JP3096161B2 - ディ−ゼルエンジンの排気ガス浄化装置 - Google Patents

ディ−ゼルエンジンの排気ガス浄化装置

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JP3096161B2
JP3096161B2 JP04199177A JP19917792A JP3096161B2 JP 3096161 B2 JP3096161 B2 JP 3096161B2 JP 04199177 A JP04199177 A JP 04199177A JP 19917792 A JP19917792 A JP 19917792A JP 3096161 B2 JP3096161 B2 JP 3096161B2
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泰浩 楪
光徳 近藤
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はディ−ゼルエンジンの排
気ガス浄化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】エンジン、特に過給機付きエンジンにお
いては、吸入空気を冷却する冷却手段を設けたものが多
い。この冷却手段として、エンジンにより機械的に駆動
されるコンプレッサを備えた冷凍サイクルを利用したも
のもある。特開昭62−153518号公報には、ガソ
リンエンジンにおいて、ノッキングを生じたときに冷凍
サイクルによる冷却装置を作動させて吸気を冷却するよ
うにしたものが開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近では、
ディ−ゼルエンジンにおける排気ガス浄化が問題となっ
ており、特にスモ−クをいかに低減させるかが大きな問
題となっている。このスモ−クは、燃焼室での空気余剰
率が小さくなったり燃焼性が悪化したときに多量に発生
されるものである。すなわち、空気余剰率が小さくなる
吸気温度の高いときや燃焼性が悪化される高地(大気圧
が低い地域)において、スモ−クが多量に発生し易いも
のとなる。
【0004】したがって、本発明の目的は、スモ−クを
十分に低減し得るようにしたディ−ゼルエンジンの排気
ガス浄化装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にあっては次のような構成としてある。すな
わち、冷媒を循環させて吸気を冷却する冷却手段と、前
記冷却手段の吸気冷却能力を調整する冷却能力調整手段
と、吸気温度を検出する温度検出手段と、大気圧を検出
する大気圧検出手段と、前記温度検出手段で検出される
吸気温度が高いほど前記冷却手段の冷却能力が高くなる
ように前記冷却能力調整手段を制御する冷却能力制御手
段と、前記大気圧検出手段で検出される大気圧が低いと
き、前記冷却手段の冷却能力を所定割合で増大補正する
と共に、前記吸気温度検出手段で検出される吸気温度が
所定温度以上のときは該所定温度未満のときに比して前
記所定割合を小さくする大気圧対応補正手段と、を備え
た構成としてある。
【0006】燃焼室への燃料噴射時期が進角されるほど
前記冷却手段の冷却能力を低下させる進角対応補正手段
と、前記大気圧対応補正手段で補正が行なわれるとき
で、前記吸気温度検出手段で検出される吸気温度が前記
所定温度以上のときは、前記進角対応補正手段による冷
却能力低下の補正を禁止する禁止手段と、をさらに備え
た構成とすることができる。
【0007】前記冷却手段としては、コンプレッサを備
えて冷凍サイクルを行なう冷凍装置とすることができ
る。
【0008】
【発明の効果】本発明によれば、基本的に、吸気温度が
高くなるほど冷却手段による吸気の冷却能力を高めるこ
とにより、燃焼室内に吸気温度に応じて十分な酸素を供
給して、スモ−クを低減することができる。また、燃焼
性が悪化する大気圧の低いときは、吸気の冷却能力を増
大するように補正することによって、この大気圧低下時
におけるスモ−クも低減することができる。さらに、冷
却能力が増大補正される大気圧が低いときで、吸気温度
が所定温度以上の高温となって冷却手段の冷却能力が極
めて大きくなるようなときは、冷却能力の増大補正の増
