JP2001526354A - 膨脹行程時の炭化水素噴射による圧縮点火エンジン内のNOx還元剤の生成方法 - Google Patents
膨脹行程時の炭化水素噴射による圧縮点火エンジン内のNOx還元剤の生成方法Info
- Publication number
- JP2001526354A JP2001526354A JP2000524574A JP2000524574A JP2001526354A JP 2001526354 A JP2001526354 A JP 2001526354A JP 2000524574 A JP2000524574 A JP 2000524574A JP 2000524574 A JP2000524574 A JP 2000524574A JP 2001526354 A JP2001526354 A JP 2001526354A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- engine
- operating point
- amount
- during
- crank angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
- F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
- F02D41/402—Multiple injections
- F02D41/405—Multiple injections with post injections
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0696—W-piston bowl, i.e. the combustion space having a central projection pointing towards the cylinder head and the surrounding wall being inclined towards the cylinder wall
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
- F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
- F02D41/401—Controlling injection timing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/26—Cylinder heads having cooling means
- F02F1/36—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
- F02F1/38—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling the cylinder heads being of overhead valve type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
- F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
- F02D41/3809—Common rail control systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
- F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
- F02D41/402—Multiple injections
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F2001/244—Arrangement of valve stems in cylinder heads
- F02F2001/245—Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated at an angle with the cylinder axis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
- Y02P30/40—Ethylene production
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
Description
は、本発明は、膨脹行程時に噴射される炭化水素からディーゼルエンジン内にN
Ox還元化学種を形成するための方法に関する。
0PSIの圧力に圧縮される。空気の圧縮により空気の温度は約1,000°F
に上昇する。次に、ディーゼル燃料は燃料噴射ノズルを通して圧縮高温空気に噴
射される。燃料は燃焼室の中で霧化され、そこで燃料はその自己点火温度まで上
昇し、チャンバ内のガスの自然発火、燃焼および膨張を生じる。燃焼生成物の膨
張はシリンダを下方に押し下げ、これによってエンジンの動力行程を提供する。
作するために、ディーゼルエンジンは、大量の酸素と通常最小の量の未燃焼の炭
化水素のみを含む排気ガスを発生する空燃比の下で典型的に運転される。残念な
がら、最大の動力と効率のためにディーゼルエンジンを運転することは、ピーク
動作温度を上昇させ、したがってNOx排出を増加させる状態をも生じさせる。 NOx排出を低くするための1つの方法は、当然、ガス流内のNOx類を低減する
能力のある触媒と排気ガスとを接触させることである。しかし、ディーゼル排気
ガス環境に有効であることが知られている触媒では、還元化学種が排気ガス内に
