ES2346728T3 - Motor de combustion interna. - Google Patents

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Masato Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Gotoh
Takekazu Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Ito
Kouji Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha YOSHIZAKI
Hiroki Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Murata
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Abstract

Un motor de combustión interna en el cual una cantidad de producción del hollín aumenta gradualmente y en el momento los picos cuando una cantidad de gas inerte en una cámara de combustión se incrementa y en cuál otro aumento de la cantidad de gas inerte en las cámaras de combustión resulta en una temperatura del combustible y del gas circundante en las cámaras de combustión que llega a ser más bajas que una temperatura de la producción del hollín y por lo tanto casi no produce mas hollín, llámese motor comprendiendo el medio de conmutación para selectivamente conmutando entre una primera combustión donde la cantidad del gas inerte en las cámaras de combustión es mayor que la cantidad de gas inerte donde la cantidad de producción de picos del hollín y casi no se produce hollín y una segunda combustión donde la cantidad de gas inerte en las cámaras de combustión es menor que la cantidad de gas inerte donde la cantidad de producción de picos del hollín, y la sincronización de la inyección siendo retrasada hasta después de punto muerto superior de una carrera de compresión cuando conmutando entre la primera combustión y la segunda combustión.

Description

Motor de combustión interna.
Sector técnico
La presente invención describe un motor de combustión interna.
Técnica anterior
En el pasado, en un motor de combustión interna, por ejemplo, un motor diésel, la producción de NOx ha sido suprimida conectando el paso de escape del motor y el paso de admisión del motor por un paso de la recirculación del gas de escape (EGR) para provocar que el gas de escape, es decir, el gas de EGR, recircule en el paso de admisión del motor a través del paso de EGR. En este caso, el gas de EGR tiene un calor específico relativamente alto y por lo tanto puede absorber un gran cantidad de calor, así que la mayor cantidad de gas de EGR, es decir,mayor velocidad de EGR (cantidad del gas de EGR/ (cantidad de gas de EGR + cantidad de aire de admisión), menor la temperatura de combustión en las cámaras de combustión. Cuando cae la temperatura de combustión, la cantidad de NOx producida baja y por lo tanto cuanto mayor la velocidad de EGR, menor la cantidad de NOx producida.
De este modo, en el pasado, fue conocido que mayor velocidad de EGR, puede llegar a menor cantidad NOx producido. Si la velocidad de EGR es creciente, sin embargo, la cantidad de hollín producida, es decir, el humo, empieza agudamente al ascenso cuando la velocidad de EGR pasa a un determinado límite. En este punto, en el pasado, fue creído que si la velocidad de EGR fuera incrementada, el humo aumentara sin límite. Por lo tanto, fue creído que la velocidad de EGR en la cual el humo empieza el ascenso agudamente era el límite máximo permitido de la velocidad de EGR.
Por lo tanto, en el pasado, la velocidad de EGR fue fijada dentro de un intervalo que no excedía el límite máximo permitido. El límite máximo permitido de la velocidad de EGR diferida considerablemente según el tipo del motor y del combustible, pero era a partir del 30 por ciento al 50 por ciento o así. Por consiguiente, en motores diésel convencionales, la velocidad de EGR fue suprimida al 30 por ciento al 50 por ciento en un máximo.
Desde que fue creído en el pasado que había un límite máximo permitido a la velocidad de EGR, en el pasado la velocidad de EGR había sido fijada dentro de un intervalo que no excedía el limite máximo permitido de modo que la cantidad de NOx y de humo producidos podrían llegar a ser tan pequeño como fuera posible. Incluso si la velocidad de EGR se fija en este modo de modo que la cantidad de NOx y de humo producidos llegue a ser tan pequeña como sea posible, sin embargo, hay límites para la reducción de la cantidad de producción de NOx y de humo. En la práctica, por lo tanto, una cantidad considerable de NOx y de humo continúa siendo producido.
En este proceso de estudio de la combustión en motores diésel, sin embargo, fue descubierto que si la velocidad de EGR se hace más grande que el límite máximo permitido, el humo aumenta agudamente según lo explicado arriba, pero hay un pico a la cantidad del humo producido y una vez que este pico ha pasado, si la velocidad de EGR se hace además mayor, el humo comienza agudamente a disminuir y que si la velocidad de EGR se hace por lo menos al 70 por ciento durante el motor que para o si el gas de EGR es forzado a enfriarse y la velocidad de EGR se hace por lo menos al 55 por ciento o así, el humo casi desaparecerá totalmente, es decir, casi no sera producido hollín. Además, fue encontrado que la cantidad de NOx producida en este tiempo era extremadamente pequeña. Otros estudios fueron enganchados mas tarde basado en este descubrimiento para determinar las razones porqué el hollín no fue producido y consecuentemente un nuevo sistema de combustión capaz de reducir simultáneamente el hollín y el NOx mas que nunca antes fue construido. Este nuevo sistema de combustión sera detalladamente explicado más adelante, pero brevemente esta basado en la idea de parar el crecimiento de hidrocarburos en el hollín en una fase intermedia antes de que los hidrocarburos crezcan en el hollín.
Es decir, qué fueron encontradas de experimentos y la investigación repetida era que el crecimiento de hidrocarburos para en una fase intermedia antes de que empiece el hollín del combustible y del gas circundante a la hora de la combustión en las cámaras de combustión es menor que una temperatura determinada y los hidrocarburos crecientes en el hollín de una vez cuando la temperatura del combustible y del gas circundante llega a ser más alta que una temperatura determinada. En este caso, la temperatura del combustible y del gas circundante es afectada grandemente por el calor que absorbe la acción del gas alrededor del combustible a la hora de combustión del combustible. Ajustando la cantidad de calor absorbida por el gas alrededor del combustible de acuerdo con la cantidad de calor generada a la hora de combustión del combustible, es posible el control de la temperatura del combustible y del gas circundante.
Por lo tanto, si la temperatura del combustible y del gas circundante a la hora de la combustión en las cámaras de combustión se suprime a no más que una temperatura en la cual el crecimiento de los hidrocarburos para a mitad de camino, el hollín no se produce más. La temperatura del combustible y del gas circundante a la hora de la combustión en las cámaras de combustión puede ser suprimida a no más que una temperatura en la cual el crecimiento de los hidrocarburos para a mitad de camino ajustando la cantidad de calor absorbida por el gas alrededor del combustible. Por otra parte, los hidrocarburos pararan en mitad de camino del crecimiento antes de que el comienzo del hollín pueda ser fácilmente removidos por el tratamiento post operatorio usando un catalizador de oxidación etc. Éste es el pensamiento básico detrás de este nuevo sistema de combustión. Una solicitud de patente para un motor de combustión interna que usaba este sistema de combustión nuevo ha sido presentada ya por el solicitante (solicitud de patente japonesa No. 9-305850).
En este nuevo sistema de combustión, sin embargo, la velocidad de EGR se debe hacer por lo menos al 55 por ciento. La velocidad de EGR puede ser hecha por lo menos al 55 por ciento cuando la cantidad de aire de la aspiración es relativamente pequeña. Es decir, esta combustión nueva no es posible cuando la cantidad de aire de la aspiración excede un determinado nivel. Por lo tanto, cuando la cantidad de aire de la aspiración excede un determinado nivel, es necesario conmutar la combustión convencionalmente realizada. En este caso, si la velocidad de EGR se baja para conmutar a la combustión convencionalmente realizada, la velocidad de EGR pasara el intervalo de la velocidad de EGR donde la cantidad de humo produjo picos, una gran cantidad de humo será producida.
Si la temporización de la inyección es retrasada hasta después del punto muerto superior de la carrera de compresión bajo este nuevo sistema de combustión, sin embargo, desde la temperatura en las cámaras de combustión baja alrededor cuando se realiza la inyección, la temperatura del combustible y de su gas circundante no será alcanzado tanto a la hora de la combustión. Por lo tanto, en este tiempo, se encuentra que el valor pico de la cantidad de humo producida llega a ser más pequeño. Por lo tanto, si la temporización de la inyección es retrasada hasta después del punto muerto superior de la carrera de compresión cuando la conmutación de esta nueva combustión a la combustión convencionalmente realizada, llega a ser posible para suprimir la cantidad de humo producida a la hora de conmutación.
Además, el documento EP 0 905 361 A2 describe el sistema de control de la combustión para un motor diésel provisto con un sistema de inyección de combustible comprendiendo una unidad de control. La unidad de control controla la sincronización de ignición que generalmente coincida con o es relativamente retardado por la sincronización de la inyección de combustible, regulando un periodo de retraso de ignición para ser mas largo que un periodo de inyección de combustible en una región de operación del motor predeterminada, por ello efectivamente acompañando al así llamado combustión de premezcla a baja temperatura. En particular, la sincronización de la inyección de combustible es retardada a un punto muerto superior del pistón para así incrementar el periodo de retraso de ignición en la velocidad de motor mas baja y a través de un rango de operación del motor en el cual un EGR es hecho en una velocidad de EGR alta.
Descripción de la invención
Un objeto de la presente invención es proporcionar un motor de combustión interna capaz de suprimir la generación de humo cuando conmutando entre la combustión nueva y la combustión convencionalmente realizada.
