WO2005003536A1 - ディーゼルエンジンの排気浄化装置並びに制御手段 - Google Patents

ディーゼルエンジンの排気浄化装置並びに制御手段 Download PDF

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Abstract

　本発明は、より広い運転領域でＮＯｘの排出量を低減しながらパティキュレート・マターを連続再生可能な所定の排気温度を維持するディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供することを目的とする。本発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置は、エンジンの吸気工程終了付近にて排気バルブを開けて排気を燃焼前のシリンダ内に戻す排気バルブタイミングと、冷却後の排気を吸気側に再循環する際の排気の再循環量を制御する外部ＥＧＲバルブと、エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、エンジンの排気の流量を調節する排気絞りと、アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力してマップを参照して外部ＥＧＲバルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報を出力する制御手段とを備えた。これにより、より広い運転領域でＮＯｘの排出量を低減しながら、パティキュレート・マターを連続再生することが可能な所定の排気温度に維持することができる。

Description

明 細 書
ディーゼルエンジンの排気浄化装置並びに制御手段
技術分野
[0001] 本発明は、ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置に係り、特にカーボンを主成分と するパティキュレートの排出と窒素酸化物の排出を低減するディーゼルエンジンの排 気浄化装置並びに制御手段に関する。
背景技術
[0002] 特開 2001— 107810号公報には、シリンダにコンプレッサハウジング 11aを介して エアを供給する吸気通路 15が吸気ポート 14に接続され、シリンダ内の排ガスをター ビンハウジング l ibを介して大気に排出する排気通路 17が排気ポート 16に接続され ているターボ過給機付エンジンの排ガス再循環装置が示されている。またこの発明 では、排気通路及び吸気通路を接続する EGR通路 21aに吸気通路に還流される排 ガスの流量を調整可能な EGRバルブ 21bが設けられ、上記 EGR通路及び EGRバ ルブにより外部 EGR装置 21が構成されている。またエンジン 12にはシリンダの吸気 行程時に排気弁を開いて排気通路からシリンダに排ガスを導入する内部 EGR装置 が設けられる。そして、回転センサ 43及び負荷センサ 44の各検出出力に基づいてコ ントローラ 46が EGRバルブを制御する旨の記載がある。
[0003] 特開平 8— 158954号公報には、吸気弁の弁リフト特性の切換時、該切換作動遅れ 時間 TD2(TD4)と EGR弁の作動遅れ時間 TD3 (TD5)との差分 TD1だけ EGR弁 の作動開始を遅らせ、かつ、 EGR弁の開度を徐々に変化させて、変化する外部 EG R量と弁リフト特性切換により変化する内部 EGR量との合計値が略一定に保持される ようにした内燃機関の EGR制御装置が示されている。
[0004] 特開平 7—224726号公報には、単一の気筒 P1に設けられたプライマリおよびセカ ンダリ吸気ポート P2， P3と、セカンダリ吸気ポート P3に設けられた筒内流動強化用 のシャツタ弁 P4と、吸気過給用過給機 P5と、エンジンの運転状態を検出する運転状 態検出手段 P6の出力に基づいて低負荷側ではエンジンに供給される空燃比がリー ンとなるように制御する空燃比制御手段 P7と、低負荷側ではシャツタ弁 P4を閉成し、 高負荷側では開成する第 1の制御手段 P8とを備え、シャツタ弁 P4閉領域では高温 の EGRガスを還流するホット EGR手段 P9と、シャツタ弁 P4開領域では低温の EGR ガスを還流するコールド EGR手段 P10とを備える過給機付エンジンの排気還流装置 が示されている。
[0005] 特開 2002—106398号公報には、排気通路 16に配置されるタービン 6bと吸気通路 3に配置されるコンプレッサ 6aとを有する過給機 6と、タービン 6b下流の排気通路 16と 吸気通路 3とを接続して排気ガスの一部を内燃機関の吸気系に再循環せしめる排気 再循環装置 23，24，25とを備え、コンプレッサ上流側の吸気通路 3に、前記排気ガスの 一部を再循環せしめるための導入口 23aと、吸気通路 3を開閉自在とするスロットノレ 弁 20とを順に配置した内燃機関の排気浄化装置であって、スロットル弁 20が全閉動 作した時、コンプレッサ 6aに対し所定流量の吸気を流して負荷を与えるフェイルセ一 フ手段 21をコンプレッサ 6a上流側の吸気通路 3に設けた過給機付き内燃機関の排気 浄化装置が示されている。
[0006] 特開 2002-276405号公報には、排気通路に配設された排気タービンと吸気通路 に配設された吸気コンプレッサとを有するターボチャージヤーと、該排気タービンより 上流側の排気通路と該吸気コンプレッサより下流側の吸気通路とを連絡する第 1の E GR通路と、該第 1の EGR通路に配設された第 1の EGRバルブと、該排気タービンよ り下流側の排気通路に配設された酸化触媒およびパティキュレート'フィルタとを備え たディーゼルエンジンの排気浄化装置であって、エンジンの排気温度領域が該酸化 触媒の活性温度領域より高温領域となる場合に該第 1の EGRバルブを絞る制御を行 レ、、エンジンの排気温度領域が該酸化触媒の活性温度領域よりも低温領域となる場 合には該吸気シャツタと該排気シャツタのいずれか一方または双方を絞る制御を行う ディーゼルエンジンの排気浄化装置が示されている。
[0007] 特開平 5—187329号公報には、過給機 6よりも上流側に接続された EGR通路 14 には、ガスの流れ方向に順に、逆止弁 15、触媒で構成されたフィルタ 16、冷却器 17 、コントローノレバルブ 18が介設されている過給機付エンジンの排気ガス還流装置が 示されている。当該文献では、 EGRガスは、先ずフィルタ 16を通過して固形成分が 除去され、その後冷却器 17によって冷された後に吸気通路 2 (過給機 6よりも上流側 )に還流されており、フィルタ 16は触媒で構成されているため、フィルタ 16に付着した 力—ボン等は触媒作用によってその燃焼が促進され、フィルタ 16は自浄機能を持つ ことになる旨の記載がなされている。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] ところが、特開 2001-107810号公報に記載のターボ過給機付エンジンの排ガス 再循環装置では、同公報の図 4及び図 6に示されているように、エンジンの高トルク側
(高負荷側）において高温の排気をシリンダ内に戻す内部 EGRを用いているために
、EGRを行なわなくても排気温度が高温の領域で内部 EGRを行なうことによって更 に排気温度が高温になってしまう。
[0009] エンジンの高トルク側において高温の排気をシリンダ内に大量に戻す内部 EGRを 用いると、吸入酸素量が減少するので PM (スモーク）の排出量が大幅に増大すると レ、う不具合を生ずる。
[0010] また、特開 2001—107810号公報に記載の発明は、ターボ過給機付エンジンの吸 排気圧力特性は過給機の性能に依存していることに基づく不具合を解決する発明で ある。ターボ過給機付エンジンの軽負荷時には、排気温度が低く排気の量も少ない ために過給機の性能が悪ぐ排気圧力（排気タービン入口圧）に対してコンプレッサ 出口圧は低レ、。したがって給気マ二ホールド圧も低ぐ排ガスを給気マ二ホールドを 通じて筒内に環流させることは可能である。しかし、高負荷側では、排ガス温度が高く 排気の量が多くなり、その結果過給圧が上昇して給気マ二ホールド内の圧力も高くな るので、排気を給気マ二ホールドに戻して筒内に環流させることが困難になる場合が ある。
[0011] 過給付きエンジンの EGRにはこのような特性があるために、高負荷側では EGRが 導入しにくくなるという状態になっている。特開 2001-107810号公報に記載の発明 は、このような状況を解決するためのものであり、過給機付きエンジンの低負荷から中 負荷運転時のみならず中負荷から高負荷運転時の全ての運転領域でシリンダに排 気を還流するために排気 2段カムを使用している。
[0012] したがって特開 2001—107810号公報に記載の発明では、軽負荷領域に於いて E GR量を多く設定する際に、内部 EGRに加えて外部 EGRを併用することによってし 力 EGR量を多くすることができないという欠点がある。
[0013] 特開平 8-158954号公報に記載の内燃機関の EGR制御装置では、弁リフト特性 の切り替え時に EGR率をなめらかに変化するようにして、トルク変化と NOxの排出量 の変化とをともに制御することを目的とするものであり、排気温度及び NOxの排出量 を制御することができないという不具合を生じている。
[0014] 特開平 7—224726号公報に記載されているホット EGR、並びに特開 2002— 2764 05号公報に記載されている第 1の EGRは、排気ポート、排気マ二ホールド、又は排 気管から、吸気ポート、吸気マ二ホールド内部又は吸気管内に排気を戻す外部 EG R方式である。この外部 EGR方式では、高温の排気を低温の吸気マ二ホールド等に 戻してしまうために EGRの排気が冷却されてしまうという不具合を生じる。
[0015] 特に特開平 7—224726号公報、並びに特開 2002—276405号公報に紹介されて レ、るクロスフロー型の燃焼室を持つエンジンの場合には、 EGRの経路が長くなるの で EGR用の排気が急激に冷却されてしまい、低負荷又は低回転時に EGRの量を増 やしても、排気の温度は DOC (Diesel Oxidation Catalyst)や DPF (Diesel Pa rticulate Filter)が有効に機能する温度に達しないという不具合を生ずる。
[0016] また、特開平 7-224726号公報の請求項 12に記載の発明では、ホット EGRとして 排気弁オーバーラップにより内部残留ガスを吸気側へ還流する内部 EGRに設定す る旨の記載がある力 S、排気弁のオーバーラップが多い場合には低回転時の新気の 量が不安定になり易く低回転時の燃焼が不安定となる傾向にある。
[0017] 一般に低回転型のエンジンの場合にも、バルブのオーバーラップは存在している。
しかし、低回転型のエンジンのバルブオーバーラップでは、筒内に残留する排気の 量はそれ程多くなく 3— 5%程度である。この残留する排気の量を更に増大するため にオーバーラップを増大すると、新気が十分に吸入できないために、特に低速域か つ高負荷域で多くの PM (パティキュレート'マター）が排出される。
[0018] したがって、 N〇xについて低減効果を出そうとすると、 PMの増大を防止するため に燃料噴射量を少なくせざるを得ず、低回転時におけるトノレク、出力の低下を招くこ とになるという不具合が発生する。したがって、低回転時において大トルクを発生する 必要があるエンジンには不適切であるという不具合を生じていた。
[0019] また特開 2002— 106398号公報に記載の過給機付き内燃機関の排気浄化装置で は、過給機の過回転を防止することが可能である力 広範囲の運転領域で NOxの排 出を低減しつつ PMの排出を低減することができないという不具合を生じていた。
[0020] 特開 2002—276405号公報に記載の発明では、図 4 (a)に示されているとおり、負 荷が低くてエンジン回転数が高回転の場合であっても吸気シャツタの開度を 1Z4 2/4と絞る制御を行なっている。この負荷領域で吸気を絞る制御を行なうと、ェンジ ン回転数が高回転の時に吸気する空気量が減少するために、排気に PMが多く含ま れるという不具合や、吸気流量の減少により燃費が悪化するという不具合を生じる。
[0021] そこで本発明は上記従来の不具合に鑑みてなされたもので、より広い運転領域で N〇xの排出量を低減しながら、パティキュレート'マターを連続再生可能な所定の排 気温度を維持することが可能なディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供すること を目的としている。
[0022] また本発明は、排気温度を所定の温度に維持することにより、酸化触媒が排気中 に含まれる CO及び HCを効率よく酸化させて CO及び H Oに転化させることが可能 なディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供することを目的としている。
また本発明は、酸化触媒に対して、エンジン力 排出される NOxのうち一酸化窒素 を効率よく二酸化窒素に変化させることを可能とするとともに、後段のディーゼル'パ ティキュレート.フィルタにて補足したパティキュレート.マターを 250°C— 350°C程度 の比較的低温で連続燃焼させ、排気を浄化することが可能なディーゼルエンジンの 排気浄化装置を提供することを目的としている。
[0023] また本発明は、外気温度や環境が変化した場合であっても、排気の温度をパティキ ュレート'マターの連続再生に十分な温度、又は酸化触媒を有効に機能させるのに 十分な温度に制御することが可能なディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供する ことを目的としている。
[0024] また本発明は、より広い運転領域で NOxの排出量を低減しながら、パティキュレー ト 'マターを連続再生可能な所定の排気温度を維持することが可能となるとともに、パ ティキュレート'マターによる配管並びにその経路の詰まりや、筒内のライナー、ピスト ンリングの磨耗を防ぐことが可能なディーゼノレエンジンの排気浄化装置を提供するこ とをと目的としている。また本発明は、ターボ過給機のコンプレッサ翼面にパティキュ レート.マター等の付着を防止して、コンプレッサ効率の低下やエンジンの性能劣化 を防ぐことが可能なディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供することを目的として いる。
[0025] また本発明は、燃焼温度の上昇を押さえつつ大量の排気をシリンダ内に再循環さ せることを可能とし、より広い運転領域で NOxの排出量を低減しながら、パティキユレ ート'マターを連続再生可能な所定の排気温度を維持することが可能なディーゼル エンジンの排気浄化装置を提供することを目的としてレ、る。
[0026] また本発明は、エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて多量の排気 を燃焼前のシリンダ内に戻す排気バルブタイミングとターボ過給機を備えたディーゼ ルエンジンにおいて、吸気絞りを吸気経路と EGR配管が合流する位置よりも前段に 設け、吸気絞りを絞ることによって外部 EGRによる排気の再循環量を多くして、排気 に含まれる NOxの排出量を減少させることが可能なディーゼルエンジンの排気浄化 装置を提供することを目的としている。
[0027] また本発明は、エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて多量の排気 を燃焼前のシリンダ内に戻す排気バルブタイミングとターボ過給機を備えたディーゼ ルエンジンにおいて、内部 EGRによる排気の再循環量を効果的に調節することを可 能とするとともに、ターボ過給機コンプレッサのサージ現象を防止して、ターボ過給機 の破損を防ぐことが可能なディーゼルエンジンの排気浄化装置を提供することを目 的としている。
[0028] また本発明は、従来のディーゼルエンジンに対してレトロフィットの形で排気浄化装 置を後付けすることによって、旧車種であっても厳しくなる排ガス規制に対応すること が可能なディーゼノレエンジンの排気浄化装置を提供することを目的としている。 課題を解決するための手段
[0029] 上記課題を解決するために本発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置は、ェン ジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて排気を燃焼前のシリンダ内に戻 す排気バルブタイミングを備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置であって、冷却 後の排気を吸気側に再循環する際の排気の再循環量を制御する外部 EGRバルブと 、エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、エンジンの排気の流量を調節する排 気絞りと、アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて外部 EGRバル ブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとして記録する記録手段と、ァク セルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に記録さ れているマップを参照し、前記外部 EGRバルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する 情報を出力する制御手段とを備えたことを特徴としている。
[0030] 本発明によれば、エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて多量の排 気を燃焼前のシリンダ内に戻す排気バルブタイミングを備えたディーゼノレエンジンに おいて、アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とに応じて、外部 EGRバ ルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御するようにしたので、より広い運転領域で N〇xの 排出量を低減しながら、パティキュレート'マターを連続再生可能な所定の排気温度 を維持することが可能となる。
