JPH08319837A - 排気環流式ディーゼル機関 - Google Patents

排気環流式ディーゼル機関

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JPH08319837A
JPH08319837A JP7149546A JP14954695A JPH08319837A JP H08319837 A JPH08319837 A JP H08319837A JP 7149546 A JP7149546 A JP 7149546A JP 14954695 A JP14954695 A JP 14954695A JP H08319837 A JPH08319837 A JP H08319837A
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JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
pressure air
air
high pressure
diesel engine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7149546A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiaki Adachi
利明 安立
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Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
Application filed by Isuzu Motors Ltd filed Critical Isuzu Motors Ltd
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Publication of JPH08319837A publication Critical patent/JPH08319837A/ja
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディーゼル機関において、排気環流装置によ
ってNOxを低減させるとともに、排気環流に伴うスモ
ークの悪化を防止する。 【構成】 排気ガスの一部を排気管から吸気管10に環
流させる排気環流装置を有し、シリンダ5内の圧縮空気
中に燃料を噴射して燃焼させるディーゼル機関におい
て、空気を加圧し高圧化する圧縮機19と、高圧空気を
シリンダ内に噴射する高圧空気噴射ノズル14を設け
る。噴射される高圧空気は高圧空気量調節弁15によっ
て、回転数、負荷に応じて制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、排気環流装置を有する
ディーゼル機関におけるNOx、スモーク等の排気有害
成分の低減装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から排気ガスの一部を排気通路から
吸気通路へ環流させてシリンダ内の酸素濃度を低下さ
せ、燃焼速度を遅くすることにより、NOx、つまり窒
素酸化物の生成を抑制する排気環流装置(EGR)は、
よく知られている。図3に従来の排気環流装置を示す。
【0003】図3の構成において、吸気管10から吸気
弁7を介して吸入された空気は、シリンダ5内において
ピストン1の上昇により高圧に圧縮され、温度が上昇す
る。そして上死点付近において、燃焼室2中に燃料噴射
ノズル4から燃料が噴射され、高温の空気を巻き込みな
がら燃料噴霧を形成し、燃焼を開始する。
【0004】高温高圧化した吸入空気中において、燃料
噴霧6が可燃混合気を形成し自己着火し、その後噴霧の
拡散に従って燃焼が進行する。この場合、特に燃焼初期
において、燃料噴霧外側近傍の理論混合比となる混合気
の燃焼量が多く、燃焼領域温度は急激に上昇し多量のN
Oxが発生する。
【0005】そこで、図3にあるように、排気環流装置
を用いて排気弁8を経て排出された排気ガスの一部を、
排気管9から排気環流路11を介して吸気管10に戻す
ことにより、シリンダ5内の空気の酸素濃度を低下させ
る。酸素濃度が低下しているので燃焼が緩やかに進行
し、燃焼領域の急激な温度上昇が抑制される結果、NO
xの生成を低減することができる。この場合、運転状態
によって排気環流量をコントロールするための排気環流
量調節弁12を設け、エンジン回転数(Ne)、負荷
(Load)が入力されているコントローラ13からの
信号により、運転状態に対応してその開度を調節し、排
気ガス環流量を制御するようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ディーゼル機関におい
て、燃焼後半では、燃料噴霧が空気を巻き込みながら徐
々に燃焼が進行する拡散燃焼状態があり、この時期にお
いては、燃焼領域温度は低下していてNOx発生量は少
ないので、速やかに燃焼を終了することが望ましい。し
かし、排気環流装置付ディーゼル機関では、一部の吸気
の代わりに排気ガスを環流させているため、酸素濃度が
低く、かつ吸気導入量が少ない状態で燃焼を開始させて
いる。これは、NOxの生成を抑制するには有効である
が、吸気が排気ガスに置き換わっているため、シリンダ
内においては排気ガスが均一に分散し、燃焼室全体の絶
対酸素量が不足した状態となる。従って、燃焼中期以降
においても酸素量が不足した状態であって、燃焼速度が
低下したまま拡散燃焼が進行するため、燃焼効率が低下
するとともに未燃焼物質であるスモークが発生する。
【0007】特に高負荷時においては排気ガスが高温化
し、吸気管10において高温排気ガスが吸入空気に置き
換わるため、シリンダ内において酸素濃度がさらに低下
すると共に、燃量噴射量に対する絶対酸素量が著しく不
足する事により、拡散燃焼において燃焼しきれない未燃
焼物質の発生が増加し、多量のスモークとなって排出さ
れることになる。よって、現状においては、高負荷時に
はEGRを行うことができないという問題があった。
【0008】本発明の目的は、スモークを悪化させず
に、低負荷時から高負荷時までの広い範囲においてEG
Rを行えるディーゼル機関を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は前述した課題を
解決するために、以下のような構成を有する。すなわち
本発明は、排気ガスの一部を、排気管から吸気管に環流
させる排気環流装置と、排気ガス環流量を調節する排気
ガス環流量調節弁とを有し、シリンダ内の圧縮空気中に
燃料を噴射して燃焼させるディーゼル機関において、空
