JP2001159361A - 内燃機関の白煙排出抑制装置 - Google Patents
内燃機関の白煙排出抑制装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 広い範囲の機関運転状態において大気への白
煙の排出を抑制する。 【解決手段】 機関本体から排出された排気ガスを燃焼
室に再循環するための排気循環通路と、排気循環通路内
を流れる排気ガスを冷却するための冷却手段とを具備す
る。燃焼室内に噴射すべき燃料の大部分を噴射するため
の主噴射を実行する前に残りの少量の燃料を噴射するた
めの予備的な噴射を実行する。排気通路に酸化触媒を配
置する。吸入空気の温度が予め定められた第一の温度以
上である時には排気ガスを冷却手段をバイパスさせて燃
焼室に再循環する。吸入空気の温度が予め定められた第
一の温度以下である時には予備的な噴射を実行する時期
と主噴射を実行する時期との間の時間を短くする。
煙の排出を抑制する。 【解決手段】 機関本体から排出された排気ガスを燃焼
室に再循環するための排気循環通路と、排気循環通路内
を流れる排気ガスを冷却するための冷却手段とを具備す
る。燃焼室内に噴射すべき燃料の大部分を噴射するため
の主噴射を実行する前に残りの少量の燃料を噴射するた
めの予備的な噴射を実行する。排気通路に酸化触媒を配
置する。吸入空気の温度が予め定められた第一の温度以
上である時には排気ガスを冷却手段をバイパスさせて燃
焼室に再循環する。吸入空気の温度が予め定められた第
一の温度以下である時には予備的な噴射を実行する時期
と主噴射を実行する時期との間の時間を短くする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の白煙排出
抑制装置に関する。
抑制装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関、特にディーゼルエンジンにお
いて窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑制するために排気
ガスを燃焼室に再循環する技術が用いられている。さら
にこの燃焼室に再循環せしめられる排気ガスの量をでき
るだけ多くするために排気ガスを冷却して燃焼室に再循
環させている。ところがこのように冷却せしめられた排
気ガスを燃焼室に再循環すると燃焼室内の温度が比較的
低くなる。このため場合によっては燃焼室での燃料の燃
焼が不良となり、白煙が発生してしまう。
いて窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑制するために排気
ガスを燃焼室に再循環する技術が用いられている。さら
にこの燃焼室に再循環せしめられる排気ガスの量をでき
るだけ多くするために排気ガスを冷却して燃焼室に再循
環させている。ところがこのように冷却せしめられた排
気ガスを燃焼室に再循環すると燃焼室内の温度が比較的
低くなる。このため場合によっては燃焼室での燃料の燃
焼が不良となり、白煙が発生してしまう。
【０００３】そこで特開平１１−１１７８１５号公報で
は燃焼室に再循環せしめられる排気ガスの温度を機関の
運転状態に応じて制御するようにしている。具体的には
排気ガスを冷却するためのクーラをバイパスさせて排気
ガスを燃焼室に再循環させ、燃焼室内の温度を比較的高
く維持し、白煙の発生を抑制している。
は燃焼室に再循環せしめられる排気ガスの温度を機関の
運転状態に応じて制御するようにしている。具体的には
排気ガスを冷却するためのクーラをバイパスさせて排気
ガスを燃焼室に再循環させ、燃焼室内の温度を比較的高
く維持し、白煙の発生を抑制している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記公報の方
法によっても多少の白煙は発生する。たとえ白煙が発生
しないとしてもアイドル運転の状態が比較的長く続いた
場合には機関本体の温度が非常に低くなるので単に排気
ガスにクーラをバイパスさせるだけでは燃焼室内の温度
を比較的高く維持できず、白煙が発生してしまう。もち
ろん上記公報では排気ガスをヒータにより加熱できるよ
うになっているが、これではヒータを設置したことによ
り製造コストが増大してしまう。
法によっても多少の白煙は発生する。たとえ白煙が発生
しないとしてもアイドル運転の状態が比較的長く続いた
場合には機関本体の温度が非常に低くなるので単に排気
ガスにクーラをバイパスさせるだけでは燃焼室内の温度
を比較的高く維持できず、白煙が発生してしまう。もち
ろん上記公報では排気ガスをヒータにより加熱できるよ
うになっているが、これではヒータを設置したことによ
り製造コストが増大してしまう。
【０００５】このように上記公報の方法では大気への白
煙の排出を完全に抑制することはできず、たとえできた
としてもそれは機関運転状態が或る条件を満たす必要が
あり、仮にこの機関運転状態が或る条件を満たさない場
合に大気への白煙の排出を完全に抑制しようとすれば追
加の手段が必要となるので製造コストが増大してしま
う。そこで本発明の目的は広い範囲の機関運転状態にお
いて大気への白煙の排出を抑制することにある。
煙の排出を完全に抑制することはできず、たとえできた
としてもそれは機関運転状態が或る条件を満たす必要が
あり、仮にこの機関運転状態が或る条件を満たさない場
合に大気への白煙の排出を完全に抑制しようとすれば追
加の手段が必要となるので製造コストが増大してしま
う。そこで本発明の目的は広い範囲の機関運転状態にお
いて大気への白煙の排出を抑制することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に一番目の発明によれば、機関本体から排出された排気
