JP3513964B2 - ディーゼルエンジンの排気ガス低減装置 - Google Patents
ディーゼルエンジンの排気ガス低減装置Info
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- 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
-
- 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
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンの排
気ガス中に含まれるＮＯX の低減効果のバラツキを防止
するＥＧＲシステムを備えたディーゼルエンジンの排気
ガス低減装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】ディーゼルエンジンのＮＯX 低減対策と
して、ＥＧＲが有効な手段として知られており、排気管
から吸気管又は吸気マニホールドに排気ガスの一部を還
流するように構成しているのが一般的であった。しか
し、ＥＧＲによる燃焼速度の低下の影響を受けて、スモ
ークが悪化する傾向があることから、スモークの悪化を
最小限にとどめるべく、ＥＧＲガスを直接筒内に噴射す
ることにより、少量のＥＧＲガスでＮＯX 低減を有効に
行う方法が提案されている。 【０００３】その直接筒内にＥＧＲガスを供給するシス
テムの概略を図６に示す。ディーゼルエンジン１の排気
ガスの大半は排気マニホールド２及び排気管３を通っ
て、マフラー４で消音された後、排出されるようになっ
ているが、排気ガスの一部は、排気管３の途中に接続さ
れたＥＧＲ管５を通って、ガス加圧装置（エアコンプレ
ッサ）６に供給され、ここで圧縮行程の最大筒内圧より
も高圧に加圧して、加圧ガス貯蔵タンク７に供給し、ガ
ス噴射弁８の開弁期間をコントロールすることにより、
加圧ガス貯蔵タンク７から筒内に供給されるＥＧＲガス
の噴射量をコントロールするようにしている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したＥ
ＧＲシステムの配管系の容積は、ガス加圧装置６の内部
容積、加圧ガス貯蔵タンク７の容積、及び、排気管３か
ら分岐する部分を起点としてガス噴射弁８までの間に延
設されるＥＧＲ管５の容積を合計したものであり、特
に、噴射するＥＧＲガスの圧力を安定させるために、加
圧ガス貯蔵タンク７の容積は、ある程度の余裕を見込ん
で大きめに設定する必要がある。 【０００５】一方で、ＥＧＲシステムの配管系の合計容
積に対する、１回の噴射に必要とされるＥＧＲガスの量
は極めて少ないため、ＥＧＲガスが排気管３から採取さ
れてから筒内に噴射されるまでに、ＥＧＲシステムの配
管系に滞留される時間が長くなる。即ち、上述のガス噴
射弁８による１回当たりのＥＧＲガス噴射量をＶE （c
c）とし、ＥＧＲシステム全体の配管容積をＶS （cc）
とすると、ＶE はＶS に較べてかなり小さく、システム
配管内にはＶS ／ＶE 回噴射できる分だけの採取ガスが
存在することになる。 【０００６】その結果、ガス噴射弁８による噴射時間の
間隔をＴ（秒）とすると、筒内に噴射されるＥＧＲガス
中には、現在からＴ・ＶS ／ＶE （秒）以前までのガス
が混在することになり、タイムラグが生じる。更に、Ｅ
ＧＲガス中のＯ2 濃度やＣＯ 2 濃度は、エンジンの運転
状況により刻々と変化し、同一量のＥＧＲガスを噴射し
ても、ＮＯX 低減効果に大きな差が出るので、ＮＯX 低
減効果が十分に得られないという問題があった。このよ
うな時間的なズレによる制御誤差は、特にエンジンの運
転状態の変動が大きい場合に顕著となるので、以前から
改善が要望されていた。 【０００７】本発明は以上の問題点に鑑みて、現在より
所定時間前までの運転状態の検出値から、噴射するＥＧ
Ｒガス中のＯ2 濃度を予測し、その予測値により、筒内
に噴射する所定ＥＧＲガスの噴射量を補正する制御を行
い、常に最適なＮＯX 低減効果を得ることができるディ
ーゼルエンジンの排気ガス低減装置を提供することを目
的とするものである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係るディーゼルエンジンの排気ガス低減装置
