JP2001329902A - 内燃機関 - Google Patents
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Abstract
リッチ側にシフトされるときにEGRガス浄化用パイプ
触媒がSOF被毒してしまうのを抑制する。 【解決手段】 EGR制御弁25とEGRガス浄化用パイ
プ触媒26a とを備えたEGR通路24を設け、煤の発生量
がピークとなるEGRガス量よりも燃焼室5 内に供給さ
れるEGRガス量が多く煤がほとんど発生しない低温燃
焼が実行されるときであって空燃比がストイキよりもリ
ッチ側にシフトされるとき、空燃比がストイキよりもリ
ッチ側にシフトされないときに比べ、スロットル弁17の
開度を減少させて排気ガス温を上昇させると共に、EG
R制御弁25の開度を減少させてEGRガス量が増加する
のを抑制し、EGRガス温の低下並びにパイプ触媒26a
の温度低下を抑制する。
Description
機関吸気通路内に再循環させるために排気ガス再循環制
御弁を備えた排気ガス再循環通路を設け、排気ガス再循
環通路を通過する再循環排気ガスを浄化するための再循
環排気ガス浄化触媒を排気ガス再循環通路内に配置し、
機関吸気通路内にスロットル弁を配置し、燃焼室内に供
給される再循環排気ガスの量を増大していくと煤の発生
量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内に供給され
る再循環排気ガスの量を更に増大していくと燃焼室内に
おける燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の生成
温度よりも低くなって煤がほとんど発生しなくなり、煤
の発生量がピークとなる再循環排気ガスの量よりも燃焼
室内に供給される再循環排気ガスの量が多く煤がほとん
ど発生しない燃焼を実行可能な内燃機関が知られてい
る。この種の内燃機関の例としては、例えば特開200
0−8964号公報に記載されたものがある。
0−8964号公報には、煤の発生量がピークとなる再
循環排気ガスの量よりも燃焼室内に供給される再循環排
気ガスの量が多く煤がほとんど発生しない燃焼が実行さ
れるときであって空燃比がわずかばかりリーンのとき、
空燃比がリーンのときに比べ、排気ガス再循環制御弁の
開度が減少されると共に、スロットル弁の開度が減少さ
れる点については開示されているものの、煤の発生量が
ピークとなる再循環排気ガスの量よりも燃焼室内に供給
される再循環排気ガスの量が多く煤がほとんど発生しな
い燃焼が実行されるときであって空燃比がストイキより
もリッチ側にシフトされるときに排気ガス再循環制御弁
の開度及びスロットル弁の開度をどのように制御すべき
かについて開示されていない。一方、煤の発生量がピー
クとなる再循環排気ガスの量よりも燃焼室内に供給され
る再循環排気ガスの量が多く煤がほとんど発生しない燃
焼が実行されるときであって空燃比がストイキよりもリ
ッチ側にシフトされるとき、仮にスロットル弁の開度が
減少されるものの排気ガス再循環制御弁の開度が減少さ
れないと、再循環排気ガスの量が増加してしまう。その
ため、燃焼温度が低下するのに伴って再循環排気ガスの
温度が低下し、それゆえ、再循環排気ガス浄化触媒の温
度が低下してしまう。その結果、再循環排気ガス浄化触
媒がSOF被毒してしまう。
ピークとなる再循環排気ガスの量よりも燃焼室内に供給
される再循環排気ガスの量が多く煤がほとんど発生しな
い燃焼が実行されるときであって空燃比をストイキより
もリッチ側にシフトさせるときに再循環排気ガス浄化触
媒がSOF被毒してしまうのを抑制することができる内
燃機関を提供することを目的とする。
よれば、燃焼室から排出された排気ガスを機関吸気通路
内に再循環させるために排気ガス再循環制御弁を備えた
排気ガス再循環通路を設け、前記排気ガス再循環通路を
通過する再循環排気ガスを浄化するための再循環排気ガ
ス浄化触媒を前記排気ガス再循環通路内に配置し、前記
機関吸気通路内にスロットル弁を配置し、前記燃焼室内
に供給される再循環排気ガスの量を増大していくと煤の
発生量が次第に増大してピークに達し、前記燃焼室内に
供給される再循環排気ガスの量を更に増大していくと前
記燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス
温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほとんど発生し
なくなり、煤の発生量がピークとなる再循環排気ガスの
量よりも前記燃焼室内に供給される再循環排気ガスの量
が多く煤がほとんど発生しない燃焼を実行可能な内燃機
関において、前記煤がほとんど発生しない燃焼が実行さ
れるときであって空燃比がストイキよりもリッチ側にシ
フトされるとき、空燃比がストイキよりもリッチ側にシ
フトされないときに比べ、前記排気ガス再循環制御弁の
開度を減少させると共に、前記スロットル弁の開度を減
少させるようにした内燃機関が提供される。
量がピークとなる再循環排気ガスの量よりも燃焼室内に
供給される再循環排気ガスの量が多く煤がほとんど発生
しない燃焼が実行されるときであって空燃比がストイキ
よりもリッチ側にシフトされるとき、空燃比がストイキ
よりもリッチ側にシフトされないときに比べ、排気ガス
再循環制御弁の開度が減少されると共に、スロットル弁
の開度が減少される。つまり、スロットル弁の開度を減
少させることにより、ポンプ損失を増加させ、排気ガス
の温度を上昇させることができる。その上、排気ガス再
循環制御弁の開度を減少させることにより、スロットル
弁の開度が減少されるのに伴って再循環排気ガスの量が
増加してしまうのを抑制することができる。そのため、
燃焼温度の低下を抑制し、再循環排気ガスの温度の低下
を抑制することができる。それゆえ、再循環排気ガス浄
化触媒の温度の低下を抑制し、再循環排気ガス浄化触媒
がSOF被毒してしまうのを抑制することができる。
くなるほど前記排気ガス再循環制御弁の開度を減少させ
る量を多くした請求項1に記載の内燃機関が提供され
る。
くなるほど排気ガス再循環制御弁の開度を減少させる量
が多くされる。つまり、負荷が軽くなるほど燃焼温度が
低下しやすくなるため、負荷が軽くなるほど排気ガス再
循環制御弁の開度を減少させる量が多くされる。その結
果、負荷が軽くなるのに伴って燃焼温度が低下し、再循
環排気ガス浄化触媒がSOF被毒してしまうのを抑制す
ることができる。
数が高くなるほど前記排気ガス再循環制御弁の開度を減
少させる量を多くした請求項1に記載の内燃機関が提供
される。
数が高くなるほど排気ガス再循環制御弁の開度を減少さ
せる量が多くされる。つまり、機関回転数が高くなるほ
ど吸気管負圧が高くなり、再循環排気ガスの量が増加し
やすくなるため、機関回転数が高くなるほど排気ガス再
循環制御弁の開度を減少させる量が多くされる。その結
果、機関回転数が高くなるのに伴って再循環排気ガスの