存在している時に、通常、触媒脱NOxがより有効である。これらの脱NOx類を
エンジン内で発生するためには、通常、全体的な効率的エンジン運転の観点から
望ましいこととは全く相反する状態である低いピーク温度の状態で運転しなけれ
ばならない。
定クランク角で、ディーゼルエンジンのシリンダ内に炭化水素が噴射される二次
噴射である。この方法に関連した1つの問題は、NOx類の完全な還元に必要な 種々の還元剤分子の量が、エンジン速度、エンジン負荷、およびコンプレッサが
存在する場合の入口ガス(空気と排気ガス再循環、「EGR」)圧力のようなエ
ンジン動作パラメータに関係し、また固定クランク角の二次噴射が、エンジン動
作パラメータの変更に応答して噴射炭化水素量を調整する方法を用意していない
ことである。固定クランク角の二次噴射に関連した第2の問題は、最も有効な還
元剤、すなわちオレフィンと酸素化物がエンジンの一次燃料源でないことである
。これらの化合物を排気ガス流の中に噴射するために、これらの化合物の第2供
給源をエンジンに設けなければならない。固定クランク角の二次噴射に関連した
さらに他の問題は、高い沸点の芳香族分子を排気ガス内に導入することである。
このような分子はCO2とH2Oに酸化されない限りPNA排出物に貢献するの
で、上記のことは、余分の負担を排気ガス処理システムに課する。
る。本発明のさらなる目的は、NOx類が正常燃焼の副生成物として形成される ならば通常課せられる制約を避ける方法で、排気ガス内のNOxを変換すること である。
ーゼルエンジンを効率的に運転することである。
膨脹行程時にディーゼル燃料エンジンのシリンダ内に噴射される炭化水素から酸
素化物、不飽和化合物、不飽和酸素化物およびそれらの混合物の形成を増大する
ことによって、NOx排出を減らすための方法に関し、この方法は: (a)酸素化物、不飽和化合物、不飽和酸素化物およびそれらの混合物の増加
された量がエンジンのシリンダ内に形成され、低下されたNOx濃度が排気ガス 触媒の下流側のエンジンの排気ガス流に存在し、またエンジンの動力が実質的に
低減されない、炭化水素の校正量と校正クランク角値とを、1つ以上の予め選択
したエンジン動作点で決定する段階と; 次にエンジン運転時に、 (b)前記エンジンの動作点を測定する段階と; (c)前記測定動作点が前記予め選択した動作点の1つと同一である時、前記
予め選択した動作点における校正クランク角値と校正炭化水素量とから前記測定
動作点における膨脹行程時の噴射のためのクランク角値と炭化水素量とを決定し
、また前記測定動作点が前記予め選択した動作点と異なる時、前記予め選択した
動作点における校正クランク角値と校正炭化水素量との間に内挿することによっ
て、前記膨脹行程時の噴射のための炭化水素量とクランク角とを決定する段階と
; (d)前記クランク角の膨脹行程時にエンジンのシリンダ内に炭化水素の量を
噴射する段階と; (e)段階(b)の動作点が変化する時は常に段階(c)と(d)とを繰り返
す段階と; を具備する。
細に説明する;しかし、本発明は、2行程往復圧縮内燃機関のような他の圧縮点
火エンジンに等しく適用できることを容易に理解すべきである。また、図面の同
様の参照番号に従う説明は同様の部分に適用される。
があるエンジンブロック12を含む。シリンダ14の内部には、摺動可能なピス
トン15がエンジンのクランク(図示せず)に取り付けられている。シリンダ1
4の頂部には、シリンダ14の一方の端部を閉じるシリンダヘッド16がある。
イミング噴射するためにシリンダヘッド16に装着されている。またエンジンは
排気弁21、排気ポート24、空気弁20および空気ポート18を含む。
に対応する位置にある時、インテークバルブ20は開口し、またピストンが下方
に移動するにつれ、大気が燃焼室またはシリンダ14に吸入される。バルブ20
は吸気行程の終わりまたはその後にすぐに閉鎖し、またピストン15は圧縮行程
時に上昇する。ピストン15は180°のクランク回転角に対応するシリンダ底
部の近くの位置、すなわち下死点位置でその圧縮行程を始める。ピストン15が
圧縮行程で約330°のクランク回転角に対応する位置に到達する時、選択的パ
イロット燃料量が燃焼室に噴射される。シリンダ内の空気は圧縮され、その温度
と圧力を増加し、すべてのパイロット燃料量が燃焼前の化学的および物理的反応
を受けるようにする。圧縮が継続されるにつれ、一次ディーゼル燃料は噴射ノズ
ル17を介してシリンダ14に噴射され、またディーゼル燃料が点火する時に燃
焼室14の混合気全体の膨張を引き起こす。エンジンの膨張(動力)行程は、上
死点(0°)のクランク角に対応する位置をピストンが通過する時に始まる。本
発明に従って、動力行程におけるシリンダ14の膨張時に、一次燃料の量に基づ
き予め選択した量の炭化水素燃料が、二次噴射角度と呼ばれる所定の回転角度で
シリンダに噴射される。この予め選択した燃料噴射は、ノズル17を介してある
いは独立したノズルによって噴射することが可能である。
二次噴射と呼ばれる。膨張時に噴射される炭化水素は二次噴射による炭化水素で
ある。概して、動力行程時に噴射される炭化水素燃料は、圧縮行程時にエンジン
に噴射される一次燃料と同一であることが可能であるか、あるいは他のある炭化
水素または酸素化物であることが可能である。任意の特定の動作点における二次
噴射による炭化水素の最適な量は、有効なNOx変換のための排気ガス触媒に必 要とされるNOx化合物に対する還元剤の比率によって決定される。この比率は 、エンジン動作温度、噴射時間、圧縮比、エンジン回転数、空燃比、エンジン負
荷、排気ガスリサイクル(egr)および流出ガス流の所望の組成を含むいくつ
かの要因に関係する可能性がある。しかし、概して、主燃焼のために利用される