は、ＥＧＲガスを圧縮行程における最大筒内圧よりも高
圧にする加圧装置と、加圧されたＥＧＲガスを貯蔵する
タンクと、このタンク内のＥＧＲガスを筒内に噴射する
噴射弁とを備えたディーゼルエンジンにおいて、エンジ
ン回転数及びエンジン負荷を検出するセンサと、エンジ
ン回転数及びエンジン負荷に対応する排気ガス中のＯ2
濃度及び前記噴射弁の開弁期間を決定するマップとを設
けると共に、検出されたエンジン回転数及びエンジン負
荷の経時的変化に基づいて算出されるＯ2 濃度の変化率
により開弁期間を補正して前記噴射弁を開閉制御するコ
ントローラを設けたものである。 【０００９】本発明者らは、エンジンの運転状態、即ち
エンジン回転数とエンジン負荷に応じて、排気ガス中に
含まれるＯ2 及びＣＯ2 の濃度が変動するという点、ま
た、排気ガス中のＯ2 及びＣＯ2 の濃度により、ＮＯX
低減効果にかなりの差が出るという点、の以上の２点に
着目して、Ｏ2 又はＣＯ2 の濃度の変化により、ＥＧＲ
ガスの噴射弁の開弁時間を制御することを創案したので
ある。また、Ｏ2 濃度による制御とＣＯ2 濃度による制
御を較べた場合、前者の方がより適切な制御を行えると
いうことも実験にて確認された。 【００１０】開弁時間を補正する際には、ＥＧＲシステ
ムの配管系の合計容積ＶS と、１回の噴射に必要とされ
るＥＧＲガスの量ＶE との比を勘案し、システム配管内
に残留しているＥＧＲガスのＯ2 濃度と噴射量の関係が
適切になるように、噴射弁の開閉タイミングの補正を行
う。 【００１１】 【作 用】本発明に係るディーゼルエンジンの排気ガス
低減装置は以上の構成を有しているため、前記センサに
よって検出されたエンジン回転数とエンジン負荷の検出
信号をコントローラに入力することにより、排気ガス中
に含まれるＯ2 濃度をマップから逐次読み出すことがで
き、更に、読み出されたＯ2 濃度の変化状況により、マ
ップから読み出された噴射期間を補正して、前記コント
ローラから出力される制御信号によって噴射弁を開閉制
御し、タンク内に貯蔵された高圧のＥＧＲガスを筒内に
直接噴射することができる。 【００１２】これにより、運転状況によって刻々と変化
するＥＧＲガス中のＯ2 濃度を予測し、その予測値によ
って筒内に噴射するＥＧＲガス量をコントロールするこ
とになり、ＥＧＲによるＮＯX 低減効果のバラツキを防
止して、常に最適なＮＯX 低減効果を得られる。 【００１３】 【実施例】次に図面を参照して本発明の一実施例につき
説明する。図１は本実施例のＥＧＲシステムの概略図で
あり、ディーゼルエンジン11のシリンダヘッドには排気
マニホールド12が取り付けられており、更に、この排気
マニホールド12には排気管13が接続されている。排気管
13の途中にはＥＧＲ管14の一端が接続されており、他端
は加圧ガス圧力制御弁15を介してガス加圧装置16に接続
されている。 【００１４】また、このガス加圧装置16には高圧ＥＧＲ
管17の一端が接続されており、他端は加圧ガス貯蔵タン
ク18に接続されている。更に、加圧ガス貯蔵タンク18に
はＥＧＲ分配管19の一端が接続され、その他端は各気筒
毎に設けられたガス噴射弁20に接続されており、これら
のガス噴射弁20から高圧のＥＧＲガスを筒内に直接噴射
できるように構成されている。 【００１５】このガス噴射弁20の配置は図２に示すよう
に、シリンダヘッド21に固定されて燃焼室22に臨むよう
に設けられており、また、図中には、ＥＧＲ分配管19か
らの供給経路と、排気バルブ23により開閉される排気ポ
ート24への排出経路が示されており、この排出経路は排
気管13側と、ＥＧＲ管14側に分岐されている。本実施例
では、燃料噴射ノズル25も燃焼室22に臨む直噴式となっ
ているが、副室式のディーゼルエンジンにも本発明を適
用することができる。 【００１６】上述したガス噴射弁20の開弁期間は、コン
トローラ26により制御されるようになっている一方、こ
のコントローラ26には、エンジン回転数を検出する回転
センサ27からの検出信号ＮE と、エンジン負荷を検出す
る負荷センサ28からの検出信号ＶL と、前記加圧ガス貯
蔵タンク18に設けられた圧力センサ29からの検出信号Ｐ
