JP2002339768A - Control device for diesel engine - Google Patents

Control device for diesel engine

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JP2002339768A
JP2002339768A JP2001143695A JP2001143695A JP2002339768A JP 2002339768 A JP2002339768 A JP 2002339768A JP 2001143695 A JP2001143695 A JP 2001143695A JP 2001143695 A JP2001143695 A JP 2001143695A JP 2002339768 A JP2002339768 A JP 2002339768A
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diesel engine
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Tatsuya Fujita
Masumi Kinugawa
Toshio Kondo
Tsukasa Kuboshima
Kiyonori Sekiguchi
司 窪島
達也 藤田
眞澄 衣川
利雄 近藤
清則 関口
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Denso Corp
株式会社デンソー
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for a diesel engine which reduces NOx and particulate matters emitted from the diesel engine, and its generated noises. SOLUTION: Valve timing of an intake valve 23 is changed in accordance with operational conditions, which leads to changes of a compression ratio. The operational conditions are detected by sensors at different parts and ECU 40 determines the operational conditions based on signals output by those sensors, thereby controlling a variable valve timing device 50. Thereby, temperature inside a combustion chamber 15 is controlled. Accordingly, the startability of the diesel engine body 10 can be improved regardless of the compression ratio. In addition, emitted NOx and particulate matters can be reduced by controlling the temperature inside the combustion chamber 15 in respective operational conditions. Furthermore, a smaller compression ratio can reduce generated noises.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの制御装置に関する。
[0001] The present invention relates to a control device for a diesel engine.
【0002】[0002]
【従来の技術】ディーゼルエンジンでは、高温の燃焼室
の内部に燃料が噴射され、噴射された燃料が自然発火す
ることにより燃焼が行われる。そのため、ディーゼルエ
ンジンの場合、安定した燃焼を確保するために圧縮比は
一般に20程度と高く設定されている。一方、圧縮比を
高めることにより、燃焼室の内部の温度が上昇し燃料の
着火性は向上するものの、燃焼温度が高くなるためNO
xの発生が増加する。また、圧縮比を高めることによ
り、NOxの発生が増加するだけでなく、アイドリング
時の騒音の増大、ならびに高い圧縮比に耐えうる構造と
するためディーゼルエンジンのコストが増大するという
問題がある。
2. Description of the Related Art In a diesel engine, fuel is injected into a high-temperature combustion chamber, and the injected fuel spontaneously ignites to perform combustion. Therefore, in the case of a diesel engine, the compression ratio is generally set to be as high as about 20 in order to secure stable combustion. On the other hand, by increasing the compression ratio, the temperature inside the combustion chamber is increased and the ignitability of the fuel is improved, but the combustion temperature is increased.
The occurrence of x increases. In addition, increasing the compression ratio not only increases the generation of NOx, but also increases the noise during idling and increases the cost of the diesel engine because the structure is designed to withstand a high compression ratio.
【0003】近年、燃料の噴射をディーゼルエンジンの
運転状況に合わせて電子的に制御する燃料噴射の電子制
御化にともない、燃料の噴射量および噴射時期の自由度
が向上している。これにより、圧縮比を従来より低く設
定し燃焼温度を低下させたディーゼルエンジンが実現可
能となっている。しかし、圧縮比を低く設定すると、低
温時のエンジンの始動性、ならびに低負荷域での着火性
および燃焼安定性が悪化する。そのため、圧縮比の低減
には限界がある。
[0003] In recent years, the degree of freedom in the fuel injection amount and the injection timing has been improved with the electronic control of the fuel injection in which the fuel injection is electronically controlled in accordance with the operation state of the diesel engine. This makes it possible to realize a diesel engine in which the compression ratio is set lower than before and the combustion temperature is reduced. However, if the compression ratio is set low, the startability of the engine at low temperatures, and the ignitability and combustion stability in a low load range are deteriorated. Therefore, there is a limit in reducing the compression ratio.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】そこで、例えば特開平
5−52130号公報に開示されているディーゼルエン
ジンのように、二段階の噴射が可能なインジェクタと可
変バルブタイミング機構とを組み合わせたディーゼルエ
ンジンを制御することにより、燃焼温度の低下を図る技
術が公知である。特開平5−52130号公報に開示さ
れている技術によると、二段階噴射が可能なインジェク
タはノズルニードルのリフト量を機械的に二段階に変化
させる機構を有している。当該技術によると、一段目の
燃料噴射によって発生した燃焼の燃焼速度が大きく燃焼
室の温度が上昇する場合、可変バルブタイミング機構に
より吸気バルブの閉弁を遅角させ、実質的な圧縮比を低
減している。これにより、燃焼温度が低下し、NOxの
発生が低減される。
Therefore, a diesel engine in which an injector capable of two-stage injection and a variable valve timing mechanism are combined, such as a diesel engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-52130, for example, has been proposed. A technique for controlling the combustion temperature to reduce the combustion temperature is known. According to the technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-52130, an injector capable of two-stage injection has a mechanism for mechanically changing the lift amount of a nozzle needle to two stages. According to this technology, when the combustion speed of the combustion generated by the first-stage fuel injection is large and the temperature of the combustion chamber rises, the closing of the intake valve is retarded by the variable valve timing mechanism to reduce the substantial compression ratio. are doing. As a result, the combustion temperature decreases, and the generation of NOx is reduced.
【0005】すなわち、低負荷運転時、燃料の噴射量が
小さいため二段目の燃料噴射に至ることなく一段目の燃
料噴射のみで燃料の噴射が終了する。このため、燃料の
燃焼が短時間に進行して燃焼室温度が上昇しNOxの発
生が増大する。そこで、一段目の燃料噴射のみを用いる
低負荷域での運転時、可変バルブタイミング機構により
吸気弁の閉弁タイミングを遅角させ、圧縮比を低減する
ことで燃焼温度の低減ならびにNOx発生の低減を図っ
ている。すなわち、高圧縮比のディーゼルエンジンを低
負荷域の限られた領域でのみ可変バルブタイミング機構
を用いて圧縮比を低減している。
That is, during low-load operation, the fuel injection amount is small, and the fuel injection ends only with the first-stage fuel injection without reaching the second-stage fuel injection. Therefore, the combustion of the fuel proceeds in a short time, the temperature of the combustion chamber rises, and the generation of NOx increases. Therefore, during operation in a low load region using only the first-stage fuel injection, the closing timing of the intake valve is retarded by a variable valve timing mechanism to reduce the compression ratio, thereby reducing the combustion temperature and reducing NOx generation. Is being planned. In other words, the compression ratio of a diesel engine with a high compression ratio is reduced by using a variable valve timing mechanism only in a limited region of a low load region.
【0006】しかしながら、NOxの発生を決定する因
子となる燃焼室の温度は、燃料の噴射量、燃料の噴射時
期、EGR量(排気再循環量)、圧縮比、吸入空気温度
および冷却水の温度などにより複合的に決定される。特
開平5−52130号公報に開示されている技術では、
ディーゼルエンジンの運転状態ごとにそれらの因子に応
じた制御は考慮されておらず、NOxの十分な低減を図
ることができない。また、NOxの低減に重点を置いた
制御をすると、NOxの低減と相反する関係にある粒子
状物質の排出の増加を招くおそれがあるという問題があ
る。
However, the temperature of the combustion chamber, which determines the generation of NOx, includes the fuel injection amount, fuel injection timing, EGR amount (exhaust gas recirculation amount), compression ratio, intake air temperature, and cooling water temperature. It is determined compositely by the above. In the technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-52130,
Control corresponding to these factors is not considered for each operating state of the diesel engine, and it is not possible to sufficiently reduce NOx. In addition, when control is performed with an emphasis on the reduction of NOx, there is a problem that an increase in emission of particulate matter that is in conflict with the reduction of NOx may be caused.