一次燃料の重量に基づき、約0.5から約5重量%、好ましくは約1重量%から
3重量%がシリンダに注入される。
。
にも関係する。図3は、イソ、ノルマルおよびシクロパラフィンの混合物の計算
された噴射生成物を例示し、典型的なディーゼル燃料の脂肪族部分(脂肪族部分
は典型的なディーゼル燃料の主要部分である)を表すように意図されており、直
接噴射2.5リットル4気筒ターボチャージャディーゼルエンジンは21:1の
圧縮比を有し、また3.1barのBrake Mean Engine Pr
essure(「BMEP」)の示した負荷(「load」)で作動し、また二
次噴射タイミングの関数として2250rpmのエンジン回転速度を有する。図
は、所望の還元剤、すなわちオレフィンと酸素化物の和の最大生成が上死点後の
約72°に生じることを示している。さらに、図3に示したように、二次噴射タ
イミングが72°のクランク回転角から逸脱するにつれて、酸素化物とオレフィ
ンの相対量は変動する。データは、このようなエンジンの性能をシミュレートす
るために運動モデルを使用して生成された。
およびC4不飽和化合物(左上方への陰影)の生成を示している。二次噴射(破 線)からの熱分解生成物の和も示されている。
合のインレット圧力と、回転速度とに関係する角度に生じる。上に説明したよう
に、二次噴射は、排気ガス流に現われる燃焼時の熱分解生成物の形成をもたらす
。熱分解生成物は酸素化物とオレフィンとを含有する。形成された熱分解生成物
の量および熱分解生成物の間のオレフィンと酸素化物の相対量は、エンジン負荷
とインレット圧力と回転速度とに関係することが確認された。図4は、熱分解生
成物形成の和と、エンジン負荷、インレット圧力および回転速度との関係を示し
ている。さらに、上に説明したように、酸素化熱分解生成物に対するオレフィン
系の比率はエンジン負荷と回転速度とに関係する。図4のデータは同一の運動モ
デルを使用して生成された。
相関する可能性があることを指摘する。
排気ガス条件に応じて、酸素化物またはオレフィンがNOx還元に対しよりよく 反応し得ることを承知している。本発明の目的は、エンジン動作パラメータが動
作範囲全体にわたって変化する時に熱分解生成物形成が最大になるように、二次
噴射角度を調整することである。本発明の他の目的は、動作パラメータが動作範
囲全体にわたって変化する時に最も効率的なNOx変換のための排気ガスと排気 ガス条件とによって必要とされるような、酸素化物とオレフィンとの間の熱分解
生成物の分布を最適化するように、二次噴射角度を調整することである。
る場合のガス(空気およびEGR)インレット圧力、エンジン負荷および回転速
度のような運転条件がエンジンの動作範囲全体にわたって変化する時に、二次噴
射角度の関数として分解生成物形成と組成を測定することによって所望の二次噴
射角度が得られる。これらの測定値は校正として記録される。当業者が承知して
いるように、あるエンジン動作パラメータは特定のエンジンの構造とその用途と
に応じて著しく相関する可能性があるので、すべてのエンジンによる校正の一部
としてすべてのエンジンパラメータの測定が必要でないことを指摘する。しかし
、概して、校正を決定する際に少なくとも負荷と(コンプレッサが場合の)ガス
インレット圧力は変動するに違いない。
が測定され、また二次噴射角度の対応する記録が検索される。次に、インジェク
タ制御器の作動を介して二次噴射が最適な角度で生じるように、エンジンのイン
ジェクタが操作される。最適な角度は、上述のように、効率的なNOx還元と最 小排気ガス炭化水素排出のための各動作点における所望の酸素化物対オレフィン
の量と比率に関係する。
十分あるように選択される。
ジン測定が行われる。最大還元剤生成に対応する噴射角度は、エンジンの動作範
囲に対応する運転条件用に記録される。基準点(r)と異なる1エンジン動作点
(i)におけるピーク還元剤生成噴射角度(AP)は、APiと呼ばれる。基準 噴射角度からの噴射角度の偏差は、したがってAPi−APrである。
たように、エンジン運転状態が変化するので、熱分解生成物中の酸素化物または
オレフィンの相対濃度を増加することがしばしば望ましい。概して、相対的によ
り大きな酸素化物濃度は、より低い二次噴射角度で得られ、またより大きなオレ
フィン濃度はより高い角度で生じる。図3参照。所望の酸素化物/オレフィン比
率と熱分解生成物の全収量変換値、ADrとに対応する基準動作点(r)におけ る所望の二次噴射角度は、直接のエンジン測定によって決定される。ADi−A Piに等しい任意のエンジン動作点(i)におけるピーク還元剤生成に対応する 噴射角度からの所望の偏差は、ほぼ値ADr−APrに等しい定数であることが確
認されている。図5と図6を参照されたい。換言すれば、任意の動作点(i)に
おけるピーク還元剤生成に対応する二次噴射角度と同一時点(i)における所望
の酸素化物/オレフィン比率および合計熱分解生成物収量に対応する角度との間
のクランク角の偏差量は、(i)のすべての値についてほぼ一定であり、したが
って基準値(r)で評価することができることが発見されている。
、1.4barのインレット圧力および2250rpmの回転速度に対応し、菱
形の点は1.5barのBMEP負荷、1.4barのインレット圧力および2
100rpmの回転速度に対応し、星形の点は3.1barのBMEP負荷、1
.2barのインレット圧力および1550rpmの回転速度に対応し、円形の
点は2.0barのBMEP負荷、1.1barのインレット圧力および155
0rpmの回転速度に対応する。同一の記号は図6に適用される。図5と図6は
、図4と同一の運動モデルを使用して生成された。
の量と形式は、エンジンを実際に使用している間に後で、特定の運転状態に対応