ガスを燃焼室に再循環するための排気循環通路と、該排
気循環通路内を流れる排気ガスを冷却するための冷却手
段とを具備し、燃焼室内に噴射すべき燃料の大部分を噴
射するための主噴射を実行する前に残りの少量の燃料を
噴射するための予備的な噴射を実行するようにした内燃
機関において、排気通路に酸化触媒を配置し、吸入空気
の温度が予め定められた第一の温度以上である時には排
気ガスを前記冷却手段をバイパスさせて燃焼室に再循環
し、吸入空気の温度が前記予め定められた第一の温度以
下である時には予備的な噴射を実行する時期と主噴射を
実行する時期との間の時間を短くする。
に一番目の発明によれば、機関本体から排出された排気
ガスを燃焼室に再循環するための排気循環通路と、該排
気循環通路内を流れる排気ガスを冷却するための冷却手
段とを具備し、燃焼室内に噴射すべき燃料の大部分を噴
射するための主噴射を実行する前に残りの少量の燃料を
噴射するための予備的な噴射を実行するようにした内燃
機関において、排気通路に酸化触媒を配置し、吸入空気
の温度が予め定められた第一の温度以上である時には排
気ガスを前記冷却手段をバイパスさせて燃焼室に再循環
し、吸入空気の温度が前記予め定められた第一の温度以
下である時には予備的な噴射を実行する時期と主噴射を
実行する時期との間の時間を短くする。
【０００７】二番目の発明によれば一番目の発明におい
て、吸入空気の温度が前記予め定められた第一の温度よ
り低い予め定められた第二の温度以下である時には吸気
弁の開弁時期を遅らせる。三番目の発明によれば、機関
本体から排出された排気ガスを燃焼室に再循環するため
の排気循環通路と、該排気循環通路内を流れる排気ガス
を冷却するための冷却手段とを具備する内燃機関におい
て、排気通路に酸化触媒を配置し、吸入空気の温度が予
め定められた第一の温度以上である時には排気ガスを前
記冷却手段をバイパスさせて燃焼室に再循環し、吸入空
気の温度が前記予め定められた第一の温度以下である時
には吸気弁の開弁時期を遅らせる。
て、吸入空気の温度が前記予め定められた第一の温度よ
り低い予め定められた第二の温度以下である時には吸気
弁の開弁時期を遅らせる。三番目の発明によれば、機関
本体から排出された排気ガスを燃焼室に再循環するため
の排気循環通路と、該排気循環通路内を流れる排気ガス
を冷却するための冷却手段とを具備する内燃機関におい
て、排気通路に酸化触媒を配置し、吸入空気の温度が予
め定められた第一の温度以上である時には排気ガスを前
記冷却手段をバイパスさせて燃焼室に再循環し、吸入空
気の温度が前記予め定められた第一の温度以下である時
には吸気弁の開弁時期を遅らせる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。初めに本発明の白煙排出抑制装置が適用
される内燃機関を説明する。図１に示した内燃機関は４
ストローク圧縮着火式の内燃機関、すなわちディーゼル
エンジンである。図１を参照すると１は機関本体、２は
シリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピスト
ン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気
弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートを
それぞれ示す。吸気ポート８は対応する吸気枝管１１を
介してサージタンク１２に連結される。サージタンク１
２は吸気ダクト１３およびインタークーラ１４を介して
過給機、例えば排気ターボチャージャ１５のコンプレッ
サ１６の出口部に連結される。コンプレッサ１６の入口
部は吸気管１７を介してエアクリーナ１８に連結され
る。吸気管１７内にはステップモータ１９により駆動さ
れるスロットル弁２０が配置される。またスロットル弁
２０上流の吸気管１７には吸入空気の質量流量を検出す
るための質量流量検出器２１が配置される。
細に説明する。初めに本発明の白煙排出抑制装置が適用
される内燃機関を説明する。図１に示した内燃機関は４
ストローク圧縮着火式の内燃機関、すなわちディーゼル
エンジンである。図１を参照すると１は機関本体、２は
シリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピスト
ン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気
弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートを
それぞれ示す。吸気ポート８は対応する吸気枝管１１を
介してサージタンク１２に連結される。サージタンク１
２は吸気ダクト１３およびインタークーラ１４を介して
過給機、例えば排気ターボチャージャ１５のコンプレッ
サ１６の出口部に連結される。コンプレッサ１６の入口
部は吸気管１７を介してエアクリーナ１８に連結され
る。吸気管１７内にはステップモータ１９により駆動さ
れるスロットル弁２０が配置される。またスロットル弁
２０上流の吸気管１７には吸入空気の質量流量を検出す
るための質量流量検出器２１が配置される。
【０００９】一方、排気ポート１０は排気マニホルド２
２を介して排気ターボチャージャ１５の排気タービン２
３の入口部に連結される。排気タービン２３の出口部は
排気管２４を介して酸化機能を有する触媒２５を内蔵し
た触媒コンバータ２６に連結される。本実施例での触媒
は三元触媒である。排気マニホルド２２内には空燃比セ
ンサ２７が配置される。また触媒コンバータ２６の下流
の排気管２４には排気ガスの温度を検出するための温度
センサ２８が配置される。
２を介して排気ターボチャージャ１５の排気タービン２