Según la presente invención, se proporciona un motor de combustión interna, en el cual una cantidad de producción del hollín gradualmente aumenta y hace picos, cuando una cantidad de gas inerte en las cámaras de combustión aumenta y en cuál además aumenta la cantidad de gas inerte en los resultados de las cámaras de combustión en una temperatura del combustible y del gas circundante en las cámaras de combustión que llegan a ser más bajas que una temperatura de la producción de hollín y por ello casi no producción de hollín nunca mas, el motor comprende el medio para una conmutación selectiva entre una primera combustión donde está más alta la cantidad de gas inerte en las cámaras de combustión que la cantidad de gas inerte donde la cantidad de producción de picos de hollín y donde casi no se produce hollín y una segunda combustión donde es más pequeña la cantidad de gas inerte en las cámaras de combustión que la cantidad de gas inerte donde la cantidad de producción de picos de hollín, un temporización de la inyección retrasado después del punto muerto superior de la carrera de la combustión cuando conmuta entre la primera combustión y la segunda combustión.
Breve descripción de los dibujos
Figura. 1 es una vista general de un motor de combustión interna del tipo del encendido de la compresión; Figura. 2 es una vista de la cantidad de generación de humo y de NOx; Figuras 3A y 3B. son vistas de la presión de la combustión; Figura. 4 es una vista de una molécula del combustible; Figura. 5 es una vista de la relación entre la cantidad de generación de humo y la velocidad de EGR; Figura. 6 es una vista de la relación entre la cantidad de combustible inyectado y la cantidad de gas mixto; Figura. 7 es una vista de una primera región I de operación y de una segunda región II de operación; Figura. 8 es una vista de la relación entre la cantidad de producción de humo y la velocidad de EGR; Figura. 9 es una vista del nivel de la abertura de una válvula reguladora etc.; Figuras 10A y 10B son vistas de la carga requerida; Figura. 11 es una vista de la relación del aire-combustible en la primera región I de operación; Figuras 12A y 12B son vistas del de los mapas de la cantidad de la inyección etc.; Figuras 13A y 13B son vistas de los mapas del nivel de la abertura meta de la válvula reguladora etc.; Figura. 14 es una vista de la relación del aire-combustible en la segunda combustión; Figuras 15A y 15B son vistas de los mapas de la cantidad de la inyección etc.; Figuras 16A y 16B son vistas de los mapas del nivel de la abertura meta de la válvula reguladora etc.; Figura. 17 es un diagrama de flujo del control del funcionamiento del motor; Figura. 18 es una vista del nivel de la abertura de la válvula reguladora etc.; Figura. 19 es una vista de la relación del aire-combustible en la primera región I de operación; Figura. 20 es una vista de un mapa de la cantidad de inyección; Figuras 21A y 21B son vistas para explicar la acción de la absorción y la liberación de NOx; Figuras 22A y 22B son vistas de los mapas de la cantidad de absorción de NOx por unidad de tiempo; Figura. 23 es un diagrama de flujo de la procesadora de la bandera de la liberación de NOx; y figura. 24 es un diagrama de flujo del control del funcionamiento del motor.
Realizaciones de la descripción de la modalidad
La figura 1 es una vista del caso de aplicación de la presente invención a un motor de combustión interna de cuatro tiempos del tipo del compresión encendido.
Refiriéndose a la figura. 1, 1 muestra un cuerpo del motor, 2 un bloque de cilindros, 3 una culata, 4 un pistón, 5 cámaras de combustión, 6 un inyector de combustible eléctricamente controlado, 7 una válvula de admisión, 8 un puerto de admisión, 9 una válvula de escape, y 10 un puerto de escape. El puerto de admisión 8 se conecta a través de un tubo de la admisión 11 correspondiente al depósito de compensación 12. El depósito de compensación 12 se conecta a través de un conducto de admisión 13 y del intercooler 14 a un sobrealimentador, por ejemplo, la parte de la salida de un compresor 16 de un turboalimentador del escape 15. La parte de la entrada del compresor 16 se conecta a través de una cañería de la toma de aire 17 a un filtro de aire 18. Una válvula reguladora 20 accionada por un motor de la etapa 19 está dispuesta en la cañería de la toma de aire 17.
Por otra parte, el puerto de escape 10 se conecta a través de un colector de escape 21 y del tubo del escape 22 a la parte de la entrada de una turbina del escape 23 del turboalimentador del escape 15. La parte de la salida de la turbina del escape 23 se conecta a través de un tubo de escape 24 a un convertidor catalítico 26 alojando un absorbente NOx 25.
El tubo de escape 28 conectado a la parte de la salida del convertidor catalítico 26 y la cañería de la toma de aire 17 de la corriente descendente de la válvula reguladora 20 son conectados el uno al otro a través de un paso de EGR 29. En el paso de EGR 29 esta dispuesta una válvula de control de EGR 31 accionada por un motor de fases 30. Además, en el paso de EGR 29 está dispuesto un intercooler 32 para enfriar el gas de EGR que atraviesa el paso de EGR 29. En la representación mostrada en la figura. 1, la agua de refrigeración del motor es conducido en el intercooler 32 y esa agua de refrigeración del motor se utiliza para enfriar el gas de EGR.
Por otra parte, cada inyector de combustible 6 se conecta a través de una línea del suministro de combustible 33 a un depósito del combustible, es decir, a un carril común 34. El combustible es suministrado al carril común 34 desde una bomba de combustible eléctricamente controlada de descarga variable 35. El combustible suministrado en el carril común 35 es suministrado a través de las líneas del suministro de combustible 33 a los inyectores de combustible 6. Un sensor de la presión del combustible 36 para detectar la presión del combustible en el carril común 34 se une al carril común 34. La cantidad de descarga de la bomba de combustible 35 es controlada en base de una señal de salida del sensor de la presión del combustible 36 de modo que la presión del combustible en el carril común 34 se convierta en la presión del combustible meta.
La unidad electrónica de control 40 se comprende de un ordenador digital y se proporciona con un MEMORIA ROM (memoria solamente de lectura) 42, una MEMORIA RAM (memoria de acceso aleatorio) 43, una CPU (microprocesador) 44, un puerto de entrada 45, y una puerta de salida 46 conectada uno con el otro bús bidireccional 41. La señal de salida del sensor de la presión del combustible 36 es introducida a través de un convertidor correspondiente AD 47 al puerto de entrada 45. El pedal del acelerador 50 ha sido conectado a él un sensor de carga 51 para generar una tensión de salida proporcional a la cantidad de la depresión L del pedal del acelerador 50. La tensión de salida del sensor de carga 51 es introducida a través de un convertidor correspondiente AD 47 al puerto de entrada 45. Además, el puerto de entrada 45 se le ha conectado un sensor del ángulo de la manivela 52 para generar un impulso de salida cada vez que el cigüeñal gira por ejemplo 30 grados. Por otra parte, el puerto de salida 46 se le ha conectado a través de un circuito de activación correspondiente 48 los inyectores de combustible 6, el motor de la etapa del control de la válvula reguladora 19, el motor de la etapa del control de la válvula de control de EGR 30, y la bomba de combustible 35.
La figura 2 muestra un ejemplo de un experimento que muestra los cambios en las pares de salida cuando cambiando la relación aire combustible A/F (abscisa en la figura. 2) por cambiando el nivel de la abertura de la válvula reguladora 20 y la velocidad de EGR a la hora de la operación de la carga baja del motor y de los cambios en la cantidad de emisión del humo, de HC, del CO, y de NOx. Sera comprendido de la figura. 2, en este experimento, la velocidad de EGR llega a ser mayor que la menor de la relación aire combustible A/F. Cuando debajo de la relación estoicométrica del aire combustible (= 14.6), la velocidad de EGR se convierte sobre el 65 por ciento.
Como se muestra en la figura. 2, si aumentando la velocidad de EGR para reducir la relación aire combustible A/F, cuando la velocidad de EGR llegue cerca del 40 por ciento y la relación del aire combustible A/F llegue al 30 o así, la cantidad de humo producido empieza aumentar. A continuación, cuando la velocidad de EGR ademas alcanzada y la relación del aire combustible A/F se hace más pequeña, la cantidad de humo producido aumenta bruscamente y picos. A continuación, cuando la velocidad de EGR es ademas alzada y la relación del aire-combustible A/F se hace más pequeña, el humo cae agudamente. Cuando la velocidad de EGR se hace sobre el 65 por ciento y la relación del aire combustible A/F llega cerca de 15.0, el humo producido llega substancialmente a cero. Es decir, casi no se produce hollín por mas tiempo. En este tiempo, los pares de la salida del motor bajan algo y la cantidad de NOx producida llega a ser considerablemente más baja. Por otra parte, en este tiempo, las cantidades de HC y CO producido empiezan a incrementarse.
La figura 3A muestra los cambios en presión de compresión en las cámaras de combustión 5 próximas una relación del aire combustible A/F de 21 cuando la cantidad de humo producida es la más grande. La figura 3B muestra los cambios en presión de compresión en las cámaras de combustión 5 próximas una relación del aire combustible A/F de 18 cuando la cantidad de humo producida es substancialmente cero. Como sera entendido de una comparación de la figura. 3A y figura. 3B, la presión de la combustión es más bajo en el caso mostrado en la figura. 3B donde la cantidad de humo producida es substancialmente que el caso mostrado en la figura. 3A donde la cantidad de humo producida es grande.
