンの制御系統50の構成について説明する。
【0032】
制御系統50は、通常噴射制御を実行する通常噴射制御手段51と、排気行程噴射制御を実行する排気行程噴射制御手段52と、吸気行程噴射制御を実行する吸気行程噴射制御手段53とを備えるとともに、運転状態が予め設定した所定のEGRゾーンにあるか否かを判定するEGRゾーン判定手段54と、運転状態がEGRゾーンにないときにEGR運転を禁止するEGR抑制手段55と、運転状態がEGRゾーンにあるときに排気行程噴射を禁止する排気行程噴射禁止手段56とを備えている。これら各手段51〜56は、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等の各センサから信号を受け取り、後述する所定のアルゴリズムに基づいてインジェクタ7、調圧バルブ10、EGRバルブ61等を調節することにより、各制御を実行する。
【0033】
次に、制御系統50が行うエンジンの燃料噴射制御の動作について説明する。
【0034】
制御系統50は、運転状態に応じて通常噴射制御、排気行程噴射制御及び吸気行程噴射制御を適宜組み合わせて燃料噴射を行う。まず、各噴射制御について説明する。
【0035】
(通常噴射制御)
通常噴射制御は、ピストン23が圧縮上死点付近にあるとき、つまり圧縮行程終期にインジェクタ7から燃焼室25へ燃料を噴射し、燃焼室25内で燃焼を起こさせてトルクを発生させるために行う燃料噴射である。
【0036】
通常噴射制御は、通常噴射制御手段51によって行われる。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演算するとともに、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ときに、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。
【0037】
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。
【0038】
(排気行程噴射制御)
排気行程噴射は、触媒コンバータ14のNOx浄化触媒に燃料成分を添加供給することを目的として、排気行程時に行う燃料噴射である。
【0039】
排気行程噴射制御は排気行程噴射制御手段52により行われるが、その制御方法は基本的に通常噴射制御と同様である。つまり、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。
【0040】
(吸気行程噴射制御)
吸気行程噴射は、吸気行程時に行う燃料噴射である。
【0041】
社団法人自動車技術会学術講演会前刷集963(1996−5)の第83頁に開示されているように、一般に、上死点から噴射時期を早めていくと、始めは燃焼ガス中のNOx成分は増加する一方、HC成分は減少する。ところが、更に噴射時期を早めていくと、逆に、NOx成分は減少する一方、HC成分は増加するようになる。これは、噴射時期を早めるほど燃料は燃焼室全体に広がりやすいこと、燃焼は燃焼室全体で同時に起こりやすいこと、燃焼場の温度が低いこと等に起因するものと考えられる。
【0042】
従って、吸気行程時に噴射された燃料は、通常噴射時に噴射された燃料とともに燃焼するが、燃焼後のガスにはHC成分が多く含まれるようになる。そのため、燃焼室25から排出される燃焼ガスはHC成分を多く含み、触媒コンバータ14のNOx浄化触媒に対して多くのHC成分を供給することになる。つまり、吸気行程噴射は、NOx浄化触媒に対して多くのHC成分を供給することを目的として行われる燃料噴射である。
【0043】
吸気行程噴射は、吸気行程噴射制御手段53によって行われるが、その制御方法は基本的に通常噴射制御と同様である。つまり、吸気行程噴射制御手段53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、制御系統50による燃料噴射制御を説明する。
【0045】
始めに、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43からの信号に基づいてエンジン水温を検出する。
【0046】
そして、ステップST4において、通常噴射制御手段51が運転状態に応じて通常噴射の噴射圧力、噴射時期及び噴射量を設定する。
【0047】
その後、ステップST5に進み、EGRゾーン判定手段54により、運転状態が予め設定した所定のEGRゾーンにあるか否かが判定される。本実施形態では、EGRゾーンの判定は、エンジン水温に基づいて行われる。つまり、エンジン水温が所定値T1以上であれば、運転状態はEGRゾーンにあると判定される。
【0048】
運転状態がEGRゾーンにあると判定された場合には、ステップST6に進み、運転状態に応じてEGRバルブ61の開度が調節され、EGR運転が行われる。そして、ステップST7に進み、排気行程噴射禁止手段56によって排気行程噴射が禁止される。その後、ステップST8に進み、吸気行程噴射制御手段53によって、運転状態に応じて吸気行程噴射の噴射圧力、噴射時期及び噴射量が設定される。
【0049】
一方、ステップST5で運転状態がEGRゾーンにないと判定されたときは、ステップST9に進んで、EGR抑制手段55がEGRバルブ61を閉鎖する。つまり、EGR運転が禁止される。その後、ステップST10に進み、排気行程噴射制御手段52によって、運転状態に応じて排気行程噴射の噴射圧力、噴射時期及び噴射量が設定される。
【0050】
そして、ステップST8における吸気行程噴射の設定またはステップST10における排気行程噴射の設定がなされた後は、ステップST11に進んで、各燃料噴射が実行される。
【0051】
以上のような制御が行われることにより、図8に示すように、EGR運転時にあっては、吸気行程でいったん燃料が噴射されるとともに、圧縮行程終期に燃料が噴射される。吸気行程で噴射された燃料は、圧縮行程終期においては燃焼室25の全体に広がっており、圧縮行程終期に噴射された燃料とともに燃焼する。その結果、燃焼後はHC成分を多く含んだ燃焼ガスが生成される。そして、燃焼ガスの一部は、EGR通路60を通じてサージタンク3に戻され、吸気行程において燃焼室25内に導入される。
【0052】
一方、EGR運転を行わないとき、つまり非EGR運転時にあっては、圧縮行程終期に燃料噴射が行われ、この燃料は燃焼室25内で燃焼して燃焼ガスとなる。その後、排気行程の前期で燃料噴射が行われ、この噴射燃料は燃料ガスとともに燃焼室25から排出される。EGR通路60は閉鎖されているので、排出された燃焼ガス及び未燃燃料はそのまま排気管13を流れ、触媒コンバータ14を通過する。この際、未燃燃料のHC成分はNOx浄化触媒に吸着され、NOx浄化触媒の浄化性能を向上させる。
【0053】
以上のように、本制御系統50による燃料噴射制御によれば、EGR運転中には吸気行程噴射を実行する一方、排気行程噴射を禁止するので、未燃燃料がEGRバルブ61に付着することを防止することができる。従って、EGRの制御が不能となる事態を未然に防止することができる。
【0054】
この際、吸気行程時に噴射した燃料によりHC成分を多く含んだ燃焼ガスが生成され、この燃焼ガスが触媒コンバータ14内のNOx浄化触媒の浄化性能を向上させる。従って、EGRによるNOx低減の効果と、NOx浄化触媒の浄化性能向上によるNOx低減の効果とが相まって、系外に排出されるNOxを一層低減することが可能となる。
【0055】