【0007】さらに、ディーゼルエンジンに触媒あるい
は粒子状物質の捕捉装置(以下、粒子状物質の捕捉装置
を「DPF」という。)などを装備した場合、触媒反応
のためには一定の排気温度が必要となる。ディーゼルエ
ンジンは熱効率が高いため、排気温度がガソリンエンジ
ンに比較して低くなる。その結果、触媒活性が得られる
200℃以上の排気を得るには主噴射後にさらに燃料を
噴射する後噴射が必要となる。しかし、所定の排気温度
を確保するためには多量の後噴射を必要とし、燃料の消
費量の増大を招くおそれがある。
Further, when a diesel engine is equipped with a catalyst or a trapping device for particulate matter (hereinafter, the trapping device for particulate matter is referred to as "DPF"), a certain exhaust temperature is required for the catalytic reaction. Becomes Diesel engines have high thermal efficiency, so the exhaust temperature is lower than that of gasoline engines. As a result, post-injection of additional fuel injection after the main injection is required to obtain exhaust at 200 ° C. or higher at which catalytic activity can be obtained. However, a large amount of post-injection is required to secure a predetermined exhaust gas temperature, which may lead to an increase in fuel consumption.
【0008】そこで、本発明の目的は、ディーゼルエン
ジンから排出されるNOxおよび粒子状物質、ならびに
ディーゼルエンジンから発生する騒音を低減するディー
ゼルエンジンの制御装置を提供することにある。また、
本発明の他の目的は、排気温度を制御することにより、
燃料の消費量を低減し、触媒活性を保持するディーゼル
エンジンの制御装置を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a diesel engine control device that reduces NOx and particulate matter emitted from a diesel engine and noise generated from the diesel engine. Also,
Another object of the present invention is to control exhaust temperature,
An object of the present invention is to provide a control device for a diesel engine that reduces fuel consumption and maintains catalytic activity.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
ディーゼルエンジンの制御装置によると、制御手段は燃
焼室の温度が所定の温度以上となると、圧縮比を変更す
る。圧縮比の変更は、制御手段がバルブタイミング変更
手段を制御し、吸気バルブの開閉タイミングを変更する
ことにより行われる。これにより、通常の圧縮比の高い
ディーゼルエンジンを制御する場合、始動時は高い圧縮
比により始動性を保持することができる。そして、始動
後はNOxの発生が燃焼室の温度に依存することに着目
し、燃焼室の温度が所定の温度以上とならないように吸
気バルブの開閉タイミングを変更して圧縮比を変更する
ことにより、燃焼室の内部への吸気の充填効率を制御す
ることができる。そのため、燃焼室内部での燃焼温度を
低下させることができる。
According to the control apparatus for a diesel engine according to the first aspect of the present invention, the control means changes the compression ratio when the temperature of the combustion chamber exceeds a predetermined temperature. The change of the compression ratio is performed by the control means controlling the valve timing changing means to change the opening / closing timing of the intake valve. Thus, when controlling a normal diesel engine having a high compression ratio, the startability can be maintained at a high compression ratio at the time of starting. Focusing on the fact that the generation of NOx depends on the temperature of the combustion chamber after the start, by changing the opening / closing timing of the intake valve and changing the compression ratio so that the temperature of the combustion chamber does not exceed a predetermined temperature. In addition, the charging efficiency of the intake air into the combustion chamber can be controlled. Therefore, the combustion temperature inside the combustion chamber can be reduced.
【0010】すなわち、燃焼室の内部が所定の温度以上
となると、吸気バルブの開閉タイミングを変更すること
により吸気の充填効率を低減し、NOxの発生を低減す
ることができる温度に維持する。また、燃焼室の温度を
制御することによりディーゼルエンジンからの粒子状物
質の排出を低減することができる。したがって、ディー
ゼルエンジンから排出されるNOxあるいは粒子状物質
を低減することができる。また、燃焼室の温度を低下さ
せることにより、燃料の燃焼速度を低下させることがで
きる。そのため、ディーゼルエンジンから発生する振動
を低減することができる。
That is, when the temperature inside the combustion chamber becomes equal to or higher than a predetermined temperature, the opening / closing timing of the intake valve is changed to reduce the charging efficiency of the intake air and maintain the temperature at which the generation of NOx can be reduced. Further, by controlling the temperature of the combustion chamber, the emission of particulate matter from the diesel engine can be reduced. Therefore, NOx or particulate matter emitted from the diesel engine can be reduced. Further, by lowering the temperature of the combustion chamber, the combustion speed of the fuel can be reduced. Therefore, vibration generated from the diesel engine can be reduced.
【0011】本発明の請求項2記載のディーゼルエンジ
ンの制御装置によると、制御手段は燃焼室へ供給される
吸気量を補正する補正手段を有している。燃焼室の内部
が所定の温度となるように吸気バルブの開閉タイミング
を変更し圧縮比を低下させると、吸気の通路を流れる吸
気の流量と燃焼室の内部へ充填される空気の量との間に
は誤差が生じる。これは、吸気バルブの閉弁タイミング
を遅角する場合、燃焼室に一旦流入した空気が吸気側に
押し出されて、吸気流量に脈動が生じ、例えば吸気の通
路に設けられている吸入空気量センサなどにより測定さ
れた吸入空気量と実際の空気量との間に誤差が生じるか
らである。吸気バルブの閉弁タイミングを遅角する量が
大きい場合、圧縮行程で吸気弁が閉弁されるため吸気の
流量と充填される空気の量との相違は顕著になる。そこ
で、例えば燃焼室の内部に設置した圧力センサの出力
値、ディーゼルエンジンの回転数、吸気の圧力、吸気の
温度、吸入空気量センサの出力値および吸気バルブの閉
弁タイミングなどから実際に燃焼室の内部へ充填される
空気量を推定する。燃焼室の内部へ充填される空気量を
推定することにより、バルブタイミング変更手段の作動
に応じて燃焼室の内部に吸入される空気の量を補正する
ことができる。そのため、燃焼室の内部へ吸入される空
気の量、ならびに燃焼室の内部の温度を正確に算出する
ことができる。したがって、ディーゼルエンジンから排
出されるNOxおよび粒子状物質を低減することができ
る。
According to the control apparatus for a diesel engine according to the second aspect of the present invention, the control means has a correction means for correcting the amount of intake air supplied to the combustion chamber. When the opening and closing timing of the intake valve is changed so that the inside of the combustion chamber becomes a predetermined temperature and the compression ratio is reduced, the flow rate of intake air flowing through the intake passage and the amount of air charged into the combustion chamber are reduced. Has an error. This is because when the valve closing timing of the intake valve is retarded, the air once flowing into the combustion chamber is pushed out to the intake side, causing a pulsation in the intake flow rate, and for example, an intake air amount sensor provided in the intake passage. This is because an error occurs between the measured intake air amount and the actual air amount. If the amount by which the valve closing timing of the intake valve is retarded is large, the difference between the flow rate of intake air and the amount of air to be filled becomes significant because the intake valve is closed during the compression stroke. Thus, for example, based on the output value of the pressure sensor installed inside the combustion chamber, the rotation speed of the diesel engine, the intake pressure, the intake air temperature, the output value of the intake air amount sensor, the closing timing of the intake valve, etc. Estimate the amount of air to be charged into the interior. By estimating the amount of air charged into the combustion chamber, the amount of air drawn into the combustion chamber can be corrected in accordance with the operation of the valve timing changing means. Therefore, the amount of air sucked into the combustion chamber and the temperature inside the combustion chamber can be accurately calculated. Therefore, NOx and particulate matter emitted from the diesel engine can be reduced.