するエンジンの動作点(i)を決定し、次に関係式ADi=APr+(APi−A Pr)+(ADi−APi)から、二次噴射ADiの所望のクランク角を決定するこ
とによって最適化することができ、ここでADi−APiは任意の(i)について
ADr−APrに等しい。
の値の中から選択される。選択される特定の点は、使用される特定の触媒と、排
気ガス触媒前の排気ガス流内にエンジン負荷と速度の関数として存在する所望の
NOxとに関係する。
って、動作範囲の任意の特定の速度で、最小負荷・速度校正点は、機能範囲の初
めに排気ガス触媒温度に対応する負荷に選択される。選択された速度のエンジン
の最大負荷を負荷が超えないことを前提として、上記の速度における最大負荷・
速度校正点は、触媒の機能温度範囲の上方端部の排気ガス触媒温度に対応する負
荷に選択される。
に選択され、また最大・最小負荷値は上述のように各速度について決定される。
これらの最大・最小負荷値の範囲内に、NOx生成の増加が観察される他の校正 点が選択される。
方法とに関係する。例えば、一定の負荷と速度でエンジンが連続的に運転される
場合、本発明の実施では単一の校正点で十分であるかもしれない。エンジンの動
作範囲全体にわたって急速に変化する負荷および速度条件にエンジンがさらされ
る他の場合、校正点は、代表的な速度における最小・最大負荷値ならびにNOx 生成の増加に対応する負荷・速度点における前記最小・最大値内の校正点を含む
ことが可能である。European City Emission Exte
nded Urban Driving Cycleは、このようなケースを表
している。この駆動サイクルは、Type 1 Test、排出物テストサイク
ルとして96/69/E.Cによって改正された91/441/E.E.C.指
令に記載されている。
次噴射のクランク角を決定するために、当業者に既知の標準内挿法を使用できる
場合、十分な数の校正点が得られたことになる。
ポンプ(2)に接続された燃料リザーバ(1)を示している。燃料は高圧で燃料
ポンプを離れ、また共通のレール(3)に供給される。インジェクタ制御ユニッ
ト(5)はセンサ(7)を介してエンジン負荷と速度情報とを感知する。インジ
ェクタ制御ユニットはエンジン動作点(i)を決定し、また角度ADiの所望の 噴射を計算する。インジェクタ制御ユニットは、二次噴射がエンジンの各シリン
ダの所望のクランク角ADiで行われるように、適切なクランク角でエンジンの インジェクタ(4)を作動させる信号(6)を生成する。
デルエンジンについて、燃料消費量の状態と排気ガスの特性との間の関係を容易
に決定することができる。すべての当業者は、所定の二次噴射角度におけるシリ
ンダの膨張動力行程時に予め選択した量の炭化水素をシリンダに噴射することに
よって、排気ガス組成を調整することができる。これによって、最大の動力と効
率を提供すると同時に、適切な触媒コンバータが存在する時に排気ガス内のNO x 還元の際に使用するためのガス内の適切な量の還元化学種を有する排気ガスを 持つことが可能であるという観点から、エンジンの最適化が可能になる。
られる。変換の量は、NOと噴射物との間の混合度によって影響される。所定の
二次噴射クランク角および所定のエンジン動作点におけるNOからNO2へのピ ーク変換は、NOと噴射物が完全に混合される時に行われる。
素の概略図である。
ある。
rpmの回転速度とを有する特定のエンジン動作点における本発明に従って膨脹
行程の開始から測定される二次噴射角度と、ピーク熱分解生成物の収量(酸素化
物と炭化水素不飽和化合物(オレフィン))との関係を示している。二次噴射物
は一次燃料量の2重量%に対応するパラフィンの混合物である。
の関係を示すグラフである。
関数としての熱分解生成物の収量の関係を示している。
ィン対C1酸素化物の比率を示している。エンジン動作パラメータが変化する時
の変化はほぼ均一である。
Claims (8)
- 【請求項1】 吸入行程時のエンジンのシリンダ内への一次燃料量の噴射に
続く膨脹行程時にディーゼル燃料エンジンのシリンダ内に噴射される炭化水素か
ら、酸素化物と、不飽和化合物と、不飽和酸素化物とそれらの混合物の形成を増
大することによって、NOx排出を減らすための方法であって、 (a)酸素化物、不飽和化合物、不飽和酸素化物およびそれらの混合物の増加
された量がエンジンのシリンダ内に形成され、低下されたNOx濃度が排気ガス 触媒の下流側のエンジンの排気ガス流に存在し、またエンジンの動力が実質的に
低減されない、炭化水素量と校正クランク角値とを、1つ以上の予め選択したエ
ンジン動作点で決定する段階と、 次にエンジン運転時に、 (b)エンジンの動作点を測定する段階と、 (c)前記測定動作点が予め選択した動作点の1つと同一である時、前記予め
選択した動作点における校正クランク角値と炭化水素量とから前記測定動作点に
おける膨脹行程時の噴射のためのクランク角値と炭化水素量とを決定し、また前
記測定動作点が前記予め選択した動作点と異なる時、前記予め選択した動作点に
おける校正クランク角値と校正炭化水素量との間に内挿することによって、前記
膨脹行程時の噴射のための炭化水素量とクランク角値とを決定する段階と、 (d)前記クランク角値の膨脹行程時にエンジンのシリンダ内に炭化水素の量
を噴射する段階と、 (e)段階(b)の動作点が変化する時は常に段階(c)と(d)とを繰り返
す段階と、 を具備する方法。 - 【請求項2】 前記エンジンの動作点が、エンジン負荷と、エンジン速度と
、インレットガスコンプレッサが存在している場合のインレットガス圧力の内の
少なくとも1つから決定される、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 噴射時のクランク角が上死点の後の約20°から上死点の後