一方、非EGR運転中には、吸気行程噴射は実行せず、排気行程噴射を行う。従って、未燃燃料はEGR通路60を流れることなく触媒コンバータ14のNOx浄化触媒に吸着される。その結果、NOx浄化触媒の浄化性能が向上し、系外に排出されるNOxを低減することができる。
【0056】
このように、本制御系統50によれば、NOx浄化触媒に未燃燃料を供給するシステムとEGRシステムとを併存させ、双方のシステムを適宜有効に活用することが可能となる。
【0057】
<実施形態>
本願発明の実施形態に係る制御系統50aは、上記参考例において、冷間時か否かを考慮したうえで吸気行程噴射を実行するものである。
【0058】
図9に示すように、本制御系統50aでは、参考例の制御系統50の構成に加え、冷間時を判定する冷間時判定手段57が設けられている。
【0059】
非冷間時には、触媒コンバータ14内の触媒は活性化している場合が多い。このような場合には、特に吸気行程噴射を行わなくても、EGRのみによってNOxを十分低減することができる。その一方、冷間時には、触媒は十分に活性化しておらず、NOxの浄化率が低いため、HC成分を積極的に添加することが望ましい。
【0060】
そこで、図10に示すように、本制御系統50aによる燃料噴射制御では、EGR運転時、ステップST7で排気行程噴射を禁止した後に、ステップST12において冷間時の判定が行われる。
【0061】
冷間時の判定は、エンジン水温が予め設定した所定の冷間時ゾーンにあるか否かに基づいて行われる。本実施形態では、図11に示すように、エンジン水温が所定値T1以上かつ所定値T2以下のときに、冷間時であると判定する。
【0062】
ステップST12において、冷間時判定手段57が冷間時と判定したときには、ステップST8に進んで、吸気行程噴射の設定が行われる。本実施形態では、特に、吸気行程噴射の噴射時期を吸気行程の初期に設定することとしている。ステップST8で吸気行程噴射の設定が終了すると、ステップST11に進んで各噴射が実行される。
【0063】
一方、ステップST12において、冷間時判定手段57が冷間時でないと判定したときには、吸気行程噴射の設定を行うことなく、ステップST11に進んで通常噴射のみを実行する。
【0064】
従って、非冷間時には、吸気行程噴射を実行しないこととして噴射制御を簡単化する一方、冷間時には、EGRによる吸気温度の上昇を利用し、吸気行程噴射によってより多くの低級HC成分を含んだ燃焼ガスを生成する。そして、HC成分をNOx浄化触媒に吸着させ、その浄化性能を向上させる。このことにより、あまり活性化していない状態であっても、NOx浄化触媒は十分な浄化作用を行うので、系外に排出されるNOxを十分低減することができる。
【0065】
特に、吸気行程噴射は吸気行程の初期に行われているので、生成された燃焼ガスにはより多くのHC成分が含まれる。従って、NOx浄化触媒の浄化性能を一層向上することができる。
【0066】
<その他の実施形態>
上記の実施形態においては、EGRゾーンの判定はエンジン水温に基づいて行っていたが、EGRゾーンの判定方法は他の方法であってもよい。例えば、エンジン回転数とトルクとの関係に基づいてEGRゾーンの判定を行ってもよい。
【0067】
上記の実施形態においては、運転状態がEGRゾーンにないときにはEGRバルブ61を閉鎖していた。しかし、EGR運転中に、EGRバルブ61を完全に閉鎖するのではなく、その開度を小さく設定するようにしてもよい。つまり、排気行程噴射を行うときに、EGR運転を完全に禁止するのではなく、EGRバルブ61に燃料が付着しない程度にEGR通路60を通過するガス量を減少させてもよい。言い換えると、EGRを抑制するようにしてもよい。
【0068】
実施形態において、非冷間時にも吸気行程噴射を行うようにしてもよい。この場合、冷間時の吸気行程噴射と非冷間時の吸気行程噴射との間で設定値に差を設ける。例えば、冷間時の噴射量を非冷間時の噴射量よりも多くする。
【0069】
なお、排気ガスが高温と思われる高負荷域では、EGRバルブ61を閉鎖してEGR運転を停止し、排気行程噴射を実行するようにしてもよい。この場合、EGR運転を停止することにより排気ガスの温度上昇が抑制される一方、排気行程噴射で噴射される燃料によって排気ガスの温度が低下するため、NOx浄化触媒の高温劣化に対する保護が可能となる。
【0070】
また、上記実施形態では、吸気行程前半で燃料を噴射するようにしたが、吸気行程後半で燃料噴射を行ってもよい。
【0071】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、以下のような効果が発揮される。
【0072】
請求項1に記載の発明によれば、排気ガス還流バルブが開状態のときには、未燃燃料の供給を抑制するので、排気ガス還流バルブに大量の燃料が付着することを防止することができる。その結果、排気ガス還流バルブの作動不良を防止することができ、排気ガス還流運転を円滑に行うことができる。従って、未燃燃料を供給するシステムと排気ガス還流システムとを併存させ、それらを適宜有効に活用することが可能となる。
【0073】
また、通常噴射に用いる燃料噴射手段によって未燃燃料を供給することができ、NOx浄化触媒に未燃燃料を供給するための特別な燃料供給手段が不要となる。従って、制御装置を簡単化することができ、安価に構成することができる。
【0074】
また、排気ガス還流バルブが開状態のときには、吸気行程時に燃料噴射が実行され、燃料ガスはHC成分を多く含むようになる。従って、未燃燃料の供給を行わないので排気ガス還流バルブに燃料が付着することがない一方、NOx浄化触媒にHC成分が供給され、NOx浄化触媒の浄化性能が向上する。
【0075】
さらに、排気ガス還流運転中の冷間時には、吸気行程初期に燃料噴射を行うので、燃焼ガスに含まれるHC成分を増加させることができる。従って、NOx浄化触媒が十分に活性化していない冷間時であっても、NOx浄化触媒の浄化性能が向上するので、系外へのNOxの排出量を低減することができる
【図面の簡単な説明】
【図1】 エンジンの制御系統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】 参考例に係る制御系統のブロック構成図である。
【図7】 参考例に係る燃料噴射制御のフローチャートである。
【図8】 燃料噴射制御のタイムチャートである。
【図9】 実施形態に係る制御系統のブロック構成図である。
【図10】 実施形態に係る燃料噴射制御のフローチャートである。
【図11】 EGRゾーン及び冷間時ゾーンを示す図である。
【符号の説明】
1 エンジン
3 サージタンク
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
12 排気マニホールド
13 排気管
14 触媒コンバータ
40 ECU
41 クランク角センサ
50 制御系統
60 EGR通路
61 EGRバルブ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to an engine control device, and more particularly, to an engine control device including an NOx purification catalyst in an exhaust system.
[0002]
[Prior art]