Lo que a continuación puede decirse de los resultados del experimento mostrado en las figura. 2 y figuras. 3A y 3B. Es decir, primero, cuando la relación A/F del aire combustible es menor de 15.0 y la cantidad de humo producida es substancialmente cero, la cantidad de NOx producida cae considerablemente según muestra la figura. 2. El hecho que la cantidad de NOx producida cae significa que la temperatura de combustión en las cámaras de combustión 5 cae. Por lo tanto, puede decirse que cuando casi no se produce hollín, la temperatura de combustión en las cámaras de combustión 5 llega a ser baja. La misma cosa se puede decir de la figura. 3. Es decir, en el estado mostrado en la figura. 3B donde casi no se produce hollín, la presión de la combustión llega a ser bajo, por lo tanto la temperatura de combustión en las cámaras de combustión 5 llega a ser baja en este momento.
En segundo lugar, cuando la cantidad de humo producida, es decir, la cantidad de hollín producida, se convierte substancialmente cero, según se muestra en la figura. 2, las cantidades de emisión de HC y del CO aumentan. Esto significa que los hidrocarburos son agotado sin crecer en el hollín. Es decir, los hidrocarburos lineales y los hidrocarburos aromáticos contenidos en el combustible y mostrados en la figura. 4 se descomponen cuando se alcanza una temperatura en un estado pobre de oxígeno resultando en la formación de un precursor del hollín. A continuación, se produce el hollín compuesto principalmente de masas sólidas de átomos de carbono. En este caso, el procedimiento de la producción de hollín es complicado. Cómo el precursor del hollín es formado no está claro, pero en cualquier caso, los hidrocarburos mostrados en la figura. 4 vienen el hollín a través del precursor del hollín. Por lo tanto, según lo explicado arriba, cuando la cantidad de producción de hollín llegan substancialmente a cero, la cantidad de escape de HC y del CO aumentan según las indicaciones de la figura. 2, pero el HC en este tiempo es un precursor del hollín o un estado de hidrocarburos antes eso.
Resumiendo estas consideraciones basadas en los resultados de los experimentos mostrados en la figura. 2 y figuras. 3A y 3B, cuando la temperatura de combustión en las cámaras de combustión 5 es baja, la cantidad de hollín producida se convierte en substancialmente cero. En esta tiempo, un precursor del hollín o un estado de hidrocarburos antes que sean agotados de las cámaras de combustión 5. Experimentos y estudios mas detallados fueron se llevaron a cabo en este sentido. Consecuentemente, fue aprendido que cuando la temperatura del combustible y del gas circundante en las cámaras de combustión 5 está por debajo de una temperatura determinada, el proceso del crecimiento del hollín para a mitad de camino, es decir, no se produce nada de hollín y que cuando la temperatura del combustible y de su entorno en las cámaras de combustión 5 llega a ser más alta que una temperatura determinada, se produce el
hollín.
La temperatura del combustible y de su entorno cuando el proceso de la producción de hidrocarburos para en el estado del precursor del hollín, es decir, la temperatura determinada antes dicha, cambia dependiendo de diferentes factores tales como el tipo del combustible, de la relación del aire combustible, y de la relación de compresión, así que no puede decirse qué nivel es, pero esta temperatura determinada esta profundamente relaciona con la cantidad de producción de NOx. Por lo tanto, esta temperatura determinada puede ser definida a determinado nivel de la cantidad de producción de NOx. Es decir, cuanto más grande es la velocidad de EGR, más baja es la temperatura del combustible y del gas que la rodean a la hora de la combustión y más baja es la cantidad de NOx producida. En este tiempo, cuando la cantidad de NOx producida llega a ser alrededor 10 PPM o menor, casi no se produce el hollín nunca más. Por lo tanto, la temperatura determinada antes coincide substancialmente la temperatura cuando la cantidad de NOx producida llega a ser 10 PPM o menor.
Una vez que se produzca el hollín, es imposible remover lo por el pos-tratamiento usando un catalizador que tiene una función de la oxidación. En comparación con esto, el un precursor del hollín o a un estado de hidrocarburos antes pueden ser fácilmente removidos por el pos-tratamiento usando un catalizador que tiene una función de la oxidación. Considerando el pos-tratamiento por un catalizador que tiene una función de la oxidación, hay una diferencia extremadamente grande entre si los hidrocarburos están agotados de las cámaras de combustión 5 en la forma de precursor del hollín o estado antes que o agotado de las cámaras de combustión 5 en la forma de hollín. El nuevo sistema de combustión utilizado en la presente invención esta basado en la idea de agotar los hidrocarburos de las cámaras de combustión 5 en la forma de precursor del hollín o estado antes que sin permitir la producción de hollín en las cámaras de combustión 5 y provocar que los hidrocarburos se oxiden por un catalizador que tiene una función de la oxidación.
Ahora, para parar el crecimiento de hidrocarburos en el estado antes de la producción de hollín, es necesario suprimir la temperatura del combustible y del gas alrededor de él a la hora de la combustión en las cámaras de combustión 5 a una temperatura más baja que la temperatura donde se produce el hollín. En este caso, se supo que el calor que absorbe la acción del gas alrededor del combustible a la hora de combustión del combustible tiene un efecto extremadamente grande en la supresión de la temperatura del combustible y del gas alrededor de él.
Es decir, si hay solamente aire alrededor del combustible, el combustible vaporizado reaccionara inmediatamente con el oxígeno en el aire y quema. En este caso, la temperatura del aire lejos del combustible no asciende mucho. Solamente la temperatura alrededor del combustible llega a ser localmente extremadamente alta. Es decir, en este tiempo, el aire lejos del combustible no absorbe mucho el calor de la combustión del combustible. En este caso, puesto que la temperatura de combustión llega a ser localmente extremadamente alta, los hidrocarburos no quemados que reciben el calor de la combustión producen el hollín.
Por otra parte, cuando hay combustible en un gas mixto de una grande cantidad de gas inerte y de una pequeña cantidad de aire, la situación es algo diferente. En este caso, el combustible evaporado dispersado en el entorno y reacciona con el oxígeno mezclado en el gas inerte para quemar. En este caso, el calor de la combustión es absorbido por el gas inerte circundante, así que la temperatura de combustión no aumenta tanto. Es decir, llega a ser posible para mantener la temperatura de combustión baja. Es decir, la presencia del gas inerte juega un papel importante en la supresión de la temperatura de combustión. Es posible mantener la temperatura de combustión baja por el calor que absorbe la acción del gas inerte.
En este caso, para suprimir la temperatura del combustible y del gas alrededor de ella a una temperatura más baja que la temperatura en la cual se produce el hollín, se requiere una cantidad de gas inerte suficiente para absorber una cantidad de calor suficiente para bajar la temperatura. Por lo tanto, si la cantidad de combustible aumenta, la cantidad de gas inerte requerida aumenta junto con el mismo. Notase que en este caso, cuanto mayor es el calor específico del gas inerte, más fuerte es la acción de absorción del calor. Por lo tanto, el gas inerte es preferiblemente un gas con un gran calor específico. En este respecto, desde del CO2 y el gas EGR tiene calor específicos relativamente grande, puede decirse para ser preferible el uso del gas EGR como gas inerte.
La figura 5 muestra la relación entre la velocidad de EGR y el humo al usar el gas de EGR como el gas inerte, haciendo la sincronización de la inyección antes de punto muerto superior de la carrera de compresión, y el cambio el nivel de enfriamiento del gas de EGR. Es decir, la curva A en la figura. 5 muestra el caso la fuerza de enfriamiento del gas de EGR y que mantiene la temperatura del gas de EGR en cerca de 90 grados C, curva B muestra el caso de la fuerza de enfriamiento del gas de EGR por un aparato de enfriamiento compacto, y la curva C muestra el caso ninguna fuerza de enfriamiento del gas de EGR.
Cuando fuerza de enfriamiento del gas de EGR como se muestra por la curva A en figura. 5, la cantidad de hollín produce picos cuando la velocidad de EGR es inferior que 55 por ciento. En este caso, si la velocidad de EGR se hace cerca del 55 por ciento o más alto, casi no se produce el hollín mas tiempo.
Por otra parte, cuando el gas de EGR es enfriado levemente como se muestra por la curva B en figura. 5, la cantidad de hollín produce picos cuando la velocidad de EGR es levemente más alta del 50 por ciento. En este caso, si la velocidad de EGR se hace sobre cerca del 65 por ciento, casi no se produce el hollín mas tiempo.
Además, cuando el gas de EGR no es enfriado a la fuerza como se muestra por la curva C en figura. 5, la cantidad de hollín produce picos próximos a una velocidad de EGR cerca del 55 por ciento. En este caso, si la velocidad de EGR se hace sobre cerca del 70 por ciento, casi no se produce el hollín más tiempo.
Notase que la figura. 5 muestra la cantidad de humo producida cuando la carga del motor es relativamente alta. Cuando la carga del motor llega a ser pequeña, la velocidad de EGR en la cual la cantidad de hollín produce picos cae algo y el límite más bajo de la velocidad de EGR en la cual casi no se produce el hollín más tiempo cae algo. En este modo, el límite más bajo de la velocidad de EGR en la cual casi no se produce el hollín más tiempo de acuerdo con el nivel de enfriamiento del gas de EGR o de la carga del motor.
La figura 6 muestra la cantidad de gas mixto del gas EGR y del aire, la relación de aire en el gas mixto, y la relación de gas de EGR en el gas mixto requerido para hacer la temperatura del combustible y del gas alrededor de ella a la hora de la combustión una temperatura más baja que la temperatura en la cual el hollín se produce en el caso del uso del gas de EGR como gas inerte. Notase que en la figura. 6, la ordenada muestra la cantidad total de gas de la aspiración tenida en las cámaras de combustión 5. La línea discontinua Y muestra la cantidad total de gas de la aspiración capaz de ser tenido en las cámaras de combustión 5 cuando la sobrealimentación no se esta realizando. Además, la abscisa muestra la carga requerida.