T が入力されるようになっている。尚、負荷ＶL の検出
値は、アクセル開度センサ、燃料噴射ポンプ内のラック
位置検出センサなどにより検出できる値を使用する。 【００１７】このコントローラ26からは、ガス噴射弁20
の開弁期間を制御する制御信号ＣTの他に、加圧ガス圧
力制御弁15を開閉して、加圧ガス貯蔵タンク18の内圧を
調整するための制御信号ＣP が出力されるようになって
いる。また、このコントローラ26に内蔵されているＲＯ
Ｍには、図３及び図４に示すようなマップが記憶されて
いる。 【００１８】図３のマップからは、検出されたエンジン
回転数（定格回転数に対する比）及びエンジン負荷
（率）に対応して排気ガス中のＯ2 濃度α（％）が読み
出せるようになっており、図４のマップからは、エンジ
ン回転数（定格回転数に対する比）及びエンジン負荷
（率）に対応して、ガス噴射弁20の最適な開弁時間、即
ちＥＧＲガスの噴射期間Ｔ′（ms）が読み出せるように
なっている。 【００１９】次に、本実施例のガス噴射弁20の開弁期間
を決定するためのフローチャートを図５に示す。まず、
エンジン11のスターターキーなどの起動手段に連動し
て、プログラムがスタートすると、ステップＳ1 におい
て、回転センサ27によりエンジン回転数を検出して検出
値ＮE を読み込む。次に、ステップＳ2 において負荷セ
ンサ28によりエンジン負荷を検出して検出値ＶL を読み
込む。 【００２０】次のステップＳ3 では、所定の単位時間ｔ
にＮ回サンプリングした検出値ＮE，ＶL に基づいて、
図３に示すマップから、排気ガス中に含まれるＯ2 の濃
度を逐次求め、α1 ，……，αN を読み出す。そして、
ステップＳ4 において、平均Ｏ2 濃度β1 ＝（α1 ＋α
2 ＋……＋αN-1 ＋αN ）／Ｎを算出する。次に、ステ
ップＳ5 において、α1 →α2 ，……，αN-1 →αN と
いうように順次数値を置き換え、時間ｔ／Ｎ経過後の平
均Ｏ2 濃度の近似値として、前記同様にβ2 ＝（α2 ＋
α3 ＋……＋αN ＋αN ）／Ｎを求める。 【００２１】次のステップＳ6 では、Ｏ2 濃度の変化率
γ（＝β2 ／β1 ）を求め、エンジン11の運転状態がど
のように変化しているのかを間接的に検出する。そし
て、この変化率γを、今後の運転状態の変化を予測する
ための補正係数とする。一方、ステップＳ7 では、エン
ジン回転数ＮE とエンジン負荷ＶL に基づき、図４に示
すマップから、ＮE ，ＶL の検出時点において最適なガ
ス噴射弁20の開弁時間、即ちＥＧＲガスの噴射期間
ｔ1 ，……，ｔn を読み出す。 【００２２】尚、ＥＧＲガス中のＯ2 濃度は高負荷では
低く、低負荷では高くなるため、同一量のＥＧＲガスを
噴射した場合には、ＮＯX 低減効果は高負荷では高く、
低負荷では低くなる。従って、低負荷ほど多量のＥＧＲ
ガスを噴射する必要があるため、ガス噴射期間Ｔ′も長
くなるように設定する。また、図４に示す運転領域Ａは
ＮＯX よりもスモークの排出が問題となる領域であり、
通常はＥＧＲを実施しない。一方、運転領域Ｂは通常の
吸気管ＥＧＲを実施してもスモークの悪化がないため、
この運転領域Ｂの範囲内に限っては、本実施例における
ＥＧＲガス噴射装置の代わりに吸気管ＥＧＲで代用する
ことも可能である。 【００２３】そして、次のステップＳ8 において、
ＮE ，ＶL の検出時と、これらの検出値に基づくガス噴
射弁20の開弁時とのタイムラグを補正するために、前述
の予測データとして求められた変化率γを利用して、Ｎ
E ，ＶL を検出した瞬間のガス噴射弁20の開弁時間、即
ちＥＧＲガスの噴射期間Ｔを、ＮE ，ＶL 検出時の直前
の瞬間における検出値により制御するため、Ｔ＝γ・
Ｔ′として算出する。 【００２４】尚、上記ステップＳ3 において検出するＮ
E ，ＶL は、所定の単位時間ｔにＮ回サンプリングして
いるが、この検出サイクルは、ガス噴射弁20の１回の噴
射量と、ＥＧＲシステムの配管容積の比で決定されるの
で、ガス噴射弁20の１回の噴射量の平均値をとって固定
サイクルで検出するか、或いは、各回のガス噴射弁20の
１回の噴射量により変動サイクルで検出するか、何れの
方法でも構わない。 【００２５】尚、本実施例では、加圧ガス圧力センサ18
の検出値により、電磁弁を用いた加圧ガス圧力制御弁15