[0031] また上記課題を解決するために、本発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置は 、エンジンの排気行程にて排気バルブを開けて筒内の排気ガスを排出せしめる通常 使用される第 1の排気バルブタイミングを設けた第 1排気カムと、第 1の排気バルブタ イミングに対してエンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて多量の排気 を燃焼前のシリンダ内に戻す第 2の排気バルブタイミングを有する第 2排気カムと、前 記第 1排気カムと第 2排気カムとを切り替える排気バルブタイミング切替手段と、冷却 後の排気を吸気側に再循環する際の排気の再循環量を制御する外部 EGRバルブと 、エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、エンジンの排気の流量を調節する排 気絞りと、アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて排気バルブタ イミング切替手段、外部 EGRバルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報をマツ プとして記録する記録手段と、アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを 入力して、前記記録手段に記録されているマップを参照し、前記排気バルブタイミン グ切替手段、外部 EGRバノレブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報を出力する制 御手段とを備えたことを特徴としてレ、る。
[0032] 本発明によれば、エンジンの吸気行程終了付近にて実施する内部 EGR用の排気 バルブタイミング又はバルブリフトを切り替える排気バルブタイミング切替手段と外部 EGRバルブと吸気絞りと排気絞りとを、アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン 回転数に応じて制御するようにしたので、より広い運転領域で NOxの排出量を低減 しながら、パティキュレート'マターを連続再生可能な所定の排気温度を維持すること が可能となる。
[0033] また上記課題を解決するために、本発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置は 、ディーゼルエンジンの排気浄化装置において、排気中に含まれる C〇及び HCを酸 化させて CO及び H〇に転化させる酸化触媒を排気経路に備えたことを特徴として いる。
[0034] 本発明によれば、排気温度を所定の温度に維持することにより、酸化触媒は排気 中に含まれる C〇及び HCを効率よく酸化させて CO及び H〇に転化させることが可 能となる。また酸化触媒は、エンジンから排出される NOxのうち一酸化窒素を効率よ く二酸化窒素に変化させることが可能となるので、後段のディーゼル ·パティキュレー ト 'フィルタにて補足したパティキュレート'マターを 250°C— 350°C程度の比較的低 温で連続燃焼させ、排気を浄化することが可能となる。
[0035] また上記課題を解決するために、本発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置は 、ディーゼルエンジンの排気浄化装置において、ディーゼル 'パティキュレート'フィ ルタに流入する排気の温度を測定する排気温度センサを備え、制御手段は、排気温 度センサから入力した排気温度に基づいて、外部 EGRバノレブ、吸気絞り、及び排気 絞りを制御する情報を出力することを特徴としている。
[0036] 本発明によれば、ディーゼル ·パティキュレート'フィルタに流入する排気の温度を 測定する排気温度センサを備え、該排気温度センサから入力した排気温度に基づ いて、外部 EGRバルブ、吸気絞り、及び排気絞りを制御するようにしたので、外気温 度や環境が変化した場合であっても、排気の温度をパティキュレート'マターの連続 再生に十分な温度、又は酸化触媒を有効に機能させるのに十分な温度に制御する ことが可能となる。
[0037] また上記課題を解決するために、本発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置は 、エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて排気を燃焼前のシリンダ内 に戻す排気バルブタイミングを備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置において 、冷却後の排気を吸気側に再循環する際の排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブと、エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、エンジンの排気の流量を調 節する排気絞りと、ディーゼルエンジンの排気に含まれる CO及び HCを酸化させて C O及び H〇に転化させるとともに、パティキュレート'マターを捕集して処理する 2種 類の連続再生式ディーゼル 'パティキュレート'フィルタであって、ディーゼルエンジン の高負荷時及び高速時に排出される多量の排気を処理するメイン連続再生式ディ 一ゼル'パティキュレート'フィルタと、ディーゼルエンジンの中低速低負荷時又は中 負荷時に排出される少量の排気を処理するマイクロ連続再生式ディーゼル ·パティキ ュレート'フィルタとに排気の流路を切り替える切替弁と、アクセルペダルの踏み込み 量及びエンジン回転数に応じて外部 EGRバルブ、吸気絞り、排気絞り及び切替弁を 制御する情報をマップとして記録する記録手段と、アクセルペダルの踏み込み量とェ ンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に記録されているマップを参照し、前記 外部 EGRバルブ、吸気絞り、排気絞り及び切替弁を制御する情報を出力する制御 手段とを備えたことを特徴としてレ、る。
[0038] 本発明によれば、エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて多量の排 気を燃焼前のシリンダ内に戻す排気バルブタイミングを備えたディーゼノレエンジンに おいて、アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とに応じて、メイン連続再 生式ディーゼル 'パティキュレート'フィルタとマイクロ連続再生式ディーゼル 'パティ キュレート'フィルタとに排気の流路を切り替える切替弁と、外部 EGRバルブと、吸気 絞りと、排気絞りとを制御するようにしたので、より広い運転領域で NOxの排出量を低 減しながら、パティキュレート'マターを連続再生可能な所定の排気温度、又は酸化 触媒を有効に機能させるのに十分な温度に制御することが可能となる。
[0039] また上記課題を解決するために、本発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置は 、ディーゼルエンジンの排気浄化装置において、ディーゼルエンジンの吸気温度を 測定する吸気温度センサを備え、制御手段は吸気温度センサから入力した吸気温 度に基づいて、外部 EGRバルブ、吸気絞り、又は排気絞りを制御する情報を出力す ることを特 ί敷としてレ、る。 [0040] 本発明によれば、ディーゼルエンジンの吸気温度を測定する吸気温度センサを備 え、吸気温度に基づいて、外部 EGRバルブ、吸気絞り、又は排気絞りを制御する情 報を出力するようにしたので、外気温度や環境が変化した場合であっても、排気の温 度をパティキュレート'マターの連続再生に十分な温度、又は酸化触媒を有効に機能 させるのに十分な温度に制御することが可能となる。
[0041] また上記課題を解決するために、本発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置は 、エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて排気を燃焼前のシリンダ内 に戻す排気バルブタイミングを備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置であって、 エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、エンジンの排気の流量を調節する排 気絞りと、排気中に含まれるパティキュレート'マターを捕集して処理するディーゼル' パティキュレート'フィルタと、排気エネルギーを用いて吸気を加圧するターボ過給機 と、前記ディーゼル 'パティキュレート'フィルタの後段から前記ターボ過給機の前段 に排気を戻す EGR配管と、前記 EGR配管の経路に設けられるとともに排気の再循 環量を制御する外部 EGRバルブと、アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回 転数に応じて外部 EGRバルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとし て記録する記録手段と、アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力 して、前記記録手段に記録されているマップを参照し、前記外部 EGRバルブ、吸気 絞り及び排気絞りを制御する情報を出力する制御手段とを備えたことを特徴としてい る。
[0042] 本発明によれば、エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて多量の排 気を燃焼前のシリンダ内に戻す排気バルブタイミングとターボ過給機を備えたディー ゼルエンジンにおレ、て、ディーゼル ·パティキュレート ·フィルタの後段力 ターボ過給 機の前段に排気を戻す EGR配管を備え、アクセルペダルの踏み込み量とエンジン の回転数とに応じて、外部 EGRバノレブ、吸気絞り及び排気絞りを制御するようにした ので、より広い運転領域で N〇xの排出量を低減しながら、パティキュレート'マターを 連続再生可能な所定の排気温度を維持することが可能となるとともに、パティキユレ ート'マターによる配管並びにその経路の詰まりや、筒内のライナー、ピストンリングの 磨耗を防ぐことが可能となる。また、ターボ過給機のコンプレッサ翼面にパティキユレ 一ト.マター等の付着を防止して、コンプレッサ効率の低下やエンジンの性能劣化を 防ぐことが可能となる。
[0043] また上記課題を解決するために、本発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置は 、エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて多量の排気を燃焼前のシリ ンダ内に戻す排気バルブタイミングとターボ過給機を備えたディーゼルエンジンにお いて、外部 EGR配管の経路に排気を冷却する EGRクーラを設けたことを特徴として いる。
発明の効果
[0044] 本発明によれば、外部 EGRの配管経路に排気を冷却する EGRクーラを設けたの で、燃焼温度の上昇を押さえつつ大量の排気をシリンダ内に再循環させることが可 能となり、より広い運転領域で NOxの排出量を低減しながら、パティキュレート'マタ 一を連続再生可能な所定の排気温度を維持することが可能となる。
[0045] また上記課題を解決するために、本発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置は 、エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて多量の排気を燃焼前のシリ ンダ内に戻す排気バルブタイミングとターボ過給機を備えたディーゼルエンジンにお いて、吸気絞りを吸気経路と EGR配管が合流する位置よりも前段に設けたことを特 徴としている。
[0046] 本発明によれば、エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて多量の排 気を燃焼前のシリンダ内に戻す排気バルブタイミングとターボ過給機を備えたディー ゼルエンジンにおいて、吸気絞りを吸気経路と EGR配管が合流する位置よりも前段 に設けたので、吸気絞りを絞ることによって外部 EGRによる排気の再循環量を多くし て、排気に含まれる N〇xの排出量を減少させることが可能となる。
[0047] また上記課題を解決するために、本発明のディーゼルエンジンの排気浄化装置は 、エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて多量の排気を燃焼前のシリ ンダ内に戻す排気バルブタイミングとターボ過給機を備えたディーゼルエンジンにお いて、吸気絞りをターボ過給機のコンプレッサよりも後段に設けたことを特徴としてい る。
[0048] 本発明によれば、エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて多量の排 気を燃焼前のシリンダ内に戻す排気バルブタイミングとターボ過給機を備えたディー ゼルエンジンにおいて、吸気絞りをターボ過給機のコンプレッサよりも後段に設けた ので、内部 EGRによる排気の再循環量を効果的に調節することが可能となる。また、 ターボ過給機コンプレッサのサージ現象を防止して、ターボ過給機の破損を防ぐこと が可能となる。
[0049] また本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置では、従来のディーゼルェ ンジンに対してレトロフィットの形で排気浄化装置を後付けすることが可能であるので 、旧車種であっても、厳しくなる排ガス規制に対応することが可能となる。
図面の簡単な説明
[0050] [図 1]本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置の全体構成を示す図である
[図 2]燃焼前のシリンダに排気を直接戻す内部 EGR機構を備えたディーゼルェンジ ンの燃焼室部分の断面図である。
[図 3]ピストン 60の位置と吸気バルブ 52のリフト量及び排気バルブ 54のリフト量との 関係を示す図である。
[図 4]内部 EGRと外部 EGRの対 EGR率とスモーク（PM)の発生特性比較を示す図 である。
[図 5]内部 EGRと外部 EGRの対 EGR率と排気ガス温度との特性比較を示す図であ る。
[図 6]内部 EGRと外部 EGRの対 EGR率と NOxの排出量との特性比較を示す図であ る。
[図 7]各運転負荷における内部 EGRと外部 EGRの対 EGR率とスモーク（PM)の発 生特性比較を示す図である。
[図 8]各運転負荷における内部 EGRと外部 EGRの対 EGR率と排ガス温度との特性 比較を示す図である。
[図 9]本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置に用いる iTP制御マップを示 す図である。
[図 10]本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置の第 2の実施の形態を示す 図である。
[図 11]本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置に用いる iTP制御マップを 示す図である。
[図 12]エンジンの運転状況に応じて排気 2段目のカムのリフト量を切り替えるバルブ タイミング切替手段の例を示す図である。
[図 13]排気の再循環量を変更可能な内部 EGR機構を備えた場合の iTP制御マップ を示す図である。
[図 14]ターボ過給機付のディーゼルエンジンの排気浄化装置を示す図である。
[図 15]ターボ過給機付のディーゼルエンジンの排気浄化装置の他の実施例を示す 図である。
[図 16]ベースエンジン、内部 EGRを使用した場合、外部 EGRを使用した場合、内部 EGRと外部 EGRとを併用した各場合における D13モード運転状態の N〇x低減割 合例を示す図である。
[図 17]各 EGR方式による総 N〇xの低減割合を示す図である。
[図 18]ベースエンジン、全域動作する内部 EGRを使用した場合、全域動作する内部 EGRと外部 EGRとを併用した場合、排気バルブタイミングを切り替えて 2段式の内部 EGRを実現して外部 EGRと併用した各場合における D 13モード運転状態の NOx低 減割合例を示す図である。
[図 19]各 EGR方式による総 NOxの低減割合を示す図である。
[図 20]エンジンの運転状況に応じて排気バルブのリフト量および作動位相を変化さ せる機構の実施例を示す図である。
[図 21]排気 2段目カム可変位相機構及び第 2排気カムを用いたときの、クランク位置 と吸気バルブ及び排気バルブのリフト量との関係を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0051] 図 1は、本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置の全体構成を示す図で ある。
[0052] 同図に示すように、ディーゼルエンジンの排気浄化システムには、排気を浄化する 対象となるディーゼルエンジン 10と、ディーゼルエンジンの各シリンダに新気を導入 する吸気マ二ホールド 12と、各シリンダから排出される燃焼後の排気を通す排気マ 二ホールド 14と、運転手がディーゼルエンジンの出力を制御する情報を入力するた めのアクセルペタルの踏み込み量を検出して制御手段 20等に伝達するアクセルポ ジシヨンセンサ 16と、ディーゼルエンジンのクランクシャフトの回転角などを読み取つ て制御手段 20に対して回転角信号 (エンジンの回転数信号を含む）を出力する回転 センサ 18とが設けられている。
[0053] なお、アクセルペダルの踏み込み量は、図示しない燃料噴射装置に伝達され、ェ ンジンの出力を制御することが可能となっている。