【0012】本発明の請求項3記載のディーゼルエンジ
ンの制御装置によると、燃焼状態検出手段は圧縮端温度
および燃焼時の最高温度を算出する算出手段を有してい
る。圧縮端温度および最高温度は、例えば吸気量、回転
数、冷却水温度、吸気温度、燃料の噴射量、燃料の噴射
時期および吸気バルブの開閉タイミングなど燃焼状態検
出手段からの出力値により算出される。圧縮端温度は、
吸気の圧縮のみによって上昇する燃焼室の内部の温度で
ある。最高温度は、吸気の圧縮に加え燃料の燃焼によっ
て上昇する燃焼室の内部の温度の最高値である。
According to the control apparatus for a diesel engine according to the third aspect of the present invention, the combustion state detecting means has a calculating means for calculating a compression end temperature and a maximum temperature during combustion. The compression end temperature and the maximum temperature are calculated based on output values from combustion state detecting means such as an intake air amount, a rotation speed, a cooling water temperature, an intake air temperature, a fuel injection amount, a fuel injection timing, and an opening / closing timing of an intake valve. . The compression end temperature is
This is the temperature inside the combustion chamber that rises only by the compression of the intake air. The maximum temperature is the maximum value of the temperature inside the combustion chamber that rises due to the combustion of the fuel in addition to the compression of the intake air.
【0013】制御手段は、算出された圧縮端温度および
最高温度を用いて吸気バルブの開閉タイミングを変更す
る。低負荷運転時、燃焼による燃焼室の内部の温度の上
昇は小さい。そのため、吸気バルブの閉弁時期を遅角す
ることにより、燃焼室への吸気の充填効率が低下され
る。これにより、圧縮比が低下し圧縮端温度を低減する
ことができる。また、低負荷運転時は燃料の噴射量が少
ないため、燃焼による温度上昇も小さい。一方、中高負
荷運転時に同様に圧縮比を低減させて圧縮端温度を低減
した場合、この運転状態では燃料の噴射量が大きいた
め、吸気の充填効率が小さな燃焼室の内部の熱容量が小
さいものとなる。このため、燃焼による発熱で燃焼室の
内部の温度が大きく上昇する。そこで、吸気の充填効率
を高めるように吸気バルブの閉弁時期を変更することに
より、熱容量を増大し燃焼による燃焼室の内部の温度上
昇を低減することができる。したがって、ディーゼルエ
ンジンの運転状態に応じて燃焼室の内部の温度を低下さ
せるように吸気バルブの閉弁タイミングを変更すること
でき、ディーゼルエンジンから排出されるNOxおよび
粒子状物質を低減することができる。
The control means changes the opening / closing timing of the intake valve using the calculated compression end temperature and maximum temperature. During low load operation, the temperature rise inside the combustion chamber due to combustion is small. Therefore, by delaying the closing timing of the intake valve, the efficiency of charging the combustion chamber with the intake air is reduced. Thereby, the compression ratio is reduced, and the compression end temperature can be reduced. In addition, during low load operation, the fuel injection amount is small, so that the temperature rise due to combustion is small. On the other hand, when the compression ratio is similarly reduced to reduce the compression end temperature during the medium-high load operation, the amount of fuel injected in this operation state is large, and therefore the heat capacity inside the combustion chamber, which has a small intake charge efficiency, is small. Become. For this reason, the temperature inside the combustion chamber rises significantly due to the heat generated by the combustion. Therefore, by changing the closing timing of the intake valve so as to increase the charging efficiency of the intake air, the heat capacity can be increased and the rise in temperature inside the combustion chamber due to combustion can be reduced. Therefore, the closing timing of the intake valve can be changed so as to lower the temperature inside the combustion chamber according to the operation state of the diesel engine, and NOx and particulate matter discharged from the diesel engine can be reduced. .
【0014】本発明の請求項4記載のディーゼルエンジ
ンの制御装置によると、制御手段は燃料の噴射量または
ディーゼルエンジンから発生するトルクに応じて吸気バ
ルブの開閉タイミングを変更する。燃料の噴射量または
発生するトルクが所定値未満のとき、燃焼による温度上
昇が小さいため、圧縮端温度を燃焼室の内部の温度の代
表値として用いる。すなわち、算出された圧縮端温度が
所定値以上であるとき、吸気バルブの閉弁タイミングを
圧縮端温度が低下するように変更する。一方、噴射量ま
たはトルクが所定値以上のとき、燃焼による温度上昇が
大きいため、燃焼室の内部へ吸入される空気量を増加さ
せる、すなわち圧縮端温度が上昇するように吸気バルブ
の閉弁タイミングを変更する。これは、燃焼による温度
上昇が大きい場合、燃焼室の内部の熱容量を増大するこ
とで燃料の燃焼による筒内温度の上昇を低減するためで
ある。したがって、ディーゼルエンジンの運転状態に応
じて燃焼室の温度を低下することができ、ディーゼルエ
ンジンから排出されるNOxおよび粒子状物質を低減す
ることができる。
According to the diesel engine control device of the present invention, the control means changes the opening / closing timing of the intake valve in accordance with the fuel injection amount or the torque generated from the diesel engine. When the fuel injection amount or the generated torque is less than a predetermined value, the temperature rise due to combustion is small, so the compression end temperature is used as a representative value of the temperature inside the combustion chamber. That is, when the calculated compression end temperature is equal to or higher than the predetermined value, the closing timing of the intake valve is changed so that the compression end temperature decreases. On the other hand, when the injection amount or the torque is equal to or more than the predetermined value, the temperature rise due to combustion is large, so the amount of air taken into the combustion chamber is increased, that is, the closing timing of the intake valve is increased so that the compression end temperature rises. To change. This is because when the temperature rise due to combustion is large, the heat capacity inside the combustion chamber is increased to reduce the rise in cylinder temperature due to fuel combustion. Therefore, the temperature of the combustion chamber can be reduced according to the operation state of the diesel engine, and NOx and particulate matter emitted from the diesel engine can be reduced.
【0015】本発明の請求項5記載のディーゼルエンジ
ンの制御装置によると、制御手段は排気温度が所定の温
度となるように吸気バルブの開閉タイミングを変更す
る。例えば、触媒あるいはDPFが装備されたディーゼ
ルエンジンでは、触媒あるいはDPFの活性化温度を維
持するように高温の排気を供給しなければならない。燃
焼室の内部の温度と排気温度との間には密接な関係があ
るため、吸気バルブの開閉タイミングを遅角することに
より、燃焼室の内部の温度が上昇する。これにより、排
気の温度を触媒またはDPFの活性が高い高温に維持す
ることができ、触媒またはDPFを効率よく使用するこ
とができる。また、排気の温度を高めるための燃料の後
噴射が不要である。したがって、燃料の消費量を低減す
ることができ、ディーゼルエンジンから排出されるNO
xおよび粒子状物質を低減することができる。
According to the control apparatus for a diesel engine according to the fifth aspect of the present invention, the control means changes the opening / closing timing of the intake valve so that the exhaust gas temperature becomes a predetermined temperature. For example, in a diesel engine equipped with a catalyst or DPF, high-temperature exhaust gas must be supplied so as to maintain the activation temperature of the catalyst or DPF. Since there is a close relationship between the temperature inside the combustion chamber and the exhaust gas temperature, the temperature inside the combustion chamber rises by delaying the opening / closing timing of the intake valve. Thereby, the temperature of the exhaust gas can be maintained at a high temperature where the activity of the catalyst or DPF is high, and the catalyst or DPF can be used efficiently. Further, post-injection of fuel for increasing the temperature of exhaust gas is not required. Therefore, fuel consumption can be reduced, and NO
x and particulate matter can be reduced.
