JP2001082233A - 内燃機関 - Google Patents

内燃機関

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽負荷から高負荷に亘りディーゼルエンジン
から排出される排ガス中のＮＯx及びパティキュレート
を確実に低減し得るようにすると共に燃費をも低減し得
るようにした内燃機関を提供する。 【解決手段】 ターボチャージャとインタクーラ４とパ
ティキュレート除去装置１０とＥＧＲクーラ１２を備え
たディーゼルエンジンにおいて、運転負荷により、吸気
のＥＧＲ率、噴射ノズル１６の噴射タイミング、燃料に
対する空気過剰率λを制御し、軽負荷では希薄予混合圧
縮着火を行い、中負荷では高ＥＧＲ率で低空気過剰率に
よる低温燃焼を行い、高負荷では通常のＥＧＲ燃焼を行
わせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】近年、環境浄化の要求に伴い、自動車の
排ガス規制は強化される傾向にあり、特に、ディーゼル
エンジン車においては、排ガス中のＮＯx（窒素酸化
物）及び煤（パティキュレート）の規制が強化されてい
る。
【０００３】排ガス中のＮＯx及び煤を低減するための
従来の方法としては、燃料の噴射時期を早めて着火遅れ
を長くするようにした希薄予混合圧縮着火方法がある。
この方法によれば、噴射終了後の燃料は希薄な混合気を
形成するため、燃料の燃焼は低温で行なわれる。従って
希薄予混合圧縮着火方法では、排ガス中のＮＯxや煤を
殆ど零近くまで低減させることができる。
【０００４】又排ガス中のＮＯxを低減するための従来
の他の方法としては、エンジン排ガス（ＥＧＲガス）の
一部を吸入空気と共にエンジンへ再循環させるようにし
たＥＧＲガス再循環方法がある。この方法によれば、Ｅ
ＧＲガスは比較的比熱が高く、多量の熱を吸収すること
ができるので、ＥＧＲガス量が増大するほど、すなわち
ＥＧＲ率（ＥＧＲガス量／（ＥＧＲガス量＋吸入空気
量））が増大するほど燃焼室内における燃焼温度が低下
してＮＯxの発生量が低減する。従って、ＥＧＲ率を増
大すればするほど、ＮＯxの発生量を低減させることが
できる。
【０００５】更に、排ガス中のＮＯxを抑制するための
従来の他の方法としては、ＮＯx触媒を使用する方法が
ある。この方法によれば、ＮＯxは触媒により分解を促
進され、無害のガスになる。
【０００６】パティキュレートを低減するための従来の
方法としては、ディーゼルパティキュレートフィルタ内
蔵のパティキュレート除去装置（ＤＰＦ）やＮＯ2再生
型のパティキュレート除去装置（触媒ＤＰＦ）等を使用
する方法がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の各方法のうち、
希薄予混合圧縮着火方法にあっては、ディーゼルエンジ
ンが軽負荷〜中負荷の場合には、ＮＯxや煤を殆どなく
すことができるが、早期の燃料噴射によりＨＣが増加
し、しかも着火が早いため燃費も悪化する。又、高負荷
ではノッキング等の異常燃焼により安定した運転は困難
である。
【０００８】ＥＧＲガス再循環方法の場合には、ＥＧＲ
率を上げて行くとそれに従いＮＯxも低減するが、ＥＧ
Ｒ率がある限度を越えると、煤が急に増加し始める。
【０００９】ＮＯx触媒を使用する方法では、ＮＯx触媒
が十分にその機能を発揮することができず、実用に供す
るには不十分である。
【００１０】ＤＰＦや触媒ＤＰＦを使用する方法の場合
には、パティキュレートの除去は行うことができてもＮ
Ｏxを低減することはできない。
【００１１】本発明は、斯かる実情に鑑み、軽負荷から