[0054] またディーゼルエンジンの排気浄化システムには、エンジンの吸気温度を測定する 吸気温度センサ 22と、エンジンの吸気を絞ることによってシリンダに吸入される新気 の量を調節する吸気絞り 24と、エンジンの排気を絞ることによって排圧を高くしてシリ ンダに戻す排気のガス量を増やす制御を行なう排気絞り 26とが設けられている。
[0055] またディーゼルエンジンの排気浄化装置には、ディーゼルエンジンの排気中に含 まれる CO及び HCを酸化させて CO及び H Oに転化させる酸化触媒 DOCと、排気 中に含まれる PM (パティキュレート'マター）を捕集して処理する DPF (ディーゼル · パティキュレート'フィルタ）とを 1つの容器に納めた CR— DPF41と、 CR-DPF41に 流入する排気の温度を測定する排気温度センサ 42とが設けられている。
[0056] 連続再生型の排気浄化装置として、上記のように前段のディーゼル用酸化触媒 D OCと PM捕集フィルターとを設けてもよいし、触媒担持型の単独 PM捕集フィルター を用いても本発明の目的を達成することが可能である。
[0057] 吸気絞り 24には、吸気絞り弁のァクチユエータが備えられており、制御手段 20から 出力される制御情報に基づいて吸気絞り弁を任意の開度に設定可能となっている。 また吸気絞り 24に、吸気の絞り弁開度を検出する iTP開度センサを設け、 iTP開度フ イードバック用の開度信号を制御手段 20に出力するようにしてもよい。また同図では 、吸気絞り 24を吸気マ二ホールド 12の集合管路に 1つ設けた実施例で説明している が、本発明は吸気絞り 24の取付位置等を図 1に示したように限定するものではなぐ 吸気マ二ホールド 12内の各シリンダへの枝内に独立して設けるようにしてもよい。
[0058] また図 1に示すディーゼルエンジンの排気浄化装置には、排気マ二ホールド 14等 力 取得した排気を冷却して吸気マ二ホールド 12等に還流する際に、再循環させる 排気の流量を調節する外部 EGRバルブ 44が設けられてレ、る。この外部 EGRバルブ 44は、アクセル踏み込み量とエンジンの回転数等のパラメータに基づいて、開閉の タイミングや開度を適宜設定することが可能となっている。
[0059] なお、図 1に示す外部 EGRの例では、排気マ二ホールド 14から再循環する排気を 取得しているが、本発明は排気マ二ホールド 14から排気を取得する例に限定される ものではなく、 CR-DPF41の後段から浄化された排気を取得し、排気の温度を積極 的に下げる EGRクーラを介して吸気マ二ホールド 12又は吸気絞り 24の前段に戻す ように構成してもよレ、。 EGRクーラの冷媒は、エンジン冷却水を用いてもよいし、車両 の走行風を用レ、るものであってもよい。
[0060] 更に本発明では、排気温度が特に低い低回転の運転領域及び低負荷の運転領域 において、高温の排気を燃焼前の燃焼室に直接再循環させるために、以下の図 2及 び図 3に示す特殊な排気カムを用いた内部 EGR機構を用いて高温の排気を燃焼前 のシリンダに供給するようにしてレ、る。
[0061] 図 2は、燃焼前のシリンダに排気を直接戻す内部 EGR機構を備えたディーゼルェ ンジンの燃焼室部分の断面図である。
[0062] 同図に示すように、ディーゼルエンジンの燃焼室部分には、吸気バルブ 52、排気 バルブ 54及び噴射ノズル 62を備えるとともに燃焼室を形成するシリンダヘッド 50と、 燃焼圧力を受け止めてクランクシャフトに回転力を伝達するピストン 60と、ピストン 60 の摺動面となるシリンダ 58とが設けられてレ、る。
[0063] 排気バルブ 54の排気タイミングとリフト量を定めている排気カム 56には、通常の排 気行程を行なうために排気バルブ 54を開く第 1のカム山と、吸気行程の終了時期付 近で排気バルブ 54を少し開く第 2のカム山との 2つのカム山が設けられている。
[0064] このように排気カム 56に 2つのカム山を形成することにより、通常の燃焼後の排気 行程で排気バルブ 54を開いて燃焼後の排気を排気マ二ホールドに流出する機能と 、吸気行程の終了付近で再び排気バルブ 54を適量開いて排気を燃焼室に戻す機 能とを備えることが可能となってレ、る。
[0065] 図 3は、ピストン 60の位置と吸気バルブ 52のリフト量及び排気バルブ 54のリフト量と の関係を示す図である。
[0066] 通常のディーゼルエンジンの給排気のタイミングと同様に、燃焼後ピストン 60が下 死点に到達する前から排気バルブ 54が開き始め、燃焼ガスの排気を開始する。クラ ンクシャフトが約半回転してピストン 60が上死点に近づくと、その排気行程の終了付 近で吸気バルブを開き始めて次の燃焼のための新気の導入を開始する。
[0067] ピストンが再び下死点に近づき、吸気行程が終了する近傍では、一般のエンジンで もシリンダ 58内の圧力よりも排気マ二ホールド 14内の圧力の方が高いので、ここで再 度排気バルブ 54を開いた場合には、排気マ二ホールド 14より上流の排気ポートから 直接高温の排気が直接シリンダ内に逆流して、吸入した新気とともに排気がシリンダ 内に充填される。
[0068] ピストンが下死点を通過した後から圧縮行程を開始する。一般に圧縮前のシリンダ 内の気体の温度 T1及び圧力 P1と、圧縮行程終了後の気体温度 T2及び P2との関 係は以下の式で表される。
T2=T1 (P2/Pl) (k— ιν · ·（式 1)
k:気体の比熱比（空気の場合 1. 4)
[0069] ディーゼルエンジンの圧縮比を、 P2/P1 = 16とした場合には、（P2/Pl) (k— 1)/k= 2. 208となる。したがって、圧縮前の空気に燃焼後の高温の排気を混入して、圧縮 前の気体の温度が 10°C上昇した場合には、圧縮後の温度は 22. 08°C上昇すること になり、過剰空気が少ないこともあいまって燃焼後の排気温度も上昇するので、 CR- DPF41内に捕集した PM (スート、煤などを含むスモーク）を連続再生しやすくするこ とが可能となる。また、排気を N〇x還元触媒に通す場合にも、触媒を有効に機能さ せるために、広範囲な運転状況における排気温度維持のための制御は必須である。
[0070] ただ単に排気温度を上昇させるのであれば、排気カムの第 2のカム山のリフトを高く 、又は動作角度を広く設定し、シリンダ内に逆流する排気の量を増大させて、低負荷 時の排気温度を高く維持しつつ NOxの排出量を低減させることが可能である。
[0071] ところ力 同図に示す第 2のカム山による排気バルブ 54のリフトは、エンジン運転領 域全域でリフトするため、高負荷時のように燃料供給量と比較して空気量が少なくな る領域では、排圧が高くなるので排気の逆流も多くなる。また、燃焼温度が高く燃焼 室が高温になることにより、吸入する新気の量が減少して更に酸素濃度が低下して 不完全燃焼となりやすぐ所定の出力が得られないことになるとともに、 PMが CR— D PF41における再生可能量を超えて大量に発生することになる。また、高負荷運転時 において高温の排気を再循環する内部 EGRの量が多くなると、 EGR無しの場合と比 較して更に酸素量が減少するために、 PM (スモーク）が多量に発生するという不具 合を生じる。
[0072] PMが CR— DPF41の再生可能量を超えて大量に発生すると、 CR— DPF41内部 において PMが堆積して排圧の急増を招き、燃費を大幅に悪化させることとなる。ま た、運転状況の変動により排気温度が上昇した場合には、堆積している大量の PM が連鎖的に燃焼を開始し、 CR-DPF41を熔損に至らしめる可能性もある。
[0073] PMの連続再生に十分な排気温度が得られる中負荷時においても、 N〇xの排出 量を減少させる観点から不活性ガスの排気を再循環する必要性があるが、高温の排 気を燃焼前のシリンダに戻すと酸素量が減少するために、 PM (スモーク）が増加して しまうので、比較的低温の排気を外部 EGRを用いて再循環する必要がある。
[0074] また逆に、第 2のカム山による排気バルブ 54のリフトを低ぐ又は動作角度を狭く設 定すると、シリンダ 58内への排気の逆流量が少なくなり、低負荷時において PMの連 続再生に必要な排気温度が得られなくなるなど、所定の排気温度を維持することが 可能なエンジン運転領域が狭くなつてしまう。また、低負荷時において排気の再循環 量が少ない場合には、新気に含まれる酸素の量が比較的多ぐ燃焼中に NOxが多く 発生し易いという不具合を生じる。したがって低負荷時では、燃焼温度を維持しつつ 多めに EGRをかけたいとレ、う要望がある。
[0075] 後述するように、排気バルブのリフト量を可変する技術（可変バルブタイミング機構 など）を本発明に適用することも可能であるが、現在走行中のディーゼルエンジン車 両に対してレトロフィットの形で本願発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置 を装着し、排出される PMを減少させようとする場合には、固定のカム山を備えていた 方が改造作業を行なうにあたってのコストが安価となるので好都合な側面がある。
[0076] 冷却された排気をエンジン 10の吸気マ二ホールド 12に戻す外部 EGRでは、再循 環する排気の温度を低くできれば新気量は冷却されない排気を戻した場合よりも多く なるので、シリンダ内に吸入される酸素の量も多く維持できる。そのため中負荷の運 転領域では NOxの発生を抑制するために外部 EGRを多くしつつ、 PMの発生を低 減することが可能である。
[0077] 図 4は、内部 EGRと外部 EGRの対 EGR率とスモーク（PM)の発生特性比較を示 す図である。
[0078] 外部 EGRを用いると、内部 EGRを用いた場合と比較して燃焼室の温度が低下する ので、新気の量が多くなり PM (スモーク）の発生度合いは少なレ、。したがって、中負 荷運転時や高負荷運転時において、 NOx排出量の低減を図るために所定の PM排 出レベルまで多くの EGRをかけたい場合には、外部 EGRが有効である。
[0079] 図 5は、内部 EGRと外部 EGRの対 EGR率と排気ガス温度との特性比較を示す図 である。
[0080] 内部 EGRを用いると、外部 EGRを用いた場合と比較して排気温度が高くなるので 、特に低負荷側で排気温度を高めたい場合には有効である。また逆に、 NOxの排出 量を少なくしたい場合などのように、燃焼温度を押さえつつ EGR率を多くしたい場合 には外部 EGRが有効である。
[0081] 図 6は、内部 EGRと外部 EGRの対 EGR率と NOxの排出量との特性比較を示す図 である。
[0082] 排出される NOxの排出量を減少させたい場合には、 EGR率を多くすることが有効 である。また同図に示すように、外部 EGR方式を用いると新気の量が多いぶん酸素 濃度が高いので、若干ではあるが外部 EGRを用いた方が NOxの排出量が多くなる 、図 4に示したように所定の PMの排出レベルまで大量の EGRをかけることが可能 であるので、結果的に外部 EGRを用いた方が NOxの排出を減少させることが可能と なる。
[0083] 図 7は、各運転負荷における内部 EGRと外部 EGRの対 EGR率とスモーク（PM)の 発生特性比較を示す図である。
[0084] 同図に示すように、全負荷及び高負荷の運転領域において N〇x排出量を低減す るために、多くの EGRをかけたい場合には、内部 EGRを用いると排出される PM (ス モーク）が増加してしまうので、外部 EGRが有効である。 [0085] 図 8は、各運転負荷における内部 EGRと外部 EGRの対 EGR率と排ガス温度との 特性比較を示す図である。
[0086] 同図に示すように、全負荷及び高負荷の運転領域では、内部 EGRを用いなくとも P
Mを連続再生可能な下限温度以上の排気温度が得られているので、 NOx排出量を 低減するために PM (スモーク）が発生しない範囲で最大限の外部 EGRをかけること が可能である。
[0087] ところが軽負荷時 (低負荷時）におレ、ては、排気温度が PMを連続再生可能な排気 温度に到達していないので、 PM (スモーク）に対して余裕のある範囲内で内部 EGR を用いて排気の温度を高くすることが有効である。
[0088] 本発明では、まずシリンダ内に高温の排気を直接再循環させる内部 EGR機構を設 け、エンジンの回転数や負荷の状態に応じて排気の再循環量を細力べ調節するため に吸気絞り 24を備え、更にアイドリング時や低負荷低回転の運転領域では吸気絞り 24を絞る制御を行なっても排気温度が所定の温度に到達しない領域が存在するの で、この領域では更に排気絞り 26を絞ることによって排圧を高め、シリンダに戻す高 温の排気の量を多くして燃焼後の排気温度を確保している。このようにして、 N〇xの 排出量を低減しつつ、より広レ、運転領域で排気に含まれる PMを連続再生する処理 を行なうことが可能となっている。
[0089] 更に本発明では、エンジンから排出される N〇xの量が多い高負荷時、中負荷時、 又は中回転域においても低温の排気を適量燃焼前のシリンダ内に再循環する外部 EGRを併用して、 NOxの排出量を減少させている。
[0090] 図 9は、本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置に用いる iTP制御マップ を示す図である。
[0091] 同図に示す iTPマップは制御手段 20内に設けられた記憶手段に記憶されており、 制御手段 20は、アクセルポジションセンサ 16から入力したアクセルペダル踏み込み 量（エンジン負荷割合 APP)と、回転センサ 18から入力したエンジンの回転数（ェン ジン回転数割合 Ne)とに基づいて、前記記録手段に記録されている iTPマップを参 照し、外部 EGRバノレブ 44、吸気絞り 24 (iTP開度）と、排気絞り 26とを制御する情報 を出力する。なお iTPマップを記録する記録手段は、制御手段 20の内部に設けても よいし、制御手段 20の外部に独立して設けて制御手段 20と通信可能に接続してもよ レ、。
[0092] 同図に示すように、たとえばエンジン回転数割合力 ¾0%の場合であって、運転手 がアクセルペダルを 40%踏み込んでいる中負荷の運転状態では、排気温度が所定 の温度に上昇しているので、制御手段 20は吸気絞り 24に対して 100%の開度（iTP = 100%)となるように制御する情報を出力している。また、外部 EGRバルブ 44に対 しては閉じる指令を出力しており、内部 EGRのみで運転するよう制御信号を出力す る。
[0093] 前記のエンジン回転数割合力 40%の中負荷の運転状態であって、運転手がァク セルペダルの踏み込み量 (APP)を 40%から 20%まで戻した場合には、制御手段 2 0は iTP制御マップを参照して、吸気絞り 24を 30%まで絞る制御情報を出力する。
[0094] すると吸気絞り 24は、制御手段 20から取得した制御情報に基づいて、シャツタ又は バタフライバルブ等によって吸気経路を 30%まで絞り、吸気の流量を減少させる。す ると吸気行程のシリンダに吸入される空気量は減少するので、吸入行程終了付近で シリンダ内の圧力が下がり、シリンダ内に逆流する排気の量が増加する。すると圧縮 前の気体温度が上昇するので、圧縮、燃焼後の排気の温度が上昇し、 CR-DPF41 に流入する排気の温度を PMを連続再生可能な温度に維持することが可能となる。
[0095] エンジン回転数割合が 40%の運転状態で、運転手がアクセルペダルの踏み込み 量 (APP)を 10%付近まで戻した場合には、制御手段 20は iTP制御マップを参照し て、吸気絞り 24を約 10%まで絞る制御情報を出力する。
[0096] すると吸気絞り 24は、制御手段 20から取得した制御情報に基づいて吸気経路を 約 10%まで絞り、吸気の流量を更に減少させる。すると吸気行程のシリンダに吸入さ れる空気量は更に減少するので、吸入行程終了付近でシリンダ内の圧力が更に下 がり、シリンダ内に逆流する排気の量が増加する。すると圧縮前の気体温度が上昇 するので、圧縮、燃焼後の排気の温度が上昇し、 CR— DPF41に流入する排気の温 度を PMを連続再生可能な温度に維持することが可能となる。
[0097] なお、制御手段 20が出力する吸気絞り 24の絞り量の制御情報は、同図に示す iTP 100%の線と iTP30%の線の間は直線補間を行なってもよいし、二次曲線以上の曲 線補間を行なうようにして、細かい制御を行なうようにしてもよい。
[0098] エンジン回転数割合が 40%の運転状態で、運転手がアクセルペダルの踏み込み 量 (APP)を更に 8%付近まで戻した場合には、制御手段 20は iTP制御マップを参 照して、吸気絞り 24を約 5%まで絞る制御情報を出力する。そして、更に排気絞り 26 に対しても所定の開度まで絞る制御情報を出力する。
[0099] 吸気絞り 24は、制御手段 20から取得した制御情報に基づいて吸気経路を約 5%ま で絞り、吸気の流量を減少させる。また、排気絞り 26も所定の開度まで絞るので、排 気マ二ホールド 14内の排圧が維持されるカ 又は排圧が上昇する。
[0100] すると吸気行程のシリンダに吸入される空気量は更に減少するので、シリンダ内に 逆流する排気の量が増加する。そして圧縮前の気体温度が更に上昇するので、圧縮 、燃焼後の排気の温度が上昇し、 CR - DPF41に流入する排気の温度を PMを連続 再生可能な温度に維持することが可能となる。
[0101] このとき、排気絞り 26の絞り量も、アクセルペダルの踏み込み量又はエンジンの回 転数に応じて絞り量を制御するようにしてもよい。その場合には iTP制御マップに、ェ ンジンの回転数が所定の回転数よりも低ぐかつ、アクセルペダルの踏み込み量が所 定の踏み込み量よりも少ない場合に、排気絞り 26を絞るように情報を入力しておき、 制御手段 20はアクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して前記 i TP制御マップを参照し、排気絞り 26を制御する情報を出力するようにしてもよい。