量が増加し、再循環排気ガス浄化触媒がSOF被毒して
しまうのを抑制することができる。
リッチになるほど前記排気ガス再循環制御弁の開度を減
少させる量を多くした請求項1に記載の内燃機関が提供
される。
リッチになるほど排気ガス再循環制御弁の開度を減少さ
せる量が多くされる。つまり、空燃比がリッチになるほ
ど燃焼温度が低下しやすくなるため、空燃比がリッチに
なるほど排気ガス再循環制御弁の開度を減少させる量が
多くされる。その結果、空燃比がリッチになるのに伴っ
て燃焼温度が低下し、再循環排気ガス浄化触媒がSOF
被毒してしまうのを抑制することができる。
実施形態について説明する。
した第一の実施形態を示している。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、1
0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を介して排気ターボチャ
ージャ14のコンプレッサ15に連結される。吸気ダク
ト13内には、ステップモータ16により駆動されるス
ロットル弁17が配置される。また、スロットル弁17
上流の吸気ダクト13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17aが配置される。更に
吸気ダクト13周りには吸気ダクト13内を流れる吸入
空気を冷却するためのインタークーラ18が配置され
る。図1に示される実施形態では機関冷却水がインター
クーラ18内に導びかれ、機関冷却水によって吸入空気
が冷却される。一方、排気ポート10は排気マニホルド
19及び排気管20を介して排気ターボチャージャ14
の排気タービン21に連結され、排気タービン21の出
口は酸化機能を有する触媒22を内蔵したケーシング2
3に連結される。排気マニホルド19内には空燃比セン
サ23aが配置される。
は排気ガス再循環(以下、EGRと称す)通路24を介
して互いに連結され、EGR通路24内にはステップモ
ータ25aにより駆動される電気制御式EGR制御弁2
5が配置される。また、EGR通路24には、EGR通
路24を通過するEGRガスを浄化するためのパイプ触
媒26aが配置される。更に、EGR通路24周りには
EGR通路24内を流れるEGRガスを冷却するための
EGRクーラ26が配置される。図1に示される実施形
態では機関冷却水がEGRクーラ26内に導びかれ、機
関冷却水によってEGRガスが冷却される。一方、各燃
料噴射弁6は燃料供給管6aを介して燃料リザーバ、い
わゆるコモンレール27に連結される。このコモンレー
ル27内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ28
から燃料が供給され、コモンレール27内に供給された
燃料は各燃料供給管26を介して燃料噴射弁6に供給さ
れる。コモンレール27にはコモンレール27内の燃料
圧を検出するための燃料圧センサ29が取付けられ、燃
料圧センサ29の出力信号に基づいてコモンレール27
内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ28の
吐出量が制御される。
ータからなり、双方向性バス31によって互いに接続さ
れたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ラン
ダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッ
サ)34、入力ポート35及び出力ポート36を具備す
る。燃料圧センサ29の出力信号は対応するAD変換器
37を介して入力ポート35に入力される。また、質量
流量検出器17aの出力信号は対応するAD変換器37
を介して入力ポート35に入力される。更に、空燃比セ
ンサ23aの出力信号は対応するAD変換器37を介し
て入力ポート35に入力される。アクセルペダル40に
はアクセルペダル40の踏込み量Lに比例した出力電圧
を発生する負荷センサ41が接続され、負荷センサ41
の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポー
ト35に入力される。更に入力ポート35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42が接続される。一方、出力ポ
ート36は対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁
6、スロットル弁駆動用ステップモータ16、EGR制
御弁用ステップモータ25a、及び燃料ポンプ28に接
続される。
7の開度及びEGR率を変化させることにより空燃比A
/F(図2の横軸)を変化させたときの出力トルクの変
化、及びスモーク、HC,CO,NOxの排出量の変化
を示す実験例を表している。図2からわかるようにこの
実験例では空燃比A/Fが小さくなるほどEGR率が大
きくなり、理論空燃比(≒14.6)以下のときにはE
GR率は65パーセント以上となっている。図2に示さ
れるようにEGR率を増大することにより空燃比A/F
を小さくしていくとEGR率が40パーセント付近とな
り空燃比A/Fが30程度になったときにスモークの発
生量が増大を開始する。次いで、更にEGR率を高め、
空燃比A/Fを小さくするとスモークの発生量が急激に
増大してピークに達する。次いで更にEGR率を高め、
空燃比A/Fを小さくすると今度はスモークが急激に低
下し、EGR率を65パーセント以上とし、空燃比A/
Fが15.0付近になるとスモークがほぼ零となる。即
ち、煤がほとんど発生しなくなる。このとき機関の出力
トルクは若干低下し、またNOxの発生量がかなり低く
なる。一方、このときHC,COの発生量は増大し始め
る。
モークの発生量が最も多いときの燃焼室5内の燃焼圧変
化を示しており、図3(B)は空燃比A/Fが18付近
でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室5内の燃焼
圧の変化を示している。図3(A)と図3(B)とを比
較すればわかるようにスモークの発生量がほぼ零である
図3(B)に示す場合はスモークの発生量が多い図3
(A)に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
尚、図示しないが図3と同様の実験結果から、煤の発生
量がピークとなるEGRガスの量よりも燃焼室5内に供
給されるEGRガスの量が多く煤がほとんど発生しない
第1の燃焼(低温燃焼)時の燃焼圧の極大値(ピーク)
は、煤の発生量がピークとなるEGRガスの量よりも燃
焼室5内に供給されるEGRガスの量が少ない第2の燃
焼(従来の燃焼方法による燃焼)時の燃焼圧の極大値
(ピーク)よりも低いことが判っている。そのことか
ら、第1の燃焼時の爆発に伴う機関回転むらは第2の燃
焼時の爆発に伴う機関回転むらよりも小さいと言える。
ことが言える。即ち、まず第1に空燃比A/Fが15.