大割合を小さくすることによって、いたずらに燃費を悪
化させることなくスモ−クを低減することができる。
【0009】請求項2に記載したような構成とすること
により、燃料噴射時期の進角によるスモ−ク低減の分だ
け冷却手段の冷却能力を低下させて、燃費の向上や出力
向上を得つつスモ−クを低減することができ、しかもス
モ−クが多くなる吸気温度が高くなったときは冷却能力
の低下を禁止することによって、スモ−クを常に十分に
低減することができる。
【0010】請求項3に記載したような構成とすること
により、冷却手段の冷却能力を極めて高いものとして、
スモ−ク低減を十分に行なう上で好ましいものとなる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1において、1はディ−ゼルエンジン本体で、
該エンジン本体1は、4つの気筒2が直列に配置された
直列4気筒エンジンとされており、そのクランク軸が符
号3で示される。
【0012】各気筒2には、燃料供給手段としての電子
制御式燃料噴射弁4がそれぞれ設けられている。この各
燃料噴射弁4はそれぞれ電子制御式燃料噴射ポンプ5に
接続され、その燃料噴射ポンプ5には前記クランク軸3
により駆動力が付与される。勿論、各燃料噴射弁4の燃
料噴射圧(以下、噴射圧と称す)は、燃料噴射ポンプ5
により調整されることになっている。なお、燃料噴射ポ
ンプ5の噴射圧力は、1平方cm当り300〜1500
kgというように高圧となっている。
【0013】各気筒2には、既知の如く、排気通路6と
吸気通路7とがそれぞれ連なっている。排気通路6に
は、タ−ボ過給機8のタ−ビンホイ−ル8aが配設され
ている。その一方、タ−ボ過給機8のコンプレッサホイ
−ル8bは吸気通路7に配設されており、したがって、
排気エネルギによってタ−ビンホイ−ル8が回転される
と、シャフト8cを介してコンプレッサホイ−ル8bも
回転されて、これにより、過給(タ−ボ過給)が行なわ
れることになる。
【0014】また、排気通路6には、前記タ−ビンホイ
−ル8aをバイパスするリリ−フ通路9付設されてい
る。このリリ−フ通路9には、ウェストゲ−トバルブ1
0が設けられており、このウェストゲ−トバルブ10
は、駆動アクチュエ−タ11によりその開度が調整され
るようになっている。
【0015】吸気通路7には、前記コンプレッサホイ−
ル8bから下流側に向って順に、インタク−ラ12、吸
気冷却用エバポレ−タ13が配設されている。上記エバ
ポレ−タ13には、車室内空気冷却用冷凍装置14の冷
媒が循環される。すなわち、冷凍装置14は、既知の如
く、コンプレッサ15、コンデンサ16、冷媒貯留タン
ク17、膨張弁18、車室内空気冷却用冷媒制御弁1
9、車室内空気冷却用エバポレ−タ20とを備えてい
る。上記コンプレッサ15は、可変プ−リ21、電磁ク
ラッチ22等を介してクランク軸3によって駆動され
る。
【0016】上記可変プ−リ21のプ−リ比を変更する
ことにより、エンジン回転数に対するコンプレッサ15
の回転数の比が変更可能とされ、このプ−リ比すなわち
回転比が大きくなる(コンプレッサ15の回転数が増大
する)ほど、コンプレッサ15の出力エネルギが大きく
なって、冷凍装置14の冷凍能力が増大される。
【0017】冷凍装置14には、上記エバポレ−タ20
及び冷媒制御弁19に対してバイパスするようにして前
記エバポレ−タ13が付設され、そのエバポレ−タ13
と冷凍装置14との間には、吸気冷却用冷媒制御弁23
が介在されている。この吸気冷却用制御弁23と車室用
制御弁19との開度比を変更することによっても、エバ
ポレ−タ13による吸気冷却能力が変更され得る。
【0018】エバポレ−タ13の底部と当該エバポレ−
タ13下流の吸気通路7とが、吸気通路7に比して十分
細い通路24によって接続され、この通路24には開閉
弁からなる制御弁24が接続されている。これにより、
エンジン運転中に制御弁24を開くと、エバポレ−タ1
3の底部にたまった結露水が、ベンチュリ効果によっ
て、通路24を介して吸気通路7へ吸引される。
【0019】図1における符号Uは例えばマイクロコン
ピュ−タで構成された制御ユニットで、該制御ユニット
Uは、既知のように、CPU、ROM、RAM、CLO
CK等を有している。この制御ユニットUには、センサ
