JP2000297673A - Controller for diesel engine - Google Patents
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- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンの制
御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control system for a diesel engine.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般にディーゼルエンジンはガソリンエ
ンジンと比べ燃費が良い反面、窒素酸化物(NOx)や
粒子状物質(PM)の排出量が多いという欠点がある。2. Description of the Related Art In general, a diesel engine has better fuel efficiency than a gasoline engine, but has a drawback that it emits a large amount of nitrogen oxides (NOx) and particulate matter (PM).
【0003】ディーゼルエンジンの排気中のNOxを低
減させる手段としては、自技会発行のNo.9503
シンポジウム No.9533271にあるように、排
気再循環(EGR)を行いエンジンの燃焼温度を低く抑
える方法がある。[0003] As means for reducing NOx in the exhaust gas of a diesel engine, there is known a technique disclosed in No. 9503
Symposium No. As described in U.S. Pat. No. 5,933,271, there is a method of performing exhaust gas recirculation (EGR) to keep the combustion temperature of an engine low.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法によると、NOx排出量を低減するにあたり 排気還
流量を増やしていくと、燃料噴射量が多く、空気過剰率
が小さい領域で、PM排出量が増加する傾向にあり、S
AEPaperNo.980174にもあるように、空
燃比が約24:1(空気過剰率が約1.6)以下になる
と、PM排出量が急増する。このため、PM排出量も抑
制しようとすると、NOx排出量の低減が制約されてし
まう。However, according to this method, when the exhaust gas recirculation amount is increased to reduce the NOx emission amount, the PM emission amount is increased in a region where the fuel injection amount is large and the excess air ratio is small. Tend to increase, S
AEPaperNo. As described in 980174, when the air-fuel ratio becomes about 24: 1 or less (the excess air ratio is about 1.6) or less, the amount of PM emission sharply increases. Therefore, if an attempt is made to suppress the PM emission, the reduction of the NOx emission is restricted.
【0005】この二律相反を解消し、ディーゼルエンジ
ンの排気中のNOxとPM排出量を同時に低減する方法
としては、特開平7−4287のような低温予混合燃焼
を行わせる方法がある。[0005] As a method of eliminating the two trade-offs and simultaneously reducing the amount of NOx and PM emissions in the exhaust of a diesel engine, there is a method of performing low-temperature premix combustion as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-4287.
【0006】これは、EGRにより吸気中の酸素濃度を
低下させて燃焼速度を遅くし、燃料噴射時期を圧縮上死
点以降まで遅らせ、着火遅れ期間内にほとんどの燃料を
噴射することにより、予混合燃焼を主体として低温で燃
焼させるものである。この方法によれば、燃料を十分に
気化させてから燃焼させる予混合燃焼であるためにPM
排出量が少なくなり、また低温で燃焼するためにNOx
排出量が少なくなる。[0006] This is because the EGR lowers the oxygen concentration in the intake air to lower the combustion speed, delays the fuel injection timing until after compression top dead center, and injects most of the fuel during the ignition delay period. Combustion is carried out at a low temperature mainly by mixed combustion. According to this method, since the fuel is premixed combustion in which the fuel is sufficiently vaporized and then burned, the PM
NOx emission due to low emission and low temperature combustion
Emissions are reduced.
【0007】この低温予混合燃焼では、空気過剰率を小
さくしていくとNOxとPMの排出量が共に減少する
が、空気過剰率が約1.3以下になると燃費が急激に悪
化する傾向がある。In this low-temperature premixed combustion, as the excess air ratio is reduced, both the emission amount of NOx and PM are reduced. However, when the excess air ratio becomes about 1.3 or less, the fuel efficiency tends to rapidly deteriorate. is there.
【0008】これは空気過剰率を小さくすると多原子分
子である燃料や燃焼生成物の割合が増えることにより、
エンジン内の作動ガスの比熱比が小さくなり、ディーゼ
ルエンジンの場合に、 ηth=〈1-(1/ε)κ-1)(σκ-1)/(κ(σ-1)) (ただし、ε:圧縮比、κ:比熱比、σ:締切比)で表され
る理論熱効率が下がることが主たる原因である。[0008] This is because when the excess air ratio is reduced, the proportion of fuel and combustion products, which are polyatomic molecules, is increased.