の開閉を電気的に制御しているが、これに代えて、機械
的な圧力調整弁を使用して実施することも勿論可能であ
る。 【００２６】 【発明の効果】本発明のディーゼルエンジンの排気ガス
低減装置は、ＥＧＲガスを圧縮行程における最大筒内圧
よりも高圧にする加圧装置と、加圧されたＥＧＲガスを
貯蔵するタンクと、このタンク内のＥＧＲガスを筒内に
噴射する噴射弁とを備えたディーゼルエンジンにおい
て、エンジン回転数及びエンジン負荷を検出するセンサ
と、エンジン回転数及びエンジン負荷に対応する排気ガ
ス中のＯ2 濃度及び前記噴射弁の開弁期間を決定するマ
ップとを設けると共に、検出されたエンジン回転数及び
エンジン負荷の経時的変化に基づいて算出されるＯ2 濃
度の変化率により開弁期間を補正して前記噴射弁を開閉
制御するコントローラを設けたので、以下の効果を奏す
ることができる。 【００２７】前記センサによって検出されたエンジン回
転数とエンジン負荷の検出信号をコントローラに入力す
ることにより、排気ガス中に含まれるＯ2 濃度をマップ
から逐次読み出し、更に、読み出されたＯ2 濃度の変化
状況により、マップから読み出された噴射期間を補正し
て、前記コントローラから出力される制御信号によって
噴射弁を開閉制御し、タンク内に貯蔵された高圧のＥＧ
Ｒガスを筒内に直接噴射することができる。 【００２８】従って、運転状況によって刻々と変化する
ＥＧＲガス中のＯ2 濃度を予測し、その予測値によって
筒内に噴射するＥＧＲガス量をコントロールすることが
可能となり、ＥＧＲによるＮＯX 低減効果のバラツキを
防止して、常に最適なＮＯX低減効果を得ることができ
る。
気ガス中に含まれるＮＯX の低減効果のバラツキを防止
するＥＧＲシステムを備えたディーゼルエンジンの排気
ガス低減装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】ディーゼルエンジンのＮＯX 低減対策と
して、ＥＧＲが有効な手段として知られており、排気管
から吸気管又は吸気マニホールドに排気ガスの一部を還
流するように構成しているのが一般的であった。しか
し、ＥＧＲによる燃焼速度の低下の影響を受けて、スモ
ークが悪化する傾向があることから、スモークの悪化を
最小限にとどめるべく、ＥＧＲガスを直接筒内に噴射す
ることにより、少量のＥＧＲガスでＮＯX 低減を有効に
行う方法が提案されている。 【０００３】その直接筒内にＥＧＲガスを供給するシス
テムの概略を図６に示す。ディーゼルエンジン１の排気
ガスの大半は排気マニホールド２及び排気管３を通っ
て、マフラー４で消音された後、排出されるようになっ
ているが、排気ガスの一部は、排気管３の途中に接続さ
れたＥＧＲ管５を通って、ガス加圧装置（エアコンプレ
ッサ）６に供給され、ここで圧縮行程の最大筒内圧より
も高圧に加圧して、加圧ガス貯蔵タンク７に供給し、ガ
ス噴射弁８の開弁期間をコントロールすることにより、
加圧ガス貯蔵タンク７から筒内に供給されるＥＧＲガス
の噴射量をコントロールするようにしている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したＥ
ＧＲシステムの配管系の容積は、ガス加圧装置６の内部
容積、加圧ガス貯蔵タンク７の容積、及び、排気管３か
ら分岐する部分を起点としてガス噴射弁８までの間に延
設されるＥＧＲ管５の容積を合計したものであり、特
に、噴射するＥＧＲガスの圧力を安定させるために、加
圧ガス貯蔵タンク７の容積は、ある程度の余裕を見込ん
で大きめに設定する必要がある。 【０００５】一方で、ＥＧＲシステムの配管系の合計容
積に対する、１回の噴射に必要とされるＥＧＲガスの量
は極めて少ないため、ＥＧＲガスが排気管３から採取さ
れてから筒内に噴射されるまでに、ＥＧＲシステムの配
管系に滞留される時間が長くなる。即ち、上述のガス噴
射弁８による１回当たりのＥＧＲガス噴射量をＶE （c
c）とし、ＥＧＲシステム全体の配管容積をＶS （cc）
とすると、ＶE はＶS に較べてかなり小さく、システム
配管内にはＶS ／ＶE 回噴射できる分だけの採取ガスが
存在することになる。 【０００６】その結果、ガス噴射弁８による噴射時間の
間隔をＴ（秒）とすると、筒内に噴射されるＥＧＲガス
