JP2001098983A - 内燃機関 - Google Patents

内燃機関

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JP2001098983A
JP2001098983A JP27832999A JP27832999A JP2001098983A JP 2001098983 A JP2001098983 A JP 2001098983A JP 27832999 A JP27832999 A JP 27832999A JP 27832999 A JP27832999 A JP 27832999A JP 2001098983 A JP2001098983 A JP 2001098983A
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JP
Japan
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exhaust
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intake
exhaust gas
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Shigeki Nakayama
茂樹 中山
Hiroki Matsuoka
広樹 松岡
Kohei Igarashi
幸平 五十嵐
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機関本体に再循環せしめられる排気ガスの量
を正確に制御する。 【解決手段】 機関本体に接続された排気通路を吸気通
路に接続し、機関本体から排出された排気ガスを吸気通
路を介して機関本体内に再循環させるようにした内燃機
関において、吸気通路を介して機関本体に供給される吸
気量を制御することにより機関本体内に再循環せしめら
れる排気ガス量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は機関本体から排出さ
れた排気ガスを吸気通路を介して機関本体内に再循環さ
せるようにした内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関における窒素酸化物（ＮＯｘ）
の発生を抑制するために排気通路を排気再循環通路を介
して吸気通路に接続し、機関本体から排出された排気ガ
スを排気再循環通路、そして吸気通路を介して機関本体
に再循環させるようにした内燃機関が例えば特開平９−
３０３１７９号公報に開示されている。排気ガスには比
熱の大きな不活性ガスが多量に含まれており、この排気
ガスを機関本体に再循環させることにより機関本体での
燃焼温度が低く抑えられる。ＮＯｘの発生量は燃焼温度
が低いほど少ないので上記内燃機関によればＮＯｘの発
生が抑制される。
【０００３】また上記内燃機関では排気再循環通路に流
量制御弁が配置され、この流量制御弁の開弁量を制御す
ることにより機関本体に再循環せしめられる排気ガスの
量が所望の量に制御される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】排気ガス中には機関本
体における燃焼により発生した物質、例えば煤等が混入
している。このため排気再循環通路に配置された流量制
御弁にこの物質が付着し、流量制御弁が作動不能となる
ことがある。この場合、機関本体に再循環せしめられる
排気ガスの量を正確に所望の量に制御することができな
い。
【０００５】そこで本発明の目的は機関本体に再循環せ
しめられる排気ガスの量を正確に制御することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に一番目の発明によれば機関本体に接続された排気通路
を吸気通路に接続し、機関本体から排出された排気ガス
を吸気通路を介して機関本体内に再循環させるようにし
た内燃機関において、前記吸気通路を介して機関本体に
供給される吸気量を制御することにより機関本体内に再
循環せしめられる排気ガス量を制御する。これによれば
吸気量に応じて再循環せしめられる排気ガス量が決ま
る。
【０００７】二番目の発明によれば、一番目の発明にお
いて、前記吸気通路に吸気量を調節可能なスロットル弁
を具備する。三番目の発明によれば、一番目の発明にお
いて、前記排気通路に排気ガスを浄化するための触媒を
具備する。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明を４ストローク圧縮
着火式内燃機関に適用した場合を示している。図１を参
照すると１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシ
リンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制
御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排
気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は対
応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結さ
れ、サージタンク１２は吸気ダクト１３およびインター