The specific heat ratio of the working gas in the engine decreases, and in the case of a diesel engine, ηth = <1- (1 / ε) κ-1) (σκ-1) / (κ (σ-1)) (where ε : Compression ratio, κ: specific heat ratio, σ: cut-off ratio).
【0009】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、ディーゼルエンジンにおいて低温予混合燃
焼を行い、エンジンの運転条件に応じて吸気酸素濃度を
変えずに吸気酸素量を変化させることにより上記間題点
を解決することを目的としている。The present invention has been made in view of such problems, and performs low-temperature premixed combustion in a diesel engine to change the intake oxygen amount without changing the intake oxygen concentration according to the operating conditions of the engine. It is intended to solve the above problem.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】第1の発明は、エンジン
の燃焼温度を低下させる手段と、燃焼室に噴射された燃
料の着火遅れ期間を大きくする手段とを備えたディーゼ
ルエンジンにおいて、吸気の酸素濃度を可変制御する手
段と、吸気の酸素量を可変制御する手段と、空気過剰率
を演算する手段と、エンジンの運転条件に応じて吸気中
の酸素濃度を変えずに酸素量を変化させて空気過剰率が
目標値以上になるように制御する燃焼制御手段を備えた
ことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a diesel engine having means for lowering the combustion temperature of an engine and means for increasing the ignition delay period of fuel injected into a combustion chamber. Means for variably controlling the oxygen concentration, means for variably controlling the oxygen amount of the intake air, means for calculating the excess air ratio, and changing the oxygen amount without changing the oxygen concentration in the intake air according to the operating conditions of the engine. Combustion control means for controlling the excess air ratio to be equal to or higher than the target value.
【0011】第2の発明は、第1の発明において、前記
燃焼制御手段は、空気過剰率が所定の値以下になった場
合に、同一の吸気酸素濃度を維持しつつ吸気酸素量を増
加させ、空気過剰率が目標値以上になるように制御す
る。In a second aspect based on the first aspect, the combustion control means increases the intake oxygen amount while maintaining the same intake oxygen concentration when the excess air ratio becomes equal to or less than a predetermined value. , So that the excess air ratio is equal to or higher than the target value.
【0012】第3の発明は、第2の発明において、前記
燃焼制御手段は、空気過剰率が目標値以上になった場合
に、同一の吸気酸素濃度を維持しつつ吸気酸素量を減少
させる。In a third aspect based on the second aspect, the combustion control means reduces the intake oxygen amount while maintaining the same intake oxygen concentration when the excess air ratio becomes equal to or higher than the target value.
【0013】第4の発明は、第1から第3の発明におい
て、前記空気過剰率λの目標値はλ=1.3に設定され
る。In a fourth aspect based on the first to third aspects, the target value of the excess air ratio λ is set to λ = 1.3.
【0014】第5の発明は、第1から第4の発明におい
て、前記酸素濃度を制御する手段が排気還流量を制御す
る排気還流装置で構成される。In a fifth aspect based on the first to fourth aspects, the means for controlling the oxygen concentration comprises an exhaust gas recirculation device for controlling an exhaust gas recirculation amount.
【0015】第6の発明は、第1から第5の発明におい
て、前記酸素量を制御する手段が過給圧を制御するター
ボチャージャで構成される。In a sixth aspect based on the first to fifth aspects, the means for controlling the oxygen amount comprises a turbocharger for controlling a supercharging pressure.