[0102] また、エンジン力 排出される NOxの量が比較的多い高負荷時（高エンジン負荷 割合時）、中負荷時（中エンジン負荷割合時）、又は中回転域（中エンジン回転数割 合域）においても NOxの排出量を減少させるために、これらの運転領域において適 量の低温の排気を燃焼前のシリンダ内に再循環する指令を外部 EGRバノレブ 44に出 力するようにしている。
[0103] また同図に示すように iTP制御マップは、エンジンの回転数の減少又はアクセルぺ ダルの踏み込み量の減少に伴って、吸気を絞る制御を行なう領域を備えてレ、る。
[0104] また、同図に示すように iTP制御マップは、エンジンの回転数の減少又は及びァク セルペダルの踏み込み量の減少に伴って、排気を絞る制御を行なう領域を備えてい る。 [0105] また、図 1に示すようにディーゼルエンジンの吸気温度を測定する吸気温度センサ 22を吸気マ二ホールド 12等に備え、制御手段 20は、吸気温度センサ 22から入力し た吸気温度に基づいて、外部 EGRバルブ 44、吸気絞り 24、又は排気絞り 26を制御 する情報を出力するようにしてもよい。この場合に制御手段 20は、吸気温度に応じて iTP制御マップをずらす処理を行なってもよいし、外部 EGRバルブ 44、吸気絞り 24 、又は排気絞り 26に出力する制御情報に対して所定の係数を加算又は乗算する処 理を行なってもよい。
[0106] このように、制御手段 20が排気温度又は吸気温度を入力して排気温度を制御する ことによって、安定した使用条件から逸脱して排気の温度が変化した場合であっても 、所定の排気温度を維持することが可能となる。更に、排気温度が DPF等にて連続 再生可能な所定の温度以上である場合には、外部 EGRによる比較的低温の排気を 再循環する割合を増やすようにすることによって、エンジンから排出される NOxを減 少させることが可能となる。
[0107] 図 10は、本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置の第 2の実施の形態を 示す図である。
[0108] 同図に示す排気浄化装置では、図 1に示した排気浄化装置における CR— DPF41 に対して、小型の β CR— DPF30と大型の mCR— DPFの 2つの CR— DPFを設け、切 替弁 28を動作させて排気の流路を切り替えることが可能となっている。
[0109] 以下に、図 10に示すディーゼルエンジンの排気浄化装置の構成について説明す る。なお、図 1の構成と重複する部分については、説明を省略する。
[0110] ディーゼルエンジンの排気に含まれる PMを捕集して処理する 2種類の CR— DPF のうちの mCR— DPF40は、ディーゼルエンジンの高負荷時および高速時に排出さ れる多量の排気中に含まれる C〇及び HCを酸化させて C〇及び H〇に転化させる とともに PMを連続再生処理する大型の CR— DPFである。
[0111] 一方の μ CR— DPF30は、ディーゼルエンジンの中低速低負荷時又は中負荷時に 排出される少量の排気に含まれる C〇及び HCを酸化させて C〇及び H Oに転化さ せるとともに PMを連続再生処理する小型の CR— DPFである。切替弁 28は、制御手 段 20の指示に基づいて、 mCR— DPF40と μ CR— DPF30とに排気の流路を切り替 える機能を備えている。
[0112] 例えば上記の各 CR— DPFは、エンジンの排気中に含まれる CO及び HCを酸化さ せて CO及び H Oに転化させる酸化触媒 DOCと、排気中に含まれる PM (パティキ ュレート.マター）を捕集して処理する DPF (ディーゼル ·パティキュレート'フィルタ）と を 1つの容器に納めたものである。
[0113] また、ディーゼルエンジンの排気浄化装置には、 μ CR-DPF30に流入する排気 の温度を測定する排気温度センサ 32と、メイン排気管 34と、 μ CR— DPFを通る排気 の流路となるマイクロ排気管 36と、 mCR— DPF40に流入する排気の温度を測定す る排気温度センサ 42とが設けられてレ、る。
[0114] また同図に示すように、切替弁 28は、ディーゼルエンジン 10の排気マ二ホールド 1 4と mCR— DPF40との間に設けられ、 μ CR— DPF30は mCR— DPF40よりも切替弁 28に近い位置に設けられている。この切替弁 28に、 mCR— DPF40側に排気の流 路を切り替えている際にも μ CR— DPF30側に少量の排気を流すための隙間（機構） を切替弁 28内に備えてもよいし、 μ CR-DPF30へ常に排気が流れるようにバイパス 流路 (機構）を備えるようにしてもよい。また、 / CR— DPF30に少量の排気を流す際 の流量を調節するアジャストスクリューを設けてもよい。
[0115] 排気絞り 26は、 μ CR-DPF30の下流（排気絞り 26Β)に設けてもよいし、 mCR-D PF40の上流（排気絞り 26C)、又は下流（排気絞り 26D)に設けてもよい。また、 C R— DPF30を経由した排気を、 mCR— DPF40を経由せずに直接大気に放出する構 造としてもよい。
[0116] なお、多気筒の排気管が集合している場合であっても、排気の脈動を利用すること によって排気効率を高める寸法に排気管を設定するのが常であるが、 mCR— DPF4 0に流入する排気の温度を所定の温度以上に確保するために μ CR— DPF30を排 気ポートの近くに置くと排気干渉を生じたり、ボンビング損失が増大して排気効率が 悪化するという不具合を生じるので、 mCR-DPF40に到達する排気の温度が高い 運転領域では、なるべく mCR— DPF40を使用するのが望ましい。
[0117] また一般に、排気の量が少ない低負荷の運転領域では、吸気絞り 24及び排気絞り
26を制御しても十分に排気温度が上昇しない場合が多レ、。したがって、排気効率を 良くする目的等のため長く延ばした排気管の先にのみ CR— DPFを設けると、排気が CR— DPFに到達するまでに排気のガス温度が低下してしまうので、排気に含まれる PMを CR— DPFで連続再生できないと言う不具合を生ずる。
[0118] そこで本発明では、まずシリンダ内に逆流する排気の流量を細力べ調節するために 吸気絞り 24を備え、低負荷運転時のように排気温度の低くなりがちな領域において は、排気マ二ホールド 14の直下に設けた μ CR— DPF30に排気を流すようにして、よ り広範囲な負荷範囲で排気温度を維持して捕集した ΡΜを連続再生するようにしてい る。一方の高負荷運転時のように十分な排気温度が得られる領域では、 mCR-DPF 40を主に用いることによって従来のディーゼルエンジンと同様な排気効率を確保し て、燃費や出力を維持することが可能となっている。
[0119] また、アイドリング時や低負荷低回転の運転領域では、吸気絞り 24を絞っても排気 温度が所定の温度に到達しない領域が一般に存在する。この場合には、吸気絞り 2 4を絞ると同時に排気絞り 26を絞ることによって排圧を高め、シリンダに戻す排気の 量を多くして排気温度を確保することが可能となっている。また、このようにして、より 広い運転領域で排気に含まれる PMを連続再生する処理を行なうことが可能となって いる。
[0120] 図 11は、図 10に示したディーゼルエンジンの排気浄化装置に用いる iTP制御マツ プを示す図である。
[0121] 同図に示す iTPマップは制御手段 20内に設けられた記憶手段に記憶されており、 制御手段 20は、アクセルポジションセンサ 16から入力したアクセルペダル踏み込み 量 (APP)と、回転センサ 18力 入力したエンジンの回転数（Ne)とに基づいて、前 記記録手段に記録されている iTPマップを参照し、外部 EGRバノレブ 44、吸気絞り 24 (iTP開度）と、排気絞り 26と、切替弁 28とを制御する情報を出力する。なお iTPマツ プを記録する記録手段は、制御手段 20の内部に設けてもよいし、制御手段 20の外 部に独立して設けて制御手段 20と通信可能に接続してもよい。
[0122] なお、 iTPマップのうち吸気絞り 24、排気絞り 26及び外部 EGRバルブ 44の制御に 関しては図 9にて説明したので省略する。
[0123] 同図に示すように、たとえばエンジン回転数割合が 40%の場合であって、運転手 がアクセルペダルを 60%踏み込んでいる中負荷の運転状態では、排気温度が所定 の温度に上昇しているので、制御手段 20は吸気絞り 24に対して 100%の開度（iTP = 100%)となるように制御する情報を出力している。また、切替弁 28に対しては、 m CR— DPF40に排気を流すように制御信号を出力する。
[0124] なお，このように mCR— DPF40に排気を流している場合に、全ての排気を mCR— DPF40のみに流すのではなぐ μ CR— DPF30にも少量の排気が流れるように切替 弁 28等を構成してもよレ、。 mCR_DPF40使用時にも μ CR—DPF30に少量の排気 を流し続けることによって、 β CR— DPF30の温度を所定の温度に維持することが可 能となり、運転状況によって負荷が減少し、 x CR— DPF30に排気の流れを切り替え た場合であっても、切替直後から μ CR-DPF30は PMを連続処理することが可能と なる。したがって、運転状況が急に変化した場合であっても PMを連続再生すること が可能となる。
[0125] 前記のエンジン回転数割合が 40%の中負荷の運転状態であって、運転手がァク セルペダルの踏み込み量を 60%から 50%まで戻した場合には、制御手段 20は iTP 制御マップを参照して、吸気絞り 24を 100%開度から 30%の開度まで絞る制御情報 を出力する。
[0126] すると吸気絞り 24は、制御手段 20から取得した制御情報に基づいて、シャツタ又は バタフライバルブ等によって吸気経路を 30%まで絞り、吸気の流量を減少させる。す ると吸気行程のシリンダに吸入される空気量は減少するので、吸入行程終了付近で シリンダ内の圧力が下がり、シリンダ内に逆流する排気の量が増加する。すると圧縮 前の気体温度が上昇するので、圧縮、燃焼後の排気の温度が上昇し、 mCR-DPF 40に流入する排気の温度を PMを連続再生可能な温度に維持することが可能となる
[0127] なお、制御手段 20が出力する吸気絞り 24の絞り量の制御情報は、同図に示す iTP 100%の線と iTP30%の線の間について直線補間を行なってもよいし、二次曲線以 上の曲線補間を行なうようにして、細かレ、制御を行なうようにしてもょレ、。
[0128] エンジン回転数割合が 40%の運転状態で、運転手がアクセルペダルの踏み込み 量を更に 45%付近まで戻した場合には、制御手段 20は iTP制御マップを参照して、 吸気絞り 24を約 10%まで絞る制御情報を出力する。
[0129] すると吸気絞り 24は、制御手段 20から取得した制御情報に基づいて吸気経路を 約 10%まで絞り、吸気の流量を更に減少させる。すると吸気行程のシリンダに吸入さ れる空気量は更に減少するので、吸入行程終了付近でシリンダ内の圧力が更に下 がり、シリンダ内に逆流する排気の量が増加する。すると圧縮前の気体温度が上昇 するので、圧縮、燃焼後の排気の温度が上昇し、 mCR— DPF40に流入する排気の 温度を PMを連続再生可能な温度に維持することが可能となる。
[0130] エンジン回転数割合が 40%の運転状態で、運転手がアクセルペダルの踏み込み 量を更に 43%付近まで戻した場合には、制御手段 20は iTP制御マップを参照して、 切替弁 28を制御して排気を x CR— DPF30に流すように制御信号を出力するととも に、吸気絞り 24を 100%まで開く制御情報を出力する。
[0131] この状態では、吸気絞り 24を開くので排気温度は低下する力 排気を通す CR— D PFを大型の mCR— DPF40力 小型で排気マ二ホールド直下に設けた小型の a CR —DPF30に切り替えるので、排気抵抗が増大してエンジン排気圧力が mCR— DPF4 0の場合よりも高くなるので、排気の逆流が増大して排気温度が上がり μ CR-DPF3 0に流れ込む排気の温度は PMを連続再生可能な温度となっている。なお、負荷が 低い運転状態では排気の流量が少ないので、小型の CR— DPFであっても十分処理 可能であるとともに、吸気を絞らないので燃費の悪化や出力の低下を防止することが 可能となる。
[0132] また、設計段階で μ CR-DPF30の容量 (大きさ）を決定する場合には、排気を処 理するディーゼルエンジンの排気温度特性と排気の流量に応じて決定するとよい。ま た、 mCR_DPF40の容量（大きさ）や、各 CR—DPFまでの排気管の長さ、切替弁 28 の取付位置なども、対象となる車種やエンジンの構成などによって適宜決定する。
[0133] エンジン回転数割合が 40%の運転状態で、運転手がアクセルペダルの踏み込み 量を更に 10%付近まで戻した場合には、制御手段 20は iTP制御マップを参照して、 吸気絞り 24を約 5%まで絞る制御情報を出力する。そして、更に排気絞り 26に対して も所定の開度まで絞る制御情報を出力する。
[0134] 吸気絞り 24は、制御手段 20から取得した制御情報に基づいて吸気経路を約 5%ま で絞り、吸気の流量を減少させる。また、排気絞り 26も所定の開度まで絞るので、排 気マ二ホールド 14内の排圧が維持されるカ 又は排圧が上昇する。
[0135] すると吸気行程のシリンダに吸入される空気量は更に減少するので、シリンダ内に 逆流する排気の量が増加する。そして圧縮前の気体温度が更に上昇するので、圧縮 、燃焼後の排気の温度が上昇し、 μ CR— DPF30に流入する排気の温度を ΡΜを連 続再生可能な温度に維持することが可能となる。
[0136] このとき、排気絞り 26の絞り量も、アクセルペダルの踏み込み量又はエンジンの回 転数に応じて絞り量を制御するようにしてもよい。その場合には iTP制御マップに、ェ ンジンの回転数が所定の回転数よりも低ぐかつ、アクセルペダルの踏み込み量が所 定の踏み込み量よりも少ない場合に、排気絞り 26を絞るように情報を入力しておき、 制御手段 20はアクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して前記 i TP制御マップを参照し、排気絞り 26を制御する情報を出力するようにしてもよい。
[0137] また同図に示すように iTP制御マップは、エンジンの回転数の減少又はアクセルぺ ダルの踏み込み量の減少に伴って、吸気を絞る制御を行なう領域を備えてレ、る。
[0138] また同図に示すように iTP制御マップは、エンジンの回転数の減少又はアクセルぺ ダルの踏み込み量の減少に伴って、排気を mCR— DPF40から β CR— DPF30に切 り替える制御を行なう領域を備えてレ、る。
[0139] また、同図に示すように iTP制御マップは、エンジンの回転数の減少又はアクセル ペダルの踏み込み量の減少に伴って、排気を絞る制御を行なう領域を備えてレ、る。
[0140] また制御手段 20は、 — DPF30又は mCR— DPF40に流入する排気の温度を 測定する排気温度センサ 32から入力した排気温度に基づいて、油圧バルブ 64、吸 気絞り 24、排気絞り 26、又は切替弁 28を制御する情報を出力し、排気温度を所定 の温度範囲に制御するようにしてもよい。この場合に制御手段 20は、排気温度に応 じて iTP制御マップをずらす処理を行なってもよいし、吸気絞り 24、排気絞り 26、又 は切替弁 28に出力する制御情報に対して所定の係数を加算又は乗算する処理を 行なってもよレ、。
[0141] 一般的な傾向としては、排気温度が低い場合には油圧バルブ 64を制御して内部 E GRを増加する情報、吸気絞り 24を絞る制御情報、排気絞り 26を絞る制御情報等を 出力するが、ディーゼルエンジン 10の運転状況に応じて切替弁 28を/ i CR— DPF3 0側に切り替える制御情報を出力するようにしてもよい。
[0142] また、図 10に示すようにディーゼルエンジンの吸気温度を測定する吸気温度セン サ 22を吸気マ二ホールド 12等に備え、制御手段 20は、吸気温度センサ 22から入力 した吸気温度に基づいて、吸気絞り 24、排気絞り 26、又は切替弁 28を制御する情 報を出力するようにしてもよい。この場合に制御手段 20は、吸気温度に応じて iTP制 御マップをずらす処理を行なってもよいし、吸気絞り 24、排気絞り 26、又は切替弁 2 8に出力する制御情報に対して所定の係数を加算又は乗算する処理を行なってもよ レ、。
[0143] このように、制御手段 20が排気温度又は吸気温度を入力して排気温度を制御する ことによって、安定した使用条件から逸脱して排気の温度が変化した場合であっても 、所定の排気温度を維持することが可能となる。
[0144] また本発明では、エンジンから排出される N〇xの量が比較的多い高負荷時（高工 ンジン負荷割合時）、中負荷時（中エンジン負荷割合時）、又は中回転域（中ェンジ ン回転数割合域）においても NOxの排出量を減少させるために、これらの運転領域 において適量の低温の排気を燃焼前のシリンダ内に再循環する指令を外部 EGRバ ノレブ 44に出力するようにしている。
[0145] 図 1及び図 10に示したディーゼルエンジンの排気浄化装置では、共に排気 2段力 ムを用いた内部 EGRによる高温の排気の再循環を行なっている。また本発明に係る ディーゼルエンジンの排気浄化装置では外部 EGRを設けてレ、るので、 CR— DPFに て PMの連続再生をするのに十分な排気温度が得られている場合には、排気 2段目 リフトによる内部 EGRを減少又は停止させて、外部 EGRによる排気の再循環を多くし て、 NOxの排出量を低減することが可能である。
[0146] 排気 2段カムのリフト量や作用角を固定としてもよいが、より広い運転範囲で N〇x排 出量の低減制御を行なう場合には、排気 2段目のカムリフト量をエンジンの運転状況 に応じて可変にすることも考えられる。