３の入口部に連結される。排気タービン２３の出口部は
排気管２４を介して酸化機能を有する触媒２５を内蔵し
た触媒コンバータ２６に連結される。本実施例での触媒
は三元触媒である。排気マニホルド２２内には空燃比セ
ンサ２７が配置される。また触媒コンバータ２６の下流
の排気管２４には排気ガスの温度を検出するための温度
センサ２８が配置される。
【００１０】触媒コンバータ２６の出口部に連結された
排気管２２とスロットル弁２０下流の吸気管１７とは排
気ガス再循環（以下、ＥＧＲ）通路２９を介して互いに
連結される。またＥＧＲ通路２９内にはＥＧＲ通路２９
内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却手段として
インタークーラ３２が配置される。本実施例では機関冷
却水がインタークーラ３２内に導かれ、機関冷却水によ
りＥＧＲガスが冷却される。またＥＧＲ通路２９には吸
気管１７に再循環せしめられる排気ガスの量を制御する
ためのＥＧＲ制御弁３０が配置される。さらにＥＧＲ通
路２９にはインタークーラ３２をバイパスするバイパス
通路３１が接続される。このバイパス通路３１によれば
排気ガスはインタークーラ３２を介さずに吸気管１７に
再循環せしめられる。さらにバイパス通路３１にはバイ
パスさせる排気ガスの量を制御するためのバイパス制御
弁３７が配置される。
排気管２２とスロットル弁２０下流の吸気管１７とは排
気ガス再循環（以下、ＥＧＲ）通路２９を介して互いに
連結される。またＥＧＲ通路２９内にはＥＧＲ通路２９
内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却手段として
インタークーラ３２が配置される。本実施例では機関冷
却水がインタークーラ３２内に導かれ、機関冷却水によ
りＥＧＲガスが冷却される。またＥＧＲ通路２９には吸
気管１７に再循環せしめられる排気ガスの量を制御する
ためのＥＧＲ制御弁３０が配置される。さらにＥＧＲ通
路２９にはインタークーラ３２をバイパスするバイパス
通路３１が接続される。このバイパス通路３１によれば
排気ガスはインタークーラ３２を介さずに吸気管１７に
再循環せしめられる。さらにバイパス通路３１にはバイ
パスさせる排気ガスの量を制御するためのバイパス制御
弁３７が配置される。
【００１１】燃料噴射弁６は燃料供給管３３を介して燃
料リザーバ、すなわちいわゆるコモンレール３４に連結
される。コモンレール３４内へは電気制御式の吐出量可
変な燃料ポンプ３５から燃料が供給される。コモンレー
ル３４内に供給された燃料は各燃料供給管３３を介して
燃料噴射弁６に供給される。コモンレール３４にはコモ
ンレール３４内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ
３６が取り付けられ、この燃料圧センサ３６の出力信号
に基づいてコモンレール３４内の燃料圧が目標燃料圧と
なるように燃料ポンプ３５の吐出量が制御される。
料リザーバ、すなわちいわゆるコモンレール３４に連結
される。コモンレール３４内へは電気制御式の吐出量可
変な燃料ポンプ３５から燃料が供給される。コモンレー
ル３４内に供給された燃料は各燃料供給管３３を介して
燃料噴射弁６に供給される。コモンレール３４にはコモ
ンレール３４内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ
３６が取り付けられ、この燃料圧センサ３６の出力信号
に基づいてコモンレール３４内の燃料圧が目標燃料圧と
なるように燃料ポンプ３５の吐出量が制御される。
【００１２】電子制御ユニット４０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス４１により互いに接続され
たＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダ
ムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備
する。質量流量検出器２１の出力信号は対応するＡＤ変
換器４７を介して入力ポート４５に入力され、空燃比セ
ンサ２７、温度センサ２８および燃料圧センサ３６の出
力信号もそれぞれ対応するＡＤ変換器４７を介して入力
ポート４５に入力される。アクセルペダル５０にはアク
セルペダル５０の踏込量Ｌに比例した出力電圧を発生す
る負荷センサ５１が接続される。この負荷センサ５１の
出力電圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート
４５に入力される。また入力ポート４５にはクランクシ
ャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生す
るクランク角センサ５２が接続される。出力ポート４６
は対応する駆動回路４８を介して燃料噴射弁６、スロッ
トル弁制御用ステップモータ１９、ＥＧＲ制御弁３０、
燃料ポンプ３５およびバイパス制御弁３７に接続され
る。
ータからなり、双方向性バス４１により互いに接続され
たＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダ
ムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備
する。質量流量検出器２１の出力信号は対応するＡＤ変
換器４７を介して入力ポート４５に入力され、空燃比セ
ンサ２７、温度センサ２８および燃料圧センサ３６の出
力信号もそれぞれ対応するＡＤ変換器４７を介して入力
ポート４５に入力される。アクセルペダル５０にはアク
セルペダル５０の踏込量Ｌに比例した出力電圧を発生す
る負荷センサ５１が接続される。この負荷センサ５１の