【0016】[0016]
【発明の作用、効果】本発明(第1から第6の発明)で
は、吸気の酸素濃度を下げて燃焼温度を低下させると共
に、燃料の着火遅れ期間を大きくすることにより、低温
予混合燃焼を行い、かつこのとき吸気の酸素濃度を変え
ることなく、吸気酸素量を変化させ、空気過剰率が目標
とする値よりも小さくなることのないように制御してい
る。低温予混合燃焼によりNOxとPMの排出量を下げ
ることができるが、NOxの排出量はそのときの酸素濃
度に応じて変化する。したがって、吸気中の酸素濃度を
変えずに目標値に維持することにより、常にNOx排出
レベルを所定値以下に抑制できる。一方で燃費は空気過
剰率が所定値よりも小さくなると、大幅に悪化する。こ
れに対しては、酸素濃度を変化させずに吸気酸素量を変
化させて空気過剰率が目標値よりも小さくならないよう
に制御している。According to the present invention (first to sixth aspects), the low-temperature premixed combustion is achieved by lowering the oxygen concentration of the intake air to lower the combustion temperature and increasing the ignition delay period of the fuel. At this time, the amount of intake oxygen is changed without changing the oxygen concentration of the intake air, and control is performed so that the excess air ratio does not become smaller than a target value. The emission of NOx and PM can be reduced by low-temperature premixed combustion, but the emission of NOx changes according to the oxygen concentration at that time. Therefore, by maintaining the oxygen concentration in the intake air at the target value without changing it, the NOx emission level can always be suppressed to a predetermined value or less. On the other hand, the fuel efficiency deteriorates significantly when the excess air ratio becomes smaller than a predetermined value. In response, the intake air amount is changed without changing the oxygen concentration to control the excess air ratio so as not to be smaller than the target value.
【0017】これらの結果、排気中のNOxやPMを低
減しつつ、燃費についても常に良好な状態に維持するこ
とが可能となる。As a result, it is possible to always maintain good fuel economy while reducing NOx and PM in the exhaust gas.
【0018】この場合、第5の発明では、酸素濃度の制
御を排気還流を制御することにより行うので、また第6
の発明では、酸素量の制御を過給圧の制御により行うの
で、いずれも通常の排気還流装置、ターボチャージャな
どにより、制御が容易かつ合理的に行える。In this case, in the fifth invention, the control of the oxygen concentration is performed by controlling the exhaust gas recirculation.
According to the invention, since the control of the oxygen amount is performed by controlling the supercharging pressure, the control can be easily and rationally performed by a normal exhaust gas recirculation device, a turbocharger, or the like.
【0019】[0019]
【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0020】図1において、1はエンジン本体、2は吸
気管、3は排気管である。4は排気管3と吸気管2を連
通するEGR(排気還流)通路、5はEGR通路4を流
れる排気(EGRガス)の流量を調整するEGRバルブ、
6はEGRバルブ5を駆動するアクチュエータである。In FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is an intake pipe, and 3 is an exhaust pipe. 4 is an EGR (exhaust gas recirculation) passage communicating the exhaust pipe 3 and the intake pipe 2, 5 is an EGR valve for adjusting a flow rate of exhaust gas (EGR gas) flowing through the EGR passage 4,
Reference numeral 6 denotes an actuator for driving the EGR valve 5.
【0021】7は排気タービンに排気を導入するノズル
の口径を変えることにより過給圧を調節可能なVNター
ボチャージャで、8はその可変タービンノズル、9はタ
ービンノズル8を駆動するアクチュエータである。Reference numeral 7 denotes a VN turbocharger capable of adjusting the supercharging pressure by changing the diameter of a nozzle for introducing exhaust gas into the exhaust turbine. Reference numeral 8 denotes a variable turbine nozzle thereof. Reference numeral 9 denotes an actuator for driving the turbine nozzle 8.
【0022】10はエンジンコントロールユニット(E
CU)、11は燃料噴射装置(燃料噴射弁)で、燃料噴
射量、噴射時期については運転状態に応じてECU10
により制御され、このためECU10には図示しない、
アクセル開度センサ、エンジン回転数センサ、水温セン
サなどから運転状態を代表する信号が入力する。Reference numeral 10 denotes an engine control unit (E
CU) and 11 are fuel injection devices (fuel injection valves).
, Which is not shown in the ECU 10.
A signal representative of the operating state is input from an accelerator opening sensor, an engine speed sensor, a water temperature sensor, and the like.