【0016】本発明の請求項6記載のディーゼルエンジ
ンの制御装置によると、制御手段は吸気バルブの開弁タ
イミングの遅角ならびに排気バルブの開弁タイミングの
進角を同時に変更する。低負荷時にNOxの低減を図る
ため吸気バルブの開閉タイミングを変更して圧縮比を低
下すると、燃焼温度が低下し排気の温度も低下する。そ
こで、排気バルブの開閉タイミングを進角することによ
り、燃焼途中の高温の排気を触媒またはDPFに供給す
ることができる。したがって、触媒またはDPFを所定
の温度に維持でき、燃料の消費量ならびにディーゼルエ
ンジンから排出されるNOxおよび粒子状物質を低減す
ることができる。
According to the control apparatus for a diesel engine of the present invention, the control means simultaneously changes the retard of the opening timing of the intake valve and the advance of the opening timing of the exhaust valve. If the compression ratio is reduced by changing the opening / closing timing of the intake valve in order to reduce NOx at a low load, the combustion temperature is reduced and the exhaust gas temperature is also reduced. Thus, by advancing the opening / closing timing of the exhaust valve, high-temperature exhaust gas during combustion can be supplied to the catalyst or the DPF. Therefore, the catalyst or the DPF can be maintained at a predetermined temperature, and the fuel consumption and the NOx and particulate matter emitted from the diesel engine can be reduced.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
複数の実施例を図面に基づいて説明する。 (第1実施例)本発明の第1実施例によるディーゼルエ
ンジンおよび制御装置を含むディーゼルエンジンシステ
ムの概略構成を図1に示す。本発明の第1実施例による
ディーゼルエンジンシステム1は、一般にコモンレール
システムと称されるものである。ディーゼルエンジンシ
ステム1は、ディーゼルエンジン本体10、コモンレー
ル30、制御装置としてのECU(ElectricControl Un
it)40、バルブタイミング変更手段としての可変バル
ブタイミング装置50および燃料供給装置70などから
構成されている。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention; First Embodiment FIG. 1 shows a schematic configuration of a diesel engine system including a diesel engine and a control device according to a first embodiment of the present invention. The diesel engine system 1 according to the first embodiment of the present invention is generally called a common rail system. The diesel engine system 1 includes a diesel engine body 10, a common rail 30, and an ECU (Electric Control Un
It) 40, a variable valve timing device 50 as a valve timing changing means, a fuel supply device 70, and the like.
【0018】ディーゼルエンジン本体10は、複数のシ
リンダが形成されているシリンダブロック11、吸気通
路21および排気通路22が形成されているシリンダヘ
ッド12、吸気バルブ23ならびに排気バルブ24など
を有している。シリンダブロック11にはシリンダ11
aが形成されており、シリンダ11aの内部をピストン
13が往復移動可能である。ピストン13はクランクシ
ャフト14に接続されており、シリンダ11aの内部に
おけるピストン13の往復運動が回転運動に変換され
る。
The diesel engine body 10 has a cylinder block 11 in which a plurality of cylinders are formed, a cylinder head 12 in which an intake passage 21 and an exhaust passage 22 are formed, an intake valve 23, an exhaust valve 24, and the like. . The cylinder block 11 has a cylinder 11
a is formed, and the piston 13 can reciprocate inside the cylinder 11a. The piston 13 is connected to a crankshaft 14, and reciprocating motion of the piston 13 inside the cylinder 11a is converted into rotational motion.
【0019】シリンダヘッド12は、シリンダブロック
11の反クランクシャフト側に設置されている。シリン
ダ11aの内周面、ピストン13のシリンダヘッド側の
端面ならびにシリンダヘッド12のピストン側の端面に
より包囲されて形成される空間が燃焼室15である。本
実施例では、ディーゼルエンジン本体10の幾何学的圧
縮比を約16に設定している。
The cylinder head 12 is installed on the side of the cylinder block 11 opposite to the crankshaft. The combustion chamber 15 is a space surrounded by the inner peripheral surface of the cylinder 11a, the end surface of the piston 13 on the cylinder head side, and the end surface of the cylinder head 12 on the piston side. In this embodiment, the geometric compression ratio of the diesel engine body 10 is set to about 16.
【0020】シリンダヘッド12には、燃焼室15へ通
じる吸気通路21および排気通路22が形成されてい
る。また、シリンダヘッド12には燃焼室15へ燃料を
噴射するインジェクタ16が設置されている。インジェ
クタ16の端部は燃焼室15へ突出している。
The cylinder head 12 has an intake passage 21 and an exhaust passage 22 that communicate with the combustion chamber 15. An injector 16 for injecting fuel into the combustion chamber 15 is provided in the cylinder head 12. The end of the injector 16 projects into the combustion chamber 15.
【0021】吸気通路21には吸気バルブ23が設置さ
れている。吸気バルブ23は、吸気通路21を開閉し燃
焼室15へ吸入される吸気の流れを断続する。排気通路
22には排気バルブ24が設置されている。排気バルブ
24は、排気通路22を開閉し燃焼室15から排出され
る排気の流れを断続する。
An intake valve 23 is provided in the intake passage 21. The intake valve 23 opens and closes the intake passage 21 to interrupt the flow of intake air sucked into the combustion chamber 15. An exhaust valve 24 is provided in the exhaust passage 22. The exhaust valve 24 opens and closes the exhaust passage 22 to interrupt the flow of exhaust gas discharged from the combustion chamber 15.
【0022】吸気バルブ23および排気バルブ24は、
それぞれ吸気カム51および排気カム52により駆動さ
れ、開弁および閉弁時期が制御される。吸気カム51お
よび排気カム52は、それぞれ吸気カムシャフト53お
よび排気カムシャフト54に設けられており、吸気カム
シャフト53および排気カムシャフト54は図示しない
チェーンによりクランクシャフト14と接続され駆動さ
れる。これにより、吸気カムシャフト53および排気カ
ムシャフト54はクランクシャフト14の回転に同期し
て駆動される。通常カムシャフトはクランクシャフト1
4の回転が1/2に減速されて駆動される。吸気バルブ
23および排気バルブ24はそれぞれ吸気カム51およ
び排気カム52のプロフィルにしたがって開閉される。
The intake valve 23 and the exhaust valve 24 are
Driven by an intake cam 51 and an exhaust cam 52, respectively, the valve opening and closing timings are controlled. The intake cam 51 and the exhaust cam 52 are provided on an intake camshaft 53 and an exhaust camshaft 54, respectively. The intake camshaft 53 and the exhaust camshaft 54 are connected to and driven by the crankshaft 14 by a chain (not shown). Thus, the intake camshaft 53 and the exhaust camshaft 54 are driven in synchronization with the rotation of the crankshaft 14. Normally camshaft is crankshaft 1
The rotation of No. 4 is reduced to half and driven. The intake valve 23 and the exhaust valve 24 are opened and closed according to the profiles of the intake cam 51 and the exhaust cam 52, respectively.
【0023】コモンレール30には、燃料タンク71か
ら給送され高圧ポンプ72で加圧された高圧の燃料が所
定圧力の蓄圧状態で蓄えられている。コモンレール30
には、ディーゼルエンジン本体10の気筒数に応じた複
数の燃料配管31が接続されている。燃料配管31は、
反コモンレール側の端部が各燃焼室に設けられているイ
ンジェクタ16に接続され、コモンレール30に蓄えら
れた燃料をインジェクタ16へ供給する。
The common rail 30 stores high-pressure fuel fed from a fuel tank 71 and pressurized by a high-pressure pump 72 in a state of accumulating a predetermined pressure. Common rail 30
Are connected to a plurality of fuel pipes 31 corresponding to the number of cylinders of the diesel engine body 10. The fuel pipe 31
The end opposite to the common rail is connected to the injector 16 provided in each combustion chamber, and supplies the fuel stored in the common rail 30 to the injector 16.
