JP2010534781A - 内燃機関システム - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
火花点火エンジンでは、スロットル弁は、車両運転者が要求する出力に応じて、エンジンに供給される空気の割合を制御して、燃料供給システムが、所望の空気/燃料比を得るために、空気供給率に基づいて或る量の燃料を供給するようにしている。この様なエンジンから出る排出物質を減らすために、NO2を窒素に還元する還元触媒と、COを二酸化炭素に、HCを水とCO2に酸化する酸化触媒の機能性を有している触媒コンバータを使用することが知られている。触媒コンバータを最適に作動させるために、火花点火エンジンは、エンジンのシリンダーに供給される酸素の量が供給される燃料の量を完全に燃焼させるのに必要とされる正確な量になっている化学量論的作動状態の下で運転される。ガソリンの事例では、化学量論的空気/燃料比は、約14.7:1であるが、正確な値は燃料組成によって左右される。
一般に、NOx排出を低減するための取り組みでは、2つの主要な手法が用いられている。第1に、ディーゼルエンジンは、シリンダーの燃焼温度を下げてNOxの発生を低減することを目指して、極端に高い排気ガス再循環(EGR)率で作動される。高いEGR率は、エンジンのアイドリング時、及び比較的低いエンジン負荷状態では効果的であるが、中間から高い負荷状態、例えば車両の加速局面では、相対的に多量の新鮮な空気が燃焼に必要とされるので、高いEGR率を得ることは難しい。第2に、NOx吸収装置(「NOxトラップ」又は「NOx吸収器」)と一般的に呼ばれる装置、及び選択的触媒還元(「SCR」)装置を使用することが知られており、両方の技術は、ディーゼルエンジン技術の当業者にはよく知られている。
圧縮着火エンジン用の代替的排出管理システムを対象とする本発明の第1の利点は、その簡素性である。例えば、三元触媒コンバータは、尿素の保管、供給、及び冷却用サブシステムが必要なSCRシステムに比べて、技術的に複雑ではない。この様な複雑性の低減は、全体的なエンジンシステムの重量及びコストの削減をもたらす。これは、エンジン燃料経済性に関して更なる恩恵をもたらしている。
図1は、本発明による圧縮着火内燃機関2を示しており、同機関は、エンジンの個々のシリンダー(図示せず)から排気ガスフローを集め、排気通路又は管8の中へガスを導く排気マニホールド6が取り付けられているエンジンユニット4を含んでいる。排気通路8は、エンジン4から排気ガス処理装置10まで通じている。
4 エンジン
6 排気マニホールド
8 排気通路、管
10 排気ガス処理装置
12 三元触媒コンバータ
14 ディーゼル微粒子フィルター(DPF)
15 排気出口ノズル
16 酸素センサー
18 第2酸素センサー
30 燃料噴射器
40 ディーゼルエンジン排気処理パッケージ
Claims (11)
- 圧縮着火エンジン(4)と、排気通路(8)と、排気ガス処理装置(10)と、を有している圧縮着火内燃機関システム(2)において、前記排気ガス処理装置(10)は、三元触媒コンバータ(12)を備えている、圧縮着火内燃機関システム。
- 前記エンジン(4)は、実質的に化学量論的燃焼モードで運転されている、請求項1に記載の圧縮着火内燃機関システム。
- 前記排気ガス処理装置(10)は、排気ガスフローの方向で前記三元触媒コンバータ(12)の下流に設置されているディーゼル微粒子フィルター(14)を更に備えている、請求項1又は2に記載の圧縮着火内燃機関システム。
- 前記排気ガス処理装置(10)は、前記排気ガスの成分を監視して、前記三元触媒コンバータ(12)の最適な性能を維持することができるように、前記エンジン(4)に供給される空気/燃料比を正確に制御できるようにするために、前記排気通路(8)の、前記エンジン(4)の下流で、且つ前記三元触媒コンバータ(12)の上流に設置されている第1酸素センサー(16)を含んでいる、請求項1から3の何れかに記載の圧縮着火内燃機関システム。
- 前記排気ガス処理装置(10)は、前記三元触媒コンバータ(12)の下流で、且つ前記ディーゼル微粒子フィルター(14)の上流に設置されている第2酸素センサー(18)を含んでいる、請求項1から4の何れかに記載の圧縮着火内燃機関システム。
- 燃料を前記排気通路(8)の中へ噴射するために、前記三元触媒コンバータ(12)の上流に設置されている燃料噴射器(30)を更に含んでいる、請求項1から5の何れかに記載の圧縮着火内燃機関システム。
- 前記三元触媒コンバータ(12)と、前記ディーゼル微粒子フィルター(14)は、単一ユニット(40)に複合化されている、請求項1から6の何れかに記載の圧縮着火内燃機関システム。
- 前記エンジンは、所定のエンジン負荷の範囲に亘って化学量論的燃焼を提供するために、前記エンジンの1つ又はそれ以上の燃焼室の中へ向かうガスの流量を制御し、及び/又は前記1つ又はそれ以上の燃焼室の中に向かう燃料の噴射を制御するように運転されている、請求項1から7の何れかに記載の圧縮着火内燃機関システム。
- 第1モードでは、低エンジン負荷時に、前記エンジンは、NOx排出物を低減するために、通常のディーゼル燃焼の下で高EGR比率で運転されており、第2モードでは、中間から高エンジン負荷時に、前記エンジンは、NOx排出物を前記三元触媒コンバータを用いて低減することができる化学量論的状態の下で運転されており、第3モードでは、非常に高エンジン負荷及び/又はエンジン速度の下で、前記エンジンは、最大トルクを得るために、通常のディーゼル燃焼状態及び低EGR比率の下で運転されている、請求項8に記載の圧縮着火内燃機関システム。
- 前記エンジンは、空気リードモードで運転されているので、吸気流量は、要求トルクを達成するように制御されており、噴射される燃料の量は、前記吸気流量に基づいた目標の空気/燃料比が得られるように制御されている、請求項8又は9に記載の圧縮着火内燃機関システム。
- 前記エンジンは、準定常エンジン状態の間は、空気リードモードで運転され、トルク要求が急変している状態の間は、燃料リードモードの下で運転される、請求項9に記載の圧縮着火内燃機関システム。
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