【0023】本発明では燃料の噴射時期は圧縮上死点あ
るいはそれ以降に遅らされ、これにより燃料の着火遅れ
期間が長くなり、またこの着火遅れ期間中に必要な燃料
がほとんど噴射されるように燃料噴射ノズル容量が大き
く設定してある。In the present invention, the fuel injection timing is delayed at or after the compression top dead center, so that the ignition delay period of the fuel is lengthened, and the necessary fuel is almost injected during the ignition delay period. The fuel injection nozzle capacity is set large.
【0024】さらにまた、ECU10には、吸気量を測
定するエアフローメータ12、排気中の酸素濃度を測定
する酸素濃度センサ13からの検出信号が入力する。E
CU10は運転状態に応じて制御される燃料噴射量、エ
アフローメータ12により検出される吸気量、および酸
素濃度センサ13により検出される排気中の残存酸素濃
度を用いて空気過剰率とEGR率を演算し、これに基づ
いて低温予混合燃焼を行う所定の運転領域において、吸
気中の酸素濃度を所定値に維持しつつ、目標とする空気
過剰率となるように酸素量を制御し、NOxとPMの排
出量を抑制しつつ、燃費の向上を図るようになってい
る。Further, ECU 10 receives detection signals from an air flow meter 12 for measuring the amount of intake air and an oxygen concentration sensor 13 for measuring the concentration of oxygen in the exhaust gas. E
The CU 10 calculates an excess air ratio and an EGR ratio using the fuel injection amount controlled according to the operation state, the intake air amount detected by the air flow meter 12, and the residual oxygen concentration in the exhaust gas detected by the oxygen concentration sensor 13. Then, in a predetermined operation region in which low-temperature premix combustion is performed based on this, while maintaining the oxygen concentration in the intake air at a predetermined value, the oxygen amount is controlled so as to reach a target excess air ratio, and NOx and PM are controlled. The aim is to improve fuel efficiency while controlling emissions.
【0025】なお、この実施の形態では、EGRバルブ
5が吸気中の酸素濃度を制御する手段、VNターボチャ
ージャ7の可変タービンノズル8が吸気中の酸素量を制
御する手段を構成している。In this embodiment, the EGR valve 5 constitutes means for controlling the oxygen concentration in the intake air, and the variable turbine nozzle 8 of the VN turbocharger 7 constitutes means for controlling the oxygen amount in the intake air.
【0026】図2はECU10で実行される上記した制
御内容を示すフローであり、これにしたがって制御動作
を説明する。FIG. 2 is a flowchart showing the contents of the above-described control executed by the ECU 10, and the control operation will be described in accordance with the flowchart.
【0027】まずステップa1で、エアフローメータ1
2により検出される吸気量、酸素濃度センサ13により
検出される排気中の残留酸素濃度、および燃料噴射量と
から空気過剰率λを算出する。First, in step a1, the air flow meter 1
The excess air ratio λ is calculated from the amount of intake air detected by the control unit 2, the residual oxygen concentration in the exhaust gas detected by the oxygen concentration sensor 13, and the fuel injection amount.
【0028】ステップa2では、求めた空気過剰率λと
所定の値(=1.3)の比較を行い、空気過剰率λが所
定値よりも小さい場合はステップa3に進む。ステップ
a3とa4では、ステップa1と同様に各センサなどか
らの情報を元にEGR率α(EGRガス量/新気量)を
算出し、このEGR率αを記憶する。In step a2, the obtained excess air ratio λ is compared with a predetermined value (= 1.3). If the excess air ratio λ is smaller than the predetermined value, the process proceeds to step a3. In steps a3 and a4, an EGR rate α (EGR gas amount / new air amount) is calculated based on information from each sensor and the like as in step a1, and this EGR rate α is stored.
【0029】なお、EGR率については、そのときの運
転条件によって決まるNOxの低減目標に応じて決定さ
れる。The EGR rate is determined according to the NOx reduction target determined by the operating conditions at that time.