  Conventionally, in an engine such as an automobile, a catalyst is provided in an exhaust system to purify exhaust gas after combustion. A three-way catalyst is often used as such an exhaust gas purifying catalyst. The three-way catalyst is excellent for three components that adversely affect the environment among harmful components contained in the exhaust gas, that is, carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), and nitrogen oxide (NOx). Demonstrates purification properties.
[0003]
  However, in a diesel engine, combustion is performed in an oxygen-excess state than the stoichiometric air-fuel ratio (air / fuel = 14.7), so the composition of the exhaust gas after combustion also reflects the air-fuel ratio at the time of combustion. Excessive state. However, the conventional three-way catalyst has a problem in that NOx cannot be effectively removed because the purification performance against NOx is extremely lowered under an oxygen-excess atmosphere (lean atmosphere). Therefore, for diesel engines, NOx is reduced to N by, for example, NOx and HC.2Catalysts exhibiting excellent NOx purification characteristics even in lean atmosphere (hereinafter referred to as NOx purification catalysts) have come to be used, such as metal-supported zeolite that is decomposed and purified.
[0004]
  By the way, in recent years, regarding this type of NOx purification catalyst, it has been known that the NOx purification rate is improved by adding an HC component. An attempt has been made to improve the characteristics of the NOx purification catalyst by using this characteristic and adding and supplying fuel to the exhaust gas.
[0005]
  For example, Japanese Utility Model Publication No. 3-68516 discloses a diesel engine in which a zeolite-based catalyst is provided in an exhaust system, and a fuel component (HC component) is added to the exhaust gas after combustion using an injector for fuel supply. ing.
[0006]
  On the other hand, an EGR (Exhaust Gas Recirculation) system is known as another means for reducing NOx in exhaust gas. The EGR system performs a recirculation operation in which a communication path is provided between an exhaust system and an intake system, and a part of the exhaust gas is returned to the intake system through this communication path. The amount of exhaust gas returned to the intake system is adjusted by a control valve (EGR valve) provided in the communication path. Such exhaust gas recirculation reduces the maximum temperature during combustion and reduces the amount of NOx produced.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
  However, for the following reasons, the system for supplying unburned fuel to the NOx purification catalyst and the EGR system have not been provided in the same engine.
[0008]
  That is, when unburned fuel is supplied to the exhaust system so as to improve the purification performance of the NOx purification catalyst, a part of the unburned fuel is returned to the intake system through the communication path together with the exhaust gas. At this time, the exhaust gas passes through the EGR valve, but unburned fuel in the exhaust gas may adhere to the EGR valve. If a considerable amount of fuel adheres to the EGR valve, the smooth operation of the valve is hindered, and as a result, the control of the valve may be disabled.