0以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図2に示
されるようにNOxの発生量がかなり低下する。NOx
の発生量が低下したということは燃焼室5内の燃焼温度
が低下していることを意味しており、従って煤がほとん
ど発生しないときには燃焼室5内の燃焼温度が低くなっ
ていると言える。同じことが図3からも言える。即ち、
煤がほとんど発生していない図3(B)に示す状態では
燃焼圧が低くなっており、従ってこのとき燃焼室5内の
燃焼温度は低くなっていることになる。第2にスモーク
の発生量、即ち煤の発生量がほぼ零になると図2に示さ
れるようにHC及びCOの排出量が増大する。このこと
は炭化水素が煤まで成長せずに排出されることを意味し
ている。即ち、燃料中に含まれる図4に示されるような
直鎖状炭化水素や芳香族炭化水素は酸素不足の状態で温
度上昇せしめられると熱分解して煤の前駆体が形成さ
れ、次いで主に炭素原子が集合した固体からなる煤が生
成される。この場合、実際の煤の生成過程は複雑であ
り、煤の前駆体がどのような形態をとるかは明確ではな
いがいずれにしても図4に示されるような炭化水素は煤
の前駆体を経て煤まで成長することになる。従って、上
述したように煤の発生量がほぼ零になると図2に示され
る如くHC及びCOの排出量が増大するがこのときのH
Cは煤の前駆体又はその前の状態の炭化水素である。
これらの考察をまとめると燃焼室5内の燃焼温度が低い
ときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤の前駆
体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室5から排出され
ることになる。このことについて更に詳細に実験研究を
重ねた結果、燃焼室5内における燃料及びその周囲のガ
ス温度が或る温度以下である場合には煤の成長過程が途
中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、燃焼室5
内における燃料及びその周囲の温度が或る温度以上にな
ると煤が生成されることが判明したのである。
成過程が停止するときの燃料及びその周囲の温度、即ち
上述の或る温度は燃料の種類や空燃比の圧縮比等の種々
の要因によって変化するので何度であるかということは
言えないがこの或る温度はNOxの発生量と深い関係を
有しており、従ってこの或る温度はNOxの発生量から
或る程度規定することができる。即ち、EGR率が増大
するほど燃焼時の燃料及びその周囲のガス温度は低下
し、NOxの発生量が低下する。このときNOxの発生
量が10p.p.m 前後又はそれ以下になったときに煤がほ
とんど発生しなくなる。従って上述の或る温度はNOx
の発生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になったときの
温度にほぼ一致する。一旦、煤が生成されるとこの煤は
酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって浄化する
ことはできない。これに対して煤の前駆体又はその前の
状態の炭化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理
でもって容易に浄化することができる。このように酸化
機能を有する触媒による後処理を考えると炭化水素を煤
の前駆体又はその前の状態で燃焼室5から排出させる
か、或いは煤の形で燃焼室5から排出させるかについて
は極めて大きな差がある。本発明において採用されてい
る新たな燃焼システムは燃焼室5内において煤を生成さ
せることなく炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態の
形でもって燃焼室5から排出させ、この炭化水素を酸化
機能を有する触媒により酸化せしめることを核としてい
る。
の成長を停止させるには燃焼室5内における燃焼時の燃
料及びその周囲のガス温度を煤が生成される温度よりも
低い温度に抑制する必要がある。この場合、燃料及びそ
の周囲のガス温度を抑制するには燃料が燃焼した際の燃
料周りのガスの吸熱作用が極めて大きく影響することが
判明している。即ち、燃料周りに空気しか存在しないと
蒸発した燃料はただちに空気中の酸素と反応して燃焼す
る。この場合、燃料から離れている空気の温度はさほど
上昇せず、燃料周りの温度のみが局所的に極めて高くな
る。即ち、このときには燃料から離れている空気は燃料
の燃焼熱の吸熱作用をほとんど行わない。この場合には
燃焼温度が局所的に極めて高くなるために、この燃焼熱
を受けた未燃炭化水素は煤を生成することになる。
合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。
この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に
混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合
には燃焼熱は周りの不活性ガスに吸収されるために燃焼
温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑
えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制す
るには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不
活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えること
ができることになる。この場合、燃料及びその周囲のガ
ス温度を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制する
にはそうするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性
ガス量が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要と
なる不活性ガス量はそれに伴なって増大することにな
る。なお、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸
熱作用が強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きな
ガスが好ましいことになる。この点、CO2 やEGRガ
スは比較的比熱が大きいので不活性ガスとしてEGRガ
スを用いることは好ましいと言える。
い、EGRガスの冷却度合を変えたときのEGR率とス
モークとの関係を示している。即ち、図5において曲線
AはEGRガスを強力に冷却してEGRガス温をほぼ9
0℃に維持した場合を示しており、曲線Bは小型の冷却
装置でEGRガスを冷却した場合を示しており、曲線C
はEGRガスを強制的に冷却していない場合を示してい
る。図5の曲線Aで示されるようにEGRガスを強力に
冷却した場合にはEGR率が50パーセントよりも少し
低いところで煤の発生量がピークとなり、この場合には
EGR率をほぼ55パーセント以上にすれば煤がほとん
ど発生しなくなる。一方、図5の曲線Bで示されるよう
にEGRガスを少し冷却した場合にはEGR率が50パ
ーセントよりも少し高いところで煤の発生量がピークと
なり、この場合にはEGR率をほぼ65パーセント以上
にすれば煤がほとんど発生しなくなる。また、図5の曲
線Cで示されるようにEGRガスを強制的に冷却してい
ない場合にはEGR率が55パーセントの付近で煤の発
生量がピークとなり、この場合にはEGR率をほぼ70
パーセント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。
なお、図5は機関負荷が比較的高いときのスモークの発
生量を示しており、機関負荷が小さくなると煤の発生量
がピークとなるEGR率は若干低下し、煤がほとんど発
生しなくなるEGR率の下限も若干低下する。このよう
に煤がほとんど発生しなくなるEGR率の下限はEGR
ガスの冷却度合や機関負荷に応じて変化する。
た場合において燃焼時の燃料及びその周囲のガス温度を
煤が生成される温度よりも低い温度にするために必要な
EGRガスと空気の混合ガス量、及びこの混合ガス量中
の空気の割合、及びこの混合ガス中のEGRガスの割合