の約180°の範囲にある、請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 膨脹行程時に噴射される炭化水素の量が、エンジンの一次燃
料量の重さに基づき約0.5重量%から約5重量%の範囲にある、請求項3に記
載の方法。 - 【請求項5】 噴射される炭化水素が一次燃料と同一である、請求項4に記
載の方法。 - 【請求項6】 噴射される炭化水素が一次燃料と異なる、請求項5に記載の
方法。 - 【請求項7】 膨張行程時に噴射される炭化水素が、イソ、シクロおよびノ
ルマルパラフィンとそれらの混合物から成る群から選択される、請求項6に記載
の方法。 - 【請求項8】 吸入行程時のエンジンのシリンダ内への一次燃料量の噴射に
続く膨脹行程時にディーゼル燃料エンジンのシリンダ内に噴射される炭化水素か
ら、酸素化物と、不飽和化合物と、不飽和酸素化物と、それらの混合物の形成を
増大することによって、NOx排出を減らすための方法であって、 (a)1つ以上の予め選択した動作点でエンジンの一次燃料量の重さに基づき
約0.5重量%から約5重量%の範囲にある校正炭化水素量を決定する段階であ
って、前記炭化水素が一次燃料と同一であり、また酸素化物、不飽和化合物、不
飽和酸素化物およびそれらの混合物の増加された量がエンジンのシリンダ内に形
成され、低下されたNOx濃度が排気ガス触媒の下流側のエンジンの排気ガス流 に存在し、またエンジンの動力が実質的に低減されない、上死点の後の約20°
から上死点値の後の約180°の範囲に、校正クランク角がある、段階と、 次にエンジン運転時に、 (b)エンジンの動作点を測定する段階と、 (c)前記測定動作点が予め選択した動作点の1つと同一である時、前記予め
選択した動作点における校正クランク角値と校正炭化水素量とから前記測定動作
点における膨脹行程時の噴射のためのクランク角値と炭化水素量とを決定し、ま
た前記測定動作点が前記予め選択した動作点と異なる時、前記予め選択した動作
点における校正クランク角値と校正炭化水素量との間に内挿することによって、
前記膨脹行程時の噴射のための炭化水素量とクランク角値とを決定する段階と、 (d)前記クランク角値の膨脹行程時にエンジンのシリンダ内に炭化水素の量
を噴射する段階と、 (e)段階(b)の動作点が変化する時は常に段階(c)と(d)とを繰り返
す段階と、 を具備する方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/988,417 | 1997-12-10 | ||
US08/988,417 US6029623A (en) | 1997-12-10 | 1997-12-10 | NOx reductant generation in a compression-ignition engine by hydrocarbon injection during the expansion stroke |
PCT/US1998/026089 WO1999030024A1 (en) | 1997-12-10 | 1998-12-09 | NOx REDUCTANT GENERATION IN A COMPRESSION-IGNITION ENGINE BY HYDROCARBON INJECTION DURING THE EXPANSION STROKE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001526354A true JP2001526354A (ja) | 2001-12-18 |
Family
ID=25534093
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000524574A Pending JP2001526354A (ja) | 1997-12-10 | 1998-12-09 | 膨脹行程時の炭化水素噴射による圧縮点火エンジン内のNOx還元剤の生成方法 |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6029623A (ja) |
EP (2) | EP1038098B1 (ja) |
JP (1) | JP2001526354A (ja) |
CN (1) | CN1261682C (ja) |
AU (1) | AU760254B2 (ja) |
BR (1) | BR9813427A (ja) |
CA (1) | CA2318941C (ja) |
DE (1) | DE69814455T2 (ja) |
ES (1) | ES2199478T3 (ja) |
WO (1) | WO1999030024A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100986715B1 (ko) * | 2007-05-04 | 2010-10-11 | 지엠 글로벌 테크놀러지 오퍼레이션스, 인코포레이티드 | 압축-착화 내연기관에서 환원제를 발생시키는 방법 및 장치 |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6463907B1 (en) * | 1999-09-15 | 2002-10-15 | Caterpillar Inc | Homogeneous charge compression ignition dual fuel engine and method for operation |
AU2001292589A1 (en) * | 2000-09-07 | 2002-03-22 | Savage Enterprises, Inc. | Igniter for internal combustion engines operating over a wide range of air fuel ratios |