26〜30からの各種信号が入力されるようになってい
る。センサ26はアクセルペダル29の踏込み量すなわ
ちエンジン負荷となるアクセル開度を検出するものであ
る。センサ27はエンジン冷却水温を検出するものであ
る。センサ28はエンジン回転数を検出するものであ
る。センサ29は吸気温度を検出するものであり、実施
例では、エバポレ−タ13下流の吸気通路7内での吸気
温度を検出するものとなっている。センサ30は大気圧
を検出するものである。一方、制御ユニットUからは、
前記各燃料噴射弁4、燃料噴射ポンプ5、駆動アクチュ
エ−タ11、可変プ−リ21、制御弁23、25に制御
信号が出力されるようになっている。
【0020】次に、上記制御ユニットUによる制御内容
について説明するが、基本的には、次の表1に示すよう
に、エンジンの運転状態(実施例では5種類)に応じ
て、吸気冷却(エバポレ−タ13による冷却作用)のO
N、OFFと、燃料噴射時期と、燃料噴射圧力と、最大
過給圧との設定、変更が行なわれる。このうち、制御の
優先順位は、優先順位の高い方から低い方に順次、暖機
中(冷機時)、低気温時、加速時、高地、通常時とされ
る。なお、エバポレ−タ13による冷却作用のON、O
FFは吸気冷却用制御弁23の開閉切換によって行なわ
れるが、エバポレ−タ13の冷却作用のON時には、コ
ンプレッサ15が駆動されることが前提となる。
【0021】
【表1】
【0022】次に、制御ユニットUによる制御内容のう
ち、本発明に関係する部分について図2に示すフロ−チ
ャ−トを参照しつつ説明する。なお、以下の説明でPは
ステップを示す。また、以下の制御で用いるマップは、
制御ユニットUのROMに記憶されているものである。
【0023】先ず、P1において各センサからの信号が
入力された後、P2において、センサ29で検出された
吸気温度に応じて、エバポレ−タ13による基本の吸気
冷却能力CABが設定される。この基本冷却能力CAB
は、可変プ−リ21のプ−リ比あるいは制御弁23の開
度の少なくともいずれか一方に対する制御量として設定
される。そして、P2で設定される基本冷却能力CAB
は、図5の破線で示すように、平地に対応したもので、
吸気温度が高くなるほど冷却能力が高くなるように設定
される(図5の破線で示すような基本特性は、ROMに
記憶されている)。
【0024】P2の後、P3において、センサ29で検
出される吸気温度が所定温度未満の低温時であるか否か
が判別される。このP3の判別でYESのときは、P4
に移行して、低温時に対応した大気圧対応補正と進角対
応補正とがなされる。すなわち、P4において、高地で
あるか否かすなわちセンサ30で検出される大気圧が所
定圧力未満の低圧時であるか否かが判別される。
【0025】P4の判別でYESのときは、P5におい
て、大気圧に応じた冷却能力の増大補正が行なわれる。
すなわち、P2での基本冷却能力CABに対して、図3
に示すマップから読出された大気圧に応じた補正係数α
1(α1>1)が乗算されて、大気圧対応補正後の冷却
能力CABが設定される。このα1は、大気圧が低くな
るほど大きくなるように設定されている。
【0026】P5の後、あるいはP4での判別がNOの
ときは、それぞれP6において、燃料噴射時期の進角量
に応じた冷却能力の減少補正が行なわれる。すなわち、
P2あるいはP5で設定された冷却能力CABに対し
て、図4に示すマップから読出された補正係数β(<
1)を乗算することにより、進角対応補正された冷却能
力CAFが算出される。このβは、燃料噴射時期が進角
されるほど小さくなるように設定されている。なお、燃
料噴射時期そのものは、既知のように、エンジン負荷や
エンジン回転数をパラメ−タとして変更される。
【0027】P6の後は、P7において、冷却能力CA
Fとなるように制御弁23あるいは可変プ−リ21に制
御信号が出力される(CAFの実現)。
【0028】前記P3の判別でNOのときは、P8にお
いて、高地であるか否かが判別される(P4と同じ)。
このP8の判別でYESのときは、P9において、大気
圧に応じた冷却能力の増大補正が行なわれる。すなわ
ち、P2で設定された冷却能力CABに対して、図3に
示すマップから読出された補正係数α2(>1)を乗算
して、大気圧対応補正された冷却能力CAFが算出され