を示している。なお、図6において縦軸は燃焼室5内に
吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Yは過給が
行われないときに燃焼室5内に吸入しうる全吸入ガス量
を示している。また、横軸は要求負荷を示している。
ス中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめるの
に必要な空気量を示している。即ち、図6に示される場
合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となって
いる。一方、図6においてEGRガスの割合、即ち混合
ガス中のEGRガス量は噴射燃料が燃焼せしめられたと
きに燃料及びその周囲のガス温度を煤が形成される温度
よりも低い温度にするのに必要最低限のEGRガス量を
示している。このEGRガス量はEGR率で表すとほぼ
55パーセント以上であり、図6に示す実施形態では7
0パーセント以上である。即ち、燃焼室5内に吸入され
た全吸入ガス量を図6において実線Xとし、この全吸入
ガス量Xのうちの空気量とEGRガス量との割合を図6
に示すような割合にすると燃料及びその周囲のガス温度
は煤が生成される温度よりも低い温度となり、斯くして
煤が全く発生しなくなる。また、このときのNOx発生
量は10p.p.m 前後、又はそれ以下であり、従ってNO
xの発生量は極めて少量となる。
の発熱量が増大するので燃料及びその周囲のガス温度を
煤が生成される温度よりも低い温度に維持するためには
EGRガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図6に示されるようにEGRガス量は噴射燃
料量が増大するにつれて増大せしめなければならない。
即ち、EGRガス量は要求負荷が高くなるにつれて増大
する必要がある。
焼室5内に吸入される全吸入ガス量Xの上限はYであ
り、従って図6において要求負荷がLo よりも大きい領
域では要求負荷が大きくなるにつれてEGRガス割合を
低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持することが
できない。云い換えると過給が行われていない場合に要
求負荷がLo よりも大きい領域において空燃比を理論空
燃比に維持しようとした場合には要求負荷が高くなるに
つれてEGR率が低下し、斯くして要求負荷がLo より
も大きい領域では燃料及びその周囲のガス温度を煤が生
成される温度よりも低い温度に維持しえなくなる。
て過給機の入口側即ち排気ターボチャージャの空気吸込
管内にEGRガスを再循環させると要求負荷がLo より
も大きい領域においてEGR率を55パーセント以上、
例えば70パーセントに維持することができ、斯くして
燃料及びその周囲のガス温度を煤が生成される温度より
も低い温度に維持することができる。即ち、空気吸込管
内におけるEGR率が例えば70パーセントになるよう
にEGRガスを再循環させれば排気ターボチャージャの
コンプレッサにより昇圧された吸入ガスのEGR率も7
0パーセントとなり、斯くしてコンプレッサにより昇圧
しうる限度まで燃料及びその周囲のガス温度を煤が生成
される温度よりも低い温度に維持することができる。従
って、低温燃焼を生じさせることのできる機関の運転領
域を拡大することができることになる。要求負荷がLo
よりも大きい領域でEGR率を55パーセント以上にす
る際にはEGR制御弁が全開せしめられる、スロットル
弁が若干閉弁せしめられる。
もとで燃焼させる場合を示しているが空気量を図6に示
される空気量よりも少なくしても、即ち空燃比をリッチ
にしても煤の発生を阻止しつつNOxの発生量を10p.
p.m 前後又はそれ以下にすることができ、また空気量を
図6に示される空気量よりも多くしても、即ち空燃比の
平均値を17から18のリーンにしても煤の発生を阻止
しつつNOxの発生量を10p.p.m 前後又はそれ以下に
することができる。即ち、空燃比がリッチにされると燃
料が過剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されている
ために過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして煤が生成
されることがない。また、このときNOxも極めて少量
しか発生しない。一方、平均空燃比がリーンのとき、或
いは空燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高くなれ
ば少量の煤が生成されるが本発明では燃焼温度が低い温
度に抑制されているので煤は全く生成されない。更に、
NOxも極めて少量しか発生しない。このように、低温
燃焼が行われているときには空燃比にかかわらずに、即
ち空燃比がリッチであろうと、理論空燃比であろうと、
或いは平均空燃比がリーンであろうと煤が発生されず、
NOxの発生量が極めて少量となる。従って燃料消費率
の向上を考えるとこのとき平均空燃比をリーンにするこ
とが好ましいと言える。
びその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止す
る温度以下に抑制しうるのは燃焼による発熱量が比較的
少ない機関中低負荷運転時に限られる。従って本発明に
よる実施形態では機関中低負荷運転時には燃焼時の燃料
及びその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制して第1の燃焼、即ち低温燃焼を行
い得るようにし、機関高負荷運転時には第2の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼を行うようにしてい
る。但し、機関中低負荷運転時であっても、機関運転状
態によっては第2の燃焼が行われる。なお、ここで第1
の燃焼、即ち低温燃焼とはこれまでの説明から明らかな
ように煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃
焼室内の不活性ガス量が多く煤がほとんど発生しない燃
焼のことを言い、第2の燃焼、即ち従来より普通に行わ
れている燃焼とは煤の発生量がピークとなる不活性ガス
量よりも燃焼室内の不活性ガス量が少い燃焼のことを言
う。
得る第1の運転領域Iと、第2の燃焼、即ち従来の燃焼
方法による燃焼が行われる第2の運転領域IIとを示して
いる。なお、図7において縦軸Lはアクセルペダル40
の踏込み量、即ち要求負荷を示しており、横軸Nは機関
回転数を示している。また、図7においてX(N)は第
1の運転領域Iと第2の運転領域IIとの第1の境界を示
しており、Y(N)は第1の運転領域Iと第2の運転領
域IIとの第2の境界を示している。第1の運転領域Iか
ら第2の運転領域IIへの運転領域の変化判断は第1の境
界X(N)に基づいて行われ、第2の運転領域IIから第
1の運転領域Iへの運転領域の変化判断は第2の境界Y
(N)に基づいて行われる。
にあって低温燃焼が行われているときに要求負荷Lが機
関回転数Nの関数である第1の境界X(N)を越えると
運転領域が第2の運転領域IIに移ったと判断され、従来
の燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求負荷Lが
機関回転数Nの関数である第2の境界Y(N)よりも低
くなると運転領域が第1の運転領域Iに移ったと判断さ
れ、再び低温燃焼が行われ得る。
界X(N)よりも低負荷側の第2の境界Y(N)との二
つの境界を設けたのは次の二つの理由による。第1の理
由は、第2の運転領域IIの高負荷側では比較的燃焼温度
が高く、このとき要求負荷Lが第1の境界X(N)より
低くなったとしてもただちに低温燃焼を行えないからで
ある。即ち、要求負荷Lがかなり低くなったとき、即ち
第2の境界Y(N)よりも低くなったときでなければた
だちに低温燃焼が開始されないからである。第2の理由
は第1の運転領域Iと第2の運転領域II間の運転領域の
変化に対してヒステリシスを設けるためである。
Iにあって低温燃焼が行われているときには煤はほとん
ど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又はそ
の前の状態の形でもって燃焼室5から排出される。この
とき燃焼室5から排出された未燃炭化水素は酸化機能を
有する触媒22により良好に酸化せしめられる。触媒2