中には、現在からＴ・ＶS ／ＶE （秒）以前までのガス
が混在することになり、タイムラグが生じる。更に、Ｅ
ＧＲガス中のＯ2 濃度やＣＯ 2 濃度は、エンジンの運転
状況により刻々と変化し、同一量のＥＧＲガスを噴射し
ても、ＮＯX 低減効果に大きな差が出るので、ＮＯX 低
減効果が十分に得られないという問題があった。このよ
うな時間的なズレによる制御誤差は、特にエンジンの運
転状態の変動が大きい場合に顕著となるので、以前から
改善が要望されていた。 【０００７】本発明は以上の問題点に鑑みて、現在より
所定時間前までの運転状態の検出値から、噴射するＥＧ
Ｒガス中のＯ2 濃度を予測し、その予測値により、筒内
に噴射する所定ＥＧＲガスの噴射量を補正する制御を行
い、常に最適なＮＯX 低減効果を得ることができるディ
ーゼルエンジンの排気ガス低減装置を提供することを目
的とするものである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係るディーゼルエンジンの排気ガス低減装置
は、ＥＧＲガスを圧縮行程における最大筒内圧よりも高
圧にする加圧装置と、加圧されたＥＧＲガスを貯蔵する
タンクと、このタンク内のＥＧＲガスを筒内に噴射する
噴射弁とを備えたディーゼルエンジンにおいて、エンジ
ン回転数及びエンジン負荷を検出するセンサと、エンジ
ン回転数及びエンジン負荷に対応する排気ガス中のＯ2
濃度及び前記噴射弁の開弁期間を決定するマップとを設
けると共に、検出されたエンジン回転数及びエンジン負
荷の経時的変化に基づいて算出されるＯ2 濃度の変化率
により開弁期間を補正して前記噴射弁を開閉制御するコ
ントローラを設けたものである。 【０００９】本発明者らは、エンジンの運転状態、即ち
エンジン回転数とエンジン負荷に応じて、排気ガス中に
含まれるＯ2 及びＣＯ2 の濃度が変動するという点、ま
た、排気ガス中のＯ2 及びＣＯ2 の濃度により、ＮＯX
低減効果にかなりの差が出るという点、の以上の２点に
着目して、Ｏ2 又はＣＯ2 の濃度の変化により、ＥＧＲ
ガスの噴射弁の開弁時間を制御することを創案したので
ある。また、Ｏ2 濃度による制御とＣＯ2 濃度による制
御を較べた場合、前者の方がより適切な制御を行えると
いうことも実験にて確認された。 【００１０】開弁時間を補正する際には、ＥＧＲシステ
ムの配管系の合計容積ＶS と、１回の噴射に必要とされ
るＥＧＲガスの量ＶE との比を勘案し、システム配管内
に残留しているＥＧＲガスのＯ2 濃度と噴射量の関係が
適切になるように、噴射弁の開閉タイミングの補正を行
う。 【００１１】 【作 用】本発明に係るディーゼルエンジンの排気ガス
低減装置は以上の構成を有しているため、前記センサに
よって検出されたエンジン回転数とエンジン負荷の検出
信号をコントローラに入力することにより、排気ガス中
に含まれるＯ2 濃度をマップから逐次読み出すことがで
き、更に、読み出されたＯ2 濃度の変化状況により、マ
ップから読み出された噴射期間を補正して、前記コント
ローラから出力される制御信号によって噴射弁を開閉制
御し、タンク内に貯蔵された高圧のＥＧＲガスを筒内に
直接噴射することができる。 【００１２】これにより、運転状況によって刻々と変化
するＥＧＲガス中のＯ2 濃度を予測し、その予測値によ
って筒内に噴射するＥＧＲガス量をコントロールするこ
とになり、ＥＧＲによるＮＯX 低減効果のバラツキを防
止して、常に最適なＮＯX 低減効果を得られる。 【００１３】 【実施例】次に図面を参照して本発明の一実施例につき
説明する。図１は本実施例のＥＧＲシステムの概略図で
あり、ディーゼルエンジン11のシリンダヘッドには排気
マニホールド12が取り付けられており、更に、この排気
マニホールド12には排気管13が接続されている。排気管
13の途中にはＥＧＲ管14の一端が接続されており、他端
は加圧ガス圧力制御弁15を介してガス加圧装置16に接続
されている。 【００１４】また、このガス加圧装置16には高圧ＥＧＲ
管17の一端が接続されており、他端は加圧ガス貯蔵タン
ク18に接続されている。更に、加圧ガス貯蔵タンク18に
はＥＧＲ分配管19の一端が接続され、その他端は各気筒
毎に設けられたガス噴射弁20に接続されており、これら
のガス噴射弁20から高圧のＥＧＲガスを筒内に直接噴射