Refiriéndonos a la figura. 6, la relación de aire, es decir, la cantidad de aire en el gas mixto, muestras la cantidad de aire necesaria para provocar la inyección combustible para quemar completamente. Es decir, en el caso mostrado en figura. 6, la relación de la cantidad de aire y la cantidad de combustible inyectado se convierte en la relación estoicométrica del aire combustible. Por otra parte, en figura. 6, la relación de gas de EGR, es decir, la cantidad del gas EGR en el gas mixto, muestras la cantidad mínima de gas de EGR requerida para hacer la temperatura del combustible y del gas alrededor de él una temperatura más baja que la temperatura en la cual se produce el hollín. Esta cantidad de gas de EGR es, expresada en términos de velocidad de EGR, por lo menos 55 por ciento - en la representación mostrada en la figura. 6, por lo menos 70 por ciento. Es decir, si la cantidad total de gas de la aspiración tomada en las cámaras de combustión 5 se hace la línea sólida X en figura. 6 y la relación entre la cantidad de aire y la cantidad de gas de EGR en la cantidad total del gas X de la aspiración se hace la relación mostrada en figura. 6, la temperatura del combustible y el gas alrededor de él llega a una temperatura más baja que la temperatura en la cual se produce el hollín y por lo tanto no se produce hollín del todo más tiempo. Además, la cantidad de NOx producida en este tiempo es alrededor 10 PPM o menor y por lo tanto la cantidad de NOx producida llega a ser extremadamente pequeña.
Si la cantidad de inyección de combustible aumenta, la cantidad de calor generada a la hora de la combustión aumenta, así que para mantener la temperatura del combustible y del gas alrededor de ella en una temperatura más baja que la temperatura en la cual se produce el hollín, la cantidad de calor absorbida por el gas de EGR debe ser creciente. Por lo tanto, según se muestra en la figura. 6, la cantidad de gas de EGR tiene que ser incrementada más que la cantidad de combustible inyectado. Es decir, la cantidad de gas de EGR tiene que ser incrementada como la carga requerida llega a ser más alta.
Cuando la sobrealimentación no se realiza, sin embargo, el límite superior de la cantidad total de X de gas de la aspiración aspirada en las cámaras de combustión 5 es Y. Por lo tanto, en la región donde la carga requerida es mayor que LO en figura. 6, no es posible mantener la relación del aire-combustible en la relación estoicométrica del aire-combustible siempre y cuando la relación del gas de EGR no se reduce junto con el aumento de la carga requerida. Es decir, cuando la sobrealimentación no es realizada, cuando intentando para mantener la relación del aire-combustible en la relación estoicométrica del aire-combustible en la región donde la carga requerida es mayor que LO, la velocidad de EGR baja junto con el aumento de la carga requerida, por lo tanto en la región donde la carga requerida es mayor que LO, la temperatura del combustible y del gas circundante no puede ser mantenido más tiempo en una temperatura más baja que la temperatura donde se produce el hollín.
Sin embargo, según las indicaciones de la figura. 1, si el gas de EGR se recircula en el lado de la entrada del sobrealimentador a través del paso de EGR 29, es decir, en la cañería de la toma de aire 17 del turbo alimentador de escape 15, es posible mantener la velocidad de EGR sobre el 55 por ciento, por ejemplo, en el 70 por ciento, en la región donde la carga requerida es mayor que LO y por lo tanto es posible mantener la temperatura del combustible y de su gas circundante en una temperatura más baja que la temperatura donde se produce el hollín. Es decir, si se recircula el gas de EGR de modo que la velocidad de EGR en la cañería de la toma de aire 17 se convierta en por ejemplo el 70 por ciento, la velocidad de EGR del gas de la aspiración elevado en presión por el compresor 16 del turbo alimentador de escape 15 también se convierte en el 70 por ciento y por lo tanto es posible mantener la temperatura del combustible y de su gas circundante en una temperatura más baja que la temperatura donde el hollín se produce hasta el límite a el cual la presión pueda ser elevada por el compresor 16. Por lo tanto, llega a ser posible para aumentar la región de operación del motor en donde pueda ser realizada la combustión a baja temperatura.
Notase que en este caso, al hacer la velocidad de EGR más que el 55 por ciento en la región donde está mayor la carga requerida que LO, la válvula de control de EGR 31 está completamente abierta y la válvula reguladora 20 se cierra algo.
Según lo explicado arriba, la figura. 6 muestra el caso de combustión de combustible en la relación estoicométrica del aire combustible. Incluso si la cantidad de aire se hace más pequeña que la cantidad de aire mostrada en la figura. 6, sin embargo, es decir, incluso si la relación del aire combustible se hace rica, es posible obstruir la producción de hollín y hacer la cantidad de NOx producida alrededor 10 PPM o menos. Además, incluso si se hace la cantidad de aire mayor que la cantidad de aire mostrada en figura. 6, es decir, el valor medio de la relación del aire combustible se inclina de 17 a 18, es posible obstruir la producción de hollín y hacer la cantidad de NOx producida alrededor 10 PPM o menor.
Es decir, cuando la relación del aire combustible se hace rica, el combustible se convierte en exceso, pero puesto que la temperatura de combustión se suprime a una temperatura baja, el exceso de combustible no crece en hollín y por lo tanto el hollín no se produce. Además, en este tiempo, solamente una extremadamente pequeña cantidad de NOx se produce. Por otra parte, cuando el significado de la relación del aire combustible es pobre o cuando la relación del aire combustible es la relación estoicométrica del aire combustible, una pequeña cantidad de hollín se produce si la temperatura de combustión llega a ser más alta, pero en la presente invención, puesto que la temperatura de combustión se suprime a una temperatura baja, no se produce hollín del todo. Además, solamente una extremadamente pequeña cantidad de NOx se produce.
En este modo, cuando la combustión a baja temperatura es realizada, sin importar la relación del aire combustible, es decir, si la relación del aire combustible es rica o la relación estoicométrica del aire combustible o la media de la relación del aire combustible es pobre, no se produce el hollín y la cantidad de NOx producida llega a ser extremadamente pequeña. Por lo tanto, considerando la mejora de la velocidad del consumo de combustible, puede ser dicho para ser preferible hacer la media de relación del aire combustible pobre.
Notase que la temperatura del combustible y de su gas circundante a la hora de la combustión en las cámaras de combustión puede ser solamente suprimida a no más que una temperatura donde el crecimiento de hidrocarburos pare a mitad de camino durante medio del motor o la operación de la carga baja donde la cantidad de calor generado por a combustión es relativamente pequeña. Por lo tanto, en esta representación del presente invento, a la hora de funcionamiento del motor a media o baja carga, la temperatura del combustible y su gas circundante a la hora de la combustión se suprime a no más mucho que una temperatura en la cual el crecimiento de los hidrocarburos pare a mitad de camino y la primera combustión, es decir, la combustión a baja temperatura, se realice, mientras el tiempo de funcionamiento del motor a la alta carga, segunda combustión, es decir, la combustión convencionalmente realizada, es realizada. Notase que la primera combustión, es decir, la combustión de la temperatura baja, como queda claro de la explicación hasta aquí, significa combustión donde la cantidad de gas inerte en las cámaras de combustión es mayor que la cantidad de gas inerte donde la cantidad de producción de los picos del hollín y donde casi no se produce el hollín, mientras la segunda combustión, es decir, la combustión convencionalmente normalmente realizada, significa combustión donde la cantidad de gas inerte en las cámaras de combustión es menor que la cantidad de gas inerte donde la cantidad de producción de picos del hollín.
La figura 7 muestra una primera región I de operación donde la primera combustión, es decir, la combustión de la temperatura baja, se realiza y una segunda región II de operación donde la segunda combustión, es decir, la combustión por el método convencional de la combustión, se realiza. Notase que en figura. 7, la ordenada TQ muestra los pares requeridos y la abscisa N muestra la velocidad de rotación N. del motor. Además, en figura. 7, X (N) muestra una primera delimitación entre la primera región I de operación y la segunda región II de operación, y Y (N) muestra una segunda delimitación entre la primera región I de operación y la segunda región II de operación, el cambio de las regiones de operación de la primera región I de operación a la segunda región II de operación se juzga basado en la primera delimitación X (N), mientras que el cambio de regiones de operación de la segunda región II de operación a la primera región I de operación se juzga basado en la segunda delimitación Y (N).
Es decir, cuando el estado operativo del motor es en la primera región I de operación donde está ser la combustión a baja temperatura esta siendo realizado, si los pares requeridos TQ exceden la primera delimitación X (N), que es una función de la velocidad de rotación N del motor, se juzga que la región de operación tiene desplazado a la segunda región II de operación y la combustión por el método convencional de la combustión está realizada. A continuación, cuando el par requerido TQ llegan a ser más bajas que la segunda delimitación Y (N), que es una función de la velocidad de rotación N del motor, se juzga que la región de operación tiene desplazado a la primera región I de operación y la combustión a baja temperatura es realizada otra vez.