US6536209B2 (en) | 2001-06-26 | 2003-03-25 | Caterpillar Inc | Post injections during cold operation |
EP1653069B1 (en) * | 2004-10-26 | 2018-03-21 | Volvo Car Corporation | Method and combustion system for improving combustion characteristics for a direct injected compression ignition engine |
US7237537B2 (en) | 2005-03-31 | 2007-07-03 | General Electric Company | Compression-ignition engine configuration for reducing pollutants and method and system thereof |
US7803338B2 (en) * | 2005-06-21 | 2010-09-28 | Exonmobil Research And Engineering Company | Method and apparatus for combination catalyst for reduction of NOx in combustion products |
US7743602B2 (en) | 2005-06-21 | 2010-06-29 | Exxonmobil Research And Engineering Co. | Reformer assisted lean NOx catalyst aftertreatment system and method |
JP4375311B2 (ja) * | 2005-09-08 | 2009-12-02 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化システム |
WO2011132322A1 (ja) * | 2010-04-22 | 2011-10-27 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
US8101145B1 (en) | 2010-08-31 | 2012-01-24 | General Electric Company | Exhaust treatment system and method of operation |
KR101694263B1 (ko) | 2011-10-28 | 2017-01-23 | 이에이치티 피 앤 엘 리미티드 | 연소엔진의 개량 |
US20200116093A1 (en) * | 2018-10-10 | 2020-04-16 | GM Global Technology Operations LLC | Nox formation prediction for improved catalytic converter control |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5438439A (en) * | 1977-08-30 | 1979-03-23 | Agency Of Ind Science & Technol | Fuel injection for pump multiple injection |
US4414940A (en) * | 1981-04-13 | 1983-11-15 | Loyd Robert W | Conditioned compression ignition system for stratified charge engines |
US4416229A (en) * | 1981-06-29 | 1983-11-22 | Southwest Research Institute | Fuel injection system for diesel engines |
US4481921A (en) * | 1982-05-26 | 1984-11-13 | Nippondenso Co., Ltd. | Fuel injection apparatus of internal combustion engine |
US4543930A (en) * | 1983-11-17 | 1985-10-01 | Southwest Research Institute | Staged direct injection diesel engine |
US5119780A (en) * | 1991-06-11 | 1992-06-09 | Southwest Research Institute | Staged direct injection diesel engine |
US5245953A (en) * | 1991-07-31 | 1993-09-21 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Emulsion fuel engine |
EP0621400B1 (de) * | 1993-04-23 | 1999-03-31 | Daimler-Benz Aktiengesellschaft | Luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Reduzierung von Stickoxiden |