気を加圧し、高圧化する圧縮機と、高圧空気をシリンダ
内に噴射する高圧空気噴射ノズルと、噴射される高圧空
気を制御する電磁弁とを設けたことを特徴とする。
【0010】また、この様な装置において、高圧空気は
高負荷時においてのみ噴射するように制御することもで
きる。
【0011】
【作用】本発明の排気環流式ディーゼル機関において
は、吸気管に環流された排気ガスによって燃焼初期の燃
焼温度を低下させNOxを低減する。そして、機関の運
転状況により、高圧空気噴射ノズルから高圧空気を直接
シリンダに噴射するので、排気環流を行っても絶対酸素
量が不足する事がなく、スモーク及び燃費の悪化を招く
こと無しに、拡散燃焼を迅速かつ良好に完了させること
が出来る。
【0012】また、高負荷時のみに高圧空気を噴射する
ようにすれば高圧空気の必要量が減少し、空気圧縮機を
駆動する動力を減少させることが可能となる。
【0013】
【実施例】以下、図1を参照して、本発明の一実施例に
ついて説明する。なお、図3の装置の部品に相当する部
品には同一の符号を付してある。
【0014】吸気管10から吸気弁7を介して吸入され
た空気は、シリンダ5内においてピストン1の上昇によ
り高圧に圧縮された後、上死点付近において、燃焼室2
中に燃料噴射ノズル4から燃料が噴射され、燃焼を開始
する。燃料噴霧6が可燃混合気を形成して自己着火し、
その後噴霧の拡散に従って燃焼が進行する。排気ガスの
一部を図示しない排気管から排気環流路11を介して吸
気管10に戻すことにより、シリンダ5内の空気の酸素
濃度を低下させる。運転状態によって排気環流量をコン
トロールするための排気環流量調節弁12を設け、エン
ジン回転数センサ23と、燃料噴射ポンプ22のコント
ロールラック位置に応じて燃料噴射量を検出する負荷セ
ンサ24との信号が入力されているコントローラ13か
らの信号により、排気ガス環流量を制御するようにして
いる。
【0015】シリンダヘッド3には高圧空気をシリンダ
内に噴射する高圧空気噴射ノズル14が設けてある。こ
の高圧空気噴射ノズルには高圧空気噴射量調節弁15を
介して圧縮機19からの高圧空気が供給される。
【0016】エアクリーナ20を通った空気は圧縮機1
9によって加圧され、エアタンク16に導入される。エ
アタンク内に蓄圧された高圧空気は設定値を越えるとレ
ギュレータ17からリーク路18を介して圧縮機19の
上流に戻され、エアタンク16内は内圧一定に保たれ
る。
【0017】吸気行程時には排気ガスが環流される。そ
して吸気弁7が閉じた後、高圧空気量調節弁15が、エ
ンジン回転数センサ23と負荷センサ24の値に応じ
て、排気ガス環流によって燃焼時に不足する酸素を補う
のに適当な期間だけ開き、吸気管10から導入された吸
気に加え、高圧空気路21を通じて高圧空気噴射ノズル
14からシリンダ内に高圧空気を噴射する。高圧空気量
調節弁15の開くタイミングは、クランク角センサ25
の信号によって制御される。高圧空気噴射ノズル14は
高圧空気の圧力がかかることによって開弁する一方弁と
なっており、シリンダ内から、燃焼ガスが逆流しない様
になっている。
【0018】圧縮行程にはいると、ピストンが上昇し、
圧縮行程終了付近で燃料噴射ノズルから燃料が噴射され
る。シリンダ内で圧縮されたガス(吸気+排気環流ガス
+高圧空気)は、環流された排気ガスを含んでおり、酸
素濃度が低下しているので燃焼の初期段階で発生するN
Oxを低減できる。さらに噴射された高圧空気のために
酸素量が十分に存在するので、拡散燃焼時においても、
スモークの悪化を招くことなく燃焼を終了させることが
出来る。
【0019】この点を、燃焼開始前のシリンダ内ガスの
組成及び燃料噴射量を示す図2の状態図によって更に詳
しく説明する。101は吸気管からの空気量、102は
排気ガス環流量、103は燃料噴射量、104は本発明
の高圧空気噴射量を表す。
【0020】a)は、従来の排気環流装置付ディーゼル
機関における低負荷時の状態を示し、b)は、低負荷時
に本発明によって高圧空気を導入した場合を示す。低負
荷時の場合、噴射燃料自体が少ないために、必要絶対酸
素量も少ないので、僅かな高圧空気の噴射で、スモーク
の悪化無しに、NOx低減効果が得られる。
【0021】c)は、従来の排気環流装置付ディーゼル
機関における高負荷時の状態である。高負荷であるた
め、燃料噴射量103は増加しており、排気ガス環流1
02を行うと、NOx低減効果は得られるものの、絶対
酸素量は吸気管からの吸入空気101だけでは大きく不
足し、スモーク悪化となる。d)に本発明によって高圧
空気を導入した場合を示す。吸入空気自体は、c)と同
様であるが、吸気弁7を閉じた後に104だけ高圧空気
を高圧空気噴射ノズル14から噴射するので、絶対酸素
量はその分だけ増加する。排気ガスが環流されているた
めに、酸素濃度は低下しているので、燃焼初期において
は燃焼温度が低下し、NOxが低減できる。また、高圧
空気104が補充されているために、絶対酸素量は排気
ガス環流を行わない場合と相違ない程度存在するので、
スモーク及び燃費の悪化を招くこと無しに燃焼が完了す
る。
【0022】なお、上記構成を有していれば、シリンダ
内の酸素濃度、絶対酸素量を自由に制御可能となるが、
低負荷時におけるスモークの悪化が、ほとんど無いよう
なディーゼル機関であるならば、低負荷時には高圧空気
量調節弁15は開けないものとし、高負荷時のみ導入を
図るように制御することも可能であり、その場合は、空
気圧縮機を駆動する動力が減少して、その分燃費の向上
が可能となる。
【0023】
【発明の効果】以上の通り、本発明は、排気環流を行う
ディーゼルエンジンにおいて、吸気弁が閉じた後、さら
に高圧空気を導入する様構成されている。このため排気
環流にもとずく、酸素濃度の低下により、NOxを低下
させるとともに、絶対酸素量が十分にあるために、拡散
燃焼をスモークの悪化なしに、速やかに終了させること
が出来る。
【0024】また、高負荷時のみに高圧空気を噴射する
ようにすれば高圧空気の必要量が減少し、空気圧縮機の
駆動に要する動力を減少させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す。
【図2】燃焼開始前のシリンダ内ガスの組成及び燃料噴
射量を示す状態図である。
【図3】従来の排気環流装置を有するディーゼル機関を
示す。
【符号の説明】
1 ピストン 2 燃焼室 4 燃料噴射ノズル 10 吸気管 11 排気環流路 12 排気環流量調節弁 13 コントローラ 14 高圧空気噴射ノズル 15 高圧空気調節弁 19 圧縮機 23 エンジン回転数センサ 24 負荷センサ 25 クランク角センサ 101 吸気管からの空気量 102 排気ガス環流量 103 燃料噴射量 104 高圧空気噴射量