【0024】ECU40は、ディーゼルエンジンシステ
ム1の各部を制御する。ECU40には、燃料圧センサ
81、クランク角センサ82およびカムシャフト角セン
サ83などが接続されている。燃料圧センサ81は、コ
モンレール30に設置され、コモンレール30の内部の
燃料の圧力を検出する。クランク角センサ82は、クラ
ンクシャフト14の回転角度を検出する。カムシャフト
角センサ83は、吸気カムシャフト53および排気カム
シャフト54の回転角度を検出する。ECU40は、燃
料圧センサ81、クランク角センサ82およびカムシャ
フト角センサ83から出力される信号に基づいてインジ
ェクタ16の燃料噴射時期ならびに高圧ポンプ72の燃
料圧送期間を制御する。
The ECU 40 controls each part of the diesel engine system 1. The ECU 40 is connected to a fuel pressure sensor 81, a crank angle sensor 82, a camshaft angle sensor 83, and the like. The fuel pressure sensor 81 is installed on the common rail 30 and detects the pressure of the fuel inside the common rail 30. The crank angle sensor 82 detects the rotation angle of the crank shaft 14. The camshaft angle sensor 83 detects the rotation angles of the intake camshaft 53 and the exhaust camshaft 54. The ECU 40 controls the fuel injection timing of the injector 16 and the fuel pumping period of the high-pressure pump 72 based on signals output from the fuel pressure sensor 81, the crank angle sensor 82, and the cam shaft angle sensor 83.
【0025】また、ECU40には、アクセルセンサ8
4および冷却水温センサ85などが接続されている。ア
クセルセンサ84は、アクセル開度を検出する。冷却水
温センサ85は、シリンダブロック11の内部に形成さ
れている冷却水流路に設置され、冷却水の温度を検出す
る。ECU40は、アクセルセンサ84、クランク角セ
ンサ82、冷却水温センサ85から出力された信号に基
づいて、インジェクタ16から噴射される燃料の噴射量
を算出する。ECU40は、算出された燃料の噴射量に
よりインジェクタ16の燃料噴射期間を決定し、決定さ
れた燃料噴射期間に基づいてインジェクタ16を駆動す
る。
The ECU 40 includes an accelerator sensor 8
4 and a cooling water temperature sensor 85 are connected. The accelerator sensor 84 detects the accelerator opening. The cooling water temperature sensor 85 is installed in a cooling water flow path formed inside the cylinder block 11, and detects the temperature of the cooling water. The ECU 40 calculates the amount of fuel injected from the injector 16 based on signals output from the accelerator sensor 84, the crank angle sensor 82, and the coolant temperature sensor 85. The ECU 40 determines the fuel injection period of the injector 16 based on the calculated fuel injection amount, and drives the injector 16 based on the determined fuel injection period.
【0026】可変バルブタイミング装置50は、ECU
40から送出された信号に基づいてクランクシャフト1
4と同期して回転する吸気カムシャフト53および排気
カムシャフト54の位相を変更する。可変バルブタイミ
ング装置50は、吸気バルブ23の開閉タイミングを変
更する吸気バルブタイミング変更部および排気バルブ2
4の開閉タイミングを変更する排気バルブタイミング変
更部を有している。吸気バルブタイミング変更部により
変更された吸気カム51の位相の変化量は、吸気カム5
1に設置された図示しない吸気カム変位センサにより検
出される。同様に、排気バルブタイミング変更部により
変更された排気カム52の位相の変化量は、排気カム5
2に設置された図示しない排気カム変位センサにより検
出される。可変バルブタイミング装置50は油圧により
吸気カムシャフト53および排気カムシャフト54を駆
動しているため、エンジンが停止した後は油圧の低下に
より吸気カムシャフト53および排気カムシャフト54
は初期位置に移動する。
The variable valve timing device 50 includes an ECU
40, the crankshaft 1
4, the phases of the intake camshaft 53 and the exhaust camshaft 54 that rotate in synchronization with each other are changed. The variable valve timing device 50 includes an intake valve timing changing unit that changes the opening / closing timing of the intake valve 23 and the exhaust valve 2.
4 has an exhaust valve timing changing unit for changing the opening / closing timing. The amount of change in the phase of the intake cam 51 changed by the intake valve timing changing unit is
1, and is detected by an intake cam displacement sensor (not shown) installed in the apparatus. Similarly, the change amount of the phase of the exhaust cam 52 changed by the exhaust valve timing changing unit is the same as the change amount of the exhaust cam 5.
2 is detected by an exhaust cam displacement sensor (not shown) provided in the apparatus 2. Since the variable valve timing device 50 drives the intake camshaft 53 and the exhaust camshaft 54 by hydraulic pressure, after the engine stops, the intake camshaft 53 and the exhaust camshaft 54
Moves to the initial position.
【0027】燃料供給装置70は、燃料タンク71、高
圧ポンプ72およびフィードポンプ73を有している。
フィードポンプ73は燃料タンク71に蓄えられている
燃料を高圧ポンプ72へ給送する。高圧ポンプ72は、
ECU40からの指示により所定量の燃料を加圧してコ
モンレール30に圧送する。
The fuel supply device 70 has a fuel tank 71, a high-pressure pump 72, and a feed pump 73.
The feed pump 73 supplies the fuel stored in the fuel tank 71 to the high-pressure pump 72. The high-pressure pump 72
A predetermined amount of fuel is pressurized according to an instruction from the ECU 40 and fed to the common rail 30 under pressure.
【0028】排気通路22にはバリアブルノズルターボ
(以下、バリアブルノズルターボを「VNT」とい
う。)25が設置されている。VNT25はタービン2
51を有しており、タービン251は排気の流れにより
回転する。タービン251は回転すると、吸気通路21
に設置されているタービン252を駆動する。そして、
吸気通路21を流れる空気を燃焼室15へ過給する。V
NT25の出口側には、図示しない触媒およびマフラー
が設置されている。燃焼室15から排出された排気は、
タービン251を駆動した後、触媒およびマフラーを経
て排出される。VNT25は、吸気圧センサ86および
VNT駆動量センサ87からの出力された信号に基づい
てECU40により駆動される。
In the exhaust passage 22, a variable nozzle turbo (hereinafter, the variable nozzle turbo is referred to as "VNT") 25 is provided. VNT25 is turbine 2
51, and the turbine 251 is rotated by the flow of the exhaust gas. When the turbine 251 rotates, the intake passage 21
Drive the turbine 252 installed in the. And
The air flowing through the intake passage 21 is supercharged into the combustion chamber 15. V
A catalyst and a muffler (not shown) are provided on the outlet side of the NT25. The exhaust gas discharged from the combustion chamber 15 is
After the turbine 251 is driven, it is discharged through a catalyst and a muffler. VNT 25 is driven by ECU 40 based on signals output from intake pressure sensor 86 and VNT drive amount sensor 87.
【0029】排気通路22はVNT25の入口側でEG
R通路61へ分岐し、EGR通路61はEGRバルブ6
2へ接続されている。EGRバルブ62は、排気の一部
を吸気に再循環する際、排気のEGR量を制御する。E
GRバルブ62は、ECU40により運転状態にあわせ
て設定されているEGR量となるように開口度が制御さ
れる。これにより、タービン252により過給された吸
気には排気通路22から再循環された排気が混合され、
燃焼室15へ吸入される。EGR量は、吸気通路21の
上流に設置されている吸気量センサ88、EGRバルブ
62に設置されている開口度センサ89ならびに吸気温
度センサ90から出力された信号に基づいてECU40
により決定される。ECU40は、EGR量が所定値を
保持するようにフィードバック制御する。
The exhaust passage 22 is provided at the inlet side of the VNT 25 with the EG.
The EGR passage 61 branches to the R passage 61, and the EGR passage 61
2 is connected. The EGR valve 62 controls the EGR amount of the exhaust when a part of the exhaust is recirculated to the intake. E
The opening of the GR valve 62 is controlled so that the EGR amount is set by the ECU 40 in accordance with the operating state. Thereby, the exhaust gas recirculated from the exhaust passage 22 is mixed with the intake air supercharged by the turbine 252,
It is sucked into the combustion chamber 15. The ECU 40 determines the EGR amount based on signals output from an intake air amount sensor 88 installed upstream of the intake passage 21, an opening degree sensor 89 installed on the EGR valve 62, and an intake air temperature sensor 90.