Dos delimitaciones fueron proporcionadas, es decir, la primera delimitación X (N) y la segunda delimitación Y (N) en el lado de carga más bajo de la primera delimitación X (N), en este modo por las siguiente dos razones. La primera razón es que en el lado alto del par de la segunda región II de operación, la temperatura de combustión es relativamente alta y en este tiempo, incluso si el par requerido TQ llegan a ser más bajas que la primera delimitación X (N), la combustión a baja temperatura no puede ser realizado inmediatamente. Es decir, la combustión de baja temperatura no puede ser arrancado inmediatamente a menos que el par requerido TQ sean considerablemente bajo, es decir, mas bajo que la segunda delimitación Y (N). La segunda razón es proporcionar histéresis con respecto al cambio en las regiones de operación entre la primera región I de operación y la segunda región II de operación.
Por otra parte, en la región RR mostrada por el tramando en figura. 7, que es en la región RR en la primera región I de operación donde la carga es la más alta, la relación del aire-combustible se hace pobre o la relación estoicométrica del aire-combustible y la sincronización de la inyección es retrasada hasta después del punto muerto superior de la carrera de compresión. Cuando el estado operativo del motor cambia de la primera región I de operación a la segunda región II de operación, la región RR es siempre pasado a través. Esta región RR es también siempre pasado a través cuando el estado operativo del motor cambia del segundo estado operativo II al primer estado operativo I.
Cuando el par requerido TQ llegan a ser alto, sin embargo, es decir, cuando la cantidad de inyección es creciente, si el combustible se inyecta antes del punto muerto superior de la carrera de compresión, la cantidad de calor generado se incrementara, así la temperatura del combustible y su gas circundante a la hora de la combustión llegara a lo mas alto. Consecuentemente, se generara el humo.
Por otra parte, si el punto muerto superior de la carrera de compresión es pasado sin inyectar el combustible, la presión en la voluntad de las cámaras de combustión 5 bajara gradualmente y la temperatura en as cámaras de combustión 5 caerá gradualmente también. Por lo tanto, si la inyección de combustible después del punto muerto superior de la carrera de compresión, incluso si la cantidad de inyección es grande, la temperatura del combustible y su gas circundante a la hora de la combustión llega a ser considerablemente baja y consecuentemente, como se muestra por D en figura. 8, el valor pico de la cantidad de humo producida llegara a lo mas bajo y el intervalo de EGR donde el humo es producido quedara el mas estrecho. Notase que en figura. 8, la curva B muestra una curva lo mismo que la curva mostrada en figura. 5.
Por lo tanto, si la sincronización de la inyección es retrasada hasta después del punto muerto superior de la carrera de compresión en la región RR de figura. 7, llega a ser posible para suprimir la generación de humo cuando conmutación entre la primera combustión y la segunda combustión. Además, en este caso, incluso si la velocidad de EGR no se hace más que el 55 por ciento, es posible suprimir la generación de humo.
Cuando el estado operativo del motor es la primera región I de operación y la combustión a baja temperatura esta siendo realizada, sin embargo, casi no se produce humo. En lugar, los hidrocarburos no quemado son agotado de las cámaras de combustión 5 bajo la forma de precursores del hollín o estado antes de eso. En este tiempo, los hidrocarburos no quemados agotados de las cámaras de combustión 5 pueden ser oxidados bien por un catalizador 25 que tiene una función de la oxidación.
Como el catalizador 25, un catalizador de oxidación, un catalizador de tres vías, o un Absorbente de NOx pueden ser utilizados. Un Absorbente de NOx tiene la función de absorber NOx cuando la relación media del aire-combustible en las cámaras de combustión 5 es pobre, mientras que lanza NOx cuando la relación media del aire-combustible mediación en las cámaras de combustión 5 llega a ser rica.
El Absorbente de NOx por ejemplo se compone de la alúmina como arrastrador y, en el arrastrador, por ejemplo, por lo menos uno del potasio K, sodio Na, litio Li, cesio Cs, y los distintos metales alcalinos, bario Ba, calcios Ca, y los distintos alcalinos térreos, lantanos La, I itrio Y, y las distintas tierras raras más el platino Pt u otro metal precioso.
Un catalizador de oxidación, por supuesto, y también un catalizador de tres vías y un absorbente de NOx tienen una función de oxidación. Por lo tanto, según lo explicado arriba, es posible el uso de un catalizador de tres vías y un absorbente de NOx como el catalizador 25.
A continuación, una explicación será hecha del control de la operación en la primera región I de operación y segundo región II de operación refiriéndonos a la Fig. 9.
La figura 9 muestra el nivel de la abertura de la válvula reguladora 20, el nivel de la abertura de la válvula de control de EGR 31, la velocidad de EGR, la relación del aire-combustible, la sincronización de la inyección, y la cantidad de inyección con respecto al par requerido TQ. Según las indicaciones de la figura. 9, en la primera región I de operación con el par requerido bajo TQ, el nivel de la abertura de la válvula reguladora 20 es gradualmente incrementada de un estado completamente cerrado al estado completamente abierto como el par requerido TQ llegan a ser más altas, mientras de 2/3 que el nivel de la abertura de la válvula de control 31 de EGR es gradualmente creciente cerca del estado completamente cerrado completamente al estado abierto pues el par requerido TQ llegan a ser más altas. Además, en el ejemplo mostrados en figura. 9, en la primera región I de operación con excepción de la región RR, la velocidad de EGR se hace por lo menos el por ciento cerca de 55 y la relación del aire-combustible se hace una relación pobre levemente pobre del aire-combustible.
En otras palabras, en la primera región I de operación con excepción de la región RR, el nivel de la abertura de la válvula reguladora 20 y el nivel de la abertura de la válvula de control de EGR 31 son controladas así que la velocidad de EGR llegue por lo menos sobre el 55 por ciento y la relación del aire-combustible llegue a levemente pobre en una relación aire-combustible pobre. Además, en la primera región I de operación con excepción de la región RR, el combustible se inyecta antes del punto muerto superior TDC de la carrera de compresión. En este caso, la sincronización del comienzo de la inyección \thetaS llega más tarde que el más alto par requerido TQ. LA sincronización del final de la inyección \thetaE también llega mas tarde que la ultima sincronización del comienzo de la inyección \thetaS.
Notase que durante el funcionamiento al ralenti, la válvula reguladora 20 se hace cerrar cerca del estado completamente cerrado. En este tiempo, la válvula de control de EGR 31 también se hace cerrar cerca del estado completamente cerrado. Si la válvula reguladora 20 se cierra cerca del estado completamente cerrado, la presión en las cámaras de combustión 5 en el comienzo de la compresión llegara bajo, así que llegara pequeño la presión de compresión. Si la presión de compresión llega a ser pequeña, la cantidad de compresión trabaja por que los pistones 4 llega a ser pequeña, así que la vibración del cuerpo 1 del motor llega a ser más pequeña. Es decir, durante el funcionamiento al ralenti, la válvula reguladora 20 puede ser cerrada cerca del estado completamente cerrado para suprimir la vibración en el cuerpo del motor 1.
En la región RR, la sincronización del comienzo de la inyección \thetaS se demora mas cuanto mayor es el par necesario TQ. En la parte alta del par requerido de la región RR, la sincronización del comienzo de la inyección \thetaS llega después de punto muerto superior. Además, en la región RR, la relación del aire-combustible gradualmente se hace más pequeña de la relación pobre del aire-combustible a la relación estoicométrica del aire combustible como el par requerido TQ llegan a ser más grandes, mientras la velocidad de EGR se hace más bajas como el par requerido TQ llegan a ser más grandes. Además, en esta región RR, hacer la relación del aire-combustible más pequeña como el par requerido TQ llega a ser más grande, la cantidad de inyección puede ser incrementada.
Por otra parte, si el estado operativo del motor cambia de la primera región I de operación a la segunda región II de operación, el nivel de la abertura de la válvula reguladora 20 se incrementa en una manera escalonada desde el estado abierto 2/3 al estado completamente abierto. En este tiempo, en el ejemplo mostrados en figura. 9, la velocidad de EGR se reduce en una manera escalonada desde sobre el 40 por ciento a menos que el 20 por ciento y la relación del aire-combustible se incrementa en una manera escalonada.
En la segunda región II de operación, se realiza la segunda combustión, es decir, la combustión convencionalmente realizada. En la segunda región II de operación, la válvula reguladora 20 se mantiene en el estado completamente abierto a excepción de determinada parte y el nivel de la abertura de la válvula de control de EGR 31 gradualmente se hace mas pequeña que el mas alto par requerido TQ. Por lo tanto, en la región II de operación, la velocidad de EGR llega a ser más baja que el mayor par requerido TQ y la relación del aire-combustible se hace más pequeño que el mas alto par requerido. Incluso si el par requerido TQ llegan a ser alto, sin embargo, la relación del aire-combustible se hace una relación pobre del aire-combustible. Además, en la segunda región II de operación, la sincronización del comienzo de la inyección \thetaS se hace antes del punto muerto superior TDC de la carrera de compresión.
La figura 10A muestra la relación entre el par requerido TQ, la cantidad de la depresión L del pedal del acelerador 50, y la velocidad de rotación N. del motor. Notase que en la figura. 10A, las curvas muestran curvas del par equivalente. La curva mostrada por TQ=0 muestra que el par es cero, mientras que las curvas restantes tienen gradualmente pares requeridos más altas en el orden de TQ=a, TQ=b, TQ=c, y TQ=d. El par requerido TQ mostrado en la figura. 10A es almacenado en el MEMORIA ROM 42 por adelantado bajo la forma de mapa en función de la cantidad de la depresión L del pedal del acelerador 50 y de la velocidad de rotación N del motor según las indicaciones de la figura. 10B. En la presente invención, el par requerido TQ es primero calculado de acuerdo con la cantidad de la depresión L del pedal del acelerador 50 y la velocidad de rotación N del motor desde el mapa mostrado en figura. 10B y entonces la cantidad de la inyección de combustible etc. es calculada basado en el par requerido TQ.
