JPH11107832A - 圧縮着火機関の高負荷における高出力および排出ガス 低減システム - Google Patents
圧縮着火機関の高負荷における高出力および排出ガス 低減システムInfo
- Publication number
- JPH11107832A JPH11107832A JP28628497A JP28628497A JPH11107832A JP H11107832 A JPH11107832 A JP H11107832A JP 28628497 A JP28628497 A JP 28628497A JP 28628497 A JP28628497 A JP 28628497A JP H11107832 A JPH11107832 A JP H11107832A
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- Japan
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- fuel ratio
- air
- fuel
- engine
- exhaust gas
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- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
- F02D2250/32—Air-fuel ratio control in a diesel engine
Landscapes
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】無煙運転可能な燃料を用いた圧縮着火機関の高
負荷における高出力および排出ガス低減を可能にした。 【解決手段】コントローラ８によりエンジン回転速度に
応じて制御される燃料噴射ポンプ３と、吸気系に設けら
れたスロットルバルブ５と、排気系の空燃比を検出し前
記コントローラ８に出力する空燃比センサ７と、排気ガ
スを浄化する三元触媒９とを備え、無煙運転可能な燃料
を用いる圧縮着火機関１であって、機関の高負荷で前記
スロットルバルブ５により空気流量を絞って空燃比を理
論空燃比になるように制御し、スロットルバルブ５がワ
イドオープンスロットルの状態で空燃比が理論空燃比に
なるまで燃料噴射量を増加させて機関の出力を向上し、
前記三元触媒９により前記理論空燃比に制御した排気ガ
ス中のＮＯｘ，ＨＣ，ＣＯを浄化するようにした。
負荷における高出力および排出ガス低減を可能にした。 【解決手段】コントローラ８によりエンジン回転速度に
応じて制御される燃料噴射ポンプ３と、吸気系に設けら
れたスロットルバルブ５と、排気系の空燃比を検出し前
記コントローラ８に出力する空燃比センサ７と、排気ガ
スを浄化する三元触媒９とを備え、無煙運転可能な燃料
を用いる圧縮着火機関１であって、機関の高負荷で前記
スロットルバルブ５により空気流量を絞って空燃比を理
論空燃比になるように制御し、スロットルバルブ５がワ
イドオープンスロットルの状態で空燃比が理論空燃比に
なるまで燃料噴射量を増加させて機関の出力を向上し、
前記三元触媒９により前記理論空燃比に制御した排気ガ
ス中のＮＯｘ，ＨＣ，ＣＯを浄化するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無煙運転可能な燃
料を用いた圧縮着火機関の高負荷における高出力および
排出ガス低減システムに関するものである。
料を用いた圧縮着火機関の高負荷における高出力および
排出ガス低減システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般の圧縮着火機関（ディーゼルエンジ
ン）では、軽油等の有煙燃料が用いられ、排気ガスの低
減、浄化対策としては、排気還流装置（ＥＧＲ），機関
運転状況に応じた空燃比の制御および触媒による排気ガ
ス浄化装置等が周知である。
ン）では、軽油等の有煙燃料が用いられ、排気ガスの低
減、浄化対策としては、排気還流装置（ＥＧＲ），機関
運転状況に応じた空燃比の制御および触媒による排気ガ
ス浄化装置等が周知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような排気ガスの低減、浄化対策がとられているもの
の、十分な排気ガスの低減、浄化が得られていないのが
現実であり、特に高負荷運転時における黒煙の排出は依
然として減少していない。そこで、ハイブリッド自動車
の研究開発の中の一つにメタノールやジメチルエーテル
等の無煙運転可能な燃料を用いた圧縮着火機関（ディー
ゼルエンジン）の開発が開始されている。このメタノー
ルやジメチルエーテル等を燃料とする圧縮着火機関にお
いては、軽油を燃料とする圧縮着火機関に比べると高負
荷における出力が低く、また、排気ガス中のＮＯｘ，Ｈ
Ｃ，ＣＯの浄化に難点があり、これの問題を解決するこ
とが課題となっている。
ような排気ガスの低減、浄化対策がとられているもの
の、十分な排気ガスの低減、浄化が得られていないのが
現実であり、特に高負荷運転時における黒煙の排出は依
然として減少していない。そこで、ハイブリッド自動車