[0147] 図 12に、エンジンの運転状況に応じて排気 2段目のカムのリフト量を切り替えるバ ルブタイミング切替手段の例を示す。 [0148] 同図に示すように排気カムシャフト 57には、通常の排気行程を行なうにあたって、 エンジンの排気行程にて排気バルブを開けて筒内の排気ガスを排気せしめるために 、排気バルブ 54を開く第 1の排気バルブタイミングを設けた排気第 1カム 70 (図 12に は排気 1段目カムと記載）が設けられている。
[0149] また、排気カムシャフト 57には、第 1の排気バルブタイミングに対してエンジンの吸 気行程の終了時期付近で排気バルブ 54を開けて、多量の排気を燃焼前のシリンダ に戻す第 2のバルブタイミングを有する第 2排気カム 72 (図 12では排気 2段目カムと 記載）が設けられている。なお、前記第 1排気カム 70には、エンジンの吸気行程終了 付近にて排気バルブ 54を少量開ける低リフトの排気バルブタイミングを備えていても よいし、エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブ 54を開かない通常のカム形 状としてもよい。
[0150] 通常の排気行程を行なうための第 1排気カム 70は、排気ロッカーアームのタペット 部に当接する。排気ロッカーアームは、ロッカシャフトを支点としてカムシャフト 57の 回転角度とカム形状に対応した揺動運動を行なう。 2つの排気ロッカーアームの先端 には排気バルブに当接する隙間調整ねじが備えられており、該隙間調整ねじを介し て排気バルブ 54を駆動することが可能となっている。
[0151] 前述のように第 1排気カム 70には、低リフトの内部 EGR用のカム山が設けられてい てもよレ、。中負荷又は高負荷運転時にも高温の排気を再循環させて、所定の排気温 度を維持する必要がある場合には、第 1排気カム 70に低リフトの内部 EGR用のカム 山を設けておく。
[0152] また、中負荷又は高負荷運転領域において、内部 EGR無しでも排気温度が十分 得られる場合には、第 1排気カム 70に内部 EGR用のカム山を設ける必要は無い。
[0153] 中負荷又は高負荷の運転時において、第 2排気カム 72を用いた内部 EGRによる 排気の再循環量を減らしたい場合、又は中止したい場合には、同図に示す制御油 圧を抜いておく。この状態では、排気口ッカアームは各々の第 1排気カム 70のリフトに 従って揺動する。
[0154] 第 2排気カム 72には、低負荷時に高温の排気を再循環させる内部 EGR用の第 2の カム山が設けられている。排気 2段目ロッカアームも第 2排気カム 72のリフトに従って 揺動しているが、第 1ピン及び第 2ピンは戻レくネの機能によってそれぞれ排気口ッ 力アーム及び排気 2段目ロッカアーム内に収納されているので、制御油圧が抜かれ ている状態では排気 2段目ロッカアームは空振りしている。
[0155] 低負荷運転領域において、高温の排気を多量に再循環させるための内部 EGRを 機能させる場合には、制御手段 20は内部 EGR用の油圧バルブ 64 (バノレブタイミン グ切替手段の機能を含む）を制御する情報を出力して、制御油圧をロッカシャフト内 に圧送する。すると排気口ッカアーム内の第 1ピンが戻しパネの押圧力に対抗して図 12に示す右側に移動し、当接してレ、る第 2ピンも共に右側に移動する。
[0156] すると 2つの排気口ッカアームと排気 2段目ロッカアームとが連動して動揺するので 、第 2排気カム 72のリフトカーブに従って排気口ッカアームが揺動し、 2つの排気バル ブ 54は吸気行程の終了付近でリフトして、排気を燃焼前のシリンダ内に再循環する。
[0157] なお図 12に示す例では、排気の再循環量を変更可能な内部 EGR機構として、ェ ンジンの運転状況に応じて排気 2段目のカムのリフト量を切り替えるバルブタイミング 切替手段の例を示したが、本発明は図 12に示す例に限定されるものではなぐ他の 機械式、油圧式、又は電気制御式の排気バルブ駆動機構を備えた内部 EGR機構を 用いても、本発明の目的を達成することが可能である。
[0158] 図 13は、排気の再循環量を変更可能な内部 EGR機構を備えた場合の iTP制御マ ップを示す図である。
[0159] 同図に示す例では、排気の再循環量を変更可能な内部 EGR機構として、エンジン の運転状況に応じて排気 2段目のカムのリフト量を切り替えるバルブタイミング切替手 段を用いた iTP制御マップの例を示している。以下に図 13に基づいて iTP制御マツ プの説明を行なうが、図 9にて行なつた説明と重複する部分にっレ、ては説明を省略 する。
[0160] 同図に示す iTPマップは制御手段 20内に設けられた記憶手段に記憶されている。
制御手段 20は、アクセルポジションセンサ 16から入力したアクセルペダル踏み込み 量（エンジン負荷割合 APP)と、回転センサ 18から入力したエンジンの回転数（ェン ジン回転数割合 Ne)とに基づいて、前記記録手段に記録されている iTPマップを参 照し、油圧バルブ 64、外部 EGRバルブ 44、吸気絞り 24 (iTP開度）と、排気絞り 26と を制御する情報を出力する。
[0161] 同図に示すように、たとえばエンジン回転数割合力 ¾0%の場合であって、運転手 がアクセルペダルを 70%以上踏み込んでいる中負荷又は高負荷の運転状態では、 排気温度が所定の温度に上昇しているので、制御手段 20は iTPマップを参照して、 油圧バルブ 64に対してロッカシャフトに制御油圧の供給を停止する指令を出力して いる。この状態ではロッカシャフトに対して制御油圧の供給は停止されるので、前述 のとおり排気バルブ 54は第 2のカム山に基づいた排気 2段目リフトの動作を行なわな レ、。したがって内部 EGRによる排気の再循環量は少なレ、か、全く行なわれない状態 となる。
[0162] この運転状態で高温の排気を燃焼前のシリンダ内に再循環させると燃焼温度が上 昇して N〇xの発生量が増加してしまう。また、高負荷時において EGRを行なうと相対 的に新気が減少するので、出力の低下や PMの排出量の増大を招くことになる。
[0163] エンジン回転数割合が 40%の場合であって、運転手がアクセルペダルを 65%まで 戻すと、燃料の供給量の減少に伴って燃焼温度及び排気温度が低下するので、制 御手段 20は iTPマップを参照して、油圧バルブ 64に対してロッカシャフトに制御油圧 を供給する旨の指令を出力する。すると前述のとおり排気バルブ 54は第 2のカム山 に基づレ、た排気 2段目リフトの動作を行ない、内部 EGRによる排気の再循環量は増 大する。
[0164] この状態では、燃焼前のシリンダ内に高温の排気が再循環されるので燃焼温度が 上昇し、排気温度も PMの連続再生に必要な所定の温度を維持することが可能とな る。同図に示す iTPマップによれば、アクセルペダルの踏み込み量が 65%でも排気 の再循環を行なっているが、吸気絞り 24の開度は 100%であるために、燃焼前のシ リンダに戻す排気の再循環量は低負荷の場合と比較して少量である。この状態で多 量の排気を再循環させると、燃焼温度が上昇して NOxの発生量が増加してしまう。し たがって、この運転状態における排気の再循環量は、 CR— DPFにおいて PMの連 続再生可能な排気温度が得られる程度、又は D〇C (酸化触媒）が有効に機能する ための排気温度が得られる程度に設定しておくと良い。
[0165] エンジン回転数割合力 0%の場合であって、運転手がアクセルペダルを 20%まで 戻すと、燃料の供給量の減少に伴って更に燃焼温度及び排気温度が更に低下する ので、図 9に示した制御と同様に制御手段 20は iTP制御マップを参照して、吸気絞り 24を 30%まで絞る制御情報を出力する。吸気絞り 24が吸気経路を 30%まで絞ると 、吸気行程のシリンダに吸入される空気量は減少するので、吸入行程終了付近でシ リンダ内の圧力が下がり、シリンダ内に逆流する排気の量が増加する。すると、圧縮 前の気体温度が更に上昇するので、圧縮、燃焼後の排気温度が上昇し、 CR-DPF において PMの連続再生可能な排気温度を維持できる。
[0166] エンジン回転数割合が 40%の運転状態で、運転手がアクセルペダルの踏み込み 量 (APP)を更に 8%付近まで戻した場合には、図 9に示した実施例と同様に、制御 手段 20は iTP制御マップを参照して、吸気絞り 24を約 5%まで絞る制御情報を出力 し、排気絞り 26に対しても所定の開度まで絞る制御情報を出力して、排気温度を所 定の温度に維持する制御を行なっている。
[0167] また同図に示すように、たとえばアクセルペダルの踏み込み量が 20%であって、ェ ンジン回転数割合が 80%から 90%に増加した場合運転状態では、単位時間あたり の燃焼、排気のサイクルが増加するので排気温度が所定の温度に上昇する。制御手 段 20は iTPマップを参照して、油圧バルブ 64に対してロッカシャフトに制御油圧の供 給を停止する指令を出力する。すると排気バルブ 54は第 2のカム山に基づいた排気 2段目リフトの動作を行なわなくなるので、内部 EGRによる排気の再循環量は少ない か、全く行なわれない状態となる。
[0168] この運転状態でも燃焼温度が上昇して NOxの発生量が増加する傾向があるので、 内部 EGRによる高温の排気の再循環を抑制する。
[0169] また、図 9に示した iTPマップの実施例と同様に、エンジンから排出される N〇xの量 が比較的多い高負荷時（高エンジン負荷割合時）、中負荷時（中エンジン負荷割合 時）、又は中回転域（中エンジン回転数割合域）においても N〇xの排出量を減少さ せるために、これらの運転領域において適量の低温の排気を燃焼前のシリンダ内に 再循環する指令を外部 EGRバルブ 44に出力するようにしてレ、る。図 13に示すように 、本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置では、低温の排気を再循環する 外部 EGRと高温の排気を再循環する内部 EGRとを組み合わせることによって、燃焼 温度と排気温度を所定の範囲に制御するようにしているので、 CR— DPFにおいて P Mを連続再生可能な排気温度を維持しつつ、 NOxの排出量を抑制することが可能 となる。
[0170] 図 14は、内部 EGR付且つターボ過給機付のディーゼルエンジンの排気浄化装置 を示す図である。
[0171] 本発明に係る内部 EGR付ディーゼルエンジンの排気浄化装置をターボ過給機付 のディーゼルエンジンに適用する場合において、外部 EGRによる排気の再循環を効 果的に行なうためには、ターボ過給機の配置と外部 EGR配管の配置等の位置関係 が問題になる。
[0172] 過給機付のディーゼルエンジンの外部 EGRについてはすでに知られているように 、高負荷運転領域の一部等にてターボ過給機コンプレッサ出口側の圧力が、過給機 の排気タービン入り口側の排気管内圧力に近づく場合がある。この場合には、外部 E GRをインタークーラ出口側などの吸気側に効果的に導入することができなくなる。
[0173] そこで本発明に係る内部 EGR付ディーゼルエンジンの排気浄化装置をターボ過給 機付のディーゼルエンジンに適用する場合には、図 14に示すように EGR配管 66を ターボ過給機 68の前段に接続して、大気圧又は負圧となっている吸気管内に排気 を戻すようにすれば、過給圧に関係なく効果的に外部 EGRを行なうことが可能となる
[0174] 排気の採取場所は、排気ポートに近い方が排圧が高いので EGRを行なうには有利 であるが、ディーゼルエンジンの排気には PMや HC、潤滑油の蒸気などを含む場合 があり、この排気をターボ過給機 68のコンプレッサ前段に再循環させると、コンプレツ サの翼やインタークーラを汚損することになる。
[0175] PM等を含む排気をコンプレッサの前段に再循環させると、 PM等がコンプレッサの 翼面に付着して翼の形状を変化させるとともに翼通路幅を狭くしてしまい、コンプレツ サ効率の低下を招くことになる。また、 PM等が吸気の経路に設けられているインター クーラの冷却フィンに付着することにより、吸気の冷却性能の低下を招くことになる。 これらはいずれも燃焼の不具合を引き起し、エンジンの出力の低下や性能劣化を引 き起こすことになる。 [0176] また、大気の温度よりも高温の排気をターボ過給機 68のコンプレッサ前段に再循環 させると、コンプレッサの翼の温度が上昇し、コンプレッサ翼の熱応力限界を超えてし まう可能性もある。
[0177] 図 14に示すターボ過給機付のディーゼルエンジン 10の吸気経路には、吸気を濾 過するエアクリーナと、新気の流量を調節する吸気絞り 24Aと、排気を再循環する E GR配管 66の接続部と、排気エネルギーを用いて吸気を加圧するターボ過給機 68 のコンプレッサと、加圧により高温になった吸気の温度を下げて空気の密度を上げる インタークーラ（IZC)と、吸気の流量を制限して内部 EGRによる排気の再循環量を 調節する吸気絞り 24と、吸気を各シリンダの吸気ポートに供給する吸気マ二ホールド 12とが設けられている。
[0178] ターボ過給機付のディーゼルエンジン 10の排気経路には、各シリンダの排気ポー トから排出される燃焼後の排気を通す排気マ二ホールド 14と、エンジンの排気を絞る ことによって排圧を高くしてシリンダに戻す排気のガス量を増やす制御を行なう排気 絞り 26と、排気に含まれるネルギーを用いて吸気を加圧するためのターボ過給機 68 のタービンと、ディーゼルエンジンの中低速低負荷時又は中負荷時に排出される少 量の排気に含まれる CO及び HCを酸化させて CO及び H〇に転化させるとともに P
Mを連続再生処理する小型の μ CR— DPF30と、ディーゼルエンジンの高負荷時及 び高速時に排出される多量の排気中に含まれる CO及び HCを酸化させて CO及び
H2に転化させるとともに PMを連続再生処理する大型の mCR— DPF40と、ディーゼ ルエンジン 10の運転状況に応じて排気の流路を μ CR— DPF30又は大型の mCR—
DPFに切り替える切替弁 28とが設けられてレ、る。
[0179] また、ディーゼルエンジン 10の外部 EGR経路には、 CR— DPFの後段力、ら排気を 吸気側に再循環する際の EGR配管 66と、再循環する排気を冷却する EGRクーラと
、排気を再循環する流量を制御する外部 EGRバルブ 44とが設けられている。
[0180] 排気絞りは、 mCR— DPF40の前段に排気絞り 26Cとして設けられていてもよいし、 mCR— DPF40の後段に排気絞り 26Dとして設けられていてもよい。
[0181] 同図に示すように、吸気絞り 24Aを吸気管と EGR配管 66の接続部以前に設けた 場合には、吸気絞り 24Aを絞ることによって外部 EGRによる排気の再循環量を多くし て、排気に含まれる N〇xの排出量を減少させることが可能となる。
[0182] また、吸気絞り 24をターボ過給機のコンプレッサの後段且つ吸気ポートの前段に設 けることによって、内部 EGRによる排気の再循環量を効果的に調節することが可能と なる。ターボ過給機 68の前段に設けた吸気絞り 24Aのみを動作させて内部 EGRに よる排気の再循環量を制御することも可能であるが、ターボ過給機の回転数が上昇 している高負荷運転時において吸気絞り 24Aを用いて吸気流量を大きく絞った場合 にはタービンが過回転となって、最悪の場合ターボ過給機 68を破損する可能性があ る。
[0183] また、ターボ過給機 68のコンプレッサ吸入側圧力と吐出圧力との差が大きくなるとと もに流量が減少した場合などには、コンプレッサがサージ現象を起こし、コンプレッサ としての安定作動領域からはずれることもある。この場合も吸気が逆流するなどして最 悪ターボ過給機 68を破損する可能性がある。
[0184] 本発明によれば、吸気絞り 24A及び吸気絞り 24を適宜調節することによって、ター ボ過給機 68を安全な運転領域に置きながら EGR量を調節することが可能である。
[0185] また、 CR— DPFの後段からターボ過給機 68のコンプレッサ前段まで排気を再循環 する EGR配管 66は、経路長が長いために排気が冷却され易く好都合である。外部 E GRによる排気をターボ過給機 68のコンプレッサ前段に再循環させても、再循環する 排気の温度が比較的低温になっているので、熱によるコンプレッサの翼の破損を抑 制すること力 S可能となる。また EGR配管 66の途中に、排気を冷却する EGRクーラを 設けることによって、更に再循環する排気を低温にしてコンプレッサ翼の破損を抑制 すること力 S可言 となる。
[0186] また、大量の EGRを燃焼前のシリンダに再循環させた場合であっても、 CR-DPF 通過後の排気は PMや HC、潤滑油の蒸気などが捕集除去されたり、既に H〇や C
2
Oに転化されているので、 PMによる配管並びにその経路の詰まりや、筒内のライナ
2
一、ピストンリングの磨耗を防ぐことが可能であるとともに、ターボ過給機 68のコンプレ ッサ翼面に PM等が付着して不具合を生ずることはなレ、。したがって、外部 EGRを行 なった場合であっても、コンプレッサ効率の低下やエンジンの性能劣化を引き起こす ことはない。 [0187] 図 15は、ターボ過給機付のディーゼルエンジンの排気浄化装置の他の実施例を 示す図である。
[0188] 同図に示す排気浄化装置は、図 14に示した過給機付のディーゼルエンジン 10の 排気浄化装置において、 μ CR— DPF30及び切替弁 28を省いた場合の実施例であ る。ディーゼルエンジンの特性上、又は排気経路の取り回し上、 x CR— DPFを独立 して設けなくても、 CR— DPF41に到達する排気温度を PMを連続再生可能な温度 に設定可能な場合には、同図に示す構成としても、本発明の目的を達成することが 可能である。
[0189] 図 16は、ベースエンジン、内部 EGRを使用した場合、外部 EGRを使用した場合、 内部 EGRと外部 EGRとを併用した各場合における D13モード運転状態の N〇x低 減割合例を示す図である。
[0190] また図 17は、各 EGR方式による総 N〇xの低減割合を示す図である。
[0191] 図 16及び図 17に示すように、内部 EGRと外部 EGRとを併用する場合には、外部 E GRのみを使用する場合と比較して NOxの排出量は多くなる力 S、 CR— DPFにおける PMの連続再生の必要性を考慮すると、内部 EGRと外部 EGRとの併用が必要となる