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気ガスの一部を排気管から吸気管に環
    流させる排気環流装置と、排気ガス環流量を調節する排
    気ガス環流量調節弁とを有し、シリンダ内の圧縮空気中
    に燃料を噴射して燃焼させるディーゼル機関において、
    空気を加圧し、高圧化する圧縮機と、高圧空気をシリン
    ダ内に噴射する高圧空気噴射ノズルと、噴射される高圧
    空気を制御する高圧空気量調節弁とを設けた排気ガス環
    流装置付きディゼル機関。
  2. 【請求項2】 高圧空気は、機関の高負荷時のみに噴射
    するよう制御される請求項1に記載された排気ガス環流
    装置付きディーゼル機関。
JP7149546A 1995-05-24 1995-05-24 排気環流式ディーゼル機関 Withdrawn JPH08319837A (ja)

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JP7149546A JPH08319837A (ja) 1995-05-24 1995-05-24 排気環流式ディーゼル機関

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JP7149546A JPH08319837A (ja) 1995-05-24 1995-05-24 排気環流式ディーゼル機関

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JP (1) JPH08319837A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030016839A (ko) * 2001-08-22 2003-03-03 현대자동차주식회사 차량용 흡배기장치
KR100488777B1 (ko) * 2001-12-26 2005-05-12 현대자동차주식회사 자동차용 디젤 엔진의 고압 공기 공급시스템
KR100520518B1 (ko) * 2002-10-04 2005-10-11 현대자동차주식회사 디젤 엔진의 매연 저감 제어장치 및 방법

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KR100488777B1 (ko) * 2001-12-26 2005-05-12 현대자동차주식회사 자동차용 디젤 엔진의 고압 공기 공급시스템
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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20020806