La figura 11 muestra la relación A/F del aire-combustible en la primera región I. de operación. En figura. 11, las curvas mostradas por A/F=14.6, A/F=15, A/F=16, A/F=18, y A/F=20 muestran cuando la relación del aire-combustible es 14.6 (relación estoicométrica del aire-combustible), 15, 16, 18, y 20, respectivamente. Las relaciones del aire-combustible entre las curvas son determinadas por la distribución proporcional. Según las indicaciones de la figura. 11, en la primera región I de operación con excepción de la región RR, la relación del aire-combustible llega a ser pobre. Además, en la primera región I de operación, la relación A/F del aire-combustible se hace pobre llega a ser inferior al par requerido TQ.
Es decir, cuanto más bajas el par requerido TQ llegan a ser, más pequeña es la cantidad de calor generada por la combustión. Por lo tanto, incluso si reducir la velocidad de EGR que cuanto más bajas el par requerido TQ llegan a ser, combustión a baja temperatura llega a ser posible. Si se reduce la velocidad de EGR, la relación del aire-combustible llega a ser mayor y por lo tanto, según las indicaciones de la figura. 11, la relación A/F del aire-combustible se hace más grande inferior es el par requerido TQ. Cuanto más grande la relación A/F del aire-combustible llega a ser, más la eficacia del consumo de combustible se mejora. Por lo tanto, para hacer la relación del aire-combustible tan pobre como posible, en esta representación de la presente invención, la relación A/F del aire-combustible se hace más grande inferior el par requerido TQ llegan a ser.
La figura 12A muestra la cantidad de la inyección Q en la primera región de operación, mientras que la figura 12B muestra la sincronización del comienzo de la inyección \thetaS en la primera región I. de operación. La cantidad de la inyección Q en la primera región I de operación se almacena por adelantado en el MEMORIA ROM 42 bajo la forma de mapa como una función del par requerido TQ y de la velocidad de rotación N del motor según las indicaciones de la figura. 12A. La sincronización del comienzo de la inyección \thetaS en la primera región I de operación se almacena por adelantado en el MEMORIA ROM 42 como una función del par requerido TQ y de la velocidad de rotación N del motor según las indicaciones de la figura. 12B.
Además, el nivel de la abertura meta ST de la válvula reguladora 20 requerida para hacer la relación del aire-combustible la relación del aire-combustible meta mostrada en figura. 11 se almacena por adelantado en el MEMORIA ROM 42 bajo la forma de mapa como una función del par requerido TQ y de la velocidad de rotación N del motor según las indicaciones de la figura. 13A, mientras que el nivel de la abertura meta SE de la válvula de control de EGR 31 requirió para hacer la relación del aire-combustible la relación del aire-combustible meta mostrada en figura. 11 se almacena por adelantado en el MEMORIA ROM 42 bajo la forma de mapa como una función del par requerido TQ y de la velocidad de rotación N del motor según las indicaciones de la figura. 13B.
La figura 14 muestra la relación del aire-combustible meta cuando la segunda combustión, es decir, la combustión ordinaria por el método convencional de combustión, se realiza. Notase que en figura. 14, las curvas mostradas por A/F=24, A/F=35, A/F=45, y A/F=60 muestra las relaciones 24, 35, 45, y 60 del aire-combustible meta.
La figura 15A muestra la cantidad de la inyección Q en la segunda región II, mientras la figura 15B muestra la sincronización del comienzo de la inyección \theta S en la segunda región II. de operación. La cantidad de la inyección Q en la segunda región II de operación se almacena por adelantado en el MEMORIA ROM 42 bajo la forma de mapa como una función del par requerido TQ y de la velocidad de rotación N del motor según las indicaciones de la figura. 15A, mientras la sincronización del comienzo de la inyección \theta S en la segunda región II de operación se almacena por adelantado en el MEMORIA ROM 42 bajo la forma de mapa como una función del par requerido TQ y de la velocidad de rotación N del motor según las indicaciones de la figura. 15B.
Además, el nivel de la abertura meta ST de la válvula reguladora 20 requirió para hacer la relación del aire-combustible la relación del aire-combustible meta mostrada en figura. 14 se almacena por adelantado en el MEMORIA ROM 42 bajo la forma de mapa como una función del par requerido TQ y de la velocidad de rotación N del motor según las indicaciones de la figura. 16A, mientras que el nivel de la abertura meta SE de la válvula de control 31 de EGR requirió para hacer la relación del aire-combustible la relación del aire-combustible meta mostrada en figura. 14 se almacena por adelantado en el MEMORIA ROM 42 bajo la forma de mapa como una función del par requerido TQ y de la velocidad de rotación N del motor según las indicaciones de la figura. 16B.
A continuación, una explicación será hecha del control de la operación referente a la figura. 17.
Refiriéndonos a la figura. 17, primero, en la etapa 100, se juzga sí una bandera I que muestra que la región de operación del motor es la primera región I de operación es fijada o no. Cuando se fija la bandera I, es decir, cuando la región de operación del motor es la primera región I de operación, la rutina procede a la etapa 101, donde se determina si el par requerido TQ se convierte en mayor que la primera delimitación X1 (N). Cuando TQ<X1 (N), la rutina procede a la etapa 103, donde se realiza la combustión a baja temperatura.
Es decir, en la etapa 103, el par requerido TQ se calculan del mapa mostrado en la figura. 10A. A continuación, en la etapa 104, el nivel de la abertura meta ST de la válvula reguladora 20 se calcula del mapa mostrado en figura. 13Ay el nivel de la abertura de la válvula reguladora 20 se hace este nivel de la abertura meta ST. A continuación, en la etapa 105, el nivel de la abertura meta SE de la válvula de control de EGR 31 se calcula del mapa mostrado en la figura. 13B y el nivel de la abertura de la válvula de control de EGR 31 se hace este nivel de la abertura meta SE. A continuación, en la etapa 106, la cantidad de la inyección Q se calcula del mapa mostrado en la figura. 12A. A continuación, en la etapa 107, la sincronización del comienzo de la inyección \theta S se calcula del mapa mostrado en la figura. 12B.
Por otra parte, cuando se determina en la etapa 101 que TQ> X1 (N), la rutina procede a la etapa 102, donde la bandera I se restablece, entonces la rutina procede a la etapa 110, donde se realiza la segunda combustión.
Es decir, en la etapa 110, el par requerido TQ se calculan del mapa mostrado en la figura. 10B. A continuación, en la etapa 111, el nivel de la abertura meta ST de la válvula reguladora 20 se calcula del mapa mostrado en la figura. 16A y el nivel de la abertura de la válvula reguladora 20 se hace este nivel de la abertura meta ST. A continuación, en la etapa 112, el nivel de la abertura meta SE de la válvula de control de EGR 31 se calcula del mapa mostrado en la figura. 16B y el nivel de la abertura de la válvula de control de EGR 31 se hace este nivel de la abertura meta SE. A continuación, en la etapa 113, la cantidad de la inyección Q se calcula del mapa mostrado en la figura. 15A. A continuación, en la etapa 114, la sincronización del comienzo de la inyección \theta S se calcula del mapa mostrado en la figura. 15B.
Cuando la bandera I es restablecida, en el próximo ciclo de procesamiento, la rutina procede de la etapa 100 a la etapa 108, donde se determina si el par requerido TQ ha llegado a ser mas bajo que la segunda delimitación Y (N). Cuando TQ\geqY (N), la rutina procede a la etapa 110, donde se realiza la segunda combustión. Por otra parte, cuando se determina en la etapa 108 que TQ< Y (N), la rutina procede a la etapa 109, donde se fija la bandera I, entonces la rutina procede a la etapa 103, donde se realiza la combustión a baja temperatura.
A continuación, una explicación sera dada de una segunda representación con referencias a la figura. 18 a la figura. 20.
Según las indicaciones de la figura. 18, en esta representación también, en la región RR, cuanto mayor es el par requerido TQ, más retrasado la sincronización del comienzo de la inyección \thetaS. En el lado alto del par requerido de la región RR, la sincronización del comienzo de la inyección \thetaS se convierte después de punto muerto superior. Además, en esta representación también, en la región RR, la velocidad de EGR es menor más grandes es el par requerido TQ por el aumento de la cantidad de la inyección. En esta representación, sin embargo, en la región RR, la relación del aire-combustible se hace gradualmente más pequeña de la relación pobre del aire-combustible a la relación rica del aire-combustible mientras que el par requerido TQ llegan a ser más grandes. Por lo tanto, la velocidad de incremento de la cantidad de inyección en la región RR se hace mayor en el caso de la segunda modalidad mostrada en figura. 18 compararon con la representación mostrada en la figura. 9.
La figura 19 muestra la relación A/F del aire-combustible en la primera región I de operación en la segunda representación. En figura. 19, las curvas mostradas por A/F=13,A/F=14, A/F=16, A/F=18, y A/F=20 muestra cuando la relación del aire-combustible es 13, 14, 16, 18, y 20, respectivamente. Las relaciones del aire-combustible entre las curvas son determinadas por la distribución proporcional. En esta representación también, según las indicaciones de la figura. 19, en la primera región I de operación con excepción de la región RR, la relación del aire-combustible llega a ser pobres. Además, en la primera región I de operación, la relación A/F del aire-combustible se hace pobre menor el par requerido TQ llega a ser.