[0192] 図 18は、ベースエンジン、全域動作する内部 EGRを使用した場合、全域動作する 内部 EGRと外部 EGRとを併用した場合、排気バルブタイミングを切り替えて 2段式の 内部 EGRを実現して外部 EGRと併用した各場合における D 13モード運転状態の N Ox低減割合例を示す図である。
[0193] また図 19は、各 EGR方式による総 N〇xの低減割合を示す図である。
[0194] エンジンの運転領域全域で固定の排気 2段カムで内部 EGRを実現する場合には、 高負荷時の PM排出量が増大する制約があるために、軽負荷で必要な EGRを十分 に導入することができない。
[0195] そこで本発明のように、第 1排気カム 70と第 2排気カム 72を別々に設けて、ェンジ ンの運転状況に応じて両者を切り替えて使用することによって、 N〇xの排出量を低 減しつつ、 CR— DPFにて PMを連続再生可能な排気温度を維持することが可能とな る。 [0196] 図 20に、エンジンの運転状況に応じて第 2排気カムによる排気バルブのリフト量お よび作動位相を変化させる機構の実施例を示す。
[0197] 吸排気カムシャフト 87には、エンジンからの動力を吸排気カムシャフト 87に伝達す るタイミングスプロケット 99と、排気 2段目カムシャフト 84に動力を伝達するタイミング ギヤ（ドライブ） 81と、通常の排気行程を行なうにあたりシリンダ内の排気ガスを排出 する排気バルブタイミングを設けた第 1排気カム 86とを設けてある。
[0198] 排気 2段目カムシャフト 84には、タイミングギヤ（ドライブ） 81からの動力を排気 2段 目カムシャフト 84に伝達するタイミングギヤ（ドリブン） 82と、エンジンの吸気行程の中 間又は終了時期付近で排気バルブ 91を開けて、多量の排気を燃焼前のシリンダに 戻す第 2排気カム 83と、排気 2段目カムシャフト 84の位相を変化させる排気 2段目力 ム可変位相機構 80とを設けてある。
[0199] なお、前記第 1排気カム 86にはエンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブ 91 を少量開ける低リフトの排気バルブタイミングを備えてもよいし、エンジンの吸気行程 終了付近にて排気バルブ 91を開かない通常のカム形状としてもよい。
[0200] 吸排気カムシャフト 87の動力は、吸排気カムシャフト 87に備え付けられたタイミング ギヤ（ドライブ） 81及び排気 2段目カムシャフト 84に備え付けられたタイミングギヤ（ド リブン) 82を介して排気 2段目カム可変位相機構 80に伝えられ、排気第 2段目カム可 変位相機構 80は、排気 2段目カムシャフト 84を運転状態に応じた所定の位相に設 定して回転させること力 Sできる。
[0201] 通常の排気行程を行うための第 1排気カム 86は、排気ロッカーアーム 89のタペット 部に当接する。排気ロッカーアーム 89は、ロッカアームシャフト 85を支点として吸排 気カムシャフト 87の回転角度と第 1排気カム 86のカム形状に対応した揺動運動を行 なう。排気口ッカアーム 89の先端には排気バルブ 91に当接する隙間調整ねじ 93が 備えられており、該隙間調整ねじ 93を介して排気バルブ 91を駆動することが可能と なっている。
[0202] 前述のように第 1排気カム 86には、低リフトの内部 EGR用のカム山が設けられてい てもよレ、。例えばエンジンの中負荷又は高負荷運転時にも高温の排気を循環させて 、所定の排気温度を維持する必要がある場合には、第 1排気カム 86に低リフトの内 部 EGR用のカム山を設けておく。
また、エンジンの中負荷又は高負荷運転領域において、内部 EGR無しでも所定の 排気温度が十分得られる場合には、第 1排気カム 86に内部 EGR用のカム山を設け る必要はない。
[0203] 第 2排気カム 83には、低負荷時に高温の排気を再循環させる内部 EGR用のカム 山が設けられている。排気 2段目ロッカアーム 88も第 2排気カム 83のリフトに従って 揺動している力 ピン 92は戻しバネ 90の機能によって排気口ッカアーム 89に収納さ れているので、制御油圧が抜かれている状態では排気 2段目ロッカアーム 88は空振 りしている。
[0204] 前述のように制御油圧を抜いた場合は、排気 2段目ロッカアーム 88は空振りするた め、吸気行程中に第 2排気カム 83による排気リフトが行われない。高負荷時において は燃焼に使用されない余剰酸素が少ないため、スモークの発生が多くなることから内 部 EGRによる排気の再循環の量を制限せざるを得ない。但し、高負荷時においては 排気温度が高いため、内部 EGRによる排気の再循環の必要がない。
[0205] また、中負荷又は低負荷の運転時においても所定の排気温度が維持されているた めに、第 2排気カム 83を用いた内部 EGRによる排気の再循環量を減らしてもよい場 合、又は中止してもよい場合には、同様に同図に示す制御油圧を抜いて、排気バル ブ 91を第 1排気カム 86のリフトに従って開閉させる。
[0206] 低負荷運転時領域において、高温の排気を多量に再循環させるために内部 EGR を機能させる場合には、制御手段 20は内部 EGR用の油圧バルブ 64(バルブタイミン グ切替手段の機能を含む）を制御する情報を出力して、制御油圧をロッカアームシャ フト 85内に圧送する。すると、排気口ッカアーム 89内のピン 92が戻しバネ 90の押圧 力に対抗して排気 2段目ロッカアーム 88の方へ移動する。
[0207] すると排気口ッカアーム 89と排気 2段目ロッカアーム 88とが連動して揺動するので、 第 2排気カム 83のリフトカーブに従って排気口ッカアーム 89が揺動し、排気バルブ 9 1は吸気行程中にリフトして、排気を燃焼前のシリンダ内に再循環する。
[0208] 更に本発明では、吸排気カムシャフト 87と排気 2段目カムシャフト 84とを独立させた ことにより、吸排気カムシャフト 87と、排気 2段目カムシャフト 84の位相を変化させて、 EGRの量を調節することができる。
[0209] 排気 2段目カム可変位相機構 80は、例えばエンジンの回転中に 2種類の位相の設 定が可能であり、位相制御油圧によりその位相を変更することができる。排気 2段目 カム可変位相機構 80により第 2排気カム 83による排気リフトを吸気行程の中間に近 い位相で行う設定にした場合は、多量の排気をシリンダ内に再循環させることができ る。
[0210] また、排気 2段目カム可変位相機構 80により第 2排気カム 83による排気リフトを吸 気行程の終わりに近い位相で行う設定にした場合は、排気の再循環量は少なくする こと力 Sできる。
[0211] 排気 2段目カムシャフト 84の位相を変化させる排気 2段目可変位相機構 80は、ヘリ カルスプライン式、又はべーン式等の可変位相機構を用いてもょレ、。
[0212] 上記の例では、第 1排気カム 86と第 2排気カム 83とを切替える排気バルブタイミン グ切替手段と、第 2排気カム 83の作動位相を変化させる可変位相機構とを組合わせ た実施例を示したが、排気バルブタイミング切替手段と可変リフト機構とを組合わせ てもよいし、排気バルブタイミング切替手段を用いずに、可変位相機構又は可変リフ ト機構を用いても本発明の目的を達成することが可能である。
[0213] また可変リフト機構として、カムシャフトの動きを中間レバーを介してロッカアームに 伝達し、ステップモータ等で中間レバーの角度を制御することにより、排気バルブ 91 の吸気行程中のリフト量を変更することができる可変リフト機構を用いても、内部 EGR の量を調節することが可能である。
また、 3次元形状を有する排気カムを用レ、、ロッカアームにカムが当たる位置を制御 することにより、排気バルブ 91の吸気行程中の開閉の位相やリフト量を変更すること ができる。このような 3次元カムを用いることによつても、内部 EGRの量を調節すること が可能である。
[0214] 図 21は、排気 2段目カム可変位相機構 80及び第 2排気カム 83を用いたときの、ク ランクの位置と吸気バルブ及び排気バルブのリフト量との関係を示す図である。
[0215] 同図に示すように排気 2段目カム可変位相機構 80は位相制御油圧により、ェンジ ン稼動中に 2種類の位相を設定することができる。例えば低負荷運転領域において 、高温の排気を多量に再循環させる場合には、吸気行程の中間に近い位相で第 2排 気カム 83により排気バルブ 91を開く。
[0216] また中負荷又は高負荷の運転時において、内部 EGRによる排気の再循環を減らし たい場合は、吸気行程の終わりに近い位相で第 2排気カム 83により排気バルブ 91が リフトするようにバルブタイミングを変化させる。
[0217] 排気 2段目カム可変位相機構 80の設定に基づき、第 2排気カム 83による排気バル ブ 91の排気リフトを吸気行程の中間に近い位相で行う場合は（図 21a参照）、内部 E GRによる排気の再循環が多くなり、新気の吸気量が少なくなる。したがって、低負荷 時又はアイドリング時のシリンダ内の酸素の量を少なくすることができ、 N〇xの発生を 少なくすることができる。また、高温の排気を多量に再循環させることによって排気温 度を高めることができるため、この設定は低負荷時又はアイドリング時に適したバルブ タイミングである。
[0218] 排気 2段目カム可変位相機構 80の設定に基づき、第 2排気カム 83による排気バル ブ 91の排気リフトを吸気行程の終わりに近い位相で行う場合は（図 21b参照）、内部 EGRによる排気の再循環量が少なくなるので、新気の吸入量が多くなる。しかし、中 負荷時の燃焼では比較的多くの酸素が必要となるので、燃焼による PMや N〇xの発 生を低く保つことができる。またこの運転状態における排気温度は、燃焼による排気 温度と内部 EGRとにより高く保つことができるため、このバルブタイミングは中負荷時 に適したタイミングである。
[0219] 本発明においては、制御油圧および位相制御油圧を制御することにより、エンジン 稼動中に、吸気行程の中間に近い位相での排気バルブ 91のリフト、吸気行程の終 わりに近い位相での排気バルブ 91のリフト、内部 EGRのための排気バルブ 91のリフ トなし (又は排気バルブ 91のリフト少）の 3種類の状態を選択できるため、より広い運 転領域で N〇xの排出を抑えつつ、排気温度を所定の温度以上に保つことが可能と なる。なお、前述した可変リフト機構や 3次元カムを用いても同様の効果を得ることが できる。
産業上の利用可能性
[0220] 本発明によれば、エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて多量の排 気を燃焼前のシリンダ内に戻す排気バルブタイミングを備えたディーゼノレエンジンに おいて、アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とに応じて、外部 EGRバ ルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御するようにしたので、より広い運転領域で N〇xの 排出量を低減しながら、パティキュレート'マターを連続再生可能な所定の排気温度 を維持することが可能となる。
[0221] また他の発明によれば、エンジンの吸気行程終了付近にて実施する内部 EGR用 の排気バルブタイミング又はバルブリフトを切り替える排気バルブタイミング切替手段 と外部 EGRバルブと吸気絞りと排気絞りとを、アクセルペダルの踏み込み量及びェン ジン回転数に応じて制御するようにしたので、より広い運転領域で NOxの排出量を 低減しながら、パティキュレート'マターを連続再生可能な所定の排気温度を維持す ること力 S可肯 となる。
[0222] また他の発明によれば、エンジンの吸気行程終了付近にて実施する内部 EGR用 の排気バルブタイミング又はバルブリフトを切り替える排気バルブタイミング切替手段 と排気バルブの作動位相を変化させる可変位相機構と外部 EGRバルブと吸気絞りと 排気絞りとを、アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて制御する ようにしたので、より広い運転領域で NOxを低減しながら、パティキュレート'マターを 連続再生可能な所定の排気温度を維持することが可能となる。
[0223] また他の発明によれば、エンジンの吸気行程終了付近にて実施する内部 EGR用 の排気バルブの作動位相を変化させる可変位相機構と外部 EGRバノレブと吸気絞り と排気絞りとを、アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて制御する ようにしたので、簡単な構造で広い運転領域で NOxを低減しながら、ノ ティキュレー ト ·マターを連続再生可能な所定の排気温度を維持することが可能となる。
[0224] また他の発明によれば、エンジンの吸気行程終了付近にて実施する内部 EGR用 の排気バルブのリフト量を変化させる可変リフト機構と外部 EGRバノレブと吸気絞りと 排気絞りとを、アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて制御する ようにしたので、広い運転領域で N〇xを低減しながら、パティキュレート'マターを連 続再生可能な所定の排気温度を維持することが可能となる。
[0225] また他の発明によれば、排気温度を所定の温度に維持することにより、酸化触媒は 排気中に含まれる CO及び HCを効率よく酸化させて CO及び H〇に転化させること が可能となる。また酸化触媒は、エンジン力 排出される N〇xのうち一酸化窒素を効 率よく二酸化窒素に変化させることが可能となるので、後段のディーゼル ·パティキュ レート'フィルタにて補足したパティキュレート'マターを 250。C一 350°C程度の比較 的低温で連続燃焼させ、排気を浄化することが可能となる。
[0226] また他の発明によれば、ディーゼル 'パティキュレート'フィルタに流入する排気の温 度を測定する排気温度センサを備え、該排気温度センサから入力した排気温度に基 づいて、外部 EGRバルブ、吸気絞り、及び排気絞りを制御するようにしたので、外気 温度や環境が変化した場合であっても、排気の温度をパティキュレート'マターの連 続再生に十分な温度、又は酸化触媒を有効に機能させるのに十分な温度に制御す ること力 S可肯 となる。
[0227] また他の発明の形態によれば、エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開 けて多量の排気を燃焼前のシリンダ内に戻す排気バルブタイミングを備えたディーゼ ルエンジンにおいて、アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とに応じて、 メイン連続再生式ディーゼル 'パティキュレート'フィルタとマイクロ連続再生式ディー ゼル ·パティキュレート ·フィルタとに排気の流路を切り替える切替弁と、外部 EGRバ ルブと、吸気絞りと、排気絞りとを制御するようにしたので、より広い運転領域で N〇x の排出量を低減しながら、パティキュレート'マターを連続再生可能な所定の排気温 度、又は酸化触媒を有効に機能させるのに十分な温度に制御することが可能となる
[0228] また他の発明によれば、ディーゼルエンジンの吸気温度を測定する吸気温度セン サを備え、吸気温度に基づいて、外部 EGRバルブ、吸気絞り、又は排気絞りを制御 する情報を出力するようにしたので、外気温度や環境が変化した場合であっても、排 気の温度をパティキュレート'マターの連続再生に十分な温度、又は酸化触媒を有効 に機能させるのに十分な温度に制御することが可能となる。
[0229] また他の発明によれば、エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて多 量の排気を燃焼前のシリンダ内に戻す排気バルブタイミングとターボ過給機を備えた ディーゼルエンジンにおいて、ディーゼル 'パティキュレート'フィルタの後段力 ター ボ過給機の前段に排気を戻す EGR配管を備え、アクセルペダルの踏み込み量とェ ンジンの回転数とに応じて、外部 EGRバルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御するよう にしたので、より広い運転領域で NOxの排出量を低減しながら、パティキュレート'マ ターを連続再生可能な所定の排気温度を維持することが可能となるとともに、パティ キュレート'マターによる配管並びにその経路の詰まりや、筒内のライナー、ピストンリ ングの磨耗を防ぐことが可能となる。また、ターボ過給機のコンプレッサ翼面にパティ キュレート ·マター等の付着を防止して、コンプレッサ効率の低下やエンジンの性能 劣化を防ぐことが可能となる。
[0230] また他の発明によれば、外部 EGRの配管経路に排気を冷却する EGRクーラを設 けたので、燃焼温度の上昇を押さえつつ大量の排気をシリンダ内に再循環させること が可能となり、より広い運転領域で N〇xの排出量を低減しながら、パティキュレート' マターを連続再生可能な所定の排気温度を維持することが可能となる。
[0231] また他の発明によれば、エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて多 量の排気を燃焼前のシリンダ内に戻す排気バルブタイミングとターボ過給機を備えた ディーゼルエンジンにおいて、吸気絞りを吸気経路と EGR配管が合流する位置より も前段に設けたので、吸気絞りを絞ることによって外部 EGRによる排気の再循環量を 多くして、排気に含まれる N〇xの排出量を減少させることが可能となる。
[0232] また他の発明によれば、エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて多 量の排気を燃焼前のシリンダ内に戻す排気バルブタイミングとターボ過給機を備えた ディーゼルエンジンにおいて、吸気絞りをターボ過給機のコンプレッサよりも後段に 設けたので、内部 EGRによる排気の再循環量を効果的に調節することが可能となる 。また、ターボ過給機コンプレッサのサージ現象を防止して、ターボ過給機の破損を 防ぐことが可能となる。