【0030】ステップa5で、VNターボチャージャ7
の可変タービンノズル8をわずかに絞り過給圧を増加さ
せる。これにより新気量が増加することになり、結果と
して吸気酸素量が増加する。At step a5, the VN turbocharger 7
Of the variable turbine nozzle 8 is slightly increased to increase the supercharging pressure. As a result, the fresh air amount increases, and as a result, the intake oxygen amount increases.
【0031】ただし、EGR量がそのままではEGR率
が減少してしまう。吸気酸素濃度はEGR率に反比例す
るので、EGR率が減少すれば、吸気酸素濃度が増加す
ることになる。そこでステップa6で、EGRバルブ5
をわずかに開きEGRガス量を増加させ、これにより吸
気酸素濃度を低下させる。However, if the EGR amount remains unchanged, the EGR rate will decrease. Since the intake oxygen concentration is inversely proportional to the EGR rate, if the EGR rate decreases, the intake oxygen concentration will increase. Therefore, in step a6, the EGR valve 5
Is slightly opened to increase the EGR gas amount, thereby reducing the intake oxygen concentration.
【0032】ステップa7で再びEGR率を算出し、ス
テップa8でステップa4で記憶したEGR率αとの比
較を行う。過給圧の上昇によりいったん減少したEGR
率が、記憶したEGR率と等しくなるまで増加していな
ければ、ステップa6に戻りさらにEGRバルブ5を開
いてEGR率を増加させる動作を繰り返す。In step a7, the EGR rate is calculated again, and in step a8, the EGR rate is compared with the EGR rate α stored in step a4. EGR once decreased due to increase in supercharging pressure
If the rate has not increased until it becomes equal to the stored EGR rate, the process returns to step a6 and the operation of opening the EGR valve 5 and increasing the EGR rate is repeated.
【0033】逆にEGR率が記憶したEGR率と等しく
なっていれば、空気過剰率は本制御フロー作動前と等し
いことになるのでステップa1に戻る。ステップa1に
戻って空気過剰率λが所定の値になっていれば、本制御
フローは終了する。空気過剰率が所定の値に達していな
ければ、本制御フローを繰り返す。Conversely, if the EGR rate is equal to the stored EGR rate, the excess air rate is equal to that before the operation of the control flow, and the process returns to step a1. Returning to step a1, if the excess air ratio λ has reached a predetermined value, this control flow ends. If the excess air ratio has not reached the predetermined value, the control flow is repeated.
【0034】本発明では、燃料噴射装置11から噴射さ
れる燃料の噴射時期が遅く、また排気の一部が吸気中に
還流され、吸気中の酸素濃度を低下させることにより、
着火遅れ期間の長い、低温予混合燃焼が実現し、これに
よりNOxとPMを共に低下させることができる。In the present invention, the injection timing of the fuel injected from the fuel injection device 11 is delayed, and a part of the exhaust gas is recirculated into the intake air to lower the oxygen concentration in the intake air.
Low-temperature premixed combustion with a long ignition delay period is realized, so that both NOx and PM can be reduced.
【0035】一方、空気過剰率λについては、吸気中の
酸素濃度、換言するとEGR率を一定に保ったまま、過
給圧を調整することにより、図3に矢印Aで示す方向に
変化し、λ=1.3となるように制御が行われる。On the other hand, the excess air ratio λ changes in the direction indicated by arrow A in FIG. 3 by adjusting the supercharging pressure while keeping the oxygen concentration in the intake air, in other words, the EGR ratio constant. Control is performed so that λ = 1.3.
【0036】燃費は空気過剰率λが1.3以上の領域に
ついてはほぼ同一の良好な値を保つが、λが1.3以下
になると、小さくなるのに応じて急激に悪化する。しか
し、上記のとおり、λは1.3に制御されるので、燃費
は良好な状態に維持できるのである。The fuel efficiency remains almost the same and good in the region where the excess air ratio λ is 1.3 or more. However, when λ becomes 1.3 or less, the fuel efficiency rapidly deteriorates as the value becomes smaller. However, as described above, since λ is controlled to 1.3, the fuel economy can be maintained in a good state.