2としては酸化触媒を用いることができる。
いる。図8に示されるように空燃比センサ23aの出力
電流Iは空燃比A/Fに応じて変化する。従って空燃比
センサ23aの出力電流Iから空燃比を知ることができ
る。
び第2の運転領域IIにおける運転制御について概略的に
説明する。図9は要求負荷Lに対するスロットル弁17
の開度、EGR制御弁25の開度、EGR率、空燃比、
噴射時期及び噴射量を示している。図9に示されるよう
に要求負荷Lの低い第1の運転領域Iではスロットル弁
17の開度は要求負荷Lが高くなるにつれて全閉近くか
ら2/3開度程度まで徐々に増大せしめられ、EGR制
御弁25の開度は要求負荷Lが高くなるにつれて全閉近
くから全開まで徐々に増大せしめられる。また、図9に
示される例では第1の運転領域IではEGR率がほぼ7
0パーセントとされており、空燃比はわずかばかりリー
ンなリーン空燃比とされている。言い換えると第1の運
転領域IではEGR率がほぼ70パーセントとなり、空
燃比がわずかばかりリーンなリーン空燃比となるように
スロットル弁17の開度及びEGR制御弁25の開度が
制御される。また、第1の運転領域Iでは圧縮上死点T
DC前に燃料噴射が行われる。この場合、噴射開始時期
θSは要求負荷Lが高くなるにつれて遅くなり、噴射完
了時期θEも噴射開始時期θSが遅くなるにつれて遅く
なる。
7は全閉近くまで閉弁され、このときEGR制御弁25
も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁17を
全閉近くまで閉弁すると圧縮始めの燃焼室5内の圧力が
低くなるために圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が小さ
くなるとピストン4による圧縮仕事が小さくなるために
機関本体1の振動が小さくなる。即ち、圧縮圧力を小さ
くすることにより機関本体1の振動を小さくするため
に、アイドル運転時にはスロットル弁17が全閉近くま
で閉弁せしめられる。一方、機関低回転時の回転は機関
高回転時の回転よりも爆発に伴う回転むらが大きいため
に回転数を低下させると機関本体1の振動の問題が大き
くなるという背景もある。そのため、アイドル運転時の
目標回転数は、圧縮圧力に伴う振動と機関回転むらに伴
う振動とを考慮して設定されている。
から第2の運転領域IIに変わるとスロットル弁17の開
度が2/3開度程度から全開方向へステップ状に増大せ
しめられる。このとき図9に示す例ではEGR率がほぼ
70パーセントから40パーセント以下までステップ状
に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされ
る。即ち、EGR率が多量のスモークを発生するEGR
率範囲(図5)を飛び越えるので機関の運転領域が第1
の運転領域Iから第2の運転領域IIに変わるときに多量
のスモークが発生することがない。
る燃焼が行われる。この第2の運転領域IIではスロット
ル弁17は一部を除いて全開状態に保持され、EGR制
御弁25の開度は要求負荷Lが高くなると次第に小さく
される。また、この運転領域IIではEGR率は要求負荷
Lが高くなるほど低くなり、空燃比は要求負荷Lが高く
なるほど小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Lが高
くなってもリーン空燃比とされる。また、第2の運転領
域IIでは噴射開始時期θSは圧縮上死点TDC付近とさ
れる。
目標空燃比A/Fを示している。図10(A)におい
て、A/F=15.5,A/F=16,A/F=17,
A/F=18で示される各曲線は夫々目標空燃比が1
5.5,16,17,18であるときを示しており、各
曲線間の空燃比は比例配分により定められる。図10
(A)に示されるように第1の運転領域Iでは空燃比が
リーンとなっており、更に第1の運転領域Iでは要求負
荷Lが低くなるほど目標空燃比A/Fがリーンとされ
る。即ち、要求負荷Lが低くなるほど燃焼による発熱量
が少くなる。従って要求負荷Lが低くなるほどEGR率
を低下させても低温燃焼を行うことができる。EGR率
を低下させると空燃比は大きくなり、従って図10
(A)に示されるように要求負荷Lが低くなるにつれて
目標空燃比A/Fが大きくされる。目標空燃比A/Fが
大きくなるほど燃料消費率は向上し、従ってできる限り
空燃比をリーンにするために本発明による実施形態では
要求負荷Lが低くなるにつれて目標空燃比A/Fが大き
くされる。
A/Fは図10(B)に示されるように要求負荷L及び
機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM42
内に記憶されている。また、空燃比を図10(A)に示
す目標空燃比A/Fとするのに必要なスロットル弁17
の目標開度STが図11(A)に示されるように要求負
荷L及び機関回転数Nの関数としてマップの形で予めR
OM42内に記憶されており、空燃比を図10(A)に
示す目標空燃比A/Fとするのに必要なEGR制御弁2
5の目標開度SEが図11(B)に示されるように要求
負荷L及び機関回転数Nの関数としてマップの形で予め
ROM42内に記憶されている。
焼方法による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比A
/Fを示している。なお、図12(A)においてA/F
=24,A/F=35,A/F=45,A/F=60で
示される各曲線は夫々目標空燃比24,35,45,6
0を示している。図12(A)に示される目標空燃比A
/Fは図12(B)に示されるように要求負荷L及び機
関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM42内
に記憶されている。また、空燃比を図12(A)に示す
目標空燃比A/Fとするのに必要なスロットル弁17の
目標開度STが図13(A)に示されるように要求負荷
L及び機関回転数Nの関数としてマップの形で予めRO
M42内に記憶されており、空燃比を図12(A)に示
す目標空燃比A/Fとするのに必要なEGR制御弁25
の目標開度SEが図13(B)に示されるように要求負
荷L及び機関回転数Nの関数としてマップの形で予めR
OM42内に記憶されている。
燃料噴射量Qは要求負荷L及び機関回転数Nに基づいて
算出される。この燃料噴射量Qは図14に示されるよう
に要求負荷L及び機関回転数Nの関数としてマップの形
で予めROM42内に記憶されている。
制御について説明する。図15を参照すると、まず初め
にステップ100において機関の運転状態が第1の運転
領域Iであることを示すフラグIがセットされているか
否かが判別される。フラグIがセットされているとき、
即ち機関の運転状態が第1の運転領域Iであるときには
ステップ101に進んで要求負荷Lが第1の境界X
(N)よりも大きくなったか否かが判別される。L≦X
(N)のときにはステップ103に進み、第1の燃焼
(低温燃焼)が行われる。一方、ステップ101におい
てL>X(N)になったと判別されたときにはステップ
102に進んでフラグIがリセットされ、次いでステッ
プ110に進み、第2の燃焼(通常燃焼、つまり、従来
の燃焼方法による燃焼)が行われる。
トされていないとき、即ち機関の運転状態が第2の運転
領域IIにあるときにはステップ108に進んで要求負荷
Lが第2の境界Y(N)よりも低くなったか否かが判別
される。L≧Y(N)のときにはステップ110に進
み、第2の燃焼が行われる。一方、ステップ108にお
いてL<Y(N)になったと判別されたときにはステッ
プ109に進んでフラグIがセットされ、次いでステッ
プ103に進み、第1の燃焼が行われる。
ップからスロットル弁17の目標開度STが算出され、
スロットル弁17の開度がこの目標開度STとされる。
次いでステップ104では図11(B)に示すマップか
らEGR制御弁25の目標開度SEが算出され、EGR
制御弁25の開度がこの目標開度SEとされる。次いで
ステップ105では質量流量検出器17aにより検出さ
れた吸入空気の質量流量(以下、単に吸入空気量と称
す)Gaが取込まれ、次いでステップ106では図10
(B)に示すマップから目標空燃比A/Fが算出され
る。次いでステップ107では吸入空気量Gaと目標空
燃比A/Fに基づいて空燃比を目標空燃比A/Fとする
のに必要な燃料噴射量Qが算出される。