の研究開発の中の一つにメタノールやジメチルエーテル
等の無煙運転可能な燃料を用いた圧縮着火機関（ディー
ゼルエンジン）の開発が開始されている。このメタノー
ルやジメチルエーテル等を燃料とする圧縮着火機関にお
いては、軽油を燃料とする圧縮着火機関に比べると高負
荷における出力が低く、また、排気ガス中のＮＯｘ，Ｈ
Ｃ，ＣＯの浄化に難点があり、これの問題を解決するこ
とが課題となっている。
【０００４】本発明の目的は、上記課題に鑑みて、無煙
運転可能な燃料を用いた圧縮着火機関の高負荷における
高出力および排出ガス低減を可能にしたことである。
運転可能な燃料を用いた圧縮着火機関の高負荷における
高出力および排出ガス低減を可能にしたことである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の構成は、コントローラによりエンジン回転
速度に応じて制御される燃料噴射ポンプと、吸気系に設
けられたスロットルバルブと、排気系の空燃比を検出し
前記コントローラに出力する空燃比センサと、排気ガス
を浄化する三元触媒とを備え、無煙運転可能な燃料を用
いる圧縮着火機関であって、機関の高負荷で前記スロッ
トルバルブにより空気流量を絞って空燃比を理論空燃比
になるように制御し、スロットルバルブがワイドオープ
ンスロットルの状態で空燃比が理論空燃比になるまで燃
料噴射量を増加させて機関の出力を向上し、前記三元触
媒により前記理論空燃比に制御した排気ガス中のＮＯ
ｘ，ＨＣ，ＣＯを浄化することを特徴とするものであ
る。
めの本発明の構成は、コントローラによりエンジン回転
速度に応じて制御される燃料噴射ポンプと、吸気系に設
けられたスロットルバルブと、排気系の空燃比を検出し
前記コントローラに出力する空燃比センサと、排気ガス
を浄化する三元触媒とを備え、無煙運転可能な燃料を用
いる圧縮着火機関であって、機関の高負荷で前記スロッ
トルバルブにより空気流量を絞って空燃比を理論空燃比
になるように制御し、スロットルバルブがワイドオープ
ンスロットルの状態で空燃比が理論空燃比になるまで燃
料噴射量を増加させて機関の出力を向上し、前記三元触
媒により前記理論空燃比に制御した排気ガス中のＮＯ
ｘ，ＨＣ，ＣＯを浄化することを特徴とするものであ
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図１において、１は圧縮着火機関
（ディーゼルエンジン）であり、２は電子制御タイプの
燃料噴射ノズルである。この燃料噴射ノズル２は燃料噴
射ポンプ３により圧送される燃料を噴射する。
基づいて説明する。図１において、１は圧縮着火機関
（ディーゼルエンジン）であり、２は電子制御タイプの
燃料噴射ノズルである。この燃料噴射ノズル２は燃料噴
射ポンプ３により圧送される燃料を噴射する。
【０００７】４は吸気管であり、この吸気管４内には空
気流量を制御するスロットルバルブ５が設けられてい
る。
気流量を制御するスロットルバルブ５が設けられてい
る。
【０００８】６は排気管であり、この排気管６には空燃
比センサ７（Ａ／Ｆセンサ）が配置されており、この空
燃比センサ７の後流に三元触媒９が装着されている。
比センサ７（Ａ／Ｆセンサ）が配置されており、この空
燃比センサ７の後流に三元触媒９が装着されている。
【０００９】８はコントローラである。このコントロー
ラ８はエンジン回転速度と空燃比センサ７からの出力に
基づいて燃料噴射量を増減するよう前記燃料噴射ポンプ
３を制御し、また、スロットルバルブ５の開度を制御す
る。
ラ８はエンジン回転速度と空燃比センサ７からの出力に
基づいて燃料噴射量を増減するよう前記燃料噴射ポンプ
３を制御し、また、スロットルバルブ５の開度を制御す
る。
【００１０】そこで、本発明は、エンジン１に使用され
る燃料は無煙運転可能な燃料である。この無煙運転可能
な燃料は、メタノールやジメチルエーテル等である。
る燃料は無煙運転可能な燃料である。この無煙運転可能
な燃料は、メタノールやジメチルエーテル等である。
【００１１】さらに、エンジン１の高負荷で前記スロッ
トルバルブ５により空気流量を絞って空燃比を理論空燃
比になるように制御する。これは、空燃比センサ７によ
り排気系で空燃比（Ａ／Ｆ）を検出し、この空燃比セン
サ７の出力をコントローラ８に入力し、設定した空燃比
以下（高負荷）になった場合に、コントローラ８によっ
てスロットルバルブ５を制御して理論空燃比（Ａ／Ｆ）
ｓｔになるようにする。これの制御領域は図２で示すよ
うに、エンジン回転速度の高負荷の領域である。ここ
で、理論空燃比とは、供給した燃料の質量に対する吸入
した乾燥空気の質量の比のことで、燃料が完全に燃焼す
る場合の空燃比が理論空燃比である。
トルバルブ５により空気流量を絞って空燃比を理論空燃
比になるように制御する。これは、空燃比センサ７によ
り排気系で空燃比（Ａ／Ｆ）を検出し、この空燃比セン
サ７の出力をコントローラ８に入力し、設定した空燃比
以下（高負荷）になった場合に、コントローラ８によっ
てスロットルバルブ５を制御して理論空燃比（Ａ／Ｆ）
ｓｔになるようにする。これの制御領域は図２で示すよ
