JP5472082B2 - 圧縮着火内燃機関の燃焼モード制御システム - Google Patents
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Description
圧縮着火内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
圧縮着火内燃機関の吸気通路に設けられ吸入空気量を制御するスロットル弁と、
前記排気通路に一端が接続され、前記吸気通路における前記スロットル弁より下流側に他端が接続されたEGR通路と、
前記EGR通路に設けられ、前記EGR通路を流れるEGRガスの流量を制御するEGR弁と、
圧縮着火内燃機関における燃焼モードを、通常燃焼モード、又は、該通常燃焼モードよりも混合気の空燃比が低い状態で燃焼が行われる低空燃比燃焼モードのいずれか一方から他方に切り替える燃焼モード切替手段と、を備え、
前記燃焼モード切替手段は、圧縮着火内燃機関における燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際に、前記スロットル弁の開度を一旦増加させ、前記スロットル弁の開度を増加させている間に前記EGR弁を閉弁或いは前記EGR弁の開度を減少させ、その後、前記スロットル弁の開度を通常燃焼モードの実行時よりも減少させる。
する虞がある。
[内燃機関およびその吸排気系の概略構成]
図1は、本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関1は4つの気筒2を有する車両駆動用のディーゼルエンジンである。各気筒2には該気筒2内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁3が設けられている。
本実施例に係る内燃機関1においては、混合気の空燃比を理論空燃比よりも高い空燃比に制御して燃焼が行われる通常燃焼モードの他に、所定の条件が成立したときに低空燃比燃焼モードでの燃焼が行われる。低空燃比燃焼モードは、混合気の空燃比を通常燃焼モードの実行時よりも低く制御して燃焼が行われる燃焼モードである。
ここで、本実施例に係る、内燃機関での燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際の切り替え方法について図2に基づいて説明する。図2は、内燃機関1での燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際の、EGR弁13の開度Degr、スロットル弁9の開度Dth、インテークマニホールド5における吸気圧力Pin、内燃機関1での圧縮端温度Tcom、内燃機関1に吸入される吸気の酸素濃度Cox、及び燃料噴射弁3によるアフター噴射での燃料噴射量Qfafの推移を示すタイムチャートである。図2(a)は、従来の方法によって燃焼モードを切り替えた場合を示しており、図2(b)は、本実施例に係る方法によって燃焼モードを切り替えた場合を示している。
により、安定した燃焼を維持するために必要な吸気の酸素濃度Cox及び圧縮端温度Tcomを確保することが困難となると、失火が発生する。
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成は実施例1と同様である。また、本実施例に係る内燃機関1においても、通常燃焼モードと低空燃比燃焼モードとが選択的に行われる。
以下、本実施例に係る、内燃機関での燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際の切り替え方法について図3に基づいて説明する。図3は、本実施例において、内燃機関1での燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際の、EGR弁13の開度Degr、スロットル弁9の開度Dth、インテークマニホールド5における吸気圧力Pin、内燃機関1での圧縮端温度Tcom、内燃機関1に吸入される吸気の酸素濃度Cox、燃料噴射弁3によるアフター噴射での燃料噴射量Qfaf、燃料添加弁15による燃料添加量Qfadd、フィルタ10に流入する排気(以下、流入排気と称する場合もある)の空燃比Rgup、及びフィルタ10より下流側の排気通路6を流れる排気中のNOx量(以下、放出NOx量と称する場合もある)Qnoxの推移を示すタイムチャートである。
よる燃料添加を実行しない場合の放出NOx量の推移を示しており、実線は、本実施例における放出NOx量の推移を示している。この図3に示すように、本実施例に係る燃焼モードの切り替え方法によれば、燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際に、失火の発生のみならず、放出NOx量の増加を抑制することもできる。
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成は実施例1と同様である。また、本実施例に係る内燃機関1においても、通常燃焼モードと低空燃比燃焼モードとが選択的に行われる。
以下、本実施例に係る、内燃機関での燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際の切り替え方法について図4に基づいて説明する。図4は、本実施例において、内燃機関1での燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際の、ノズルベーン14の開度Dvn、EGR弁13の開度Degr、スロットル弁9の開度Dth、インテークマニホールド5における吸気圧力Pin、内燃機関1での圧縮端温度Tcom、内燃機関1に吸入される吸気の酸素濃度Cox、燃料噴射弁3によるアフター噴射での燃料噴射量Qfaf、流入排気の空燃比Rgup、及び放出NOx量Qnoxの推移を示すタイムチャートである。
ル弁9の開度Dthを増加させる以前に、ノズルベーン14の開度Dvnを増加させる。そして、スロットル弁9の開度Dthを通常燃焼モードの実行時よりも減少させる時に、ノズルベーン14の開度Dvnも通常燃焼モードの実行時よりも減少させる。
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成は実施例1と同様である。また、本実施例に係る内燃機関1においても、通常燃焼モードと低空燃比燃焼モードとが選択的に行われる。