は要求負荷L又は機関回転数Nが変化するとスロットル
弁17の開度およびEGR制御弁25の開度がただちに
要求負荷Lおよび機関回転数Nに応じた目標開度ST,
SEに一致せしめられる。従って例えば要求負荷Lが増
大せしめられるとただちに燃焼室5内の空気量が増大せ
しめられ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せ
しめられる。一方、スロットル弁17の開度又はEGR
制御弁25の開度が変化して吸入空気量が変化するとこ
の吸入空気量Gaの変化が質量流量検出器17aにより
検出され、この検出された吸入空気量Gaに基づいて燃
料噴射量Qが制御される。即ち、吸入空気量Gaが実際
に変化した後に燃料噴射量Qが変化せしめられることに
なる。
るマップから目標燃料噴射量Qが算出され、燃料噴射量
がこの目標燃料噴射量Qとされる。次いでステップ11
1では図13(A)に示すマップからスロットル弁17
の目標開度STが算出される。次いでステップ112で
は図13(B)に示すマップからEGR制御弁25の目
標開度SEが算出され、EGR制御弁25の開度がこの
目標開度SEとされる。次いでステップ113では質量
流量検出器17aにより検出された吸入空気量Gaが取
込まれる。次いでステップ114では燃料噴射量Qと吸
入空気量Gaから実際の空燃比(A/F)R が算出され
る。次いでステップ115では図12(B)に示すマッ
プから目標空燃比A/Fが算出される。次いでステップ
116では実際の空燃比(A/F)R が目標空燃比A/
Fよりも大きいか否かが判別される。(A/F)R >A
/Fのときにはステップ117に進んでスロットル開度
の補正値ΔSTが一定値αだけ減少せしめられ、次いで
ステップ119へ進む。これに対して(A/F)R ≦A
/Fのときにはステップ118に進んで補正値ΔSTが
一定値αだけ増大せしめられ、次いでステップ119に
進む。ステップ119ではスロットル弁17の目標開度
STに補正値ΔSTを加算することにより最終的な目標
開度STが算出され、スロットル弁17の開度がこの最
終的な目標開度STとされる。即ち、実際の空燃比(A
/F)R が目標空燃比A/Fとなるようにスロットル弁
17の開度が制御される。
には要求負荷L又は機関回転数Nが変化すると燃料噴射
量がただちに要求負荷Lおよび機関回転数Nに応じた目
標燃料噴射量Qに一致せしめられる。例えば要求負荷L
が増大せしめられるとただちに燃料噴射量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。一方、燃料噴射量Qが増大せしめられて空燃比
が目標空燃比A/Fからずれると空燃比が目標空燃比A
/Fとなるようにスロットル弁17の開度が制御され
る。即ち、燃料噴射量Qが変化した後に空燃比が変化せ
しめられることになる。
われているときに燃料噴射量Qはオープンループ制御さ
れ、第2の燃焼が行われているときに空燃比がスロット
ル弁17の開度を変化させることによって制御される。
しかしながら低温燃焼が行われているときに燃料噴射量
Qを空燃比センサ23aの出力信号に基づいてフィード
バック制御することもできるし、また第2の燃焼が行わ
れているときに空燃比をEGR制御弁25の開度を変化
させることによって制御することもできる。
れるときであってA/F=15のときのEGR率とパイ
プ触媒温度等との関係を示した図である。図16におい
て、スロットル弁17の開度は、EGR率が変更されて
も吸入空気量が変化せずA/Fが一定になるように、E
GR率に応じて変更されている。図16に示すように、
EGR率が減少され、スロットル弁17の開度が減少さ
れると、吸気管負圧が高くなりポンプ損失が増加する。
その結果、EGR率が高い場合に比べて排気ガス温度が
高くなり、パイプ触媒26aの床温が高くなる。尚、E
GR率が減少され、スロットル弁17の開度が減少され
ると、吸入空気量が一定に維持されるもののEGRガス
量が減少するため、触媒22を通過する排気ガス量が減
少する。その結果、EGR率が高い場合に比べて触媒2
2の床温も高くなる。
てA/Fが15から14にシフトされるときにEGR制
御弁の開度が全開のまま維持される場合と減少せしめら
れる場合とを比較して示した図である。図17(A)に
示すように、低温燃焼が実行されるときであってA/F
が15から14にシフトされるとき、スロットル弁17
の開度が減少されると共にEGR制御弁25の開度が全
開のまま維持されると、吸気管負圧が増加するためにE
GRガス量が増加し、パイプ触媒26aがEGRガスに
より冷却されパイプ触媒26aの床温が低下する。更に
パイプ触媒26aにSOF成分が付着するためにパイプ
触媒26aの触媒反応が低下し、パイプ触媒26aから
の出ガス温も低下する。一方、図17(B)に示すよう
に、低温燃焼が実行されるときであってA/Fが15か
ら14にシフトされるとき、スロットル弁17の開度が
減少されると共にEGR制御弁25の開度も減少される
と、スロットル弁17の開度が減少されるのに伴って排
気ガス温度が上昇し、また、EGR制御弁25の開度が
減少されるためにEGRガス量は増加しない。そのた
め、パイプ触媒26aはEGRガスによって冷却され
ず、パイプ触媒26aの床温は低下しない。その結果、
パイプ触媒26a上においてSOF成分は付着すること
なく回復され続け、パイプ触媒26aの触媒反応が維持
される。それゆえ、パイプ触媒26aからの出ガス温も
低下しない。
制制御方法を示したフローチャートである。図18に示
すように、このルーチンが開始されると、まずステップ
200において内燃機関の運転条件が低温燃焼を実行可
能な運転条件にあるか否かが判断される。YESのとき
にはステップ201に進み、NOのときにはこのルーチ
ンを終了する。ステップ201では空燃比をストイキよ
りもリッチ側にシフトさせる要求があるか否かが判断さ
れる。YESのときにはステップ202に進み、NOの
ときにはこのルーチンを終了する。ステップ202で
は、ポンプ損失を増加させ排気ガス温度を上昇させるた
めにスロットル弁17の目標開度STが減少せしめられ
る。次いでステップ203では、スロットル弁17の開
度が減少され吸気管負圧が上昇するのに伴ってEGRガ
ス量が増加してしまうのを抑制するためにEGR制御弁
25の目標開度SEが減少せしめられる。尚、本実施形
態の変形例では、パイプ触媒26aの触媒反応が不十分
になってしまう程度にパイプ触媒26aの温度が低下す
ると予測されるときに限ってステップ202及びステッ
プ203を実行するようにしてもよい。
の減少量と要求負荷L等との関係を示した図である。図
19(A)に示すように、図18のステップ203にお
いてEGR制御弁25の目標開度SEが減少される際
に、EGR制御弁25の目標開度SEの減少量は、要求
負荷Lが軽くなるほど多くなるように設定されている。
また図19(B)に示すように、EGR制御弁25の目
標開度SEの減少量は、機関回転数Nが高くなるほど多
くなるように設定されている。また図19(C)に示す
ように、EGR制御弁25の目標開度SEの減少量は、
A/Fがリッチになるほど多くなるように設定されてい
る。
に低温燃焼が実行されるときであって空燃比がストイキ
よりもリッチ側にシフトされるとき、空燃比がストイキ
よりもリッチ側にシフトされないときに比べ、スロット
ル弁17の開度STが減少されると共に、EGR制御弁
25の開度SEが減少される。つまり、スロットル弁1
7の開度を減少させることにより、ポンプ損失を増加さ
せ、排気ガスの温度を上昇させることができる。その
上、EGR制御弁25の開度を減少させることにより、
スロットル弁17の開度が減少されるのに伴ってEGR
ガス量が増加してしまうのを抑制することができる。そ
のため、燃焼温度の低下を抑制し、EGRガスの温度の
低下を抑制することができる。それゆえ、パイプ触媒2
6aの温度の低下を抑制し、パイプ触媒26aがSOF
被毒してしまうのを抑制することができる。
示したように要求負荷Lが軽くなるほどEGR制御弁2
5の目標開度SEの減少量が多くされる。つまり、要求
負荷Lが軽くなるほど燃焼温度が低下しやすくなるた
め、要求負荷Lが軽くなるほどEGR制御弁25の開度
を減少させる量が多くされる。その結果、要求負荷Lが
軽くなるのに伴って燃焼温度が低下し、パイプ触媒26
aがSOF被毒してしまうのを抑制することができる。
示したように機関回転数Nが高くなるほどEGR制御弁