高負荷の全負荷域に亘りディーゼルエンジンの如き内燃
機関から排出される排ガス中のＮＯx及びパティキュレ
ートを確実に低減し得るようにすると共に、燃費をも削
減し得るようにした内燃機関を提供することを目的とし
てなしたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の内燃
機関は、機関負荷が軽負荷から中負荷までは、燃焼温度
を低減させる手段及び着火遅れを増大させる手段によ
り、機関内の燃料の燃焼を、ＮＯxが生成されるよりも
低い温度でしかも煤が生成されるよりも低い当量比で行
わせるよう構成し、機関負荷が中負荷から高負荷まで
は、燃焼温度を低減させる手段により、機関内の燃料の
燃焼を、ＮＯx又は煤が生成されるよりも低い温度で行
わせるよう構成したものである。
【００１３】請求項２の内燃機関は、ターボチャージャ
のタービン下流側とコンプレッサ上流側を接続して排ガ
ス再循環通路を形成すると共に、タービン下流側の排ガ
ス通路における排ガス再循環通路接続部よりも上流側に
パティキュレートを除去する手段を備えたものである。
【００１４】請求項３の内燃機関は、着火遅れを増大さ
せる手段を、燃料の噴射時期を制御して燃料の噴射時期
を早めることのできる制御手段により構成したものであ
る。
【００１５】請求項４の内燃機関は、燃焼温度を低減さ
せる手段を、排ガス再循環通路を経て機関へ排ガス循環
させる排ガス再循環手段により構成したものである。
【００１６】請求項５の内燃機関は、排ガス再循環通路
を経て機関へ循環される排ガスの循環率を機関負荷が軽
負荷から中負荷までは約４０％以上とし、機関負荷が中
負荷から高負荷までは、約５０％以上とし、機関負荷が
高負荷の場合は約５０％以下とするよう構成したもので
ある。
【００１７】請求項６の内燃機関は、排ガス再循環通路
に排ガスを冷却する手段を設けたものである。
【００１８】請求項７の内燃機関は、機関負荷の増加と
共に機関へ吸気を行う吸気弁の閉止時期を、該閉止時期
を調整することのできる制御手段により遅延させるよう
構成したものである。
【００１９】本発明においては、機関負荷が軽負荷から
高負荷の全負荷域に亘って、負荷に対応した燃焼を行わ
せることにより、エンジンから排出されるＮＯxや煤を
低減させることができると共に、燃費をも削減すること
ができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。
【００２１】図１〜図２２は本発明を実施する形態の一
例である。
【００２２】図１に示すようにエンジン本体１の一側面
には、吸気を各気筒へ供給するためのインテークマニホ
ールド２が接続され、他側面にはエンジン本体１の各気
筒から排気された排ガスを取り込むエキゾーストマニホ
ールド３が接続されている。
【００２３】インテークマニホールド２には、中途部に
インタクーラ４が設けられた吸気管５の一端が接続さ
れ、吸気管５の他端には、ターボチャージャのコンプレ
ッサ６が接続されている。又、エキゾーストマニホール
ド３の排ガス流れ方向下流側には、ターボチャージャの
タービン７が接続されている。
【００２４】コンプレッサ６の入り口側には、絞り弁８
が内蔵された吸気管９が接続され、タービン７の出口側
には、中途部にＤＰＦや触媒ＤＰＦ等のパティキュレー
ト除去装置１０を備えた排ガス管１１が接続されてい
る。
【００２５】排ガス管１１のパティキュレート除去装置
１０接続部よりも排ガス流れ方向下流側と吸気管９の絞
り弁８よりも吸気流れ方向下流側とは、中途部にＥＧＲ
クーラ１２を備えたＥＧＲ管１３が接続されており、Ｅ
ＧＲ管１３のＥＧＲクーラ１２接続部よりも排ガス（Ｅ