【0037】ところで、排気中のNOx濃度は、その生
成に酸素が関係するため酸素濃度にほぼ比例している。
したがって、エンジンからのNOx排出量の大小につい
ては、燃料噴射量が一定であれば吸気酸素量に対応する
空気過剰率にて論じるのは適当でない。The NOx concentration in the exhaust gas is almost proportional to the oxygen concentration because oxygen is involved in the generation.
Therefore, it is not appropriate to discuss the magnitude of the NOx emission amount from the engine based on the excess air ratio corresponding to the intake oxygen amount if the fuel injection amount is constant.
【0038】実際にはNOx排出量は吸気酸素濃度と吸
気酸素量の両者にほぼ比例しているのである。本発明に
おいては、吸気酸素濃度は変わらないのでNOx濃度は
増加せず、吸気量が増加するためにNOx排出量として
は若干増加するが、従来のディーゼルエンジンと比較し
てNOx排出量は非常に少ないレベルに保たれる。Actually, the NOx emission amount is almost proportional to both the intake oxygen concentration and the intake oxygen amount. In the present invention, since the intake oxygen concentration does not change, the NOx concentration does not increase, and the NOx emission slightly increases due to the increase in the intake air amount. It is kept at a low level.
【0039】本実施の形態では、吸気酸素量を制御する
手段としてVN夕一ボチャージャ7の可変タービンノズ
ル8を利用したが、これだけに限られる訳ではなく、排
気タービンへ排気を導くノズルに可変機構がないターボ
チャージャを用いてウエストゲートにより過給圧を増減
することなどによって制御してもよい。In the present embodiment, although the variable turbine nozzle 8 of the VN evening charger 7 is used as a means for controlling the intake oxygen amount, the present invention is not limited to this. The control may be performed by increasing / decreasing the supercharging pressure by a wastegate using a turbocharger having no.
【0040】吸気酸素濃度についても、制御手段はEG
Rバルブ5によるEGRガス量の増減に限られるわけで
はなく、酸素透過膜により新気中の酸素濃度を操作する
こと等によって制御してもよい。またEGRバルブ5と
可変タービンノズル8を独立に制御しているが、両者を
統合して制御してもよい。As for the intake oxygen concentration, the control means is EG
The control is not limited to the increase and decrease of the EGR gas amount by the R valve 5, but may be controlled by manipulating the oxygen concentration in the fresh air with an oxygen permeable membrane. Further, although the EGR valve 5 and the variable turbine nozzle 8 are controlled independently, both may be controlled integrally.
【0041】ところで、低温予混合燃焼を行っている際
に空気過剰率が1.3以上になった場合については、燃
費の悪化は問題にならない範囲なので、NOxとPMの
排出量低減のために吸気酸素濃度を一定にしたまま吸気
酸素量を低下させるように制御を行えばよい。By the way, when the excess air ratio becomes 1.3 or more during low-temperature premixed combustion, deterioration of fuel efficiency is not a problem. Control may be performed so as to reduce the intake oxygen amount while keeping the intake oxygen concentration constant.
【0042】この制御を追加したのが第2の実施形態で
あり、その制御フローを示す図4によって説明する。た
だし、図2の制御フローと異なる部分を中心として説明
することにする。This control is added to the second embodiment, and the control flow will be described with reference to FIG. However, the description will focus on the differences from the control flow of FIG.
【0043】ステップa2で空気過剰率λが所定の値
(=1.3)以上の場合には、ステップb1に進む。ス
テップb1、b2で上記と同じようにしてEGR率を算
出し、このEGR率αを記憶する。次に、ステップb3
で、VNターボチャージャ7の可変タービンノズル8を
わずかに開き、過給圧を減少させる。If the excess air ratio λ is equal to or greater than the predetermined value (= 1.3) in step a2, the process proceeds to step b1. At steps b1 and b2, the EGR rate is calculated in the same manner as described above, and the EGR rate α is stored. Next, step b3
Then, the variable turbine nozzle 8 of the VN turbocharger 7 is slightly opened to reduce the supercharging pressure.