IT1266889B1 (it) * | 1994-07-22 | 1997-01-21 | Fiat Ricerche | Metodo di autoinnesco della rigenerazione in un filtro particolato per un motore diesel con sistema d'iniezione a collettore comune. |
JP3663663B2 (ja) * | 1995-03-24 | 2005-06-22 | 株式会社デンソー | 内燃機関の窒素酸化物浄化装置 |
FR2736094B1 (fr) * | 1995-06-30 | 1997-07-25 | Renault | Procede de commande de l'alimentation en carburant d'un moteur a combustion interne et injection directe |
JPH09158810A (ja) * | 1995-10-02 | 1997-06-17 | Hino Motors Ltd | ディーゼルエンジン |
US5609131A (en) * | 1995-10-11 | 1997-03-11 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The U.S. Environmental Protection Agency | Multi-stage combustion engine |
JPH09177640A (ja) * | 1995-12-15 | 1997-07-11 | Caterpillar Inc | 高サック容積を有する燃料噴射器による燃焼排気ガス清浄化システムとその方法 |
US5727519A (en) * | 1996-05-24 | 1998-03-17 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Low evaporativity fuel diesel engine |
US5816228A (en) * | 1997-02-19 | 1998-10-06 | Avl Powertrain Engineering, Inc. | Fuel injection system for clean low viscosity fuels |
-
1997
- 1997-12-10 US US08/988,417 patent/US6029623A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-12-09 EP EP98962976A patent/EP1038098B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-12-09 AU AU18097/99A patent/AU760254B2/en not_active Ceased
- 1998-12-09 CN CNB988120437A patent/CN1261682C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1998-12-09 DE DE69814455T patent/DE69814455T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-12-09 WO PCT/US1998/026089 patent/WO1999030024A1/en active IP Right Grant
- 1998-12-09 BR BR9813427-2A patent/BR9813427A/pt not_active IP Right Cessation
- 1998-12-09 ES ES98962976T patent/ES2199478T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1998-12-09 CA CA002318941A patent/CA2318941C/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-12-09 JP JP2000524574A patent/JP2001526354A/ja active Pending
- 1998-12-09 EP EP03000758A patent/EP1302651A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100986715B1 (ko) * | 2007-05-04 | 2010-10-11 | 지엠 글로벌 테크놀러지 오퍼레이션스, 인코포레이티드 | 압축-착화 내연기관에서 환원제를 발생시키는 방법 및 장치 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES2199478T3 (es) | 2004-02-16 |
DE69814455D1 (de) | 2003-06-12 |
CA2318941C (en) | 2005-02-08 |
BR9813427A (pt) | 2000-10-10 |
US6029623A (en) | 2000-02-29 |
AU1809799A (en) | 1999-06-28 |
CN1261682C (zh) | 2006-06-28 |
CA2318941A1 (en) | 1999-06-17 |
EP1302651A1 (en) | 2003-04-16 |
EP1038098B1 (en) | 2003-05-07 |