La figura 20 muestra la cantidad de la inyección Q en la primera región de operación. La cantidad de la inyección Q en la primera región I de operación se almacena por adelantado en el MEMORIA ROM 42 bajo la forma de mapa como una función del par requerido TQ y de la velocidad de rotación N del motor según las indicaciones de la figura. 20. Notase que en la segunda representación, la sincronización del comienzo de la inyección \theta S, el nivel de la abertura meta ST de la válvula reguladora 20, y el nivel de la abertura meta SE de la válvula de control de EGR 31 son calculados de los mapas mostrados en figura. 12B, figura. 13A, y figura. 13B.
En esta representación, cuando la conmutación de la primera combustión a la segunda combustión o la segunda combustión a la primera combustión, la relación del aire-combustible se hace rica y la sincronización del comienzo de la inyección \thetaS es retrasado después del punto muerto superior. En este modo, hay la ventaja que cuando la relación del aire-combustible se hace rica, mientras la cantidad de consumo de combustible aumenta algo, no se produce humo del todo.
Además, haciendo la relación del aire-combustible rica a la hora de conmutación entre la primera combustión y la segunda combustión da distintas acciones al usar un absorbente de NOx como el catalizador 25. Será explicado a continuación.
Según lo explicado arriba, el absorbente Nox 25 tiene la función de absorber NOx cuando la media de la relación del aire-combustible en las cámaras de combustión 5 es pobre, mientras que lanza NOx cuando la media de relación del aire-combustible en las cámaras de combustión 5 llega a ser rica. Explicando esto un poco mas estricto, si la relación del aire y del combustible (hidrocarburos) suministrados en el paso de admisión del motor, las cámaras de combustión 5, y el paso de escape de la corriente ascendente desde el absorbente Nox 25 se refiere como la relación del aire-combustible del gas de escape circulante en el absorbente NOx 25, entonces el absorbente NOx 25 realiza una acción de la absorción y de la liberación de NOx en la cual absorbe NOx cuando la relación del aire-combustible del gas de escape es pobre mientras libera el Nox absorbido cuando la relación aire combustible en el gas de expulsión fluyente dentro llega a ser la relación estoicométrica del aire-combustible o rica.
Si este absorbente de NOx 25 es colocado en el paso de escape del motor, el absorbente de NOx 25 realizara en la actualidad una acción de absorción y de liberación de NOx, pero hay porciones del mecanismo detallado de esta acción de la absorción y de la liberación que todavía no están claras. Esta acción de la absorción y de la liberación, sin embargo, se considera para ser realizado por el mecanismo mostrado en figuras. 21A y 21B. A continuación, este mecanismo sera explicado tomando como ejemplo el caso de llevar al platino Pt y bario Ba en el arrastrador, pero el mismo mecanismo aplicado incluso si usando otro metal precioso y metal alcalino, alcalino térreo, o tierra rara.
En el motor de combustión interna del tipo del encendido de la compresión mostrado en figura. 1, combustión se realiza generalmente cuando la relación del aire-combustible en las cámaras de combustión 5 está en un estado pobre. Cuando la combustión se realiza con la relación del aire-combustible en un estado pobre en este modo, la concentración de oxígeno en el gas de escape es alta. En este tiempo, según las indicaciones de la figura. 21A, el oxigeno O2 se deposita en la superficie del platino Pt bajo la forma de O2 - u O^{2}. Por otra parte, el NO en el gas de escape fluyendo dentro reacciona con el O2 - u O^{2} en la superficie del platino Pt para llegar a NO2 (2NO+O2-> 2NO2). A continuación, la parte del NO2 producido se oxida en el platino Pt y se absorbe en el absorbente y difunde el lado interior el absorbente bajo la forma de nitrato de iones NO3 según las indicaciones de la figura. 21A mientras vinculado con el óxido de bario BaO. El NOx se absorbe en el absorbente de NOx 25 en este modo. Siempre y cuando la concentración de oxígeno en el gas de escape afluente es alta, NO2 se produce en la superficie del platino Pt. Siempre y cuando lo hace la capacidad de la absorción de NOx del absorbente no queda saturado, el NO2 se absorbe en el absorbente y de los iones nitrato NO3 son producidos.
Por otra parte, cuando la relación del aire-combustible del gas de escape afluente se hace rica, la concentración de oxígeno en el gas de escape afluente baja y consecuentemente la cantidad de producción de NO2 en la superficie del platino Pt baja. Si la cantidad de producción de NO2 baja, la reacción procede en la dirección inversa (NO3 - NO2) y por lo tanto los iones nitrato NÓ3 en el absorbente son soltados del absorbente bajo la forma de NO2. En este tiempo, el NOx soltado del absorbente de NOx 25 reacciona con la gran cantidad de hidrocarburos sin quemar y del monóxido de carbono contenidos en el gas de escape afluente que se reducirá según las indicaciones de la figura. 21B. En este modo, cuando no hay más NO2 presente en la superficie del platino Pt, NO2 es sucesivamente soltado del absorbente. Por lo tanto, si la relación del aire-combustible del gas de escape afluente se hace rica, el NOx sera soltado del absorbente de NOx 25 en un tiempo corto y, además, la liberación de NOx sera reducida, así NOx no sera descargada en la atmósfera.
Notase que en este caso, incluso si la relación del aire-combustible del gas de escape afluente se hace la relación estoicométrica del aire-combustible, el NOx sera soltado del absorbente de NOx 25. Cuando la relación del aire-combustible del gas de escape afluente se hace la relación estoicométrica del aire-combustible, sin embargo, la NOx sera soltado del absorbente de NOx 25 solamente gradualmente, por lo que un tiempo largo sera requerido para hacer todo el NOx absorber en el absorbente de NOx 25 se soltado.
Estos son, sin embargo, límites a la capacidad de la absorción de NOx del absorbente de NOx 25. Es necesario la liberación el NOx del absorbente de NOx 25 antes de que la capacidad de la absorción de NOx del absorbente de NOx 25 llegue a ser saturada. Por lo tanto, es necesario a la estimación que la cantidad de NOx absorbió en el absorbente de NOx 25. Por lo tanto, en esta forma de representación de la presente invención, la cantidad de la absorción de NOx A por tiempo de la unidad cuando la primera combustión esta siendo realizada se encuentra por adelantado bajo la forma de mapa mostrado en figura. 22A como una función de la carga requerida L y de la velocidad de rotación N del motor, mientras la cantidad de la absorción de NOx B por la unidad de tiempo cuando la segunda combustión esta siendo realizado se encuentra por adelantado bajo la forma de mapa mostrado en figura. 22B como una función de la carga requerida L y de la velocidad de rotación N del motor. La cantidad de la \Sigma NOX de NOx absorbida en el absorbente de NOx 25 es estimada por la adición acumulativa de estas cantidades de la absorción de NOx A y B por la unidad de tiempo.
En esta representación según la presente invención, cuando la cantidad de la \Sigma NOX de la absorción de NOx excede un valor máximo permitido predeterminado, el NOx se hace para ser soltado del absorbente de NOx 25. Es decir, específicamente hablando, cuando la \Sigma NOX\leqMAX, la relación del aire-combustible y la sincronización de la inyección combustible \thetaS etc. son controlados según las indicaciones de la figura. 9. En comparación con esto, cuando el máximo de la \Sigma NOX>MAX, la relación del aire-combustible y la sincronización de la inyección de combustible \thetaS etc. son controlado según las indicaciones de la figura. 18. Por lo tanto, en este tiempo, NOx es liberado del absorbente de NOx cuando la relación del aire-combustible se hace rica a la hora de conmutación entre la primera combustión y la segunda combustión.
A continuación, una explicación sera hecha de la rutina del proceso para la bandera de liberación del NOx sea fijada cuando NOx es para ser liberado del absorbente de NOx 25 mientras que refieren a la figura. 23. Notase que esta rutina es ejecutada por la interrupción cada intervalo del tiempo determinado.
Refiriéndonos a la figura. 23, primero, en la etapa 200, es juzgado si se fija una bandera I que muestra que la región de operación del motor es la primera región I de operación o no. Cuando se fija la bandera I, es decir, cuando la región de operación del motor es la primera región I de operación, la rutina procede a la etapa 201, donde la cantidad de absorción de NOx por tiempo de la unidad se calcula del mapa mostrado en figura. 22A. A continuación, en la etapa 202, A se añade a la cantidad de la \SigmaNOX de la absorción de NOx. A continuación, en la etapa 203, se determina si la cantidad de la \SigmaNOX de la absorción de NOx ha excedido un máximo permitido del valor MAX. Si \SigmaNOX> MAX, la rutina procede a la etapa 204, donde la bandera de liberación del NOx se fija mostrando que NOx debe ser soltado.
Por otra parte, cuando se determina en la etapa 200 que la bandera I ha sido repuesta, es decir, cuando el estado operativo del motor es la segunda región II de operación, la rutina procede a la etapa 205, donde la cantidad de B de la absorción de NOx por tiempo de la unidad se calcula del mapa mostrado en figura. 22B. A continuación, en la etapa 206, B se añade a la cantidad de la \SigmaNOX de la absorción de NOx. A continuación, en la etapa 207, se determina si la cantidad de la \SigmaNOX de la absorción de NOx ha excedido el máximo permitido del valor MAX. Cuando la \SigmaNOX> MAX1, la rutina procede a la etapa 208, donde la bandera de liberación del NOx se fija mostrando que NOx debe ser liberado.