【0044】これにより、新気量が減少する結果として
吸気酸素量が減少する。一方、EGRバルブ5の開度を
変更しないとEGRガス量が増加し、EGR率の増加、
すなわち吸気酸素濃度の減少が起きる。As a result, the intake oxygen amount decreases as a result of the decrease in the fresh air amount. On the other hand, if the opening degree of the EGR valve 5 is not changed, the EGR gas amount increases, the EGR rate increases,
That is, a decrease in the intake oxygen concentration occurs.
【0045】そこでステップb4でEGRバルブをわず
かに閉じ、EGRガス量を減少させて吸気酸素濃度を増
加させる。ステップb5で再びEGR率を算出し、ステ
ップb6でステップb2にて記憶したEGR率αとの比
較を行う。In step b4, the EGR valve is slightly closed to reduce the EGR gas amount and increase the intake oxygen concentration. In step b5, the EGR rate is calculated again, and in step b6, the EGR rate is compared with the EGR rate α stored in step b2.
【0046】EGR率が記憶したEGR率αと等しくな
っていなければ、ステップb4に戻り、EGRバルブ5
を少し閉じてEGR率を減少させる動作を繰り返す。E
GR率が記憶したEGR率と等しくなっていれば、ステ
ップa1まで戻り、制御フローを繰り返す。If the EGR rate is not equal to the stored EGR rate α, the process returns to step b4 and the EGR valve 5
And the operation of decreasing the EGR rate is repeated. E
If the GR rate is equal to the stored EGR rate, the process returns to step a1 and the control flow is repeated.
【0047】この追加された制御が行われた場合には、
空気過剰率λは図3中に矢印Bで示されるように、λが
大きい状態からλ=1.3に向けて変化する。このと
き、吸気酸素濃度は変わらないまま、吸気酸素量(新気
量)が減少するため、NOx排出量は低減される。燃費
については、急激な悪化が始まる空気過剰率λ=1.3
を超えないため、良好に保たれる。When the added control is performed,
As shown by an arrow B in FIG. 3, the excess air ratio λ changes from a state where λ is large toward λ = 1.3. At this time, the intake oxygen amount (fresh air amount) is reduced without changing the intake oxygen concentration, so that the NOx emission amount is reduced. Regarding the fuel efficiency, the excess air ratio λ = 1.3 at which the rapid deterioration starts
, It is kept good.
【0048】このように本発明によれば、ディーゼルエ
ンジンにおいて低温予混合燃焼を行い、エンジンの運転
条件に応じて吸気酸素濃度を変えずに吸気酸素量を変化
させる制御を行うことにより、NOxとPMを同時に低
減しつつ燃費を良好に保つという効果が得られる。As described above, according to the present invention, low-temperature premixed combustion is performed in a diesel engine, and control is performed to change the intake oxygen amount without changing the intake oxygen concentration according to the operating conditions of the engine. The effect of maintaining good fuel economy while simultaneously reducing PM is obtained.
【0049】なお、本発明は実施の形態で説明したもの
に限定されるわけではなく、発明の技術的思想の範囲内
での様々な変更がなし得ることは、容易に理解されよ
う。The present invention is not limited to the embodiments described above, and it will be easily understood that various changes can be made within the scope of the technical idea of the present invention.
【図1】本発明の実施の形態を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】同じくその制御内容を示すフローチャート。FIG. 2 is a flowchart showing the control contents.
【図3】空気過剰率と排気特性などの関係を示す説明
図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between an excess air ratio and exhaust characteristics.
【図4】他の実施の形態の制御内容を示すフローチャー
ト。FIG. 4 is a flowchart showing control contents according to another embodiment.