ＧＲガス）流れ方向下流側には、ＥＧＲガス流れ方向上
流側から下流側へ向けて、順次絞り弁１４及び制御弁１
５が接続されている。制御弁１５はＥＧＲ率の制御を行
わない場合にＥＧＲ管１３にＥＧＲガスが流れないよう
ＥＧＲ管１３を完全に遮断するためのものである。
【００２６】ＥＧＲ管１３を排ガス管１１及び吸気管９
に接続するのは、ロープレッシャループのＥＧＲシステ
ムを用いて大量のＥＧＲガスをＥＧＲ管１３へ導入し得
るようにするためである。すなわち、ＥＧＲ管１３の排
ガス管１１接続側の圧力（正圧）は、ＥＧＲ管１３の吸
気管９接続側の圧力（負圧）よりも高いため、排ガスは
容易にＥＧＲ管１３内を流れるようにすることができ
る。
【００２７】なお、ハイプレッシャループのＥＧＲシス
テムの場合には、ＥＧＲ管をエキゾーストマニホールド
３とインテークマニホールド２とに接続し、排ガスをエ
キゾーストマニホールド３からインテークマニホールド
２側へ流通させるようにするが、エキゾーストマニホー
ルド３側の圧力はインテークマニホールド２側の圧力よ
り必ずしも高くないため、排ガスはエキゾーストマニホ
ールド３からインテークマニホールド２側へ大量に流れ
難く、従って、低圧側から高圧側へ排ガスの一部を流す
ため、ブロワ等を設ける必要がある。
【００２８】排ガス管１１のＥＧＲ管１３接続部よりタ
ービン７側にパティキュレート除去装置１０を設けるの
は、コンプレッサ６やインタクーラ４がパティキュレー
ト（煤）により汚染されないようにするためである。
【００２９】各気筒の燃焼室へ燃料を噴射するための噴
射ノズル１６には、燃料供給管１７の一端が接続され、
燃料供給管１７の他端には、フィードポンプ１８から加
圧ポンプ１９を介して送給された燃料を蓄圧するための
コモンレール２０が接続されている。而して、フィード
ポンプ１８及び加圧ポンプ１９はエンジン出力の一部に
よって駆動されるようになっている。
【００３０】吸気管９のＥＧＲ管１３接続部よりもコン
プレッサ６側には酸素濃度センサ２１が、又、排ガス管
１１のＥＧＲ管１３接続部よりも排ガス流れ方向下流側
には、空気過剰率センサ２２が、更には、ＥＧＲ管１３
のＥＧＲクーラ１２接続部よりもＥＧＲガス流れ方向下
流側にはＥＧＲガス温度センサ２３が、夫々接続されて
おり、酸素濃度センサ２１で検出した吸気管９内の吸気
の酸素濃度Ｏ2及び空気過剰率センサ２２で検出した排
ガス管１１内の排ガスの空気過剰率λ並びにＥＧＲガス
温度センサ２３で検出したＥＧＲ管１３内のＥＧＲガス
の温度Ｔは、夫々電気信号として電子制御装置２４へ入
力し得るようになっている。
【００３１】又、エンジン本体１にはエンジン回転数セ
ンサ２５及びクランク軸角度センサ２６が備えられてお
り、エンジン回転数センサ２５で検出したエンジン回転
数Ｎｅ及びクランク軸角度センサ２６で検出したクラン
ク軸角度θは、電子制御装置２４へ入力し得るようにな
っている。
【００３２】更に、エンジン負荷を検出するために、ア
クセル開度センサ２７が設けられており、アクセル開度
センサ２７で検出したアクセル開度Ａｃｃは電子制御装
置２４へ入力し得るようになっている。
【００３３】更に又、コモンレール２０には圧力検出器
２８が取り付けられており、圧力検出器２８で検出した
コモンレール２０内の燃料の圧力Ｐは電子制御装置２４
へ入力し得るようになっている。
【００３４】電子制御装置２４では、入力された各信号
が処理されて絞り弁８の駆動装置２９に絞り角度指令Ｖ
１を、又絞り弁１４の駆動装置３０に絞り角度指令Ｖ２
を、夫々与え得るようになっていると共に、制御弁１５
及びＥＧＲクーラ１２へ冷却水を送給する冷水管３１に