Is determined by The ECU 40 performs feedback control so that the EGR amount maintains a predetermined value.
【0030】次に、本実施例によるディーゼルエンジン
システム1の作動について説明する。 (始動時)ディーゼルエンジンの始動時、可変バルブタ
イミング装置50は初期状態であり、吸気カムシャフト
53および排気カムシャフト54は初期位置に位置して
いる。そのため、吸気バルブ23および排気バルブ24
は、吸気カム51および排気カム52のカムプロフィー
ルに応じたタイミングで駆動される。バルブタイミング
が初期状態のとき、吸気バルブ23の閉弁タイミングは
下死点側へ進角された状態である。これにより、ディー
ゼルエンジン本体10のスタータの始動回転数により最
大の充填効率を確保できるように設定され、燃焼室15
の内部の温度は圧縮端において最大となるように設定さ
れている。その結果、着火性が向上し、容易に始動可能
である。
Next, the operation of the diesel engine system 1 according to this embodiment will be described. (Starting) When starting the diesel engine, the variable valve timing device 50 is in the initial state, and the intake camshaft 53 and the exhaust camshaft 54 are located at the initial positions. Therefore, the intake valve 23 and the exhaust valve 24
Are driven at timings according to the cam profiles of the intake cam 51 and the exhaust cam 52. When the valve timing is in the initial state, the closing timing of the intake valve 23 is advanced to the bottom dead center side. Thus, the setting is made such that the maximum filling efficiency can be ensured by the starting rotation speed of the starter of the diesel engine body 10, and the combustion chamber 15
Is set to be maximum at the compression end. As a result, the ignitability is improved, and the engine can be easily started.
【0031】始動後、ディーゼルエンジン本体10の冷
却水温、大気温度、吸気温度、燃料噴射量およびエンジ
ンの回転数などの情報から燃焼が不安定であると判断さ
れた場合、ECU40からの指示にしたがって可変バル
ブタイミング装置50は燃焼による燃焼室15の内部の
温度が最大となるように吸気カム51の位相を変更し吸
気バルブ23の閉弁時期を遅角する。
After starting, if it is determined from the information such as the cooling water temperature of the diesel engine body 10, the ambient temperature, the intake air temperature, the fuel injection amount and the engine speed that combustion is unstable, the ECU 40 issues an instruction from the ECU 40. The variable valve timing device 50 changes the phase of the intake cam 51 so that the temperature inside the combustion chamber 15 due to combustion becomes maximum, and delays the closing timing of the intake valve 23.
【0032】(定常運転時)始動後、冷却水の温度が所
定の温度となると、定常運転状態へ移行する。冷却水の
温度が所定の温度を上回ると、ECU40により燃焼室
15の内部の温度が所定の温度を上回らないように可変
バルブタイミング装置50は制御される。燃焼室15の
内部の温度は、冷却水温センサ85、吸気圧センサ8
6、吸気量センサ88および図示しない燃焼室圧力セン
サなどから出力される信号に基づいてECU40により
算出される。ECU40では、図2に示すように燃料の
噴射の有無に関係なく燃焼室15の内部の空気が圧縮さ
れることにより上昇する圧縮端温度ならびに燃料の燃焼
によって上昇する燃焼温度の最高値の双方が算出され
る。
(During Steady State Operation) When the temperature of the cooling water reaches a predetermined temperature after starting, the state shifts to a steady state operation state. When the temperature of the cooling water exceeds a predetermined temperature, the ECU 40 controls the variable valve timing device 50 so that the temperature inside the combustion chamber 15 does not exceed the predetermined temperature. The temperature inside the combustion chamber 15 is determined by the cooling water temperature sensor 85 and the intake pressure sensor 8.
6. Calculated by the ECU 40 based on signals output from the intake air amount sensor 88 and a combustion chamber pressure sensor (not shown). In the ECU 40, as shown in FIG. 2, both the compression end temperature which rises due to the compression of the air inside the combustion chamber 15 and the maximum value of the combustion temperature which rises due to the combustion of the fuel regardless of the presence or absence of the fuel injection. Is calculated.
【0033】比較的負荷の小さい低負荷域での運転時、
燃料の噴射量が小さく、図3に示すように燃料の燃焼に
よって上昇する温度は小さい。そのため、ECU40は
圧縮端温度が所定の温度を上回らないように充填効率を
下げ閉弁タイミングを遅角するように可変バルブタイミ
ング装置50を駆動する。負荷の大きな中高負荷域での
運転時、燃料の噴射量が増大する。そのため、燃焼室1
5の内部の温度は、燃料の燃焼が燃焼室15の内部の温
度上昇に寄与する割合が大きくなる。そこで、吸気バル
ブ23の閉弁タイミングを進角して燃焼室15の内部の
充填効率を高める。これにより、圧縮端温度が上昇する
ものの燃焼室15の内部の熱容量が増大するため、図4
に示すように燃焼による燃焼室15の内部の温度上昇は
低減される。
At the time of operation in a low load region where the load is relatively small,
The fuel injection amount is small, and the temperature that rises due to the combustion of the fuel is small as shown in FIG. Therefore, the ECU 40 drives the variable valve timing device 50 so as to lower the charging efficiency and delay the valve closing timing so that the compression end temperature does not exceed the predetermined temperature. During operation in a medium-to-high load region where the load is large, the fuel injection amount increases. Therefore, the combustion chamber 1
As for the temperature inside 5, the rate at which the combustion of the fuel contributes to the rise in the temperature inside combustion chamber 15 increases. Therefore, the valve closing timing of the intake valve 23 is advanced to increase the charging efficiency of the interior of the combustion chamber 15. As a result, although the compression end temperature increases, the heat capacity inside the combustion chamber 15 increases.
As shown in (5), the temperature rise inside the combustion chamber 15 due to combustion is reduced.
【0034】(加速時)加速時、燃料の噴射量は増大す
る。一方、EGRバルブ62の応答の遅れ、VNT25
の過給の遅れなどにより、燃焼室15の内部の酸素は一
時的に不足する。燃焼室15の内部の酸素の不足は、粒
子状物質の排出を招く。そこで、ECU40がアクセル
センサ84から出力された信号により加速指令を認識す
ると、ECU40は可変バルブタイミング装置50を燃
焼室15の内部へ吸入される空気量が最大となるように
制御する。例えば、吸気バルブ23の閉弁タイミングを
進角することにより実際の圧縮比を大きくする。
(Acceleration) During acceleration, the fuel injection amount increases. On the other hand, the response delay of the EGR valve 62, VNT25
Due to a delay in supercharging, the oxygen inside the combustion chamber 15 is temporarily insufficient. Lack of oxygen inside the combustion chamber 15 causes emission of particulate matter. Therefore, when the ECU 40 recognizes the acceleration command based on the signal output from the accelerator sensor 84, the ECU 40 controls the variable valve timing device 50 so that the amount of air taken into the combustion chamber 15 is maximized. For example, the actual compression ratio is increased by advancing the closing timing of the intake valve 23.
【0035】(触媒使用時)NOxを還元する触媒は、
200℃以上の限られた温度範囲でのみ触媒活性を示
す。そのため、排気温度の制御は非常に重要である。デ
ィーゼルエンジンの場合、熱効率が高いため、排気の温
度は低くアイドリング時などは100℃以下となること
もある。そこで、本実施例では可変バルブタイミング装
置50を制御して吸気バルブ23の閉弁タイミングを遅
角し、充填効率を低下させることで高温の排気を燃焼室
15から排出させる。これにより、高温の排気が触媒へ
供給され、触媒の温度が上昇する。このとき、ECU4
0は排気温度センサから出力された信号に基づいて吸気
バルブ24の閉弁タイミングを変更する。
(When a catalyst is used) The catalyst for reducing NOx is as follows:
It shows catalytic activity only in a limited temperature range of 200 ° C. or higher. Therefore, control of the exhaust gas temperature is very important. In the case of a diesel engine, since the thermal efficiency is high, the temperature of the exhaust gas is low and may be 100 ° C. or less during idling or the like. Thus, in the present embodiment, the variable valve timing device 50 is controlled to delay the valve closing timing of the intake valve 23 to reduce the charging efficiency, thereby discharging high-temperature exhaust gas from the combustion chamber 15. Thereby, high-temperature exhaust gas is supplied to the catalyst, and the temperature of the catalyst increases. At this time, the ECU 4
0 changes the valve closing timing of the intake valve 24 based on the signal output from the exhaust gas temperature sensor.