DE69814455T2 (de) | 2003-12-04 |
CN1281532A (zh) | 2001-01-24 |
EP1038098A1 (en) | 2000-09-27 |
AU760254B2 (en) | 2003-05-08 |
WO1999030024A1 (en) | 1999-06-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5947063A (en) | Stoichiometric synthesis, exhaust, and natural-gas combustion engine | |
EP1255923B1 (en) | Method and apparatus for dual fuel injection into an internal combustion engine | |
EP1038099B1 (en) | No to no 2? conversion control in a compression injection engine by hydrocarbon injection during the expansion stroke | |
US6202601B1 (en) | Method and apparatus for dual fuel injection into an internal combustion engine | |
US6684630B2 (en) | Direct-injection spark-ignition engine with a turbo charging device | |
EP0854973B1 (en) | Multi-stage combustion engine | |
KR101194542B1 (ko) | Hcci, hcci+cd, 및 cd 연소 모드를 연료공급맵을 선택적 사용하여 제공되는 디젤엔진 연료공급 전략 | |
JP2001526354A (ja) | 膨脹行程時の炭化水素噴射による圧縮点火エンジン内のNOx還元剤の生成方法 | |
EP1134398A3 (en) | System and method for auto-ignition of gasoline internal combustion engine | |
US7181902B2 (en) | Coordinated engine control for lean NOx trap regeneration | |
US6561139B2 (en) | Method and apparatus for reducing emissions of internal combustion engines | |
CN101319639A (zh) | 用于控制压燃式发动机的点火正时的方法和装置 | |
US7533650B2 (en) | Emission control for an internal combustion engine | |
JPH09324631A (ja) | ディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法 | |
JPH10288068A (ja) | 直噴式エンジンの燃焼室に燃料を供給する方法 | |
US6668790B2 (en) | Method of operating an internal combustion engine operated on gasoline type fuels | |
CN107654304A (zh) | 进气冲程期间用于改进催化剂起燃的双喷射 | |
US6393832B1 (en) | Fuel injection method for an internal combustion engine | |
MXPA00005304A (en) | NOx | |
MXPA00005275A (en) | No to no2 | |
JP2004027959A (ja) | 圧縮自己着火式内燃機関 | |
JPH10252523A (ja) | 内燃機関の排気浄化装置 | |
JPH11236833A (ja) | 圧縮着火内燃機関 | |
Heitland et al. | NEW ECOLOGYENGINES: A RESULT OF THE ZEL'DOVICH MECHANISM | |
JPH10141144A (ja) | 排気再循環式ガスエンジンの給気構造 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20050329 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050330 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051118 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070626 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20070921 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20071001 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071218 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080422 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081014 |