設けた制御弁３２へ弁開度指令Ｖ３，Ｖ４を与え得るよ
うになっている。
【００３５】又、電子制御装置２４からは、噴射ノズル
１６の弁開閉用のソレノイドコイルへオン指令Ｖ５を与
え得るようになっていると共に加圧ポンプ１９の圧力制
御弁３３におけるソレノイドコイルに弁開度指令Ｖ６を
与え得るようになっており、ターボチャージャにおける
タービン７の羽根を開閉する駆動装置３４へ羽根開度指
令Ｖ７を与え得るようになっている。
【００３６】電子制御装置２４には、検出されたエンジ
ン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ａｃｃに基づき、装備さ
れている各機器を制御するための各種のマップがインプ
ットされており、その例は図２〜図７に示されている。
【００３７】而して、図２は噴射ノズル１６から噴射す
る燃料噴射量を決定するためのマップで、各線Ｑ１，Ｑ
２・・・Ｑｎは、アクセル開度Ａｃｃやエンジン回転数
Ｎｅが異なる場合でも燃料噴射量が同一の線図を表わし
ており、Ｑ１，Ｑ２・・・からＱｎに向かうに従い燃料
噴射量は多くなる。
【００３８】図３は噴射ノズル１６から燃料を噴射する
時期を決定するためのマップで、各線ｔi1，ｔi2，・・
・ｔinは、アクセル開度Ａｃｃやエンジン回転数Ｎｅが
異なる場合でも噴射時期が同一の線図を表わしており、
ｔi1，ｔi2・・・からｔinに向かうに従い噴射時期は速
くなる。
【００３９】図４は絞り弁８の開度を決定するためのマ
ップで、各線λ１，λ２・・・λｎは、アクセル開度Ａ
ｃｃやエンジン回転数Ｎｅが異なる場合でも空気過剰率
が同一の線図を表わしており、λ１，λ２・・・からλ
ｎに向かうに従い空気過剰率λは小さくなり、絞り弁８
の開度は小さくなる。
【００４０】図５は絞り弁１４の開度を決定するための
マップで、各線ＥＧＲ１，ＥＧＲ２・・・ＥＧＲｎは、
アクセル開度Ａｃｃやエンジン回転数Ｎｅが異なる場合
でもＥＧＲ率が同一の線図を表わしており、ＥＧＲ１、
ＥＧＲ２・・・からＥＧＲｎに向かうに従いＥＧＲ率は
小さくなり、絞り弁１４の開度は小さくなる。
【００４１】図６はエンジンの各気筒へ吸気を行うため
の吸気弁を開く時期を決定するマップで、各線ｔs1，ｔ
s2・・・ｔsnは、アクセル開度Ａｃｃやエンジン回転数
Ｎｅが異なる場合でも吸気弁開時期が同一の線図を表わ
しており、ｔs1，ｔs2・・・からｔsnに向かうに従い吸
気弁開時期は早くなる。
【００４２】図７は吸気弁を閉じる時期を決定するマッ
プで、各線ｔe1，ｔe2・・・ｔe3は、アクセル開度Ａｃ
ｃやエンジン回転数Ｎｅが異なる場合でも吸気弁閉止時
期が同一の線図を表わしており、ｔe1，ｔe2・・・から
ｔenに向かうに従い吸気弁閉止時期は早くなる。
【００４３】各機器を制御するために電子制御装置２４
に設定されるマップとしては、上述の例の他に、ターボ
チャージャのタービン７の羽根の開度（ＶＧＴ開度）、
コモンレール２０の圧力等種々のものがある。
【００４４】次に、上記図示例の作動を説明する。
【００４５】上述のエンジンにおいては、吸気管９に吸
引された新気は、ＥＧＲ管１３からのＥＧＲガスと混合
した吸気としてターボチャージャのコンプレッサ６に吸
引され、コンプレッサ６より圧縮されて吸気管５へ導入
され、インタクーラ４で冷却されたうえインテークマニ
ホールド２からエンジン本体１の各気筒へ導入される。
【００４６】又、コモンレール２０からの燃料は噴射ノ
ズル１６から各気筒の燃焼室へ噴射され吸気と混合して
急激に燃焼し、このときに生じる力によりエンジンの駆
動が行われる。
【００４７】各気筒から排出された排ガスは、エキゾー