[0009]
  Therefore, it has been considered difficult to coexist the system for supplying unburned fuel and the EGR system.
[0010]
  The present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to provide an engine that includes a system for supplying unburned fuel to a NOx purification catalyst and an EGR system, and that effectively utilizes both systems. It is to provide a control device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the present invention has decided to suppress the supply of unburned fuel during the EGR operation.
[0012]
  Specifically, the invention described in claim 1Fuel injection means facing the combustion chamber of the diesel engine;An exhaust gas recirculation means comprising an exhaust gas recirculation passage for communicating an exhaust system and an intake system and returning a part of the exhaust gas to the intake system, an exhaust gas recirculation valve for opening and closing the exhaust gas recirculation passage, and the exhaust system NOx purification catalyst provided downstream of the inlet of the exhaust gas recirculation passage inNormal injection means for injecting fuel from the fuel injection means at the end of the compression stroke to cause combustion in the combustion chamber;Supply unburned fuel to NOx purification catalystTherefore, an exhaust stroke injection unit that causes the fuel injection unit to perform fuel injection during an exhaust stroke, and an intake stroke injection that causes the fuel injection unit to perform fuel injection during an intake stroke when the exhaust gas recirculation valve is open. Means,When the exhaust gas recirculation valve is open,Prohibit exhaust stroke injection by exhaust stroke injection meansWith suppression meansAnd a cold time determination means for determining the cold time, and when the cold stroke determination means determines that the cold stroke determination means is cold, the intake stroke injection means is at the initial stage of the intake stroke. For causing the fuel injection means to perform fuel injectionIt is what.
[0013]
  By the above invention specific matters,First,When the exhaust gas recirculation valve is open, the supply of unburned fuel is suppressed, so that a large amount of fuel is prevented from adhering to the exhaust gas recirculation valve. As a result, exhaust gas recirculation operation is performed smoothly..
[0014]
AlsoWhen the exhaust gas recirculation valve is open, fuel injection is executed during the intake stroke. The fuel injected during the intake stroke burns with the fuel injected at the end of the compression stroke and is generated.BakedThe gas contains a lot of HC components. Therefore, since no unburned fuel is supplied, fuel does not adhere to the exhaust gas recirculation valve, while an HC component is supplied to the NOx purification catalyst, improving the purification performance of the NOx purification catalyst.
[0015]
  further,engineWhen cold, fuel injection is performed at the beginning of the intake stroke to increase the HC component contained in the combustion gas. The HC component contained in the combustion gas is adsorbed on the NOx purification catalyst. As a result, even when the NOx purification catalyst is not fully activated, the amount of NOx discharged outside the system is reduced.
[0016]
  In addition, in the above configuration, since the unburned fuel can be supplied by the fuel injection means facing the combustion chamber, a special fuel supply means for supplying unburned fuel to the NOx purification catalyst becomes unnecessary.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
  <Reference example>
  First,Reference example for explaining the basic configuration of an engine control device according to the present inventionexplain. Engine 1 is a diesel engineTheAs shown in FIG. 1, the engine body 2 of the engine 1 has four cylinders 5 arranged in a row. These cylinders 5 are respectively connected to four independent intake pipes 4 branched from the surge tank 3, and are configured such that fresh air is introduced through these intake pipes 4.
[0019]
  A so-called common rail 6 is provided for the engine body 2. The common rail 6 is a type of fuel injection device that stores high-pressure fuel and injects fuel into the combustion chamber of each cylinder 5 based on a control signal from a control unit (ECU) 40.
[0020]
  Each cylinder 5 is provided with an injector 7 for injecting fuel when a needle valve is operated by a solenoid in response to a control signal. These injectors 7 serving as fuel injection means are connected to a common rail 6.
[0021]
  The common rail 6 is connected to a fuel pump 9 via a fuel passage 8, and this fuel pump 9 is connected to a fuel tank (not shown). Therefore, the fuel pumped from the fuel pump 9 is supplied to each injector 7 through the common rail 6. A pressure regulating valve 10 is provided in the fuel passage 8. The pressure regulating valve 10 is a pressure adjusting means for adjusting the injection pressure of the injector 7 by adjusting the pressure of the fuel sent to the common rail 6. Therefore, the injection pressure is adjusted by the operation of the pressure regulating valve 10 according to the control signal. A pressure sensor 11 is provided on the common rail 6, and an injection pressure is detected by the pressure sensor 11.
[0022]
  The exhaust system of the engine 1 is provided with an exhaust manifold 12 that collects exhaust gas discharged from each cylinder 5 and an exhaust pipe 13 connected to the exhaust manifold 12.
[0023]
  In the middle of the exhaust pipe 13, a catalytic converter 14 having a NOx purification catalyst made of metal-supported zeolite is installed. As the metal-supported zeolite, for example, a zeolite that supports a noble metal such as Pt, Rh, or Ir and an active metal such as a transition metal Cu on a zeolite such as Y-type, β-type, mesopore, and MFI is used.
[0024]
  The exhaust manifold 12 and the surge tank 3 are communicated with each other by an EGR passage 60 provided with an EGR valve 61 that is an exhaust gas recirculation valve. The EGR passage 60 is an exhaust gas recirculation passage for returning a part of the exhaust gas to the surge tank 3, and the amount of exhaust gas returned to the surge tank 3 is adjusted by controlling the opening degree of the EGR valve 61. It has come to be.