以下、本実施例に係る内燃機関での燃焼モードの切り替え方法について図5に基づいて説明する。図5は、本実施例において、内燃機関1での燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際の、EGR弁13の開度Degr、スロットル弁9の開度Dth、インテークマニホールド5における吸気圧力Pin、内燃機関1での圧縮端温度Tcom、内燃機関1に吸入される吸気の酸素濃度Cox、及び燃料噴射弁3によるアフター噴射での燃料噴射量Qfafの推移を示すタイムチャートである。図5(a)は、従来の方法によって燃焼モードを切り替えた場合を示しており、図5(b)は、本実施例に係る方法によって燃焼モードを切り替えた場合を示している。
度に達するまでにもタイムラグがある。
内燃機関1での圧縮端温度Tcomが十分に上昇する前の段階で吸気の酸素濃度Coxが低下することを抑制することができる。従って、燃焼モードの切り替え途中においても、安定した燃焼を維持するために必要な吸気の酸素濃度Cox及び圧縮端温度Tcomを確保することが可能となる。そのため、燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際に失火が発生することを抑制することができる。
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成は実施例1と同様である。また、本実施例に係る内燃機関1においても、通常燃焼モードと低空燃比燃焼モードとが選択的に行われる。
以下、本実施例に係る、内燃機関での燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際の切り替え方法について図6に基づいて説明する。図6は、本実施例において、内燃機関1での燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際の、EGR弁13の開度Degr、スロットル弁9の開度Dth、インテークマニホールド5における吸気圧力Pin、内燃機関1での圧縮端温度Tcom、内燃機関1に吸入される吸気の酸素濃度Cox、燃料噴射弁3によるアフター噴射での燃料噴射量Qfaf、燃料添加弁15による燃料添加量Qfadd、流入排気の空燃比Rgup、及び放出NOx量Qnoxの推移を示すタイムチャートである。
よい。この間における一部の期間にのみ、燃料添加弁15による燃料添加を実行してもよい。この場合でも、燃料添加弁15による燃料添加を実行している期間中は、放出NOx量の増加を抑制することができる。
2・・・気筒
3・・・燃料噴射弁
4・・・吸気通路
5・・・インテークマニホールド
6・・・排気通路
7・・・エキゾーストマニホールド
9・・・スロットル弁
10・・パティキュレートフィルタ
11・・吸蔵還元型NOx触媒
12・・EGR通路
13・・EGR弁
14・・ノズルベーン
15・・燃料添加弁
20・・ECU
Claims (4)
- 圧縮着火内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
圧縮着火内燃機関の吸気通路に設けられ吸入空気量を制御するスロットル弁と、
前記排気通路に一端が接続され、前記吸気通路における前記スロットル弁より下流側に他端が接続されたEGR通路と、
前記EGR通路に設けられ、前記EGR通路を流れるEGRガスの流量を制御するEGR弁と、
圧縮着火内燃機関における燃焼モードを、通常燃焼モード、又は、該通常燃焼モードよりも混合気の空燃比が低い状態で燃焼が行われる低空燃比燃焼モードのいずれか一方から他方に切り替える燃焼モード切替手段と、を備え、
前記燃焼モード切替手段は、圧縮着火内燃機関における燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える際に、前記スロットル弁の開度を一旦増加させ、前記スロットル弁の開度を増加させている間に前記EGR弁を閉弁或いは前記EGR弁の開度を減少させ、その後、前記スロットル弁の開度を通常燃焼モードの実行時よりも減少させる圧縮着火内燃機関の燃焼モード制御システム。 - 圧縮着火内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型NOx触媒と、
前記吸蔵還元型NOx触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、をさらに備え、
前記燃焼モード切替手段によって圧縮着火内燃機関における燃焼モードを通常燃焼モードから低空燃比燃焼モードに切り替える時に、前記スロットル弁の開度が増加されてから、前記スロットル弁の開度が通常燃焼モードの実行時よりも減少された時点から所定期間が経過するまでの間における少なくとも一部の期間で、前記還元剤供給手段によって前記吸蔵還元型NOx触媒に還元剤を供給する請求項1に記載の圧縮着火内燃機関の燃焼モード制御システム。 - 前記燃焼モード切替手段が、圧縮着火内燃機関における燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際には、前記スロットル弁の開度を増加させた後で、前記EGR弁を開弁或いは前記EGR弁の開度を増加させる請求項1又は2に記載の圧縮着火内燃機関の燃焼モード制御システム。
- 圧縮着火内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型NOx触媒と、
前記吸蔵還元型NOx触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、をさらに備え、
前記燃焼モード切替手段が、圧縮着火内燃機関における燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える際には、前記スロットル弁の開度を増加させた後、前記EGR弁を開弁或いは前記EGR弁の開度を増加させ、
且つ、前記燃焼モード切替手段によって圧縮着火内燃機関における燃焼モードを低空燃比燃焼モードから通常燃焼モードに切り替える時に、前記スロットル弁の開度が増加されてから、前記EGR弁が開弁或いは前記EGR弁の開度が増加された時点から所定時間が経過するまでの間における少なくとも一部の期間で、前記還元剤供給手段によって前記吸蔵還元型NOx触媒に還元剤を供給する請求項1に記載の圧縮着火内燃機関の燃焼モード制御システム。
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