出力電圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート
４５に入力される。また入力ポート４５にはクランクシ
ャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生す
るクランク角センサ５２が接続される。出力ポート４６
は対応する駆動回路４８を介して燃料噴射弁６、スロッ
トル弁制御用ステップモータ１９、ＥＧＲ制御弁３０、
燃料ポンプ３５およびバイパス制御弁３７に接続され
る。
【００１３】次に本実施例の白煙排出抑制装置について
説明する。本発明の主な目的は白煙が大気に排出される
ことを抑制することにある。この目的を達成するために
採りうる第一の解決策は燃焼室での白煙の発生自体を抑
制することであり、第二の解決策は燃焼室で発生した白
煙が大気に排出される前にこの白煙を浄化することであ
る。
説明する。本発明の主な目的は白煙が大気に排出される
ことを抑制することにある。この目的を達成するために
採りうる第一の解決策は燃焼室での白煙の発生自体を抑
制することであり、第二の解決策は燃焼室で発生した白
煙が大気に排出される前にこの白煙を浄化することであ
る。
【００１４】第一の解決策に基づいて白煙の発生自体を
抑制するには燃焼室内の温度を比較的高く維持すればよ
い。なぜならば燃焼室内の温度が比較的低いと白煙が発
生し易いからである。そこで本実施例では以下の三つの
手段を後述するように機関状態に応じて選択的に採用
し、燃焼室内の温度を比較的高く維持する。一つ目の手
段では排気ガスをインタークーラをバイパスさせて燃焼
室内に再循環させる。これによれば排気ガスがインター
クーラにより冷却されないので比較的高い温度の排気ガ
スが燃焼室内に再循環せしめられる。このため燃焼室内
の温度が比較的高く維持される。
抑制するには燃焼室内の温度を比較的高く維持すればよ
い。なぜならば燃焼室内の温度が比較的低いと白煙が発
生し易いからである。そこで本実施例では以下の三つの
手段を後述するように機関状態に応じて選択的に採用
し、燃焼室内の温度を比較的高く維持する。一つ目の手
段では排気ガスをインタークーラをバイパスさせて燃焼
室内に再循環させる。これによれば排気ガスがインター
クーラにより冷却されないので比較的高い温度の排気ガ
スが燃焼室内に再循環せしめられる。このため燃焼室内
の温度が比較的高く維持される。
【００１５】二つ目の手段では燃焼室内に噴射すべき燃
料の大部分を噴射する燃料噴射（以下、主燃料噴射）を
実行する時期と、この主燃料噴射に先立って残りの少量
の燃料を予備的に噴射する燃料噴射（以下、予備燃料噴
射）を実行する時期との間隔を短くする。これによれば
予備燃料噴射により噴射された燃料が着火すると直ぐに
主燃料噴射により噴射された燃料が着火することになる
ので燃焼温度が高くなる。このため燃焼室内の温度が比
較的高く維持される。
料の大部分を噴射する燃料噴射（以下、主燃料噴射）を
実行する時期と、この主燃料噴射に先立って残りの少量
の燃料を予備的に噴射する燃料噴射（以下、予備燃料噴
射）を実行する時期との間隔を短くする。これによれば
予備燃料噴射により噴射された燃料が着火すると直ぐに
主燃料噴射により噴射された燃料が着火することになる
ので燃焼温度が高くなる。このため燃焼室内の温度が比
較的高く維持される。
【００１６】三つ目の手段では吸気弁を開弁する時期を
通常の開弁時期より遅くする。これによれば吸気弁は燃
焼室内の負圧が比較的大きくなった時に開弁せしめられ
る。この大きい負圧により吸入空気が急激に燃焼室内に
吸入せしめられ、これにより吸入空気の温度が上昇せし
められる。このため燃焼室内の温度が比較的高く維持さ
れる。
通常の開弁時期より遅くする。これによれば吸気弁は燃
焼室内の負圧が比較的大きくなった時に開弁せしめられ
る。この大きい負圧により吸入空気が急激に燃焼室内に
吸入せしめられ、これにより吸入空気の温度が上昇せし
められる。このため燃焼室内の温度が比較的高く維持さ
れる。
【００１７】これら三つの手段を後述するように機関状
態に応じて選択的に採用して燃焼室での白煙の発生を抑
制する。さらに第二の解決策に基づいて燃焼室で発生し
た白煙が大気に排出される前にこの白煙を浄化するには
排気管に配置された触媒を利用すればよい。このように
本実施例では触媒の利用を前提として上記三つの手段を
機関状態に応じて選択的に採用することにより全体とし
て大気への白煙の排出を抑制する。次に上記三つの手段
のいずれをいかなる条件で採用するかについて説明す
る。
態に応じて選択的に採用して燃焼室での白煙の発生を抑
制する。さらに第二の解決策に基づいて燃焼室で発生し
た白煙が大気に排出される前にこの白煙を浄化するには
排気管に配置された触媒を利用すればよい。このように
本実施例では触媒の利用を前提として上記三つの手段を
機関状態に応じて選択的に採用することにより全体とし
て大気への白煙の排出を抑制する。次に上記三つの手段
のいずれをいかなる条件で採用するかについて説明す
る。
【００１８】上記三つの手段のいずれを採用するかを決
定する際には各手段にメリットとデメリットがあること
を考慮に入れなくてはならない。第一の排気ガスをイン
タークーラをバイパスさせて燃焼室内に再循環させる手
段には吸入空気の温度が比較的高い時には燃焼室での白
煙の発生を抑制でき（図２の実線ＢＹ参照）、そして燃
費を悪化させることもない（図３（Ｃ）の実線ＢＹ参
照）というメリットがある。しかしながら吸入空気の温
度が比較的低くなると燃焼室での白煙の発生を抑制する
効果が低下してしまう（図２の実線ＢＹ参照）というデ
メリットがある。また第二の予備燃料噴射と主燃料噴射
とを実行する間隔を短くする手段には第一の手段が功を
奏する温度より吸入空気の温度が低くても燃焼室での白