できるように構成されている。 【００１５】このガス噴射弁20の配置は図２に示すよう
に、シリンダヘッド21に固定されて燃焼室22に臨むよう
に設けられており、また、図中には、ＥＧＲ分配管19か
らの供給経路と、排気バルブ23により開閉される排気ポ
ート24への排出経路が示されており、この排出経路は排
気管13側と、ＥＧＲ管14側に分岐されている。本実施例
では、燃料噴射ノズル25も燃焼室22に臨む直噴式となっ
ているが、副室式のディーゼルエンジンにも本発明を適
用することができる。 【００１６】上述したガス噴射弁20の開弁期間は、コン
トローラ26により制御されるようになっている一方、こ
のコントローラ26には、エンジン回転数を検出する回転
センサ27からの検出信号ＮE と、エンジン負荷を検出す
る負荷センサ28からの検出信号ＶL と、前記加圧ガス貯
蔵タンク18に設けられた圧力センサ29からの検出信号Ｐ
T が入力されるようになっている。尚、負荷ＶL の検出
値は、アクセル開度センサ、燃料噴射ポンプ内のラック
位置検出センサなどにより検出できる値を使用する。 【００１７】このコントローラ26からは、ガス噴射弁20
の開弁期間を制御する制御信号ＣTの他に、加圧ガス圧
力制御弁15を開閉して、加圧ガス貯蔵タンク18の内圧を
調整するための制御信号ＣP が出力されるようになって
いる。また、このコントローラ26に内蔵されているＲＯ
Ｍには、図３及び図４に示すようなマップが記憶されて
いる。 【００１８】図３のマップからは、検出されたエンジン
回転数（定格回転数に対する比）及びエンジン負荷
（率）に対応して排気ガス中のＯ2 濃度α（％）が読み
出せるようになっており、図４のマップからは、エンジ
ン回転数（定格回転数に対する比）及びエンジン負荷
（率）に対応して、ガス噴射弁20の最適な開弁時間、即
ちＥＧＲガスの噴射期間Ｔ′（ms）が読み出せるように
なっている。 【００１９】次に、本実施例のガス噴射弁20の開弁期間
を決定するためのフローチャートを図５に示す。まず、
エンジン11のスターターキーなどの起動手段に連動し
て、プログラムがスタートすると、ステップＳ1 におい
て、回転センサ27によりエンジン回転数を検出して検出
値ＮE を読み込む。次に、ステップＳ2 において負荷セ
ンサ28によりエンジン負荷を検出して検出値ＶL を読み
込む。 【００２０】次のステップＳ3 では、所定の単位時間ｔ
にＮ回サンプリングした検出値ＮE，ＶL に基づいて、
図３に示すマップから、排気ガス中に含まれるＯ2 の濃
度を逐次求め、α1 ，……，αN を読み出す。そして、
ステップＳ4 において、平均Ｏ2 濃度β1 ＝（α1 ＋α
2 ＋……＋αN-1 ＋αN ）／Ｎを算出する。次に、ステ
ップＳ5 において、α1 →α2 ，……，αN-1 →αN と
いうように順次数値を置き換え、時間ｔ／Ｎ経過後の平
均Ｏ2 濃度の近似値として、前記同様にβ2 ＝（α2 ＋
α3 ＋……＋αN ＋αN ）／Ｎを求める。 【００２１】次のステップＳ6 では、Ｏ2 濃度の変化率
γ（＝β2 ／β1 ）を求め、エンジン11の運転状態がど
のように変化しているのかを間接的に検出する。そし
て、この変化率γを、今後の運転状態の変化を予測する
ための補正係数とする。一方、ステップＳ7 では、エン
ジン回転数ＮE とエンジン負荷ＶL に基づき、図４に示
すマップから、ＮE ，ＶL の検出時点において最適なガ
ス噴射弁20の開弁時間、即ちＥＧＲガスの噴射期間
ｔ1 ，……，ｔn を読み出す。 【００２２】尚、ＥＧＲガス中のＯ2 濃度は高負荷では
低く、低負荷では高くなるため、同一量のＥＧＲガスを
噴射した場合には、ＮＯX 低減効果は高負荷では高く、
低負荷では低くなる。従って、低負荷ほど多量のＥＧＲ
ガスを噴射する必要があるため、ガス噴射期間Ｔ′も長
くなるように設定する。また、図４に示す運転領域Ａは
ＮＯX よりもスモークの排出が問題となる領域であり、
通常はＥＧＲを実施しない。一方、運転領域Ｂは通常の
吸気管ＥＧＲを実施してもスモークの悪化がないため、
この運転領域Ｂの範囲内に限っては、本実施例における
ＥＧＲガス噴射装置の代わりに吸気管ＥＧＲで代用する
ことも可能である。 【００２３】そして、次のステップＳ8 において、