ストマニホールド３からターボチャージャのタービン７
に導入され、タービン７を介してコンプレッサ６を駆動
し、タービン７から排ガス管１１を介してパティキュレ
ート除去装置１０へ供給される。
【００４８】而して、パティキュレート除去装置１０へ
導入された排ガス中のパティキュレートはパティキュレ
ート除去装置１０で除去され、パティキュレートの除去
された排ガスは排ガス管１１を通って後工程へ送られ
る。この際、排ガスの一部は、ＥＧＲ管１３へ導入さ
れ、ＥＧＲガスとしてＥＧＲクーラ１２で所定の温度に
冷却され、ＥＧＲ管１３から吸気管９へ導入されて排ガ
ス再循環（ＥＧＲ制御）が行なわれる。
【００４９】従って、上述の運転を行うことにより、Ｎ
Ｏx及び煤の低減を図ることができる。
【００５０】次に、ＥＧＲ制御を行う場合のエンジン運
転の全体的な概要を図８をも参照しつつ説明する。
【００５１】エンジンの運転時には、アクセル開度セン
サ２７で検出されたアクセル開度Ａｃｃ、エンジン回転
数センサ２５で検出されたエンジン回転数Ｎｅ、クラン
ク軸角度センサ２６で検出されたクランク軸角度θ、酸
素濃度センサ２１で検出した酸素濃度Ｏ2、空気過剰率
センサ２２で検出された空気過剰率λ、ＥＧＲガス温度
センサ２３で検出されたＥＧＲガスの温度Ｔ等のデータ
が電気信号として電子制御装置２４へ入力され、電子制
御装置２４では、予め入力されている各種のマップを基
としてデータの処理が行われ、各指令Ｖ１〜Ｖ７等が出
力される。
【００５２】すなわち、電子制御装置２４では、入力さ
れたエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ａｃｃを基と
して、予め設定された各マップから、噴射ノズル１６の
噴射量、噴射時期、コモンレール２０内の燃料の圧力、
各気筒へ導入される吸気の空気過剰率、ＥＧＲクーラ１
２出口のＥＧＲガスの温度の各目標値が読み込まれ、こ
れらの目標値を基として噴射ノズル１６における弁を開
閉するためのソレノイドコイルへオン指令Ｖ５が与えら
れて噴射ノズル１６の噴射量、噴射時期が目標値になる
よう制御されると共に、加圧ポンプ１９の圧力制御弁３
３に弁開度指令Ｖ６が与えられてコモンレール２０内に
蓄圧される燃料の圧力が目標値になるよう制御される。
【００５３】又、続いて電子制御装置２４では、所定の
マップからターボチャージャにおけるタービン７のＶＧ
Ｔ開度、ＥＧＲクーラ１２の制御弁３２の開度、ＥＧＲ
管１３の制御弁１５の開度（全開又は全閉）、ＥＧＲ管
１３の絞り弁１４の絞り角度、吸気管９の絞り弁８の絞
り角度等の各目標値が読み込まれ、これらの目標値を基
として、駆動装置３４には羽根開度指令Ｖ７が与えられ
てタービン７のＶＧＴ開度が目標値となるよう制御が行
われると共に、ＥＧＲクーラ１２の制御弁３２へは弁開
度指令Ｖ４が与えられて制御弁３２の開度が目標値とな
るよう制御が行われ、制御弁１５には弁開度指令Ｖ３が
与えられて制御弁１５の開度（全開又は全閉）が目標値
となるよう制御が行なわれ、駆動装置３０には絞り角度
指令Ｖ２が与えられて絞り弁１４の絞り角度が目標値と
なるよう制御が行なわれ、駆動装置２９には絞り角度指
令Ｖ１が与えられて絞り弁８の絞り角度が目標値となる
よう制御が行われる。
【００５４】更に、空気過剰率センサ２２で検出した空
気過剰率λの実測値が目標値と一致するか否か、空気過
剰率センサ２２で検出した空気過剰率λ及び酸素濃度セ
ンサ２１で検出した酸素濃度Ｏ2を基として求めた実測
のＥＧＲ率が目標値と一致するか否か、ＥＧＲガス温度
センサ２３で検出したＥＧＲガスの温度Ｔが目標値と一