クーラ１４を介して過給機、例えば排気ターボチャージ
ャ１５のコンプレッサ１６の出口部に連結される。コン
プレッサ１６の入口部は吸気通路１７を介してエアクリ
ーナ１８に連結され、吸気通路１７内にはステップモー
タ１９により駆動されるスロットル弁２０が配置され
る。またスロットル弁２０上流の吸気通路１７内には吸
入空気の質量流量を検出するための質量流量検出器２１
が配置される。
【０００９】一方、排気ポート１０は排気マニホルド２
２を介して排気ターボチャージャ１５の排気タービン２
３の入口部に連結され、排気タービン２３の出口部は排
気通路２４を介して排気ガスを浄化するための三元触媒
２５を内蔵した触媒コンバータ２６に連結される。排気
マニホルド２２内には空燃比センサ２７が配置される。
【００１０】触媒コンバータ２６の出口部に連結された
排気通路２８とスロットル弁２０下流の吸気通路１７と
は排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２９を介
して互いに連結される。またＥＧＲ通路２９内にはＥＧ
Ｒ通路２９内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのイン
タークーラ３２が配置される。図１に示される実施例で
は機関冷却水がインタークーラ３２内に導かれ、機関冷
却水によってＥＧＲガスが冷却される。
【００１１】一方、燃料噴射弁６は燃料供給管３３を介
して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール３４に連結さ
れる。このコモンレール３４内へは電気制御式の吐出量
可変な燃料ポンプ３５から燃料が供給され、コモンレー
ル３４内に供給された燃料は各燃料供給管３３を介して
燃料噴射弁６に供給される。コモンレール３４にはコモ
ンレール３４内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ
３６が取り付けられ、燃料圧センサ３６の出力信号に基
づいてコモンレール３４内の燃料圧が目標燃料圧となる
ように燃料ポンプ３５の吐出量が制御される。
【００１２】電子制御ユニット４０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備
する。質量流量検出器２１の出力信号は対応するＡＤ変
換器４７を介して入力ポート４５に入力され、空燃比セ
ンサ２７および燃料圧センサ３６の出力信号も夫々対応
するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力され
る。アクセルペダル５０にはアクセルペダル５０の踏込
量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ５１が接
続され、負荷センサ５１の出力電圧は対応するＡＤ変換
器４７を介して入力ポート４５に入力される。また入力
ポート４５にはクランクシャフトが例えば３０°回転す
る毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５２が接
続される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回路４
８を介して燃料噴射弁６、スロットル弁制御用ステップ
モータ１９および燃料ポンプ３５に接続される。
【００１３】次に本発明の内燃機関における排気空燃比
制御を説明する。なお排気空燃比とは機関本体に供給さ
れた空気量と三元触媒上流で吸入空気または排気ガスに
噴射された燃料との比である。上述したように本発明の
内燃機関は排気通路２４には三元触媒２５が配置されて
いる。三元触媒２５は図２に示したように三元触媒２５
に流入する排気ガスの空燃比（以下、流入排気空燃比）
が理論空燃比である時に窒素酸化物（ＮＯｘ）と炭化水
素（ＨＣ）と一酸化炭素（ＣＯ）とを同時に高い浄化率
で浄化する。したがって排気ガス中のＮＯｘ、ＨＣおよ
びＣＯを高い浄化率で浄化するためには流入排気空燃比
が理論空燃比となるように排気空燃比を制御することが
好ましい。そこで本発明では空燃比センサ２７により流
入排気空燃比を検出し、流入排気空燃比が理論空燃比よ
りリッチである時には機関本体１に流入する吸気量が多
くなるようにスロットル弁２０の開度を小さくする。一
方、流入排気空燃比が理論空燃比よりリーンである時に
は吸気量が少なくなるようにスロットル弁２０の開度を
大きくする。これによれば三元触媒に流入する排気ガス
が理論空燃比近傍に維持されるので排気ガス中のＮＯ
ｘ、ＨＣおよびＣＯを高い浄化率で同時に浄化すること
ができる。
【００１４】また本発明ではＥＧＲ通路２９に何ら弁が
配置されいないので上述した排気空燃比の制御に伴い吸
気量が変動するとその吸気量の変動に伴いＥＧＲガス量
も変動する。このことを図３を参照して説明する。図３
（Ａ）においてＸは燃料噴射量であり、Ｙは吸気量であ
り、ＺはＥＧＲガス量である。なお図３には燃料噴射量
Ｘが一定である例を示している。燃料噴射量Ｘは負荷セ
ンサ５１により検出されたアクセルペダルの踏込量Ｌに
応じて変化せしめられる。図３を参照すると機関本体１
に流入可能な気体の総量Ｔは個々の機関運転状態ごとに
一定であるので吸気量Ｙが少なくなるとＥＧＲガス量Ｚ
は吸気量Ｙの減少分だけ多くなる。逆に吸気量Ｙが多く
なるとＥＧＲガス量Ｚは吸気量Ｙの増大分だけ少なくな