うに、エンジン回転速度の高負荷の領域である。ここ
で、理論空燃比とは、供給した燃料の質量に対する吸入
した乾燥空気の質量の比のことで、燃料が完全に燃焼す
る場合の空燃比が理論空燃比である。
【００１２】負荷に対する空燃比、空気流量、燃料流量
との関係は図３で示すように、中負荷以下はスロットル
バルブ５はワイドオープンスロットル（ＷＯＴ）の状態
にあり、負荷は燃料流量によって制御する。
との関係は図３で示すように、中負荷以下はスロットル
バルブ５はワイドオープンスロットル（ＷＯＴ）の状態
にあり、負荷は燃料流量によって制御する。
【００１３】一方、高負荷になった場合も負荷は燃料流
量によって制御するが、空気流量をスロットルバルブ５
で絞ることにより空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比（Ａ／
Ｆ）ｓｔになるよう制御する。
量によって制御するが、空気流量をスロットルバルブ５
で絞ることにより空燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比（Ａ／
Ｆ）ｓｔになるよう制御する。
【００１４】本発明は、さらに加えて、高負荷時におけ
る出力向上のために、スロットルバルブ５がワイドオー
プンスロットル（ＷＯＴ）の状態で空燃比（Ａ／Ｆ）が
理論空燃比（Ａ／Ｆ）ｓｔになるまで燃料噴射量を増加
制御する。
る出力向上のために、スロットルバルブ５がワイドオー
プンスロットル（ＷＯＴ）の状態で空燃比（Ａ／Ｆ）が
理論空燃比（Ａ／Ｆ）ｓｔになるまで燃料噴射量を増加
制御する。
【００１５】このように、理論空燃比（Ａ／Ｆ）ｓｔで
燃焼した排気ガスを三元触媒９により排気ガス中のＮＯ
ｘ，ＨＣ，ＣＯを浄化するものである。
燃焼した排気ガスを三元触媒９により排気ガス中のＮＯ
ｘ，ＨＣ，ＣＯを浄化するものである。
【００１６】従来のディーゼルエンジンの排出ガス性能
および出力性能と本発明によって予測される性能の比較
を図４で示す。図４において、横軸は正味平均有効圧力
（ＢＭＥＰ）であり、負荷に相当する。実線が本発明で
あり、破線がディーゼルエンジンの性能である。ディー
ゼルエンジンはすべて負荷域でスロットルバルブなし
（ＷＯＴ）で運転されるが、本発明では高負荷（ＢＭＥ
Ｐが約０．７以上）で排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）を理
論空燃比（Ａ／Ｆ）ｓｔに制御し、三元触媒９によりＮ
Ｏｘ，ＨＣ，ＣＯを浄化する。
および出力性能と本発明によって予測される性能の比較
を図４で示す。図４において、横軸は正味平均有効圧力
（ＢＭＥＰ）であり、負荷に相当する。実線が本発明で
あり、破線がディーゼルエンジンの性能である。ディー
ゼルエンジンはすべて負荷域でスロットルバルブなし
（ＷＯＴ）で運転されるが、本発明では高負荷（ＢＭＥ
Ｐが約０．７以上）で排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）を理
論空燃比（Ａ／Ｆ）ｓｔに制御し、三元触媒９によりＮ
Ｏｘ，ＨＣ，ＣＯを浄化する。
【００１７】そのため、本発明では高負荷でＮＯｘ，Ｈ
Ｃ，ＣＯが排出されない。また、従来のディーゼルエン
ジンでは出力リミットはスモーク濃度やＣＯ濃度などで
制限されるが、本発明ではメタノールやジメチルエーテ
ル等の無煙運転可能な燃料を用いているため、スモーク
濃度の制限がなくなり、ＣＯ濃度も高負荷では三元触媒
９により非常に低い濃度になる。
Ｃ，ＣＯが排出されない。また、従来のディーゼルエン
ジンでは出力リミットはスモーク濃度やＣＯ濃度などで
制限されるが、本発明ではメタノールやジメチルエーテ
ル等の無煙運転可能な燃料を用いているため、スモーク
濃度の制限がなくなり、ＣＯ濃度も高負荷では三元触媒
９により非常に低い濃度になる。
【００１８】従って、エンジン出力を増加することがで
き、これには、スロットルバルブ５がワイドオープンス
ロットル（ＷＯＴ）の状態で燃料噴射量を排気ガスの空
燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比（Ａ／Ｆ）ｓｔになるまで
増量できる。これにより、本発明では従来のディーゼル
エンジンの最高出力より高い出力が得られる。
き、これには、スロットルバルブ５がワイドオープンス
ロットル（ＷＯＴ）の状態で燃料噴射量を排気ガスの空
燃比（Ａ／Ｆ）が理論空燃比（Ａ／Ｆ）ｓｔになるまで
増量できる。これにより、本発明では従来のディーゼル
エンジンの最高出力より高い出力が得られる。
【００１９】
【発明の効果】以上のように本発明によると、メタノー
ルやジメチルエーテル等の無煙運転可能な燃料を用いる
圧縮着火機関において、高負荷における排出ガスの低減
および高出力化が可能であり、メタノールやジメチルエ
ーテル等を燃料とする圧縮着火機関における課題を解決
することができ、高出力で低公害の圧縮着火機関を提供
することができる。
ルやジメチルエーテル等の無煙運転可能な燃料を用いる
圧縮着火機関において、高負荷における排出ガスの低減
および高出力化が可能であり、メタノールやジメチルエ
ーテル等を燃料とする圧縮着火機関における課題を解決