ＮE ，ＶL の検出時と、これらの検出値に基づくガス噴
射弁20の開弁時とのタイムラグを補正するために、前述
の予測データとして求められた変化率γを利用して、Ｎ
E ，ＶL を検出した瞬間のガス噴射弁20の開弁時間、即
ちＥＧＲガスの噴射期間Ｔを、ＮE ，ＶL 検出時の直前
の瞬間における検出値により制御するため、Ｔ＝γ・
Ｔ′として算出する。 【００２４】尚、上記ステップＳ3 において検出するＮ
E ，ＶL は、所定の単位時間ｔにＮ回サンプリングして
いるが、この検出サイクルは、ガス噴射弁20の１回の噴
射量と、ＥＧＲシステムの配管容積の比で決定されるの
で、ガス噴射弁20の１回の噴射量の平均値をとって固定
サイクルで検出するか、或いは、各回のガス噴射弁20の
１回の噴射量により変動サイクルで検出するか、何れの
方法でも構わない。 【００２５】尚、本実施例では、加圧ガス圧力センサ18
の検出値により、電磁弁を用いた加圧ガス圧力制御弁15
の開閉を電気的に制御しているが、これに代えて、機械
的な圧力調整弁を使用して実施することも勿論可能であ
る。 【００２６】 【発明の効果】本発明のディーゼルエンジンの排気ガス
低減装置は、ＥＧＲガスを圧縮行程における最大筒内圧
よりも高圧にする加圧装置と、加圧されたＥＧＲガスを
貯蔵するタンクと、このタンク内のＥＧＲガスを筒内に
噴射する噴射弁とを備えたディーゼルエンジンにおい
て、エンジン回転数及びエンジン負荷を検出するセンサ
と、エンジン回転数及びエンジン負荷に対応する排気ガ
ス中のＯ2 濃度及び前記噴射弁の開弁期間を決定するマ
ップとを設けると共に、検出されたエンジン回転数及び
エンジン負荷の経時的変化に基づいて算出されるＯ2 濃
度の変化率により開弁期間を補正して前記噴射弁を開閉
制御するコントローラを設けたので、以下の効果を奏す
ることができる。 【００２７】前記センサによって検出されたエンジン回
転数とエンジン負荷の検出信号をコントローラに入力す
ることにより、排気ガス中に含まれるＯ2 濃度をマップ
から逐次読み出し、更に、読み出されたＯ2 濃度の変化
状況により、マップから読み出された噴射期間を補正し
て、前記コントローラから出力される制御信号によって
噴射弁を開閉制御し、タンク内に貯蔵された高圧のＥＧ
Ｒガスを筒内に直接噴射することができる。 【００２８】従って、運転状況によって刻々と変化する
ＥＧＲガス中のＯ2 濃度を予測し、その予測値によって
筒内に噴射するＥＧＲガス量をコントロールすることが
可能となり、ＥＧＲによるＮＯX 低減効果のバラツキを
防止して、常に最適なＮＯX低減効果を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるディーゼルエンジン
の排気ガス低減装置の概略構成図である。 【図２】図１のディーゼルエンジンの燃焼室周りの要部
断面図である。 【図３】図１に示すコントローラに内蔵されたＲＯＭに
記憶されているマップである。 【図４】図１に示すコントローラに内蔵されたＲＯＭに
記憶されているマップである。 【図５】図１に示すコントローラによる制御プログラム
のフローチャートである。 【図６】従来のディーゼルエンジンの排気ガス低減装置
の概略構成図である。 【符号の説明】 11 ディーゼルエンジン 16 加圧装置（ガス加圧装置） 18 タンク（加圧ガス貯蔵タンク） 20 噴射弁（ガス噴射弁） 26 コントローラ 27 センサ（回転センサ） 28 センサ（負荷センサ）
の排気ガス低減装置の概略構成図である。 【図２】図１のディーゼルエンジンの燃焼室周りの要部
断面図である。 【図３】図１に示すコントローラに内蔵されたＲＯＭに
記憶されているマップである。 【図４】図１に示すコントローラに内蔵されたＲＯＭに
記憶されているマップである。 【図５】図１に示すコントローラによる制御プログラム
のフローチャートである。 【図６】従来のディーゼルエンジンの排気ガス低減装置
の概略構成図である。 【符号の説明】 11 ディーゼルエンジン 16 加圧装置（ガス加圧装置） 18 タンク（加圧ガス貯蔵タンク） 20 噴射弁（ガス噴射弁） 26 コントローラ 27 センサ（回転センサ） 28 センサ（負荷センサ）