1 エンジン本体 2 吸気管 3 排気管 4 EGR通路 5 EGRバルブ 6 EGRバルブ駆動アクチュエータ 7 VNターボチャージャ 8 可変タービンノズル 10 エンジンコントロールユニット(ECU) 11 燃料噴射装置 12 エアフローメータ 13 酸素濃度センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine main body 2 Intake pipe 3 Exhaust pipe 4 EGR passage 5 EGR valve 6 EGR valve drive actuator 7 VN turbocharger 8 Variable turbine nozzle 10 Engine control unit (ECU) 11 Fuel injection device 12 Air flow meter 13 Oxygen concentration sensor
フロントページの続き Fターム(参考) 3G005 DA02 EA16 EA20 FA35 FA37 GA04 GB22 GC07 GD09 GE08 HA04 HA05 HA12 JA12 JA36 JA39 JA45 JB02 3G062 AA01 BA02 BA04 BA05 CA02 DA01 EA10 FA05 GA01 GA04 GA06 GA08 GA24 3G092 AA02 AA17 AA18 BA01 BA04 BB01 BB06 DB03 DC09 EA01 EA04 EA05 EA08 FA17 FA18 FA24 GA02 HA01Z HA16X HD05X HD07X HD07Z HE01Z HE08Z HF08Z 3G301 HA02 HA11 HA13 JA02 JA25 KA05 LA00 MA01 MA11 MA18 NE01 NE12 NE13 PA01Z PD03Z PD15Z PE01Z PE08Z PF03Z Continued on front page F-term (reference) DB03 DC09 EA01 EA04 EA05 EA08 FA17 FA18 FA24 GA02 HA01Z HA16X HD05X HD07X HD07Z HE01Z HE08Z HF08Z 3G301 HA02 HA11 HA13 JA02 JA25 KA05 LA00 MA01 MA11 MA18 NE01 NE12 NE13 PA01Z PD03Z PD15Z PE01Z PE08Z PF03
Claims (6)
段とを備えたディーゼルエンジンにおいて、 吸気の酸素濃度を可変制御する手段と、 吸気の酸素量を可変制御する手段と、 空気過剰率を演算する手段と、 エンジンの運転条件に応じて吸気中の酸素濃度を変えず
に酸素量を変化させて空気過剰率が目標値以上になるよ
うに制御する燃焼制御手段を備えたことを特徴とするデ
ィーゼルエンジンの制御装置。1. A diesel engine comprising: means for lowering the combustion temperature of an engine; and means for increasing the ignition delay period of fuel injected into a combustion chamber; means for variably controlling the oxygen concentration of intake air; Means for variably controlling the amount of oxygen in the air, means for calculating the excess air ratio, and changing the amount of oxygen without changing the oxygen concentration in the intake air according to the operating conditions of the engine so that the excess air ratio exceeds the target value. A control device for a diesel engine, comprising a combustion control means for performing control as described above.
値以下になった場合に、同一の吸気酸素濃度を維持しつ
つ吸気酸素量を増加させ、空気過剰率が目標値以上にな
るように制御する請求項1に記載のディーゼルエンジン
の制御装置。2. The combustion control means increases the intake oxygen amount while maintaining the same intake oxygen concentration when the excess air ratio falls below a predetermined value, so that the excess air ratio becomes greater than a target value. The control apparatus for a diesel engine according to claim 1, wherein the control is performed in such a manner.
以上になった場合に、同一の吸気酸素濃度を維持しつつ
吸気酸素量を減少させる請求項2に記載のディーゼルエ
ンジンの制御装置。3. The control device for a diesel engine according to claim 2, wherein said combustion control means reduces the intake oxygen amount while maintaining the same intake oxygen concentration when the excess air ratio becomes equal to or higher than the target value. .
設定される請求項1〜3のいずれか一つに記載のディー
ゼルエンジンの制御装置。4. The diesel engine control device according to claim 1, wherein the target value of the excess air ratio λ is set to λ = 1.3.
を制御する排気還流装置で構成される請求項1〜4のい
ずれか一つに記載のディーゼルエンジンの制御装置。5. The control device for a diesel engine according to claim 1, wherein said means for controlling the oxygen concentration comprises an exhaust gas recirculation device for controlling an exhaust gas recirculation amount.
するターボチャージャで構成される請求項1〜5のいず
れか一つに記載のディーゼルエンジンの制御装置。6. The control device for a diesel engine according to claim 1, wherein said means for controlling the amount of oxygen comprises a turbocharger for controlling a supercharging pressure.
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-
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