[0025]
  Next, a specific configuration of the engine 1 will be described. As shown in FIGS. 2 and 3, a piston 23 is inserted into the cylinder formed by the cylinder block 21 so as to be slidable up and down. A combustion chamber 25 is defined by the lower surface of the cylinder head 24 attached to the upper part of the cylinder block 21, the inner peripheral surface (cylinder wall surface) of the cylinder block 21, and the upper surface of the piston 23.
[0026]
  The cylinder head 24 is provided with two air supply ports 26 that respectively communicate with the combustion chamber 25 from one side surface, and two exhaust ports 27 that respectively communicate with the combustion chamber 25 from the other side surface. As shown in FIG. 3, the openings 26a, 27a of the ports 26, 27 to the combustion chamber 25 are arranged in a square shape on the lower surface of the cylinder head. Each of the ports 26 and 27 is provided with on / off valves 28 and 29. That is, an intake valve 28 that opens and closes the opening 26 a of each air supply port 26 and an exhaust valve 29 that opens and closes the opening 27 a of each exhaust port 27 are provided. The valve shaft portions 28 a and 29 a of the intake valve 28 and the exhaust valve 29 pass through the cylinder head 24 and protrude upward. Umbrella portions 28b and 29b connected to the valve shaft portions 28a and 29a are in close contact with and separated from the valve seats 30 fitted into the openings 26a and 27a of the ports 26 and 27, respectively. .
[0027]
  Further, the cylinder head 24 is provided with a stepped injector insertion hole 31 that opens at the center position of the combustion chamber 25 in the vertical direction. An injector 7 is attached to the injector insertion hole 31. That is, the injector 7 is inserted into the injector insertion hole 31 with the fuel injection portion 7a at the tip thereof exposed in the combustion chamber 25. In other words, the fuel injection part 7 a is provided at a position facing the upper surface of the piston 23. Then, the two mounting bolts 32 pass through the fixed plate 33 supported by the upper surface of the flange portion 7b at the intermediate portion of the injector 7 and are screwed into the cylinder head 24, whereby the injector 7 and the cylinder head 24 are connected. It is integrated.
[0028]
  As shown in FIG. 4, a nozzle 102 is integrally provided at the lower portion of the injector main body 101, and the fuel injection portion 7 a is expanded downward. In the fuel injection portion 7a, as shown in an enlarged view in FIG. 5, four injection holes 106 having one end opened to the sack 105 are arranged in a cross shape in plan view. An oil chamber 104 for temporarily storing fuel is provided around a needle valve 103 slidably inserted into the nozzle 102.
[0029]
  A flange portion 7b provided at an intermediate portion of the injector main body 101 is provided with a fuel inlet 107 for introducing fuel supplied through the fuel supply pipe 15, and the fuel introduced from the fuel inlet 107 is supplied to the fuel supply passage. The oil chamber 104 is supplied via 108. A plunger (not shown) organically coupled to the needle valve 103 is slidably inserted in an intermediate portion of the injector body 101, and the plunger is slid based on a control signal from the ECU 40 described later. By moving in the vertical direction, the opening and closing of the needle valve 103 is controlled.
[0030]
  As shown in FIG. 1, the engine 1 includes a control unit (ECU) 40. The ECU 40 receives a signal from a crank angle sensor 41 that detects the crank angle of the engine, a signal from an engine load sensor 42 that detects the engine load, and a signal from an accelerator opening sensor 49 that detects the amount of depression of the accelerator pedal. And a signal from the water temperature sensor 43 for detecting the engine water temperature, a signal from the intake air temperature sensor 49b for detecting the intake air temperature, and the temperature of the exhaust gas immediately after being exhausted from the combustion chamber 25 after being installed in the exhaust manifold 12. A signal from the first exhaust temperature sensor 44 to be detected, a signal from the second exhaust temperature sensor 45 to detect the temperature of the exhaust gas immediately upstream of the catalytic converter 14, and the temperature of the exhaust gas immediately downstream of the catalytic converter 14 are detected. Signals from the third exhaust temperature sensor 46 to be detected are input, and based on these signals, the fuel pump 9, the pressure regulating valve 10, By controlling Njekuta 7 operation of each, so as to perform the normal injection, the exhaust stroke injection or intake stroke injection will be described later.
[0031]
  Next, the configuration of the engine control system 50 formed by the ECU 40 will be described with reference to the block diagram of FIG.
[0032]
  The control system 50 includes normal injection control means 51 that executes normal injection control, exhaust stroke injection control means 52 that executes exhaust stroke injection control, and intake stroke injection control means 53 that executes intake stroke injection control. The EGR zone determination means 54 for determining whether or not the operation state is in a predetermined EGR zone set in advance, the EGR suppression means 55 for prohibiting the EGR operation when the operation state is not in the EGR zone, and the operation state is EGR Exhaust stroke injection prohibiting means 56 for prohibiting exhaust stroke injection when in the zone is provided. Each of these means 51 to 56 receives a signal from each sensor such as the crank angle sensor 41, the accelerator opening sensor 49, the water temperature sensor 43, etc., and based on a predetermined algorithm described later, the injector 7, the pressure regulating valve 10, and the EGR valve 61. Each control is executed by adjusting the above.
[0033]
  Next, an operation of engine fuel injection control performed by the control system 50 will be described.
[0034]
  The control system 50 performs fuel injection by appropriately combining normal injection control, exhaust stroke injection control, and intake stroke injection control according to the operating state. First, each injection control will be described.