[0233] また本発明に係るディーゼルエンジンの排気浄化装置では、従来のディーゼルェ ンジンに対してレトロフィットの形で排気浄化装置を後付けすることが可能であるので 、旧車種であっても、厳しくなる排ガス規制に対応することが可能となる。
符号の説明
[0234] 10…ディーゼルエンジン · ··吸気マ二ホーノレド· ·'排気マ二ホーノレド· "アクセルポジション- 回転センサ- ··制御手段
- ·■吸気温度センサ- ··吸気絞り
- --排気絞り
- ··切替弁
- •■ zCR-DPF- --排気温度センサ- ··メイン排気管· '·マイクロ排気管· ••mCR-DPF·· •CR-DPF·· '·排気温度センサ·· '·外部 EGRバルブ·· '·シリンダヘッド " '吸気バルブ·· '排気バルブ·· ，排気カム
-· -排気カムシャフト-· -シリンダ
-· -ピストン
-· -噴射ノズル-· -油圧バノレブ-· •EGR配管
-· -ターボ過給機 70· '·第 1排気カム
72·' '·第 2排気カム
80· '·排気 2段目カム可変位相機構
81- '-タイミングギヤ（ドライブ）
82- '-タイミングギヤ（ドリブン）
83- '-第 2排気カム
84·' '-排気 2段目カムシャフト
85- '-ロッカアームシャフト
86- '-第 1排気カム
87- '-吸お気カムシャフト
88- '-排気 2段目ロッカアーム
89- '-排気口ッカアーム
90· '·戻しバネ
91· '·排気バルブ
92· '·ピン
93· ··隙間調整ねじ
99· '·タイミングスプロケット

Claims

請求の範囲
[1] エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて排気を燃焼前のシリンダ内 に戻す排気バルブタイミングを備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置であって、 冷却後の排気を吸気側に再循環する際の排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブと、
エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、
エンジンの排気の流量を調節する排気絞りと、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて外部 EGRバルブ、吸 気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとして記録する記録手段と、
アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に 記録されているマップを参照し、前記外部 EGRバノレブ、吸気絞り及び排気絞りを制 御する情報を出力する制御手段と、
を備えたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
[2] エンジンの排気行程にて排気バルブを開けて筒内の排気ガスを排出せしめる通常 使用される第 1の排気バルブタイミングを設けた第 1排気カムと、
第 1の排気バルブタイミングに対してエンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブ を開けて多量の排気を燃焼前のシリンダ内に戻す第 2の排気バルブタイミングを有す る第 2排気カムと、
前記第 1排気カムと第 2排気カムとを切り替える排気バルブタイミング切替手段と、 冷却後の排気を吸気側に再循環する際の排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブと、
エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、
エンジンの排気の流量を調節する排気絞りと、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて排気バルブタイミング 切替手段、外部 EGRバルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとして 記録する記録手段と、
アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に 記録されているマップを参照し、前記排気バルブタイミング切替手段、外部 EGRバ ルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報を出力する制御手段と、 を備えたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
[3] エンジンの排気行程にて排気バルブを開けて筒内の排気ガスを排出せしめる通常 使用される第 1の排気バルブタイミングを設けた第 1排気カムと、
第 1の排気バルブタイミングに対してエンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブ を開けて多量の排気を燃焼前のシリンダ内に戻す第 2の排気バルブタイミングを有す る第 2排気カムと、
前記第 1排気カムと第 2排気カムとを切り替える排気バルブタイミング切替手段と、 前記第 2排気カムの作動位相を変化させる可変位相機構と、
冷却後の排気を吸気側に再循環する際の排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブと、
エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、
エンジンの排気の流量を調節する排気絞りと、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて排気バルブタイミング 切替手段、可変位相機構、外部 EGRバノレブ、吸気絞り、及び排気絞りとを制御する 情報をマップとして記録する記録手段と、
アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に 記録されているマップを参照し、前記排気バルブタイミング切替手段、可変位相機構 、外部 EGRバノレブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報を出力する制御手段と、 を備えたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
[4] エンジンの排気行程にて排気バルブを開けて筒内の排気ガスを排出せしめる通常 使用される第 1の排気バルブタイミングを設けた第 1排気カムと、
第 1の排気バルブタイミングに対してエンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブ を開けて多量の排気を燃焼前のシリンダ内に戻す第 2の排気バルブタイミングを有す る第 2排気カムと、
前記第 2排気カムの作動位相を変化させる可変位相機構と、
冷却後の排気を吸気側に再循環する際の排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブと、 エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、
エンジンの排気の流量を調節する排気絞りと、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて可変位相機構、外部 E GRバノレブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとして記録する記録手段 と、
アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に 記録されているマップを参照し、前記可変位相機構、外部 EGRバルブ、吸気絞り及 び排気絞りを制御する情報を出力する制御手段と、
を備えたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
[5] エンジンの排気行程にて排気バルブを開けて筒内の排気ガスを排出せしめる通常 使用される第 1の排気バルブタイミングを設けた第 1排気カムと、
第 1の排気バルブタイミングに対してエンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブ を開けて多量の排気を燃焼前のシリンダ内に戻す第 2の排気バルブタイミングを有す る第 2排気カムと、
前記第 2排気カムによる排気バルブのリフト量を変化させる可変リフト機構と、 冷却後の排気を吸気側に再循環する際の排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブと、
エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、
エンジンの排気の流量を調節する排気絞りと、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて可変リフト機構、外部 E GRバノレブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとして記録する記録手段 と、
アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に 記録されているマップを参照し、前記可変リフト機構、外部 EGRバルブ、吸気絞り及 び排気絞りを制御する情報を出力する制御手段と、
を備えたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
[6] エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて排気を燃焼前のシリンダ内 に戻す排気バルブタイミングを備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置であって、 冷却後の排気を吸気側に再循環する際の排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブと、
エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、
エンジンの排気の流量を調節する排気絞りと、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて外部 EGRバルブ、吸 気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとして記録する記録手段と、
アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に 記録されているマップを参照し、前記外部 EGRバノレブ、吸気絞り及び排気絞りを制 御する情報を出力する制御手段と、
を備え、
排気中に含まれる C〇及び HCを酸化させて CO及び H〇に転化させる酸化触媒 を排気経路に設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
エンジンの排気行程にて排気バルブを開けて筒内の排気ガスを排出せしめる通常 使用される第 1の排気バルブタイミングを設けた第 1排気カムと、
第 1の排気バルブタイミングに対してエンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブ を開けて多量の排気を燃焼前のシリンダ内に戻す第 2の排気バルブタイミングを有す る第 2排気カムと、
前記第 1排気カムと第 2排気カムとを切り替える排気バルブタイミング切替手段と、 冷却後の排気を吸気側に再循環する際の排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブと、
エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、
エンジンの排気の流量を調節する排気絞りと、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて排気バルブタイミング 切替手段、外部 EGRバルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとして 記録する記録手段と、
アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に 記録されているマップを参照し、前記排気バルブタイミング切替手段、外部 EGRバ ルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報を出力する制御手段と、 を備え、
排気中に含まれる CO及び HCを酸化させて CO及び H Oに転化させる酸化触媒 を排気経路に設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
[8] エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて排気を燃焼前のシリンダ内 に戻す排気バルブタイミングを備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置であって、 冷却後の排気を吸気側に再循環する際の排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブと、
エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、
エンジンの排気の流量を調節する排気絞りと、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて外部 EGRバルブ、吸 気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとして記録する記録手段と、
アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に 記録されているマップを参照し、前記外部 EGRバノレブ、吸気絞り及び排気絞りを制 御する情報を出力する制御手段と、
を備え、
排気中に含まれる CO及び HCを酸化させて CO及び H Oに転化させる酸化触媒 を排気経路に備え、さらに、排気中に含まれるパティキュレート'マターを捕集して処 理するディーゼル 'パティキュレート'フィルタを排気経路に備えたことを特徴とするデ イーゼルエンジンの排気浄化装置。
[9] エンジンの排気行程にて排気バルブを開けて筒内の排気ガスを排出せしめる通常 使用される第 1の排気バルブタイミングを設けた第 1排気カムと、
第 1の排気バルブタイミングに対してエンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブ を開けて多量の排気を燃焼前のシリンダ内に戻す第 2の排気バルブタイミングを有す る第 2排気カムと、
前記第 1排気カムと第 2排気カムとを切り替える排気バルブタイミング切替手段と、 冷却後の排気を吸気側に再循環する際の排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブと、
エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、 エンジンの排気の流量を調節する排気絞りと、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて排気バルブタイミング 切替手段、外部 EGRバルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとして 記録する記録手段と、
アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に 記録されているマップを参照し、前記排気バルブタイミング切替手段、外部 EGRバ ルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報を出力する制御手段と、
を備え、
排気中に含まれる C〇及び HCを酸化させて CO及び H〇に転化させる酸化触媒 を排気経路に備え、さらに、排気中に含まれるパティキュレート'マターを捕集して処 理するディーゼル 'パティキュレート'フィルタを排気経路に備えたことを特徴とするデ イーゼルエンジンの排気浄化装置。
エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて排気を燃焼前のシリンダ内 に戻す排気バルブタイミングを備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置であって、 冷却後の排気を吸気側に再循環する際の排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブと、
エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、
エンジンの排気の流量を調節する排気絞りと、
ディーゼル ·パティキュレート'フィルタに流入する排気の温度を測定する排気温度 センサと、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて外部 EGRバルブ、吸 気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとして記録する記録手段と、
アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に 記録されているマップを参照し、前記外部 EGRバノレブ、吸気絞り及び排気絞りを制 御する情報を出力すると共に、前記排気温度センサから入力した排気温度に基づい て、外部 EGRバノレブ、吸気絞り、及び排気絞りを制御する情報を出力する制御手段 と、
を備え、 排気中に含まれる CO及び HCを酸化させて CO及び H Oに転化させる酸化触媒 を排気経路に設け、さらに、排気中に含まれるパティキュレート'マターを捕集して処 理するディーゼル ·パティキュレート'フィルタを排気経路に設けたことを特徴とするデ イーゼルエンジンの排気浄化装置。
