JP3229377B2 - 過給機付ディ−ゼルエンジンの排気ガス浄化装置 - Google Patents

過給機付ディ−ゼルエンジンの排気ガス浄化装置

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JP3229377B2 JP19753492A JP19753492A JP3229377B2 JP 3229377 B2 JP3229377 B2 JP 3229377B2 JP 19753492 A JP19753492 A JP 19753492A JP 19753492 A JP19753492 A JP 19753492A JP 3229377 B2 JP3229377 B2 JP 3229377B2
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泰浩 楪
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博文 山内
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    • 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

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、過給機付ディ−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、燃焼室内での空気余
剰率が小さくなるエンジン高負荷時において特に多量に
発生されるものである。
【0004】したがって、本発明の目的は、エンジン高
負荷時におけるスモ−クを低減し得るようにした過給機
付ディ−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、吸気の過給を行なう過給機と、前記過給機による
過給圧を調整する過給圧調整手段と、冷凍サイクルによ
っ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、エンジン負荷を
検出する負荷検出手段と、エンジン回転数を検出する回
転数検出手段と、前記負荷検出手段で検出されるエンジ
ン負荷が高負荷時のとき、前記過給圧調整手段と冷却能
力調整手段とを制御して、前記回転数検出手段で検出さ
れるエンジン回転数が高回転時には低・中回転時に比し
て、過給圧を高くすると共に吸気冷却能力を低くする制
御手段と、を備えた構成としてある。
【0006】エンジンの冷間時には、エンジン高負荷時
でかつ低・中回転時における過給圧を、エンジンの温間
時に比して高めるように過給圧補正を行なう補正手段を
さらに備えた構成とすることができる。
【0007】
【発明の効果】本発明によれば、スモ−クが発生し易い
高負荷時において、エンジンが高回転で十分な過給圧が
得られるときは、過給圧を高い状態として吸入空気量を
十分増大させてすなわち燃焼室内での空気余剰率を高め
て、スモ−クを低減することができる。このとき、吸気
冷却能力が低い状態とされるので、吸気冷却を行なうこ
とに起因するエンジンへの外部負荷を低減しつつ上述の
過給圧増大によって、高負荷時において十分な出力が得
られることになる。また一方、高負荷時における低・中
回転時には、吸気冷却能力を高めることによってスモ−
クの低減は勿論のことNOx低減をも合せて行なうこと
ができ、しかも常用回転域となる一方さほど大きな出力
が要求されない低・中回転時での過給圧を低い状態とす
ることにより、エンジンの信頼性を向上させることがで
きる。
【0008】請求項2に記載したような構成とすること
により、冷間時で特に問題となる着火性の悪化を抑制し
て、スモ−クを低減することができる。
【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。
【0009】各気筒2には、燃料供給手段としての電子
制御式燃料噴射ノズル4がそれぞれ設けられている。こ
の各燃料噴射ノズル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
ノズル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3
00〜1500kgというように高圧となっている。
【0010】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。
【0011】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。
【0012】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。
【0013】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。
【0014】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。
【0015】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。
【0016】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
26〜28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。一方、制御ユニットUからは、前記各燃料噴射ノズ
ル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。
【0017】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。
【0018】
【表1】
【0019】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4に示すフロ−チ
ャ−トを参照しつつ説明するが、その制御内容を図2に
図式的に示してある。なお、以下の説明でSはステップ
を示す。先ず、S1において各センサからの信号が入力
された後、S2において、冷却水温度センサ27で検出
される温度が所定温度以下のエンジン冷間時であるか否
かが判別される。
【0020】S2の判別でNOのときは、エンジン温感
時のときであり、このときは、S3において、センサ2
6で検出されるアクセル開度が所定開度以上の高負荷時
であるか否かが判別される。このS3の判別でYESの
ときは、S4において、センサ28で検出されるエンジ
ン回転数が所定回転数以上の高回転時であるか否かが判
別される。
【0021】S4の判別でYESのときは、S5におい
て制御弁23を閉じることにより冷凍サイクルを利用し
た吸気冷却がカットされる(吸気冷却能力の低い状
態)。この後、S6において過給圧(最大過給圧−以下
同じ)が高い状態とされる。
【0022】S4の判別でNOのとき、あるいはS3の
判別がNOのときは、それぞれS7において、制御弁2
3が開かれて冷凍サイクルを利用した吸気冷却が行なわ
れる(吸気冷却能力の高い状態で、コンプレッサ15は
駆動されるのが前提)。この後、S8において、過給圧
が小さい状態とされる。
【0023】前記S2の判別でYESのとき、すなわち
エンジン冷間時には、S9において、制御弁23を閉じ
ることにより冷凍サイクルを利用した吸気冷却がカット
される。この後、S10において、高負荷時であるか否
かが判別され(S3と同じ)、このS10の判別でYE
Sのときは、S11においてエンジン高回転時であるか
否かが判別される(S4と同じ)。S11の判別でYE
Sのときは、S12において過給圧が高い状態とされ
る。
【0024】S11の判別がNOのときは、S13にお
いて、過給圧が中程度の大きさとされる(S6、S12
と同じように大きい状態としてもよい)。S10の判別
でNOのときは、S14において、過給圧が小さい状態
とされる。
【0025】図3は本発明の他の実施例を示すものであ
り、図2に対応している。本実施例では、高負荷時にお
ける低・中回転時と高回転時との境界付近においては、
過給圧を徐々に変化させると共に、吸気冷却能力を徐々
に変化させるようにしてある。また、本実施例では、吸
気冷却能力の変更を、可変プ−リ21のプ−リ比を変更
することにより行なうようにしてある(制御弁23は開
いていることが前提)。
【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】本発明の制御内容を図式的に示す図。
【図3】本発明の他の制御内容を図式的に示すもので、
図2に対応した図。
【図4】図2に示す制御内容を行なう一例を示すフロ−
チャ−ト。
【符号の説明】
1:エンジン本体 7:吸気通路 8:過給機 10:ウエストゲ−トバルブ(過給圧調整用) 11:アクチュエ−タ(過給圧調整用) 13:エバポレ−タ(吸気冷却用) 14:冷凍装置 23:冷媒制御弁(吸気冷却能力調整用) 21:可変プ−リ(吸気冷却能力調整用) 26:センサ(アクセル開度) 27:センサ(冷却水温) 28:センサ(エンジン回転数) U:制御ユニット
フロントページの続き (72)発明者 山内 博文 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 崎本 正嗣 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 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02B 29/04 F02B 33/44 F02B 37/18

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吸気の過給を行なう過給機と、 前記過給機による過給圧を調整する過給圧調整手段と、 冷凍サイクルによっ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、 エンジン負荷を検出する負荷検出手段と、 エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、 前記負荷検出手段で検出されるエンジン負荷が高負荷時
    のとき、前記過給圧調整手段と冷却能力調整手段とを制
    御して、前記回転数検出手段で検出されるエンジン回転
    数が高回転時には低・中回転時に比して、過給圧を高く
    すると共に吸気冷却能力を低くする制御手段と、 を備えていることを特徴とする過給機付ディ−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、 エンジンの冷間時には、エンジン高負荷時でかつ低・中
    回転時における過給圧を、エンジンの温間時に比して高
    めるように過給圧補正を行なう補正手段をさらに備えて
    いる、ことを特徴とする過給機付ディ−ゼルエンジンの
    排気ガス浄化装置
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