25の目標開度SEの減少量が多くされる。つまり、機
関回転数Nが高くなるほど吸気管負圧が高くなり、EG
Rガス量が増加しやすくなるため、機関回転数Nが高く
なるほどEGR制御弁25の開度を減少させる量が多く
される。その結果、機関回転数Nが高くなるのに伴って
EGRガス量が増加し、パイプ触媒26aがSOF被毒
してしまうのを抑制することができる。
示したように空燃比がリッチになるほどEGR制御弁2
5の目標開度SEの減少量が多くされる。つまり、空燃
比がストイキよりもリッチになるほど燃焼温度が低下し
やすくなるため、空燃比がリッチになるほどEGR制御
弁25の開度を減少させる量が多くされる。その結果、
空燃比がリッチになるのに伴って燃焼温度が低下し、パ
イプ触媒26aがSOF被毒してしまうのを抑制するこ
とができる。
について説明する。図20は本発明の内燃機関の第二の
実施形態の概略構成図である。図20に示すように、本
実施形態の構成は図1に示した第一の実施形態のものと
ほぼ同様である。従って、本実施形態は第一の実施形態
とほぼ同様の効果を奏することができる。本実施形態で
は第一の実施形態と異なり、ステップモータ1025a
により駆動される第二のEGR制御弁1025を備えた
第二のEGR通路1024がEGR通路24に並列に設
けられている。要求負荷Lが軽いとき、EGRガスは、
EGR通路24ではなく第二のEGR通路1024を通
される。つまり、EGRガスはEGRクーラ26を通さ
れない。その結果、要求負荷Lが軽いときであっても、
燃焼室5に比較的高温のEGRガスが供給され、燃焼温
度が比較的高い温度に維持される。
度の低下を抑制し、再循環排気ガスの温度の低下を抑制
することができる。それゆえ、再循環排気ガス浄化触媒
の温度の低下を抑制し、再循環排気ガス浄化触媒がSO
F被毒してしまうのを抑制することができる。
くなるのに伴って燃焼温度が低下し、再循環排気ガス浄
化触媒がSOF被毒してしまうのを抑制することができ
る。
数が高くなるのに伴って再循環排気ガスの量が増加し、
再循環排気ガス浄化触媒がSOF被毒してしまうのを抑
制することができる。
リッチになるのに伴って燃焼温度が低下し、再循環排気
ガス浄化触媒がSOF被毒してしまうのを抑制すること
ができる。
である。
る。
である。
る。
す図である。
である。
である。
る。
である。
である。
あってA/F=15のときのEGR率とパイプ触媒温度
等との関係を示した図である。
15から14にシフトされるときにEGR制御弁の開度
が全開のまま維持される場合と減少せしめられる場合と
を比較して示した図である。
を示したフローチャートである。
要求負荷L等との関係を示した図である。
図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 燃焼室から排出された排気ガスを機関吸
気通路内に再循環させるために排気ガス再循環制御弁を
備えた排気ガス再循環通路を設け、前記排気ガス再循環
通路を通過する再循環排気ガスを浄化するための再循環
排気ガス浄化触媒を前記排気ガス再循環通路内に配置
し、前記機関吸気通路内にスロットル弁を配置し、前記
燃焼室内に供給される再循環排気ガスの量を増大してい
くと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、前記燃
焼室内に供給される再循環排気ガスの量を更に増大して
いくと前記燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周
囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほとん
ど発生しなくなり、煤の発生量がピークとなる再循環排
気ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される再循環排気
ガスの量が多く煤がほとんど発生しない燃焼を実行可能
な内燃機関において、前記煤がほとんど発生しない燃焼
が実行されるときであって空燃比がストイキよりもリッ
チ側にシフトされるとき、空燃比がストイキよりもリッ
チ側にシフトされないときに比べ、前記排気ガス再循環
制御弁の開度を減少させると共に、前記スロットル弁の
開度を減少させるようにした内燃機関。 - 【請求項2】 負荷が軽くなるほど前記排気ガス再循環
制御弁の開度を減少させる量を多くした請求項1に記載
の内燃機関。 - 【請求項3】 機関回転数が高くなるほど前記排気ガス
再循環制御弁の開度を減少させる量を多くした請求項1
に記載の内燃機関。 - 【請求項4】 空燃比がリッチになるほど前記排気ガス
再循環制御弁の開度を減少させる量を多くした請求項1
に記載の内燃機関。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110529270A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-12-03 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种发动机排气升温系统的控制方法 |
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Families Citing this family (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004018863A1 (en) * | 2002-08-21 | 2004-03-04 | Honeywell International Inc. | Egr system for turbocharged engines |
US20060010854A1 (en) * | 2002-09-10 | 2006-01-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas clarifying device for internal combustion engine |
JPWO2004036002A1 (ja) * | 2002-10-16 | 2006-02-16 | 三菱ふそうトラック・バス株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
US7013879B2 (en) * | 2003-11-17 | 2006-03-21 | Honeywell International, Inc. | Dual and hybrid EGR systems for use with turbocharged engine |
US7155331B1 (en) | 2003-12-15 | 2006-12-26 | Donaldson Company, Inc. | Method of prediction of NOx mass flow in exhaust |
JP2005256804A (ja) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Denso Corp | 内燃機関の排気浄化装置 |
JP2005344677A (ja) * | 2004-06-07 | 2005-12-15 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | エンジンの制御装置 |
US7316541B2 (en) * | 2004-08-19 | 2008-01-08 | Black & Decker Inc. | Engine-powered air compressor with a controller for low oil condition |
US8463529B2 (en) * | 2004-09-17 | 2013-06-11 | Eaton Corporation | System and method of operating internal combustion engines at fuel rich low-temperature- combustion mode as an on-board reformer for solid oxide fuel cell-powered vehicles |
JP4713147B2 (ja) * | 2004-12-27 | 2011-06-29 | 日産自動車株式会社 | エンジンの制御装置 |