る。このように吸気量Ｙが制御された時の空燃比の変化
は図３（Ｂ）のようになる。
【００１５】このように本発明によればＥＧＲ通路には
ＥＧＲガス量を制御するためのＥＧＲ制御弁は設けられ
ておらず、ＥＧＲガス量はスロットル弁を制御して吸気
量を制御することにより制御される。このため排気ガス
中の煤等の物質がＥＧＲ制御弁に付着してＥＧＲ制御弁
が作動不能となり、ＥＧＲガス量を制御できなくなるこ
とはない。したがって本発明によればＥＧＲガス量を正
確に制御することができる。
【００１６】また本発明によれば吸気量の増加に伴いＥ
ＧＲガス量が減少し、吸気量の減少に伴いＥＧＲガス量
が増加する。このため上述したように吸気量に係わりな
く機関本体に供給される気体の総量（吸気量＋ＥＧＲガ
ス量）はほぼ一定に維持される。したがって燃焼室内の
ピストンのポンピングロスを最小限に抑えることができ
る。
【００１７】なお上記実施例では排気通路に三元触媒を
備えているが、ＮＯｘを浄化するためのＮＯｘ触媒等の
ように当該触媒に流入する排気ガスの空燃比に依存して
その浄化率が異なる触媒を備えてもよい。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば機関本体に供給される吸
気量に応じて排気ガス再循環量が決まる。このため排気
ガス再循環量を制御するための手段を何ら設ける必要が
ない。したがって排気ガス再循環量を制御するための手
段の故障等により排気ガス再循環量を制御できなくなる
ことはない。また吸気量が増大した時には排気ガス再循
環量が減少し、吸気量が減少した時には排気ガス再循環
量が増大するので機関本体におけるポンピングロスが最
小限に抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内燃機関を示す全体図である。
【図２】三元触媒の機能を説明するための図である。
【図３】吸気量とＥＧＲガス量との関係を説明するため
の図である。
【符号の説明】
１…機関本体 １７…吸気通路 ２０…スロットル弁 ２４…排気通路 ２５…三元触媒 ２９…ＥＧＲ通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 23/00 Ｆ０２Ｄ 23/00 Ｊ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｋ ３０１Ｎ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５２０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５２０Ｚ ５５０ ５５０Ｒ ５８０ ５８０Ｄ ５８０Ｚ (72)発明者 五十嵐 幸平 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G062 AA01 AA05 BA06 ED08 ED09 ED10 GA01 GA04 GA15 3G065 AA01 AA03 AA04 CA12 DA06 FA11 GA05 GA10 GA46 JA04 JA09 JA11 KA02 3G084 BA05 BA20 DA22 FA10 FA29 FA38 3G092 AA02 AA06 AA17 AA18 BB08 DB03 DC03 DC09 DE18S DG08 HA01Z HA11Z HB03Z HD05X HD05Z HD07X HE03Z HF08Z 3G301 HA11 HA13 JA15 LA00 LA01 NE14 PA11Z PD02Z PE03Z PF03Z

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 機関本体に接続された排気通路を吸気通
    路に接続し、機関本体から排出された排気ガスを吸気通
    路を介して機関本体内に再び循環させるようにした内燃
    機関において、前記吸気通路を介して機関本体に供給さ
    れる吸気量を制御することにより機関本体内に再循環せ
    しめられる排気ガス量を制御することを特徴とする内燃
    機関。
  2. 【請求項２】 前記吸気通路に吸気量を調節可能なスロ
    ットル弁を具備することを特徴とする請求項１に記載の
    内燃機関。
  3. 【請求項３】 前記排気通路に排気ガスを浄化するため
    の触媒を具備する請求項１に記載の内燃機関。
JP27832999A 1999-09-30 1999-09-30 内燃機関 Pending JP2001098983A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005003536A1 (ja) * 2003-07-01 2005-01-13 Tokudaiji Institute Of Automotive Culture Inc. ディーゼルエンジンの排気浄化装置並びに制御手段

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005003536A1 (ja) * 2003-07-01 2005-01-13 Tokudaiji Institute Of Automotive Culture Inc. ディーゼルエンジンの排気浄化装置並びに制御手段

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