煙の発生を抑制でき（図２の実線ＰＩ）、燃費を悪化さ
せることもない（図３（Ｂ）の実線ＰＩ）というメリッ
トはあるが、やはり吸入空気の温度が比較的低くなると
燃焼室での白煙の発生を抑制する効果が低下してしまう
（図２の実線ＰＩ）というデメリットがある。さらに第
三の吸気弁の開弁時期を遅らせる手段は第二の手段が功
を奏する温度より吸入空気の温度が低くても燃焼室での
白煙の発生を抑制できる（図２の実線ＯＴ）というメリ
ットがあるが、ピストンのポンピングロスが大きくなる
ので燃費が悪化する（図３（Ａ）の実線ＯＴ参照）とい
うデメリットがある。
定する際には各手段にメリットとデメリットがあること
を考慮に入れなくてはならない。第一の排気ガスをイン
タークーラをバイパスさせて燃焼室内に再循環させる手
段には吸入空気の温度が比較的高い時には燃焼室での白
煙の発生を抑制でき（図２の実線ＢＹ参照）、そして燃
費を悪化させることもない（図３（Ｃ）の実線ＢＹ参
照）というメリットがある。しかしながら吸入空気の温
度が比較的低くなると燃焼室での白煙の発生を抑制する
効果が低下してしまう（図２の実線ＢＹ参照）というデ
メリットがある。また第二の予備燃料噴射と主燃料噴射
とを実行する間隔を短くする手段には第一の手段が功を
奏する温度より吸入空気の温度が低くても燃焼室での白
煙の発生を抑制でき（図２の実線ＰＩ）、燃費を悪化さ
せることもない（図３（Ｂ）の実線ＰＩ）というメリッ
トはあるが、やはり吸入空気の温度が比較的低くなると
燃焼室での白煙の発生を抑制する効果が低下してしまう
（図２の実線ＰＩ）というデメリットがある。さらに第
三の吸気弁の開弁時期を遅らせる手段は第二の手段が功
を奏する温度より吸入空気の温度が低くても燃焼室での
白煙の発生を抑制できる（図２の実線ＯＴ）というメリ
ットがあるが、ピストンのポンピングロスが大きくなる
ので燃費が悪化する（図３（Ａ）の実線ＯＴ参照）とい
うデメリットがある。
【００１９】このように各手段を検討すると吸入空気の
温度が比較的高い時には燃費の悪化の少ない第一の手段
または第二の手段を採用し、吸入空気の温度が比較的低
くなった時に第三の手段を採用することが好ましいこと
が結論づけられる。では第一の手段と第二の手段とはい
ずれをどのような条件の下で採用すべきかを説明する。
上述したように本実施例では触媒を利用して白煙が大気
に放出される前にこの白煙を浄化できる。ところで触媒
は大気に排出すべきでない他の物質、例えば一酸化炭素
や窒素酸化物を浄化することもでき、しかもこれら物質
を浄化することが好ましい。そしてこのように白煙やそ
の他の物質を浄化するには触媒の温度をその活性温度以
上に維持する必要がある。触媒の温度をその活性温度以
上に維持する一つの手段としては少量の未燃炭化水素を
触媒に供給することがある。なぜならば触媒に供給され
た未燃炭化水素は触媒での燃焼により浄化されるがこの
とき燃焼熱が発生するからである。こうしてみると白煙
やその他の物質を良好に浄化するためには燃焼室で少量
の白煙、すなわち未燃炭化水素が発生する第一の手段を
優先的に採用することが好ましい。
温度が比較的高い時には燃費の悪化の少ない第一の手段
または第二の手段を採用し、吸入空気の温度が比較的低
くなった時に第三の手段を採用することが好ましいこと
が結論づけられる。では第一の手段と第二の手段とはい
ずれをどのような条件の下で採用すべきかを説明する。
上述したように本実施例では触媒を利用して白煙が大気
に放出される前にこの白煙を浄化できる。ところで触媒
は大気に排出すべきでない他の物質、例えば一酸化炭素
や窒素酸化物を浄化することもでき、しかもこれら物質
を浄化することが好ましい。そしてこのように白煙やそ
の他の物質を浄化するには触媒の温度をその活性温度以
上に維持する必要がある。触媒の温度をその活性温度以
上に維持する一つの手段としては少量の未燃炭化水素を
触媒に供給することがある。なぜならば触媒に供給され
た未燃炭化水素は触媒での燃焼により浄化されるがこの
とき燃焼熱が発生するからである。こうしてみると白煙
やその他の物質を良好に浄化するためには燃焼室で少量
の白煙、すなわち未燃炭化水素が発生する第一の手段を
優先的に採用することが好ましい。
【００２０】以上から本実施例では吸入空気の温度が比
較的高い時には第一の手段を採用し、吸入空気の温度が
低くなった時には第二の手段を採用し、吸入空気の温度
がさらに低くなった時には第三の手段を採用する。こう
して広い範囲の機関運転状態に亘って大気への白煙の排
出が抑制されると共に大気に排出すべきでない物質が大
気に排出されることを抑制できる。
較的高い時には第一の手段を採用し、吸入空気の温度が
低くなった時には第二の手段を採用し、吸入空気の温度
がさらに低くなった時には第三の手段を採用する。こう
して広い範囲の機関運転状態に亘って大気への白煙の排
出が抑制されると共に大気に排出すべきでない物質が大
気に排出されることを抑制できる。
【００２１】次に本実施例の白煙排出防止装置の具体的
な制御を図４を参照して説明する。なお図４において
（Ａ）は吸入空気の温度、（Ｂ）はＥＧＲ制御弁の開閉
弁状態、（Ｃ）はバイパス制御弁の開閉弁状態、（Ｄ）
は予備燃料噴射と主燃料噴射との間の間隔（以下、噴射
間隔）、（Ｅ）は吸気弁の開弁時期、（Ｆ）は燃焼室で
発生する白煙の量をそれぞれ示す。なお吸入空気の温度
は温度センサ２８の出力から推定する。
な制御を図４を参照して説明する。なお図４において
（Ａ）は吸入空気の温度、（Ｂ）はＥＧＲ制御弁の開閉
弁状態、（Ｃ）はバイパス制御弁の開閉弁状態、（Ｄ）
は予備燃料噴射と主燃料噴射との間の間隔（以下、噴射
間隔）、（Ｅ）は吸気弁の開弁時期、（Ｆ）は燃焼室で
発生する白煙の量をそれぞれ示す。なお吸入空気の温度