[0035]
  (Normal injection control)
  In the normal injection control, when the piston 23 is in the vicinity of the compression top dead center, that is, at the end of the compression stroke, fuel is injected from the injector 7 into the combustion chamber 25 to cause combustion in the combustion chamber 25 to generate torque. Fuel injection to be performed.
[0036]
  The normal injection control is performed by the normal injection control means 51. The normal injection control means 51 calculates the engine speed based on the signal from the crank angle sensor 41, detects the engine load from the engine load sensor 42, and performs basic fuel injection based on the engine speed and the engine load. Set the amount. Then, after correcting this basic fuel injection amount by the accelerator opening, the engine water temperature, etc., the final injection amount, injection pressure, injection timing, etc. are determined. When the predetermined injection timing, that is, the crank angle indicates a crank angle within a predetermined range set near the compression top dead center, a drive signal is output to the injector 7 for a time corresponding to the set injection amount. As a result, a predetermined amount of fuel is injected from the fuel injection portion 7a of the injector 7.
[0037]
  The crank angle, accelerator opening, and engine water temperature are detected by a crank angle sensor 41, an accelerator opening sensor 49, and a water temperature sensor 43, respectively.
[0038]
  (Exhaust stroke injection control)
  The exhaust stroke injection is fuel injection performed during the exhaust stroke for the purpose of adding and supplying a fuel component to the NOx purification catalyst of the catalytic converter 14.
[0039]
  The exhaust stroke injection control is performed by the exhaust stroke injection control means 52. The control method is basically the same as the normal injection control. That is, the exhaust stroke injection control means 52 receives a signal from the crank angle sensor 41 or the like, and sets the injection pressure, the injection timing, and the injection amount. Then, in response to signals from these sensors, a drive signal is output so that a predetermined amount of fuel is injected at a predetermined time to the injectors 7 of each cylinder.
[0040]
  (Intake stroke injection control)
  The intake stroke injection is fuel injection performed during the intake stroke.
[0041]
  As disclosed on page 83 of the Automotive Engineering Society Annual Lecture Preprint 963 (1996-5), in general, when the injection timing is advanced from the top dead center, NOx in the combustion gas is first introduced. The component increases while the HC component decreases. However, when the injection timing is further advanced, the NOx component decreases, whereas the HC component increases. This is thought to be due to the fact that the earlier the injection timing, the easier the fuel spreads throughout the combustion chamber, the combustion tends to occur simultaneously throughout the combustion chamber, and the temperature of the combustion field is low.
[0042]
  Therefore, the fuel injected during the intake stroke burns together with the fuel injected during normal injection, but the burned gas contains a lot of HC components. Therefore, the combustion gas discharged from the combustion chamber 25 contains a large amount of HC components, and a large amount of HC components is supplied to the NOx purification catalyst of the catalytic converter 14. That is, the intake stroke injection is fuel injection performed for the purpose of supplying a large amount of HC components to the NOx purification catalyst.
[0043]
  The intake stroke injection is performed by the intake stroke injection control means 53, and the control method is basically the same as the normal injection control. That is, the intake stroke injection control means 53 receives a signal from the crank angle sensor 41 or the like, and sets the injection pressure, the injection timing, and the injection amount. Then, in response to signals from these sensors, a drive signal is output so that a predetermined amount of fuel is injected at a predetermined time to the injectors 7 of each cylinder.
[0044]
  (Fuel injection control)
  The fuel injection control by the control system 50 will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0045]
  First, in step ST1, the engine speed is detected based on a signal from the crank angle sensor 41. Next, in step ST2, the accelerator opening is detected based on the signal from the accelerator opening sensor 49. In step ST3, the engine water temperature is detected based on the signal from the water temperature sensor 43.
[0046]
  In step ST4, the normal injection control means 51 sets the injection pressure, the injection timing, and the injection amount of normal injection according to the operating state.
[0047]
  Thereafter, the process proceeds to step ST5, where it is determined by the EGR zone determination means 54 whether or not the operating state is in a predetermined EGR zone set in advance. In the present embodiment, the EGR zone is determined based on the engine water temperature. That is, if the engine water temperature is equal to or higher than the predetermined value T1, it is determined that the operating state is in the EGR zone.
[0048]
  When it is determined that the operating state is in the EGR zone, the process proceeds to step ST6, the opening of the EGR valve 61 is adjusted according to the operating state, and the EGR operation is performed. In step ST7, the exhaust stroke injection prohibiting unit 56 prohibits the exhaust stroke injection. Thereafter, the process proceeds to step ST8, where the intake stroke injection control means 53 sets the injection pressure, the injection timing, and the injection amount of the intake stroke injection according to the operating state.
[0049]
  On the other hand, when it is determined in step ST5 that the operating state is not in the EGR zone, the process proceeds to step ST9, where the EGR suppression means 55 closes the EGR valve 61. That is, EGR operation is prohibited. Thereafter, the process proceeds to step ST10, where the exhaust stroke injection control means 52 sets the injection pressure, the injection timing, and the injection amount of the exhaust stroke injection according to the operating state.
[0050]
  Then, after the intake stroke injection is set in step ST8 or the exhaust stroke injection is set in step ST10, the routine proceeds to step ST11, where each fuel injection is executed.