JP4367335B2 (ja) | 2004-12-27 | 2009-11-18 | 日産自動車株式会社 | エンジンの制御装置。 |
JP3928642B2 (ja) * | 2005-01-18 | 2007-06-13 | いすゞ自動車株式会社 | Egr装置 |
GB0514851D0 (en) * | 2005-07-20 | 2005-08-24 | Au Yeung Chi F | Casino dual-symbol card game |
DE102005049309A1 (de) * | 2005-10-12 | 2007-04-19 | Behr Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zur Rückführung und Kühlung von Abgas einer Brennkraftmaschine |
JP4140636B2 (ja) * | 2006-04-10 | 2008-08-27 | いすゞ自動車株式会社 | 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム |
JP4741987B2 (ja) * | 2006-06-30 | 2011-08-10 | 本田技研工業株式会社 | 圧縮自己着火内燃機関の制御方法 |
FR2910058B1 (fr) * | 2006-12-14 | 2011-03-04 | Renault Sas | Procede de limitation de bruit d'admission d'air produit a la fin de la regeneration du systeme de post-traitement des gaz d'echappement |
US20080155964A1 (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-03 | Caterpillar Inc. | Engine control system based on soot loading |
GB0626038D0 (en) * | 2006-12-30 | 2007-02-07 | Au Yeung Chi F | Common-hand all games |
JP2008180185A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-08-07 | Hitachi Ltd | エンジンの排気還流制御装置 |
JP2008215112A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ディーゼルエンジンシステム及びその制御方法 |
US8437943B2 (en) * | 2010-01-28 | 2013-05-07 | Deere & Company | NOx control during load increases |
EP2559888B1 (en) * | 2010-04-12 | 2016-05-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Controller for internal combustion engine |
CN103180586B (zh) * | 2010-10-26 | 2016-02-03 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机的控制装置 |
GB2503726A (en) * | 2012-07-05 | 2014-01-08 | Gm Global Tech Operations Inc | Internal combustion engine having EGR cooler bypass circuit and bypass control valve |
EP2997251A4 (en) * | 2013-03-15 | 2018-01-31 | Combustion 8 Technologies LLC | Reducing fuel consumption of spark ignition engines |
EP3011163A4 (en) * | 2013-06-18 | 2017-03-22 | Nichols, Larry Daniel | Reduced diesel fuel consumption using monatomic oxygen |
JP5997754B2 (ja) * | 2014-11-28 | 2016-09-28 | 富士重工業株式会社 | エンジンシステムの制御装置 |
US10794336B2 (en) * | 2016-04-14 | 2020-10-06 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for an exhaust gas recirculation cooler |
JP6589938B2 (ja) * | 2017-06-02 | 2019-10-16 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
CN111911304B (zh) * | 2020-08-21 | 2022-01-04 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 电子节气门控制系统及方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS627943A (ja) | 1985-07-03 | 1987-01-14 | Nissan Motor Co Ltd | デイ−ゼルエンジンの排気還流装置 |
JP3116876B2 (ja) | 1997-05-21 | 2000-12-11 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
JP3094974B2 (ja) | 1997-09-16 | 2000-10-03 | トヨタ自動車株式会社 | 圧縮着火式内燃機関 |
US6152118A (en) | 1998-06-22 | 2000-11-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
JP3551769B2 (ja) | 1998-06-22 | 2004-08-11 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
JP2000087809A (ja) | 1998-09-09 | 2000-03-28 | Mazda Motor Corp | ディーゼルエンジンの制御装置 |
JP3356075B2 (ja) | 1998-09-24 | 2002-12-09 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
US6490857B2 (en) * | 2000-06-29 | 2002-12-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Device for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine |
-
2000
- 2000-05-17 JP JP2000149824A patent/JP3552645B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110529270A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-12-03 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种发动机排气升温系统的控制方法 |
JP7485124B1 (ja) | 2023-02-24 | 2024-05-16 | いすゞ自動車株式会社 | 制御装置、車両、および制御方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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