は温度センサ２８の出力から推定する。
【００２２】吸入空気の温度が予め定められた第一の温
度Ｔ１以上である時にはＥＧＲ制御弁３０が閉弁せしめ
られ、バイパス制御弁３７が開弁せしめられる。このと
き噴射間隔は通常の間隔とされ、吸気弁７の開弁時期も
通常の時期とされている。これにより燃焼室５で発生す
る白煙の量は比較的少なく維持されている。この少量の
白煙は燃焼室５の下流に配置された触媒２５に流入し、
燃焼することにより浄化されると共に触媒２５の温度を
その活性温度以上に維持する働きをする。これによれば
白煙が大気に排出されることが良好に抑制されると共に
大気に排出されるべきではないその他の物質を触媒２５
により浄化できる。
度Ｔ１以上である時にはＥＧＲ制御弁３０が閉弁せしめ
られ、バイパス制御弁３７が開弁せしめられる。このと
き噴射間隔は通常の間隔とされ、吸気弁７の開弁時期も
通常の時期とされている。これにより燃焼室５で発生す
る白煙の量は比較的少なく維持されている。この少量の
白煙は燃焼室５の下流に配置された触媒２５に流入し、
燃焼することにより浄化されると共に触媒２５の温度を
その活性温度以上に維持する働きをする。これによれば
白煙が大気に排出されることが良好に抑制されると共に
大気に排出されるべきではないその他の物質を触媒２５
により浄化できる。
【００２３】吸入空気の温度が徐々に低くなると燃焼室
５で発生する白煙の量が徐々に増大する。本実施例では
吸入空気の温度が第一の温度Ｔ１以下となるとＥＧＲ制
御弁３０が閉弁された状態で吸入空気の温度が低くなれ
ばなるほどバイパス制御弁３７の開弁度合いが徐々に小
さくされると共に噴射間隔が短くされる。吸気弁７の開
弁時期は通常に時期に維持されている。これにより燃焼
室５で発生する白煙の量がほぼ零となる。なお吸入空気
の温度が第一の温度Ｔ１以下となった時に吸入空気の温
度が低くなればなるほどＥＧＲ制御弁３０の開弁度合い
を大きくしてもよい。
５で発生する白煙の量が徐々に増大する。本実施例では
吸入空気の温度が第一の温度Ｔ１以下となるとＥＧＲ制
御弁３０が閉弁された状態で吸入空気の温度が低くなれ
ばなるほどバイパス制御弁３７の開弁度合いが徐々に小
さくされると共に噴射間隔が短くされる。吸気弁７の開
弁時期は通常に時期に維持されている。これにより燃焼
室５で発生する白煙の量がほぼ零となる。なお吸入空気
の温度が第一の温度Ｔ１以下となった時に吸入空気の温
度が低くなればなるほどＥＧＲ制御弁３０の開弁度合い
を大きくしてもよい。
【００２４】さらに吸入空気の温度が低くなると燃焼室
５で発生する白煙が再び徐々に増大する。本実施例では
吸入空気の温度が第一の温度Ｔ１より低い予め定められ
た第二の温度Ｔ２以下となるとＥＧＲ制御弁３０が閉弁
された状態でバイパス制御弁３７の開弁度合いが現在の
開弁度合いに維持されると共に噴射間隔も現在の間隔に
維持される。そして吸気弁７の開弁時期が遅らせられ
る。これにより燃焼室５で発生する白煙の量がほぼ零と
なる。
５で発生する白煙が再び徐々に増大する。本実施例では
吸入空気の温度が第一の温度Ｔ１より低い予め定められ
た第二の温度Ｔ２以下となるとＥＧＲ制御弁３０が閉弁
された状態でバイパス制御弁３７の開弁度合いが現在の
開弁度合いに維持されると共に噴射間隔も現在の間隔に
維持される。そして吸気弁７の開弁時期が遅らせられ
る。これにより燃焼室５で発生する白煙の量がほぼ零と
なる。
【００２５】なお上記実施例では吸入空気の温度に基づ
いてバイパス制御弁３７を開弁するか否かを判定してい
るが吸入空気の温度は内燃機関の運転状態に大きく依存
することから図５に示したように機関回転数Ｎｅと出力
トルクＴとの関係に基づいてバイパス制御弁３７を開弁
するか否かを判定してもよい。なお図５において領域Ｘ
はバイパス制御弁３７を開弁すべき領域であり、領域Ｙ
はバイパス制御弁３７を閉弁し、ＥＧＲ制御弁３０を開
弁すべき領域であり、領域Ｚはバイパス制御弁３７およ
びＥＧＲ制御弁３０を閉弁すべき領域である。また図５
のマップを採用する場合、領域Ｘと領域Ｙとの間の境界
を吸入空気の温度に応じて変更するようにしてもよい。
具体的には吸入空気の温度が高いほど領域Ｘの範囲が広
くなるように境界が変更せしめられる。
いてバイパス制御弁３７を開弁するか否かを判定してい
るが吸入空気の温度は内燃機関の運転状態に大きく依存
することから図５に示したように機関回転数Ｎｅと出力
トルクＴとの関係に基づいてバイパス制御弁３７を開弁
するか否かを判定してもよい。なお図５において領域Ｘ
はバイパス制御弁３７を開弁すべき領域であり、領域Ｙ
はバイパス制御弁３７を閉弁し、ＥＧＲ制御弁３０を開
弁すべき領域であり、領域Ｚはバイパス制御弁３７およ
びＥＧＲ制御弁３０を閉弁すべき領域である。また図５
のマップを採用する場合、領域Ｘと領域Ｙとの間の境界
を吸入空気の温度に応じて変更するようにしてもよい。
具体的には吸入空気の温度が高いほど領域Ｘの範囲が広
くなるように境界が変更せしめられる。
【００２６】
【発明の効果】一番目〜三番目の発明によれば吸入空気
の温度が第一の温度以上である時には排気ガスを冷却せ
ずに燃焼室内に導入されるので燃焼室内の温度が比較的
高く維持される。このため燃焼室で発生する白煙の量は
極めて少量である。この少量の白煙は触媒に流入し、触
媒により浄化される。このため大気への白煙の放出が良
好に抑制される。また触媒に流入した白煙、すなわち未
燃炭化水素により触媒の温度がその活性温度以上に維持
されるので触媒の浄化作用が高く維持される。
の温度が第一の温度以上である時には排気ガスを冷却せ
ずに燃焼室内に導入されるので燃焼室内の温度が比較的
高く維持される。このため燃焼室で発生する白煙の量は
極めて少量である。この少量の白煙は触媒に流入し、触