【0036】以上説明したように、本発明の第1実施例
によると、ディーゼルエンジン本体10の運転状態に応
じて吸気バルブ23のバルブタイミングを変更して圧縮
比を変更している。運転状態は、各部のセンサにより検
出し、ECU40はそれらのセンサから出力された信号
に基づいて運転状態を判別しそれに応じて可変バルブタ
イミング装置50を制御している。これにより、燃焼室
15の内部の温度を制御している。そのため、圧縮比に
よらずディーゼルエンジン本体10の始動性を向上する
ことができる。また、燃焼室15の内部の温度を制御す
ることにより、排出されるNOxおよび粒子状物質を低
減することができる。さらに、圧縮比を小さくすること
により、発生する騒音を低減することができる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the compression ratio is changed by changing the valve timing of the intake valve 23 according to the operating state of the diesel engine body 10. The operating state is detected by sensors of the respective units, and the ECU 40 determines the operating state based on signals output from those sensors, and controls the variable valve timing device 50 accordingly. Thus, the temperature inside the combustion chamber 15 is controlled. Therefore, the startability of the diesel engine main body 10 can be improved regardless of the compression ratio. Further, by controlling the temperature inside the combustion chamber 15, it is possible to reduce NOx and particulate matter emitted. Further, the noise generated can be reduced by reducing the compression ratio.
【0037】本発明の第1実施例によると、排気バルブ
24の開弁タイミングを進角することにより排気温度を
高めることができる。そのため、触媒の温度を触媒反応
が進行する温度まで高めることができる。したがって、
排気に含まれるNOxおよび粒子状物質を低減すること
ができる。
According to the first embodiment of the present invention, the exhaust gas temperature can be raised by advancing the valve opening timing of the exhaust valve 24. Therefore, the temperature of the catalyst can be increased to a temperature at which the catalytic reaction proceeds. Therefore,
NOx and particulate matter contained in exhaust gas can be reduced.
【0038】(第2実施例)本発明の第2実施例につい
て説明する。第2実施例では、可変バルブタイミング装
置50の吸気バルブタイミング変更部と排気バルブタイ
ミング変更部とを同時に制御する点で第1実施例と異な
る。その他の点は、第1実施例と同様である。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment differs from the first embodiment in that the intake valve timing changing unit and the exhaust valve timing changing unit of the variable valve timing device 50 are simultaneously controlled. Other points are the same as the first embodiment.
【0039】第2実施例では、吸気バルブ23の開閉タ
イミングの変更と排気バルブ24の開閉タイミングの変
更とを同時に実施する。上記の第1実施例で説明したよ
うに、吸気バルブ23のバルブタイミングを変更するこ
とにより燃焼室15の内部の温度が低下する。そのた
め、排気の温度も低下し、触媒へ供給される温度が低下
する。そこで、第2実施例では、吸気バルブ23の閉弁
タイミングを遅角し燃焼室15の温度を低下させた場
合、排気バルブ24の閉弁タイミングを進角している。
これにより、燃焼中の排気が燃焼室15から排出され、
排気の温度低下が防止される。したがって、触媒活性の
低下を防止することができ、排出されるNOxおよび粒
子状物質を低減することができる。
In the second embodiment, the change of the opening / closing timing of the intake valve 23 and the change of the opening / closing timing of the exhaust valve 24 are simultaneously performed. As described in the first embodiment, by changing the valve timing of the intake valve 23, the temperature inside the combustion chamber 15 decreases. Therefore, the temperature of exhaust gas also decreases, and the temperature supplied to the catalyst decreases. Therefore, in the second embodiment, when the valve closing timing of the intake valve 23 is retarded to lower the temperature of the combustion chamber 15, the valve closing timing of the exhaust valve 24 is advanced.
As a result, the exhaust gas during combustion is discharged from the combustion chamber 15,
The exhaust gas temperature is prevented from lowering. Therefore, a decrease in catalytic activity can be prevented, and NOx and particulate matter emitted can be reduced.
【0040】(第3実施例)本発明の第3実施例につい
て説明する。第3実施例では、上述の第1実施例または
第2実施例と比較してディーゼルエンジン本体10の圧
縮比を高めている。第3実施例では、幾何学圧縮比を約
18以上に設定している。
(Third Embodiment) A third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, the compression ratio of the diesel engine body 10 is increased as compared with the above-described first or second embodiment. In the third embodiment, the geometric compression ratio is set to about 18 or more.
【0041】圧縮比を高めることにより、定常運転時の
燃焼室15の内部の温度は第1実施例と比較して高くな
る。そのため、中高負荷域では燃焼室15の内部の温度
が高くなり、排出されるNOxおよび粒子状物質が増加
する。そこで、第3実施例では、吸気バルブ23の閉弁
タイミングを遅角している。吸気バルブ23の閉弁タイ
ミングを遅角することにより、圧縮端温度の上昇が低減
される。したがって、燃焼室15の内部の温度上昇が低
減され、排出されるNOxおよび粒子状物質を低減する
ことができる。
By increasing the compression ratio, the temperature inside the combustion chamber 15 during steady operation becomes higher than in the first embodiment. Therefore, the temperature inside the combustion chamber 15 increases in the middle and high load regions, and the amount of NOx and particulate matter discharged increases. Therefore, in the third embodiment, the closing timing of the intake valve 23 is retarded. By delaying the closing timing of the intake valve 23, the rise in the compression end temperature is reduced. Therefore, the temperature rise inside the combustion chamber 15 is reduced, and the amount of NOx and particulate matter discharged can be reduced.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明の第1実施例によるディーゼルエンジン
システムの構成を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a diesel engine system according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1実施例によるディーゼルエンジン
システムにおいて、クランクシャフトの回転角度とEC
Uにより算出された圧縮端温度および燃焼温度との関係
を示す図である。
FIG. 2 is a view illustrating a relationship between a rotation angle of a crankshaft and an EC in a diesel engine system according to a first embodiment of the present invention;
It is a figure which shows the relationship between the compression end temperature and combustion temperature calculated by U.