致するか否かが判断され、実測値と目標値が一致する場
合には、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ａｃｃを
基とした各種のマップの読み込みに戻る。
【００５５】しかし、実測値と目標値が一致しない場合
には、タービン７のＶＧＴ開度、ＥＧＲクーラ１２の制
御弁３２の開度、ＥＧＲ管１３の制御弁１５の開度、Ｅ
ＧＲ管１３の絞り弁１４の絞り角度、吸気管９の絞り弁
８の絞り角度の各目標値が修正され、ＶＧＴ開度、制御
弁３２の開度、制御弁１５の開度、絞り弁１４，８の絞
り角度が目標値になるよう制御が行われる。
【００５６】続いて、エンジンの軽負荷から高負荷に亘
る全負荷域において、ディーゼルエンジンから排出され
る排ガス中のＮＯx及び煤を確実に低減させると共に燃
費をも低減させる場合の制御の仕方について、図９〜図
２２をも参照して具体的に説明する。
【００５７】Ｉ）軽負荷から中負荷までの場合 この場合には、噴射ノズル１６から燃料の噴射を開始す
る時期を図９の位置Ｘに示す如く１０〜３０ＢＴＤＣ
（Ｂｅｆｏｒｅ Ｔｏｐ Ｄｅａｄ Ｃｅｎｔｅｒ）と
し、空気過剰率λを１．２〜２と大きくし、ＥＧＲ率を
４０〜６０％と低くするよう制御を行う。このため、図
１０に示す如く着火遅れＤが増大し、燃料の噴射は着火
遅れＤの間に完了させる。このようにすると、噴射終了
後の燃料は希薄な混合気を形成して低温で燃焼（希薄予
混合圧縮着火）するため、ＮＯx及び煤が排出されるこ
とはない。筒内圧は図１１に示す如くになる。
【００５８】ＩＩ）中負荷から高負荷までの場合 この場合には、噴射ノズル１６から燃料の噴射を開始す
る時期を図１２に示す如く０〜１０ＢＴＤＣとし、空気
過剰率λを１．０〜１．２と低くし、ＥＧＲ率を５０〜
７０％と高くするよう制御を行う。このため、図１３に
示す如く膨張工程で低温の燃焼が行なわれ、ＮＯx及び
煤が排出されることはない。筒内圧は図１４に示す如く
になる。
【００５９】燃料噴射時期と燃費及び発生する煤との関
係を表わすグラフは図１８に示され、このグラフから、
燃費を低減させるように燃料噴射時期を選定すると、パ
ティキュレートが発生することが分かる。しかし、パテ
ィキュレートはパティキュレート除去装置１０により捕
集されるため、パティキュレートが大気中に排出される
ことはない。
【００６０】ＩＩＩ）高負荷の場合 この場合には、噴射ノズル１６から燃料の噴射を開始す
る時期を図１５に示す如く０〜２０ＢＴＤＣとし、空気
過剰率λを１．５〜２と大きくし、ＥＧＲ率を０〜５０
％と低くするような通常のディーゼル燃焼を行うよう制
御を行う。この場合の燃焼状態は図１６に示す如くにな
り、筒内圧は図１７に示す如くになる。又、この条件で
は発生するＮＯxやパティキュレートの量は零にはでき
ないが、パティキュレートはパティキュレート除去装置
１０により捕集される。
【００６１】上述のＩ）、ＩＩ）、ＩＩＩ）のように燃
焼制御した場合の各負荷における当量比（空気過剰率λ
の逆数）と絶対温度との関係は図１９のグラフに示され
ており、イは軽負荷から中負荷までの燃焼の領域、ロは
中負荷から高負荷までの燃焼の領域、ハは高負荷の燃焼
領域を示す。而して、図１９のグラフから軽負荷、中負
荷においては、ＮＯx及び煤の発生を殆ど零にすること
ができるが、高負荷においては、条件によっては若干Ｎ
Ｏx及び煤が発生することが分かる。
【００６２】上述の燃焼制御を行う際の各気筒における
排気弁リフト及び吸気弁リフトを制御する場合の状態
は、図２０〜図２２に実線で示されている。而して、図
２０は低速軽負荷の場合の排気弁リフト及び吸気弁リフ
トの状態を示し、図２１は低速中〜高負荷の場合の排気