媒により浄化される。このため大気への白煙の放出が良
好に抑制される。また触媒に流入した白煙、すなわち未
燃炭化水素により触媒の温度がその活性温度以上に維持
されるので触媒の浄化作用が高く維持される。
【００２７】一方、吸入空気の温度が第一の温度以下と
なった時には排気ガスを冷却せずに燃焼室内に導入して
も燃焼室で発生する白煙の量は増大してしまう。しかし
ながらこのとき一番目および二番目の発明によれば予備
燃料噴射と主燃料噴射との間の間隔が短くされる。この
ため燃焼室内の温度が比較的高く維持されるので燃焼室
で発生する白煙の量は極めて微量となる。したがって大
気への白煙の放出が抑制される。また三番目の発明によ
れば吸気弁の開弁時期が遅くせしめられるので燃焼室で
発生する白煙の量は極めて微量となる。したがって大気
への白煙の放出が抑制される。
なった時には排気ガスを冷却せずに燃焼室内に導入して
も燃焼室で発生する白煙の量は増大してしまう。しかし
ながらこのとき一番目および二番目の発明によれば予備
燃料噴射と主燃料噴射との間の間隔が短くされる。この
ため燃焼室内の温度が比較的高く維持されるので燃焼室
で発生する白煙の量は極めて微量となる。したがって大
気への白煙の放出が抑制される。また三番目の発明によ
れば吸気弁の開弁時期が遅くせしめられるので燃焼室で
発生する白煙の量は極めて微量となる。したがって大気
への白煙の放出が抑制される。
【図１】本発明の白煙排出抑制装置を適用した内燃機関
の全体図である。
の全体図である。
【図２】吸入空気の温度と燃焼室で発生する白煙の量と
の関係を示した図である。
の関係を示した図である。
【図３】（Ａ）吸気弁の開弁時期を遅らせる処理をした
場合における吸入空気の温度と燃費との関係を示し、
（Ｂ）は予備燃料噴射と主燃料噴射との間の間隔を短く
した処理をした場合における吸入空気の温度と燃費との
関係を示し、（Ｃ）は排気ガスをインタークーラをバイ
パスさせる処理をした場合における吸入空気の温度と燃
費との関係を示した図である。
場合における吸入空気の温度と燃費との関係を示し、
（Ｂ）は予備燃料噴射と主燃料噴射との間の間隔を短く
した処理をした場合における吸入空気の温度と燃費との
関係を示し、（Ｃ）は排気ガスをインタークーラをバイ
パスさせる処理をした場合における吸入空気の温度と燃
費との関係を示した図である。
【図４】吸入空気の温度とＥＧＲ制御弁、バイパス制御
弁、予備燃料噴射と主燃料噴射との間の間隔、および吸
気弁の開弁時期の制御との関係を示した図である。
弁、予備燃料噴射と主燃料噴射との間の間隔、および吸
気弁の開弁時期の制御との関係を示した図である。
【図５】機関回転数と出力トルクとの関係に基づいくＥ
ＧＲ制御弁およびバイパス制御弁の制御を示した図であ
る。
ＧＲ制御弁およびバイパス制御弁の制御を示した図であ
る。
１…機関本体 ５…燃焼室 ６…燃料噴射弁 ７…吸気弁 １７…吸気管 ２５…触媒 ２８…温度センサ ２９…ＥＧＲ通路 ３０…ＥＧＲ制御弁 ３１…バイパス通路 ３７…バイパス制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 45/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３０１Ｆ ３６０ ３６０Ｆ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ａ ５７０ ５７０Ｊ ５８０ ５８０Ｅ Ｆターム(参考） 3G062 AA01 AA05 BA04 BA05 BA09 EA10 ED08 ED09 ED11 GA01 GA04 GA09 GA12 GA17 3G084 AA01 BA08 BA13 BA15 BA20 BA23 BA24 DA10 FA02 FA07 FA10 FA27 FA29 FA38 3G091 AA10 AA11 AA18 AB03 BA13 CB02 CB03 CB07 EA05 EA07 EA14 EA17 EA34 HA36 HB05 HB06 3G092 AA02 AA11 AA17 AA18 BB06 BB13 DA01 DC03 DC08 EA04 EA17 EC01 FA15 HA01Z HA04Z HB03X HB03Z HD01Z HD05Z HE03Z HF08Z 3G301 HA02 HA11 HA13 HA19 JA21 LA00 LA03 LA07 MA18 MA23 MA26 ND01 NE12 NE23 PA01Z PA10Z PB08A PB08Z PD03Z PD11Z PE03Z PF03Z
Claims (3)
- 【請求項１】 機関本体から排出された排気ガスを燃焼
室に再循環するための排気循環通路と、該排気循環通路
内を流れる排気ガスを冷却するための冷却手段とを具備
し、燃焼室内に噴射すべき燃料の大部分を噴射するため
の主噴射を実行する前に残りの少量の燃料を噴射するた
めの予備的な噴射を実行するようにした内燃機関におい
て、排気通路に酸化触媒を配置し、吸入空気の温度が予
め定められた第一の温度以上である時には排気ガスを前
記冷却手段をバイパスさせて燃焼室に再循環し、吸入空
気の温度が前記予め定められた第一の温度以下である時
には予備的な噴射を実行する時期と主噴射を実行する時
期との間の時間を短くするようにした内燃機関の白煙排
出抑制装置。 - 【請求項２】 吸入空気の温度が前記予め定められた第
一の温度より低い予め定められた第二の温度以下である
時には吸気弁の開弁時期を遅らせるようにした請求項１
に記載の内燃機関の白煙排出抑制装置。 - 【請求項３】 機関本体から排出された排気ガスを燃焼
室に再循環するための排気循環通路と、該排気循環通路
内を流れる排気ガスを冷却するための冷却手段とを具備