することができ、高出力で低公害の圧縮着火機関を提供
することができる。
【図１】本発明システムの概略図
【図２】理論空燃比に制御している運転領域を示す図
【図３】空燃比、空気流量、燃料流量と負荷との関係尾
示す図
示す図
【図４】本発明と従来のディーゼルエンジンとを比較し
た排出ガス性能と出力性能とを示す図
た排出ガス性能と出力性能とを示す図
１ 圧縮着火機関（ディーゼルエンジン） ２ 燃料噴射ノズル ３ 燃料噴射ポンプ ４ 吸気管 ５ スロットルバルブ ６ 排気管 ７ 空燃比センサ ８ コントローラ ９ 三元触媒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３６０ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３６０Ｄ ３８０ ３８０Ｄ
Claims (1)
- 【請求項１】 コントローラによりエンジン回転速度に
応じて制御される燃料噴射ポンプと、吸気系に設けられ
たスロットルバルブと、排気系の空燃比を検出し前記コ
ントローラに出力する空燃比センサと、排気ガスを浄化
する三元触媒とを備え、無煙運転可能な燃料を用いる圧
縮着火機関であって、 機関の高負荷で前記スロットルバルブにより空気流量を
絞って空燃比を理論空燃比になるように制御し、 スロットルバルブがワイドオープンスロットルの状態で
空燃比が理論空燃比になるまで燃料噴射量を増加させて
機関の出力を向上し、 前記三元触媒により前記理論空燃比に制御した排気ガス
中のＮＯｘ，ＨＣ，ＣＯを浄化することを特徴とする圧
縮着火機関の高負荷における高出力および排出ガス低減
システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28628497A JPH11107832A (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 圧縮着火機関の高負荷における高出力および排出ガス 低減システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28628497A JPH11107832A (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 圧縮着火機関の高負荷における高出力および排出ガス 低減システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11107832A true JPH11107832A (ja) | 1999-04-20 |
Family
ID=17702388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28628497A Pending JPH11107832A (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 圧縮着火機関の高負荷における高出力および排出ガス 低減システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11107832A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009074169A1 (de) * | 2007-12-12 | 2009-06-18 | Fev Motorentechnik Gmbh | Selbstzündender verbrennungsmotor und verfahren zum regeln eines selbstzündenden verbrennungsmotors |
| DE102011018486A1 (de) * | 2011-04-23 | 2012-10-25 | Volkswagen Ag | Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors sowie Dieselmotor |
-
1997
- 1997-10-03 JP JP28628497A patent/JPH11107832A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009074169A1 (de) * | 2007-12-12 | 2009-06-18 | Fev Motorentechnik Gmbh | Selbstzündender verbrennungsmotor und verfahren zum regeln eines selbstzündenden verbrennungsmotors |
| DE102011018486A1 (de) * | 2011-04-23 | 2012-10-25 | Volkswagen Ag | Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors sowie Dieselmotor |
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