弁リフト及び吸気弁リフトの状態を示し、図２２は高速
高負荷の場合の排気弁リフト及び吸気弁リフトの状態を
示している。
【００６３】而して、図２１の低速高負荷の場合には、
吸気弁が閉止するタイミングは、低速軽負荷の場合に比
べてｔ１秒だけ早くし、又、図２２の高速高負荷の場合
には、吸気弁が開くタイミングはｔ２秒だけ早く、閉止
するタイミングはｔ３秒だけ早くする。これらのタイミ
ングは図１に示す電子制御装置２４からの指令により行
う。
【００６４】尚、本発明の内燃機関は、上述の図示例に
のみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲内において種々変更を加え得ることは勿論であ
る。例えば、着火遅れを増大するための手段としては、
ピストンの圧縮比を変更しても、或いは燃焼室や噴射ノ
ズルの形状、構造を適宜変更するようにしても可能であ
る。又、大量のＥＧＲガスを再循環させるための手段と
しては、ＥＧＲポンプを使用するようにしても良い。更
に、熱発生がＴＤＣ近傍になるよう制御を行うために
は、噴射ノズルを多段としたり、噴射時期のタイミング
を制御したり、ＥＧＲ率を制御するようにしても良い。
【００６５】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の請求項１
〜７記載の内燃機関によれば、軽負荷から高負荷の全負
荷域において、エンジンから排出されるＮＯx及び煤を
低減させることができると共に、燃費を削減させること
ができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内燃機関の実施の形態の一例を示す制
御系統ブロック図である。
【図２】図１の電子制御装置に入力する噴射ノズルの噴
射量マップの一例を示すグラフである。
【図３】図１の電子制御装置に入力する噴射ノズルの噴
射時期マップの一例を示すグラフである。
【図４】図１の電子制御装置に入力する空気過剰率マッ
プの一例を示すグラフである。
【図５】図１の電子制御装置に入力するＥＧＲ率マップ
の一例を示すグラフである。
【図６】図１の電子制御装置に入力する吸気弁開時期マ
ップの一例を示すグラフである。
【図７】図１の電子制御装置に入力する吸気弁閉止時期
マップの一例を示すグラフである。
【図８】図１に示す制御系統ブロック図により各機器の
制御を行う場合の手順を示すフロー図である。
【図９】エンジン負荷が軽負荷の場合の燃料噴射時期を
示すグラフである。
【図１０】エンジン負荷が軽負荷の場合の熱発生率を示
すグラフである。
【図１１】エンジン負荷が軽負荷の場合の筒内圧を示す
グラフである。
【図１２】エンジン負荷が中負荷の場合の燃料噴射時期
を示すグラフである。
【図１３】エンジン負荷が中負荷の場合の熱発生率を示
すグラフである。
【図１４】エンジン負荷が中負荷の場合の筒内圧を示す
グラフである。
【図１５】エンジン負荷が高負荷の場合の燃料噴射時期
を示すグラフである。
【図１６】エンジン負荷が高負荷の場合の熱発生率を示
すグラフである。
【図１７】エンジン負荷が高負荷の場合の筒内圧を示す
グラフである。
【図１８】燃料噴射時期と燃費及び煤の量との関係を示
すグラフである。
【図１９】本発明の内燃機関において燃焼制御を行った
場合の燃焼室内における絶対温度と吸気の当量比を示す
グラフである。
【図２０】本発明の内燃機関において、低速軽負荷時に
排気弁と吸気弁が開閉する状態を示すグラフである。
【図２１】本発明の内燃機関において、低速高負荷時に
排気弁と吸気弁が開閉する状態を示すグラフである。