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(56)参考文献 特開 平５−44492（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−275055（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−123259（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−93863（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02M 25/07 570
F02M 25/07 550
F02M 25/07 580
F02D 41/14 310
F02D 45/00 368
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ＥＧＲガスを圧縮行程における最大筒内
圧よりも高圧にする加圧装置と、加圧されたＥＧＲガス
を貯蔵するタンクと、このタンク内のＥＧＲガスを筒内
に噴射する噴射弁とを備えたディーゼルエンジンにおい
て、エンジン回転数及びエンジン負荷を検出するセンサ
と、エンジン回転数及びエンジン負荷に対応する排気ガ
ス中のＯ2 濃度及び前記噴射弁の開弁期間を決定するマ
ップとを設けると共に、検出されたエンジン回転数及び
エンジン負荷の経時的変化に基づいて算出されるＯ2 濃
度の変化率により開弁期間を補正して前記噴射弁を開閉
制御するコントローラを設けたディーゼルエンジンの排
気ガス低減装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05871295A JP3513964B2 (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | ディーゼルエンジンの排気ガス低減装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05871295A JP3513964B2 (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | ディーゼルエンジンの排気ガス低減装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08254159A JPH08254159A (ja) | 1996-10-01 |
| JP3513964B2 true JP3513964B2 (ja) | 2004-03-31 |
Family
ID=13092116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05871295A Expired - Fee Related JP3513964B2 (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | ディーゼルエンジンの排気ガス低減装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3513964B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6138649A (en) * | 1997-09-22 | 2000-10-31 | Southwest Research Institute | Fast acting exhaust gas recirculation system |
| JP3912192B2 (ja) | 2002-06-05 | 2007-05-09 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化方法、及び排気浄化装置並びに排気捕集装置 |
-
1995
- 1995-03-17 JP JP05871295A patent/JP3513964B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08254159A (ja) | 1996-10-01 |
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