A continuación, una explicación será hecha del control operacional con referencia a la figura. 24.
Refiriéndonos a la figura 24, primero, en la etapa 300, se determina si se ha fijado una bandera I que indica al estado operativo del motor es la primera región I de operación o no. Cuando se ha fijado la bandera I, es decir, cuando el estado operativo del motor es la primera región I de operación, la rutina procede a la etapa 301, donde se determina si el par requerido TQ ha llegado a ser mayor que la primera delimitación X1 (N). cuando TQ\leqXI (N), la rutina procede a la etapa 303, donde se realiza la combustión a baja temperatura.
Es decir, en la etapa 303, el par requerido TQ se calculan del mapa mostrado en figura. 10B. A continuación, en la etapa 304, el ST del grado de apertura meta de la válvula reguladora 20 se calcula del mapa mostrado en figura. 13Ay el grado de apertura de la válvula reguladora 20 se hace este ST. del grado de apertura meta A continuación, en la etapa 305, el SE del grado de apertura meta de la válvula de control de EGR 31 se calcula del mapa mostrado en figura. 13B y el grado de apertura de la válvula de control de EGR 31 se hace este SE del grado de apertura meta. A continuación, en la etapa 306, la sincronización del comienzo de la inyección \theta S se calcula del mapa mostrado en figura. 12B.
A continuación, en la etapa 307, se determina si la bandera liberando el NOx ha sido fijada. Cuando la bandera 1 liberando el NOx no ha sido fijada, la rutina procede a la etapa 308, donde la cantidad de la inyección Q se calcula del mapa mostrado en figura. 12A. Por otra parte, cuando la bandera liberando el NOx ha sido fijada, la rutina procede a la etapa 309, donde el proceso se realiza para la liberación NOx del absorbente de NOx 25.
Es decir, en la etapa 309, primero, la cantidad de la inyección Q se calcula del mapa mostrado en figura. 20. A continuación, se determina si la relación del aire-combustible se ha hecho rica para más que un periodo predeterminado. Cuando la relación del aire-combustible se ha hecho rica para más que un período predeterminado, la bandera 1 liberando el NOx es repuesta.
Por otra parte, cuando se determina en la etapa 301 que TQ> X (N), la rutina procede a la etapa 302, donde está repuesta la bandera I, entonces la rutina procede a la etapa 312, donde se realiza la segunda combustión.
Es decir, en la etapa 312, el par requerido TQ se calculan del mapa mostrado en figura. 10B. A continuación, en la etapa 313, el ST del nivel de la abertura meta de la válvula reguladora 20 se calcula del mapa mostrado en figura. 16Ay el nivel de la abertura de la válvula reguladora 20 se hace este ST. del nivel de la abertura meta A continuación, en la etapa 314, el SE del nivel de la abertura meta de la válvula de control de EGR 31 se calcula del mapa mostrado en figura. 16B y el nivel de la abertura de la válvula de control de EGR 31 se hace este SE del nivel de la abertura meta. A continuación, en la etapa 315, la cantidad de la inyección Q se calcula del mapa mostrado en figura. 15A. A continuación, en la etapa 316, la sincronización del comienzo de la inyección \thetaS se calcula del mapa mostrado en figura. 158.
Cuando la bandera I es repuesta, en el siguiente ciclo de proceso, la rutina procede la etapa 300 a la etapa 310, donde se determina si el par requerido TQ ha llegado a ser mas bajo que la segunda delimitación Y (N). Cuando TQ\geqY (N), la rutina procede a la etapa 312, donde se realiza la segunda combustión. Por otra parte, cuando se determina en la etapa 310 que TQ< Y (N), la rutina procede a la etapa 311, donde se fija la bandera I, entonces la rutina procede a la etapa 303, donde se realiza la combustión de baja temperatura.
Según la presente invención, es posible impedir la producción de humo cuando conmutación entre la primera combustión y la segunda combustión.
Lista de referencias numéricas
5
cámara de combustión
6
inyector de combustible
7
válvula de succión
9
válvula de escape
15
turbo compresor de escape
20
válvula de mariposa
26
convertidor catalítico
29
pasaje EGR
31
válvula de control EGR

Claims (13)

1. Un motor de combustión interna en el cual una cantidad de producción del hollín aumenta gradualmente y en el momento los picos cuando una cantidad de gas inerte en una cámara de combustión se incrementa y en cuál otro aumento de la cantidad de gas inerte en las cámaras de combustión resulta en una temperatura del combustible y del gas circundante en las cámaras de combustión que llega a ser más bajas que una temperatura de la producción del hollín y por lo tanto casi no produce mas hollín, llámese motor comprendiendo el medio de conmutación para selectivamente conmutando entre una primera combustión donde la cantidad del gas inerte en las cámaras de combustión es mayor que la cantidad de gas inerte donde la cantidad de producción de picos del hollín y casi no se produce hollín y una segunda combustión donde la cantidad de gas inerte en las cámaras de combustión es menor que la cantidad de gas inerte donde la cantidad de producción de picos del hollín, y la sincronización de la inyección siendo retrasada hasta después de punto muerto superior de una carrera de compresión cuando conmutando entre la primera combustión y la segunda combustión.
2. Un motor de combustión interna según lo dispuesto en la reivindicación 1, en donde cuando la conmutación entre la primera combustión y la segunda combustión, la relación del aire-combustible se hace pobre o la relación estoicométrica del aire-combustible y la temporización de la inyección es retrasado hasta después del punto muerto superior de la carrera de compresión bajo la primera combustión.
3. Un motor de combustión interna según lo dispuesto en la reivindicación 1, en donde la región de la operación del motor se divide en una primera región de operación del lado de la carga baja y una segunda región de operación del lado carga alta, la primera combustión se realiza en la primera región de la operación, y la segunda combustión se realiza en la segunda región de la operación.
4. Un motor de combustión interna según lo dispuesto en la reivindicación 3, en donde en una región en la primera región de la operación donde la carga es la más alta, la relación del aire-combustible se hace pobre o la relación estoicométrica del aire-combustible y la temporización de la inyección es retrasado hasta después del punto muerto superior de la carrera de compresión.
5. Un motor de combustión interna según lo dispuesto en la reivindicación 4, en donde un dispositivo de la recirculación del gas de escape esta provisto para recircular el gas de escape expulsado de las cámaras de combustión a un paso de admisión del motor, el gas inerte se comprende del gas de escape recirculado, la velocidad de la recirculación del gas de escape se hace mayor que sobre el 55 por ciento en la primera región I de la operación con excepción de la región donde la carga está la más alta, y la velocidad de la recirculación del gas de escape se hace menor que el 55 por ciento en la región donde la carga está la más alta.
6. Un motor de combustión interna según lo dispuesto en la reivindicación 1, en donde un catalizador que tiene una función de la oxidación está dispuesto en el paso de escape del motor.
7. Un motor de combustión interna según lo dispuesto en la reivindicación 6, en donde el catalizador se comprende de por lo menos uno de un catalizador de oxidación, de un catalizador de tres vías, y de un absorbente de NOx.
8. Un motor de combustión interna según lo dispuesto en la reivindicación 1, en donde cuando la conmutación entre la primera combustión y la segunda combustión, la relación del aire-combustible se hace rica y la sincronización de la inyección es retrasada hasta después del punto muerto superior de la carrera de compresión bajo primera combustión.
9. Un motor de combustión interna según lo dispuesto en la reivindicación 8, en donde la región de operación del motor se divide en una primera región de operación del lado de la carga baja y una segunda región de operación del lado de la alta carga, la primera combustión se realiza en la primera región de operación, y la segunda combustión se realiza en la segunda región de operación.
10. Un motor de combustión interna según lo dispuesto en la reivindicación 1, en donde en una región en la primera región de operación donde está la carga es la mas alta, la relación del aire-combustible se hace rica y la sincronización de la inyección es retrasada hasta después del punto muerto superior de la carrera de compresión.
11. Un motor de combustión interna según lo dispuesto en la reivindicación 10, en donde un dispositivo de la recirculación del gas de escape se proporciona para recircular el gas de escape expulsado de las cámaras de combustión en un paso de admisión del motor, el gas inerte se comprende del gas de escape recirculado, la velocidad de la recirculación del gas de escape se hace más que el 55 por ciento en la primera región I de operación con excepción de la región donde está la carga más alta, y la velocidad de la recirculación del gas de escape se hace menor que el 55 por ciento en la región donde está la carga más alta.
12. Un motor de combustión interna según lo dispuesto en la reivindicación 8, en donde un catalizador que tiene una función de la oxidación está dispuesto en el paso de escape del motor.
13. Un motor de combustión interna según lo dispuesto en la reivindicación 1, en donde un absorbente de NOx está dispuesto en el paso de escape del motor, la relación del aire-combustible se hace pobre o la relación estoicométrica del aire-combustible y la sincronización de la inyección es retrasada hasta después del punto muerto superior de la carrera de compresión bajo la primera combustión cuando la conmutación entre la primera combustión y la segunda combustión en el tiempo normal, y la relación del aire-combustible se hace rica y la temporización de la inyección es retrasada hasta después del punto muerto superior de la carrera de compresión bajo la primera combustión cuando conmutación entre la primera combustión y la segunda combustión cuando NOx es para ser soltado del absorbente de NOx.
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