【図２２】本発明の内燃機関において、高速高負荷時に
排気弁と吸気弁が開閉する状態を示すグラフである。
【符号の説明】
６ コンプレッサ ７ タービン １０ パティキュレート除去装置（パティキュレートを
除去する手段） １１ 排ガス管（排ガス通路） １２ ＥＧＲクーラ（冷却する手段） １３ ＥＧＲ管（排ガス再循環通路） ２４ 電子制御装置（制御手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｊ (72)発明者 横田 治之 東京都日野市日野台３丁目１番地１ 日野 自動車工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3G062 AA00 AA01 AA05 BA02 BA05 BA06 BA09 CA07 CA08 EA08 EB04 ED08 FA05 FA06 FA13 FA14 GA04 GA10 GA21 3G084 AA00 AA01 BA15 BA20 BA23 CA03 CA04 DA02 DA10 EB09 FA00 FA10 FA29 FA33 FA38 3G090 AA01 EA05 EA06 EA07 EA08 3G301 HA02 HA11 HA13 HA19 JA02 JA21 JA24 JA25 KA08 KA09 LA00 LA07 MA16 MA18 NC04 PB08Z PD02Z PD15Z PE01Z PE03Z PF03Z

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 機関負荷が軽負荷から中負荷までは、燃
    焼温度を低減させる手段及び着火遅れを増大させる手段
    により、機関内の燃料の燃焼を、ＮＯxが生成されるよ
    りも低い温度でしかも煤が生成されるよりも低い当量比
    で行わせるよう構成し、機関負荷が中負荷から高負荷ま
    では、燃焼温度を低減させる手段により、機関内の燃料
    の燃焼を、ＮＯx又は煤が生成されるよりも低い温度で
    行わせるよう構成したことを特徴とする内燃機関。
  2. 【請求項２】 ターボチャージャのタービン下流側とコ
    ンプレッサ上流側を接続して排ガス再循環通路を形成す
    ると共に、タービン下流側の排ガス通路における排ガス
    再循環通路接続部よりも上流側にパティキュレートを除
    去する手段を備えた請求項１記載の内燃機関。
  3. 【請求項３】 着火遅れを増大させる手段を、燃料の噴
    射時期を制御して燃料の噴射時期を早めることのできる
    制御手段により構成した請求項１記載の内燃機関。
  4. 【請求項４】 燃焼温度を低減させる手段を、排ガス再
    循環通路を経て機関へ排ガス循環させる排ガス再循環手
    段により構成した請求項２記載の内燃機関。
  5. 【請求項５】 排ガス再循環通路を経て機関へ循環され
    る排ガスの循環率を機関負荷が軽負荷から中負荷までは
    約４０％以上とし、機関負荷が中負荷から高負荷まで
    は、約５０％以上とし、機関負荷が高負荷の場合は約５
    ０％以下とするよう構成した請求項２記載の内燃機関。
  6. 【請求項６】 排ガス再循環通路に排ガスを冷却する手
    段を設けた請求項２記載の内燃機関。
  7. 【請求項７】 機関負荷の増加と共に機関へ吸気を行う
    吸気弁の閉止時期を、該閉止時期を調整することのでき
    る制御手段により遅延させるよう構成した請求項１記載
    の内燃機関。
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