[0051]
  By performing the control as described above, as shown in FIG. 8, during the EGR operation, fuel is once injected in the intake stroke and fuel is injected at the end of the compression stroke. The fuel injected in the intake stroke spreads throughout the combustion chamber 25 at the end of the compression stroke, and burns together with the fuel injected at the end of the compression stroke. As a result, combustion gas containing a large amount of HC components is generated after combustion. A part of the combustion gas is returned to the surge tank 3 through the EGR passage 60 and introduced into the combustion chamber 25 in the intake stroke.
[0052]
  On the other hand, when EGR operation is not performed, that is, during non-EGR operation, fuel injection is performed at the end of the compression stroke, and this fuel burns in the combustion chamber 25 to become combustion gas. Thereafter, fuel injection is performed in the first half of the exhaust stroke, and this injected fuel is discharged from the combustion chamber 25 together with the fuel gas. Since the EGR passage 60 is closed, the exhausted combustion gas and unburned fuel flow through the exhaust pipe 13 as they are and pass through the catalytic converter 14. At this time, the HC component of the unburned fuel is adsorbed by the NOx purification catalyst, and the purification performance of the NOx purification catalyst is improved.
[0053]
  As described above, according to the fuel injection control by the control system 50, the intake stroke injection is executed during the EGR operation while the exhaust stroke injection is prohibited, so that unburned fuel adheres to the EGR valve 61. Can be prevented. Therefore, it is possible to prevent a situation in which the EGR control is disabled.
[0054]
  At this time, combustion gas containing a large amount of HC component is generated by the fuel injected during the intake stroke, and this combustion gas improves the purification performance of the NOx purification catalyst in the catalytic converter 14. Therefore, combined with the effect of NOx reduction by EGR and the effect of NOx reduction by improving the purification performance of the NOx purification catalyst, it is possible to further reduce NOx discharged outside the system.
[0055]
  On the other hand, during the non-EGR operation, the intake stroke injection is not executed but the exhaust stroke injection is performed. Accordingly, the unburned fuel is adsorbed on the NOx purification catalyst of the catalytic converter 14 without flowing through the EGR passage 60. As a result, the purification performance of the NOx purification catalyst is improved, and NOx discharged outside the system can be reduced.
[0056]
  Thus, according to the present control system 50, the system for supplying unburned fuel to the NOx purification catalyst and the EGR system can coexist and both systems can be effectively used as appropriate.
[0057]
  <Implementation formState>
  Of the present inventionThe control system 50a according to the embodiment includes:Reference example aboveThe intake stroke injection is executed in consideration of whether or not it is cold.
[0058]
  As shown in FIG. 9, in the present control system 50a,Reference exampleIn addition to the configuration of the control system 50, a cold time determining means 57 for determining the cold time is provided.
[0059]
  When it is not cold, the catalyst in the catalytic converter 14 is often activated. In such a case, NOx can be sufficiently reduced only by EGR without particularly performing the intake stroke injection. On the other hand, when cold, the catalyst is not sufficiently activated and the NOx purification rate is low, so it is desirable to actively add the HC component.
[0060]
  Therefore, as shown in FIG. 10, in the fuel injection control by the control system 50a, during the EGR operation, after the exhaust stroke injection is prohibited in step ST7, the cold determination is performed in step ST12.
[0061]
  The cold determination is made based on whether or not the engine water temperature is in a predetermined cold zone set in advance. In the present embodiment, as shown in FIG. 11, when the engine water temperature is not less than a predetermined value T1 and not more than a predetermined value T2, it is determined that it is cold.
[0062]
  In step ST12, when the cold time determination means 57 determines that it is cold, the process proceeds to step ST8, where the intake stroke injection is set. In this embodiment, in particular, the injection timing of the intake stroke injection is set to the initial stage of the intake stroke. When the setting of the intake stroke injection is completed in step ST8, the process proceeds to step ST11 and each injection is executed.
[0063]
  On the other hand, if it is determined in step ST12 that the cold time determination means 57 is not cold, the routine proceeds to step ST11 and only normal injection is performed without setting the intake stroke injection.
[0064]
  Therefore, the injection control is simplified by not performing the intake stroke injection when it is not cold, while the intake stroke injection includes more lower HC components by utilizing the rise in intake temperature due to EGR when cold. Generate combustion gas. And HC component is made to adsorb | suck to a NOx purification catalyst, and the purification performance is improved. As a result, the NOx purification catalyst performs a sufficient purification action even in a state where it is not activated so much, so that NOx discharged outside the system can be sufficiently reduced.
[0065]
  In particular, since the intake stroke injection is performed at an early stage of the intake stroke, the generated combustion gas contains more HC components. Therefore, the purification performance of the NOx purification catalyst can be further improved.
[0066]
  <Other embodiments>
  In the above embodiment, the determination of the EGR zone is performed based on the engine water temperature, but the determination method of the EGR zone may be another method. For example, the EGR zone may be determined based on the relationship between the engine speed and the torque.
[0067]
  In the above embodiment, the EGR valve 61 is closed when the operating state is not in the EGR zone. However, the EGR valve 61 may not be completely closed during the EGR operation, but the opening degree may be set small. That is, when performing the exhaust stroke injection, the EGR operation may not be completely prohibited, but the amount of gas passing through the EGR passage 60 may be reduced to the extent that fuel does not adhere to the EGR valve 61. In other words, EGR may be suppressed.
[0068]
  ImplementationStateIn this case, the intake stroke injection may be performed even when it is not cold. In this case, a difference is set in the set value between the intake stroke injection when cold and the intake stroke injection when not cold. For example, the injection amount during cold is made larger than the injection amount during non-cold.