【図3】本発明の第1実施例によるディーゼルエンジン
システムにおいて、クランクシャフトの回転角度と低負
荷時の温度変化との関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a rotation angle of a crankshaft and a temperature change at a low load in the diesel engine system according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第1実施例によるディーゼルエンジン
システムにおいて、クランクシャフトの回転角度と中高
負荷時の温度変化との関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a rotation angle of a crankshaft and a temperature change under a medium to high load in the diesel engine system according to the first embodiment of the present invention.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
1 ディーゼルエンジンシステム 10 ディーゼルエンジン本体 11a シリンダ 15 燃焼室 16 インジェクタ 21 吸気通路 22 排気通路 23 吸気バルブ 24 排気バルブ 40 ECU(制御手段、補正手段、算出手段) 50 可変バルブタイミング装置(バルブタイミング
変更手段) 85 冷却水温センサ(燃焼状態検出手段) 86 吸気圧センサ(燃焼状態検出手段) 88 吸気量センサ(燃焼状態検出手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diesel engine system 10 Diesel engine main body 11a Cylinder 15 Combustion chamber 16 Injector 21 Intake passage 22 Exhaust passage 23 Intake valve 24 Exhaust valve 40 ECU (Control means, Correction means, Calculation means) 50 Variable valve timing device (Valve timing change means) 85 cooling water temperature sensor (combustion state detection means) 86 intake pressure sensor (combustion state detection means) 88 intake air quantity sensor (combustion state detection means)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関口 清則 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 衣川 眞澄 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 近藤 利雄 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 3G084 AA01 AA03 BA22 BA23 CA01 EA11 EB12 FA13 FA20 FA22 FA27 FA33 3G092 AA02 AA11 AB03 DA01 DA02 DA10 DF04 FA20 FA31 GA01 HB01Z HC03Z  ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Kiyonori Sekiguchi 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Pref. (72) Inventor Toshio Kondo 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi F-term in DENSO Corporation (reference) 3G084 AA01 AA03 BA22 BA23 CA01 EA11 EB12 FA13 FA20 FA22 FA27 FA33 3G092 AA02 AA11 AB03 DA01 DA02 DA10 DF04 FA20 FA31 GA01 HB01Z HC03Z

Claims (6)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】 燃焼室へ吸入される吸気の通路を開閉す
    る吸気バルブならびに前記燃焼室から排出される排気の
    通路を開閉する排気バルブの開閉タイミングを可変する
    バルブタイミング変更手段を備えるディーゼルエンジン
    を制御する制御装置であって、 前記燃焼室における燃焼状態を検出する燃焼状態検出手
    段と、 前記バルブタイミング変更手段を制御し、前記燃焼状態
    検出手段で検出された前記燃焼室の内部の温度が所定の
    温度以上となると、圧縮比が変更されるように前記吸気
    バルブの開閉タイミングを変更する制御手段と、 を備える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: an intake valve for opening and closing a passage of intake air drawn into a combustion chamber; and a valve timing changing means for changing an opening and closing timing of an exhaust valve for opening and closing a passage of exhaust gas discharged from the combustion chamber. A control device for controlling, wherein a combustion state detecting means for detecting a combustion state in the combustion chamber; and a valve timing changing means for controlling a temperature inside the combustion chamber detected by the combustion state detection means. Control means for changing the opening / closing timing of the intake valve so that the compression ratio is changed when the temperature becomes equal to or higher than the temperature.
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、前記吸気バルブの閉弁
    の遅角により前記圧縮比が低減されるとき、前記燃焼室
    から前記吸気の通路へ漏出する吸気量を予測し前記燃焼
    室へ供給される吸気量を補正する補正手段を有すること
    を特徴とする請求項1記載のディーゼルエンジンの制御
    装置。
    2. The control means predicts an amount of intake air leaking from the combustion chamber to the intake passage and supplies the intake air to the combustion chamber when the compression ratio is reduced by retarding the closing of the intake valve. 2. The control device for a diesel engine according to claim 1, further comprising a correction unit configured to correct the intake air amount to be supplied.
  3. 【請求項3】 前記燃焼状態検出手段は、前記燃焼室に
    おける圧縮端温度および燃焼時の最高温度を算出する算
    出手段を有し、 前記制御手段は、前記最高温度が所定値以上のとき前記
    算出手段で算出された前記最高温度を低減するように前
    記吸気バルブの開閉タイミングを変更し、前記最高温度
    が前記所定値未満のとき前記算出手段で算出された前記
    圧縮端温度を低減するように前記吸気バルブの開閉タイ
    ミングを変更することを特徴とする請求項1または2記
    載のディーゼルエンジンの制御装置。
    3. The combustion state detection means has a calculation means for calculating a compression end temperature in the combustion chamber and a maximum temperature during combustion, and the control means performs the calculation when the maximum temperature is equal to or higher than a predetermined value. Changing the opening / closing timing of the intake valve so as to reduce the maximum temperature calculated by the means; and reducing the compression end temperature calculated by the calculation means when the maximum temperature is less than the predetermined value. 3. The control device for a diesel engine according to claim 1, wherein the opening / closing timing of the intake valve is changed.
  4. 【請求項4】 前記制御手段は、前記燃焼室へ噴射され
    る燃料の噴射量または前記ディーゼルエンジンから発生
    するトルクが所定値未満のとき前記燃焼室の内部の圧力
    を低減して前記圧縮端温度が所定温度以下となるように
    前記吸気バルブの閉弁タイミングを変更し、前記噴射量
    または前記トルクが所定値以上のとき前記燃焼室の内部
    の圧力を増大し前記最高温度が前記所定温度以下となる
    ように前記吸気バルブの閉弁タイミングを変更すること
    を特徴とする請求項1、2または3記載のディーゼルエ
    ンジンの制御装置。
    4. The control means reduces the pressure inside the combustion chamber when the injection amount of fuel injected into the combustion chamber or the torque generated from the diesel engine is less than a predetermined value to reduce the compression end temperature. The valve closing timing of the intake valve is changed so that the temperature is equal to or lower than a predetermined temperature, and the pressure inside the combustion chamber is increased when the injection amount or the torque is equal to or higher than a predetermined value, and the maximum temperature is equal to or lower than the predetermined temperature. 4. The control device for a diesel engine according to claim 1, wherein the closing timing of the intake valve is changed so as to be as follows.
  5. 【請求項5】 前記制御手段は、前記排気の温度が所定
    の温度となるように前記吸気バルブの開閉タイミングを
    変更することを特徴とする請求項1から4のいずれか一
    項記載のディーゼルエンジンの制御装置。
    5. The diesel engine according to claim 1, wherein the control unit changes the opening / closing timing of the intake valve so that the temperature of the exhaust gas reaches a predetermined temperature. Control device.
  6. 【請求項6】 前記制御手段は、前記ディーゼルエンジ
    ンの運転状態にあわせて前記吸気バルブの開弁タイミン
    グならびに前記排気バルブの開弁タイミングを同時に変
    更することを特徴とする請求項5記載のディーゼルエン
    ジンの制御装置。
    6. The diesel engine according to claim 5, wherein said control means simultaneously changes a valve opening timing of said intake valve and a valve opening timing of said exhaust valve in accordance with an operation state of said diesel engine. Control device.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6830020B1 (en) * 2003-05-23 2004-12-14 General Motors Corporation Diesel engine with intake cam phaser for compression ratio control
WO2005113947A1 (en) * 2004-05-21 2005-12-01 Brunel University Method of operating an internal combustion engine
JP2006112272A (en) * 2004-10-13 2006-04-27 Toyota Motor Corp Intake air temperature control system for internal combustion engine
CN100545425C (en) * 2004-05-21 2009-09-30 布鲁内尔大学 The method of operating internal-combustion engines
JP2012057490A (en) * 2010-09-06 2012-03-22 Toyota Motor Corp Engine control device
EP1550794B1 (en) * 2003-12-18 2013-04-17 GM Global Technology Operations LLC Diesel engine with dual-lobed intake cam for compression ratio control
KR102057370B1 (en) * 2014-03-07 2019-12-18 필립 크리스타니 Four-cycle internal combustion engine with pre-stage cooled compression

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6830020B1 (en) * 2003-05-23 2004-12-14 General Motors Corporation Diesel engine with intake cam phaser for compression ratio control
EP1550794B1 (en) * 2003-12-18 2013-04-17 GM Global Technology Operations LLC Diesel engine with dual-lobed intake cam for compression ratio control
WO2005113947A1 (en) * 2004-05-21 2005-12-01 Brunel University Method of operating an internal combustion engine
US7380525B2 (en) 2004-05-21 2008-06-03 Brunel University Method of operating an internal combustion engine
CN100545425C (en) * 2004-05-21 2009-09-30 布鲁内尔大学 The method of operating internal-combustion engines
JP2006112272A (en) * 2004-10-13 2006-04-27 Toyota Motor Corp Intake air temperature control system for internal combustion engine
JP2012057490A (en) * 2010-09-06 2012-03-22 Toyota Motor Corp Engine control device
KR102057370B1 (en) * 2014-03-07 2019-12-18 필립 크리스타니 Four-cycle internal combustion engine with pre-stage cooled compression

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