る。このα2は、大気圧が低いほど大きくなるように設
定されているが、前述のα1よりは小さい値とされる。
【0029】P9の後は、前述のP7に移行して、冷却
能力CAFが実現される。また、P8の判別でNOのと
きは、P6において前述の進角対応補正がなされた後、
P7へ移行する。
【0030】前述した制御内容について、図5を参照し
つつ説明する。先ず、P2での冷却能力CABが図5破
線で示すものである。吸気温度が所定温度T1未満の低
温時には、P5での大気圧対応補正によって、図5実線
で示すように冷却能力が増大補正される。また、P6で
の進角対応補正によって、図5一点鎖線で示すように冷
却能力が減少補正される。
【0031】一方、吸気温度が所定温度T1以上の高温
時には、大気圧対応補正が行なわれるものの、大気圧対
応補正を減少させるような進角対応補正は行なわれない
ものとなる。ただし、進角対応補正は、大気圧が高い平
地では行なわれることなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す全体系統図。
【図2】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。
【図3】大気圧に応じた補正係数の設定例を示す図。
【図4】燃料噴射時期の進角量に応じた補正係数の設定
例を示す図。
【図5】吸気温度に応じた基本冷却能力の設定例および
図2の制御内容を図式的示すための図。
【符号の説明】
1:エンジン本体 4:燃料噴射弁 5:燃料噴射ポンプ 7:吸気通路 13:エバポレ−タ(吸気冷却用) 14:冷凍装置 15:コンプレッサ 21:可変プ−リ(吸気冷却能力調整用) 23:冷媒制御弁(吸気冷却能力調整用) 29:センサ(吸気温度) 30:センサ(大気圧) U:制御ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楪 泰浩 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (72)発明者 近藤 光徳 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (72)発明者 荒木 啓二 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭51−137015(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02B 29/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】冷媒を循環させて吸気を冷却する冷却手段
    と、 前記冷却手段の吸気冷却能力を調整する冷却能力調整手
    段と、 吸気温度を検出する温度検出手段と、 大気圧を検出する大気圧検出手段と、 前記温度検出手段で検出される吸気温度が高いほど前記
    冷却手段の冷却能力が高くなるように前記冷却能力調整
    手段を制御する冷却能力制御手段と、 前記大気圧検出手段で検出される大気圧が低いとき、前
    記冷却手段の冷却能力を所定割合で増大補正すると共
    に、前記吸気温度検出手段で検出される吸気温度が所定
    温度以上のときは該所定温度未満のときに比して前記所
    定割合を小さくする大気圧対応補正手段と、を備えてい
    ることを特徴とするディ−ゼルエンジンの排気ガス浄化
    装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、 燃焼室への燃料噴射時期が進角されるほど前記冷却手段
    の冷却能力を低下させる進角対応補正手段と、 前記大気圧対応補正手段で補正が行なわれるときで、前
    記吸気温度検出手段で検出される吸気温度が前記所定温
    度以上のときは、前記進角対応補正手段による冷却能力
    低下の補正を禁止する禁止手段と、をさらに備えている
    もの。
  3. 【請求項3】請求項1または2のいずれか1項におい
    て、 前記冷却手段が、コンプレッサを備えて冷凍サイクルを
    行なう冷凍装置とされているもの。
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