[0069]
  Note that, in a high load range where the exhaust gas is considered to be high temperature, the EGR valve 61 may be closed to stop the EGR operation, and the exhaust stroke injection may be executed. In this case, the temperature increase of the exhaust gas is suppressed by stopping the EGR operation, while the temperature of the exhaust gas is lowered by the fuel injected by the exhaust stroke injection, so that it is possible to protect against the high temperature deterioration of the NOx purification catalyst. Become.
[0070]
  In the above embodiment, the fuel is injected in the first half of the intake stroke, but the fuel may be injected in the second half of the intake stroke.
[0071]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, the following effects are exhibited.
[0072]
  According to the first aspect of the present invention, when the exhaust gas recirculation valve is in the open state, the supply of unburned fuel is suppressed, so that a large amount of fuel can be prevented from adhering to the exhaust gas recirculation valve. As a result, malfunction of the exhaust gas recirculation valve can be prevented, and exhaust gas recirculation operation can be performed smoothly. Therefore, the system for supplying unburned fuel and the exhaust gas recirculation system can coexist and can be effectively used as appropriate.
[0073]
  Also,Unburned fuel can be supplied by the fuel injection means used for normal injection, and a special fuel supply means for supplying unburned fuel to the NOx purification catalyst becomes unnecessary. Therefore, the control device can be simplified and can be configured at low cost.
[0074]
  Also,When the exhaust gas recirculation valve is open, fuel injection is performed during the intake stroke, and the fuel gas contains a large amount of HC components. Therefore, since no unburned fuel is supplied, fuel does not adhere to the exhaust gas recirculation valve, while an HC component is supplied to the NOx purification catalyst, improving the purification performance of the NOx purification catalyst.
[0075]
  further,When the exhaust gas recirculation operation is cold, fuel injection is performed at the beginning of the intake stroke, so that the HC component contained in the combustion gas can be increased. Therefore, even when the NOx purification catalyst is not fully activated, the purification performance of the NOx purification catalyst is improved, so that the amount of NOx discharged outside the system can be reduced..
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an engine control system.
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a part of the engine.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 4 is a partially cutaway longitudinal sectional view of an injector.
5 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
[Fig. 6]Reference exampleIt is a block block diagram of the control system concerning.
[Fig. 7]Reference exampleIt is a flowchart of the fuel injection control which concerns on.
FIG. 8 is a time chart of fuel injection control.
FIG. 9 Implementation formStateIt is a block block diagram of the control system which concerns.
FIG. 10 EmbodimentStateIt is a flowchart of the fuel injection control concerned.
FIG. 11 is a diagram showing an EGR zone and a cold zone.
[Explanation of symbols]
  1 engine
  3 Surge tank
  6 Common rail
  7 Injector
  9 Fuel pump
  10 Pressure regulating valve
  12 Exhaust manifold
  13 Exhaust pipe
  14 Catalytic converter
  40 ECU
  41 Crank angle sensor
  50 Control system
  60 EGR passage
  61 EGR valve

Claims (1)

ディーゼルエンジンの燃焼室に臨む燃料噴射手段と、
排気系と吸気系とを連通し排気ガスの一部を吸気系に戻す排気ガス還流通路と、該排気ガス還流通路を開閉する排気ガス還流バルブとを備えた排気ガス還流手段と、
上記排気系において上記排気ガス還流通路の流入口よりも下流側に設けられたNOx浄化触媒と、
圧縮行程終期に上記燃料噴射手段から燃料を噴射させて上記燃焼室内で燃焼を起こさせる通常噴射手段と、
記NOx浄化触媒に未燃燃料を供給するために、排気行程時に上記燃料噴射手段に燃料噴射を実行させる排気行程噴射手段と、
上記排気ガス還流バルブが開状態のときに、吸気行程において上記燃料噴射手段に燃料噴射を実行させる吸気行程噴射手段と、
上記排気ガス還流バルブが開状態のときに上記排気行程噴射手段による排気行程噴射を禁止する抑制手段とを備えるとともに、
さらに、冷間時を判定する冷間時判定手段を備えており、
上記吸気行程噴射手段は、上記冷間時判定手段が冷間時と判定したときは、吸気行程の初期に上記燃料噴射手段に燃料噴射を実行させるものである
ことを特徴とするエンジンの制御装置
Fuel injection means facing the combustion chamber of the diesel engine;
An exhaust gas recirculation means comprising an exhaust gas recirculation passage that connects the exhaust system and the intake system to return part of the exhaust gas to the intake system, and an exhaust gas recirculation valve that opens and closes the exhaust gas recirculation passage;
A NOx purification catalyst provided downstream of the inlet of the exhaust gas recirculation passage in the exhaust system;
Normal injection means for injecting fuel from the fuel injection means at the end of the compression stroke to cause combustion in the combustion chamber;
To supply the unburned fuel in the upper Symbol NOx purifying catalyst and an exhaust stroke injection means for executing the fuel injection in the fuel injection means during the exhaust stroke,
An intake stroke injection means for causing the fuel injection means to perform fuel injection in an intake stroke when the exhaust gas recirculation valve is in an open state;
Rutotomoni a suppressing means the exhaust gas recirculation valve to prohibit the exhaust stroke injection by the exhaust stroke injection means when in the open state,
Furthermore, it has a cold time determination means for determining the cold time,
The intake stroke injection means causes the fuel injection means to perform fuel injection at the initial stage of the intake stroke when the cold time determination means determines that the time is cold. Engine control device .
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