する内燃機関において、排気通路に酸化触媒を配置し、
吸入空気の温度が予め定められた第一の温度以上である
時には排気ガスを前記冷却手段をバイパスさせて燃焼室
に再循環し、吸入空気の温度が前記予め定められた第一
の温度以下である時には吸気弁の開弁時期を遅らせるよ
うにした内燃機関の白煙排出抑制装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34504999A JP3743232B2 (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | 内燃機関の白煙排出抑制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34504999A JP3743232B2 (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | 内燃機関の白煙排出抑制装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001159361A true JP2001159361A (ja) | 2001-06-12 |
| JP3743232B2 JP3743232B2 (ja) | 2006-02-08 |
Family
ID=18373951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34504999A Expired - Fee Related JP3743232B2 (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | 内燃機関の白煙排出抑制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3743232B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003060314A1 (en) * | 2002-01-16 | 2003-07-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Exhaust gas recirculating device |
| WO2008059362A3 (en) * | 2006-11-17 | 2008-07-24 | Toyota Motor Co Ltd | Exhaust gas recirculation system for internal combustion engine and method for controlling the same |
| JP2008540919A (ja) * | 2005-05-11 | 2008-11-20 | ボーグワーナー・インコーポレーテッド | エンジンの空気管理装置 |
| WO2011005560A3 (en) * | 2009-07-07 | 2011-04-07 | Borgwarner Inc. | Engine breathing system, components and method thereof |
| US8146573B2 (en) | 2007-02-08 | 2012-04-03 | Yanmar Co., Ltd. | EGR device for engine |
-
1999
- 1999-12-03 JP JP34504999A patent/JP3743232B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003060314A1 (en) * | 2002-01-16 | 2003-07-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Exhaust gas recirculating device |
| US6976480B2 (en) | 2002-01-16 | 2005-12-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Exhaust gas recirculating device |
| JP2008540919A (ja) * | 2005-05-11 | 2008-11-20 | ボーグワーナー・インコーポレーテッド | エンジンの空気管理装置 |
| WO2008059362A3 (en) * | 2006-11-17 | 2008-07-24 | Toyota Motor Co Ltd | Exhaust gas recirculation system for internal combustion engine and method for controlling the same |
| US8146573B2 (en) | 2007-02-08 | 2012-04-03 | Yanmar Co., Ltd. | EGR device for engine |
| KR101272960B1 (ko) * | 2007-02-08 | 2013-06-25 | 얀마 가부시키가이샤 | 엔진용 ｅｇｒ 장치 |
| WO2011005560A3 (en) * | 2009-07-07 | 2011-04-07 | Borgwarner Inc. | Engine breathing system, components and method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3743232B2 (ja) | 2006-02-08 |
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