エンジンの排気行程にて排気バルブを開けて筒内の排気ガスを排出せしめる通常 使用される第 1の排気バルブタイミングを設けた第 1排気カムと、
第 1の排気バルブタイミングに対してエンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブ を開けて多量の排気を燃焼前のシリンダ内に戻す第 2の排気バルブタイミングを有す る第 2排気カムと、
前記第 1排気カムと第 2排気カムとを切り替える排気バルブタイミング切替手段と、 冷却後の排気を吸気側に再循環する際の排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブと、
エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、
エンジンの排気の流量を調節する排気絞りと、
ディーゼル ·パティキュレート'フィルタに流入する排気の温度を測定する排気温度 センサと、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて排気バルブタイミング 切替手段、外部 EGRバルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとして 記録する記録手段と、
アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に 記録されているマップを参照し、前記排気バルブタイミング切替手段、外部 EGRバ ルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報を出力すると共に、前記排気温度セン サから入力した排気温度に基づいて、外部 EGRバルブ、吸気絞り、及び排気絞りを 制御する情報を出力する制御手段と、
を備え、
排気中に含まれる C〇及び HCを酸化させて CO及び H〇に転化させる酸化触媒 を排気経路に設け、さらに、排気中に含まれるパティキュレート'マターを捕集して処 理するディーゼル 'パティキュレート'フィルタを排気経路に設けたことを特徴とするデ イーゼルエンジンの排気浄化装置。
[12] エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて排気を燃焼前のシリンダ内 に戻す排気バルブタイミングを備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置において 冷却後の排気を吸気側に再循環する際の排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブと、
エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、
エンジンの排気の流量を調節する排気絞りと、
ディーゼルエンジンの排気に含まれる CO及び HCを酸化させて C〇及び H Oに転 ィ匕させるとともに、パティキュレート'マターを捕集して処理する 2種類の連続再生式 ディーゼル 'パティキュレート'フィルタであって、ディーゼルエンジンの高負荷時及び 高速時に排出される多量の排気を処理するメイン連続再生式ディーゼル 'パティキュ レート'フィルタと、ディーゼルエンジンの中低速低負荷時又は中負荷時に排出され る少量の排気を処理するマイクロ連続再生式ディーゼル 'パティキュレート'フィルタと に排気の流路を切り替える切替弁と、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて外部 EGRバルブ、吸 気絞り、排気絞り及び切替弁を制御する情報をマップとして記録する記録手段と、 アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に 記録されているマップを参照し、前記外部 EGRバルブ、吸気絞り、排気絞り及び切 替弁を制御する情報を出力する制御手段と、
を備えたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
[13] 請求の範囲 12のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、双方のディーゼル •パティキュレート'フィルタに流入する排気の温度を測定する排気温度センサを備え
前記制御手段は、前記排気温度センサから入力した排気温度に基づいて、外部 E GRバノレブ、吸気絞り、排気絞り及び切替弁を制御する情報を出力することを特徴と するディーゼルエンジンの排気浄化装置。
[14] 請求の範囲 1乃至 13のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、ディーゼル エンジンの吸気温度を測定する吸気温度センサを備え、
前記制御手段は、前記吸気温度センサから入力した吸気温度に基づいて、外部 E GRバノレブ、吸気絞り、又は排気絞りを制御する情報を出力することを特徴とするディ ーゼルエンジンの排気浄化装置。
[15] エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて排気を燃焼前のシリンダ内 に戻す排気バルブタイミングを備え、 N〇xの排出量を低減しつつ排気の温度を所定 の温度範囲に制御するディーゼルエンジンの排気浄化装置に用いられ、
ディーゼルエンジンの出力を制御するアクセルペダルの踏み込み量を検出するァ クセルポジションセンサからアクセルペダルの踏み込み量を入力し、ディーゼルェン ジンの回転数を検出する回転センサからエンジンの回転数を入力し、
低温の排気の再循環量を制御する外部 EGRバルブ、エンジンの吸気の流量を調 節する吸気絞り、及びエンジンの排気の流量を調節する排気絞りを制御する情報を 出力する制御手段であって、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて外部 EGRバルブ、吸 気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとして記録する記録手段を備え、ァクセ ルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に記録され ているマップを参照し、前記外部 EGRバルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情 報を出力することを特徴とする制御手段。
[16] ディーゼルエンジンの排気を EGR機構を用いて燃焼前のシリンダ内に戻すことによ つて、 N〇xの排出量を低減しつつ排気の温度を所定の温度範囲に制御する排気を 浄化するディーゼルエンジンの排気浄化装置に用いられ、
ディーゼルエンジンの出力を制御するアクセルペダルの踏み込み量を検出するァ クセルポジションセンサからアクセルペダルの踏み込み量を入力し、ディーゼルェン ジンの回転数を検出する回転センサからエンジンの回転数を入力し、
エンジンの排気行程にて排気バルブを開けて筒内の排気ガスを排出せしめる通常 使用される第 1の排気バルブタイミングを設けた第 1排気カムと第 1の排気バルブタイ ミングに対してエンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて多量の排気を 燃焼前のシリンダ内に戻す第 2の排気バルブタイミングを有する第 2排気カムとを切り 替える排気バルブタイミング切替手段、低温の排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブ、エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞り、及びエンジンの排気の流量を 調節する排気絞りを制御する情報を出力する制御手段であって、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて排気バルブタイミング 切替手段、外部 EGRバルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとして 記録する記録手段を備え、アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入 力して、前記記録手段に記録されているマップを参照し、前記排気バルブタイミング 切替手段、外部 EGRバルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報を出力すること を特徴とする制御手段。
ディーゼルエンジンの排気を EGR機構を用いて燃焼前のシリンダ内に戻すことによ つて、 N〇xの排出量を低減しつつ排気の温度を所定の温度範囲に制御する排気を 浄化するディーゼルエンジンの排気浄化装置に用いられ、
ディーゼルエンジンの出力を制御するアクセルペダルの踏み込み量を検出するァ クセルポジションセンサからアクセルペダルの踏み込み量を入力し、ディーゼルェン ジンの回転数を検出する回転センサからエンジンの回転数を入力し、
エンジンの排気行程にて排気バルブを開けて筒内の排気ガスを排出せしめる通常 使用される第 1の排気バルブタイミングを設けた第 1排気カムと第 1の排気バルブタイ ミングに対してエンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて多量の排気を 燃焼前のシリンダ内に戻す第 2の排気バルブタイミングを有する第 2排気カムとを切り 替える排気バルブタイミング切替手段、第 2の排気カムの作動位相を変化させる可変 位相機構、低温の排気の再循環量を制御する外部 EGRバルブ、エンジンの吸気の 流量を調節する吸気絞り、及びエンジンの排気の流量を調節する排気絞りを制御す る情報を出力する制御手段であって、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて排気バルブタイミング 切替手段、可変位相機構、外部 EGRバノレブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情 報をマップとして記録する記録手段を備え、アクセルペダルの踏み込み量とエンジン の回転数とを入力して、前記記録手段に記録されているマップを参照し、前記排気 バルブタイミング切替手段、可変位相機構、外部 EGRバノレブ、吸気絞り及び排気絞 りを制御する情報を出力することを特徴とする制御手段。
[18] 請求の範囲 16又は 17の制御手段において、前記記録手段が記録するマップは、 エンジン負荷が低負荷側且つエンジン回転数が低回転側で、エンジンの吸気行程 終了付近にて排気バルブを開けて多量の排気を燃焼前のシリンダ内に戻す第 2排 気カムに切り替える制御をバルブタイミング切替手段に対して行なう領域を備えてい ることを特徴とする制御手段。
[19] ディーゼルエンジンの排気を EGR機構を用いて燃焼前のシリンダ内に戻すことによ つて、 N〇xの排出量を低減しつつ排気の温度を所定の温度範囲に制御する排気を 浄化するディーゼルエンジンの排気浄化装置に用いられ、
ディーゼルエンジンの出力を制御するアクセルペダルの踏み込み量を検出するァ クセルポジションセンサからアクセルペダルの踏み込み量を入力し、ディーゼルェン ジンの回転数を検出する回転センサからエンジンの回転数を入力し、
エンジンの排気行程にて排気バルブを開けて筒内の排気ガスを排出せしめる通常 使用される第 1の排気バルブタイミングを設けた第 1排気カムと第 1の排気バルブタイ ミングに対してエンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて多量の排気を 燃焼前のシリンダ内に戻す第 2の排気バルブタイミングを有する第 2排気カムの作動 位相を変化させる可変位相機構、低温の排気の再循環量を制御する外部 EGRバル ブ、エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞り、及びエンジンの排気の流量を調節 する排気絞りを制御する情報を出力する制御手段であって、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて、可変位相機構、外部 EGRバノレブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとして記録する記録手 段を備え、アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録 手段に記録されているマップを参照し、前記可変位相機構、外部 EGRバノレブ、吸気 絞り及び排気絞りを制御する情報を出力することを特徴とする制御手段。
[20] ディーゼルエンジンの排気を EGR機構を用いて燃焼前のシリンダ内に戻すことによ つて、 N〇xの排出量を低減しつつ排気の温度を所定の温度範囲に制御する排気を 浄化するディーゼルエンジンの排気浄化装置に用いられ、
ディーゼルエンジンの出力を制御するアクセルペダルの踏み込み量を検出するァ クセルポジションセンサからアクセルペダルの踏み込み量を入力し、ディーゼルェン ジンの回転数を検出する回転センサからエンジンの回転数を入力し、
エンジンの排気行程にて排気バルブを開けて筒内の排気ガスを排出せしめる通常 使用される第 1の排気バルブタイミングを設けた第 1排気カムと第 1の排気バルブタイ ミングに対してエンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて多量の排気を 燃焼前のシリンダ内に戻す第 2の排気バルブタイミングを有する第 2排気カムによる 排気バルブのリフト量を変化させる可変リフト機構、低温の排気の再循環量を制御す る外部 EGRバルブ、エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞り、及びエンジンの排 気の流量を調節する排気絞りを制御する情報を出力する制御手段であって、 アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて、可変リフト機構、外部 EGRバノレブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとして記録する記録手 段を備え、アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録 手段に記録されているマップを参照し、前記可変リフト機構、外部 EGRバノレブ、吸気 絞り及び排気絞りを制御する情報を出力することを特徴とする制御手段。
エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて排気を燃焼前のシリンダ内 に戻す排気バルブタイミングを備え、 N〇xの排出量を低減しつつ排気の温度を所定 の温度範囲に制御するディーゼルエンジンの排気浄化装置に用いられ、
ディーゼルエンジンの出力を制御するアクセルペダルの踏み込み量を検出するァ クセルポジションセンサからアクセルペダルの踏み込み量を入力し、ディーゼルェン ジンの回転数を検出する回転センサからエンジンの回転数を入力し、
ディーゼルエンジンの排気に含まれる CO及び HCを酸化させて CO及び H Oに転 ィ匕させるとともに、パティキュレート'マターを捕集して処理する 2種類の連続再生式 ディーゼル 'パティキュレート'フィルタであって、ディーゼルエンジンの高負荷時及び 高速時に排出される多量の排気を処理するメイン連続再生式ディーゼル 'パティキュ レート'フィルタと、ディーゼルエンジンの中低速低負荷時又は中負荷時に排出され る少量の排気を処理するマイクロ連続再生式ディーゼル 'パティキュレート'フィルタと に排気の流路を切り替える切替弁を制御する情報を出力し、排気の再循環量を制御 する外部 EGRバルブ、エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞り、及びエンジンの 排気の流量を調節する排気絞りを制御する情報を出力する制御手段であって、 アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて切替弁、外部 EGRバ ルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとして記録する記録手段を備え 、アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に 記録されているマップを参照し、前記切替弁、外部 EGRバルブ、吸気絞り及び排気 絞りを制御する情報を出力することを特徴とする制御手段。
[22] 請求の範囲 21の制御手段において、前記記録手段が記録するマップは、エンジン の回転数の減少及びアクセルペダルの踏み込み量の減少に伴って、排気をマイクロ 連続再生式ディーゼル 'パティキュレート'フィルタに切り替える制御を行なう領域を 備えていることを特徴とする制御手段。
[23] 請求の範囲 15乃至 22の制御手段において、前記記録手段が記録するマップは、 エンジン負荷が中負荷若しくは高負荷の運転状態且つエンジン回転数が中域の運 転状態において低温の排気の再循環量を増やすために外部 EGRバノレブを開く制 御を行なう領域を備えていることを特徴とする制御手段。
[24] 請求の範囲 15乃至 22の制御手段において、前記記録手段が記録するマップは、 エンジンの回転数の減少及びアクセルペダルの踏み込み量の減少に伴って、排気 を絞る制御を行なう領域を備えていることを特徴とする制御手段。
[25] エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて排気を燃焼前のシリンダ内 に戻す排気バルブタイミングを備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置であって、 エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、
エンジンの排気の流量を調節する排気絞りと、
排気中に含まれるパティキュレート'マターを捕集して処理するディーゼル 'パティキ ュレート'フィルタと、
排気エネルギーを用いて吸気を加圧するターボ過給機と、
前記ディーゼル 'パティキュレート'フィルタの後段から前記ターボ過給機の前段に 排気を戻す EGR配管と、
前記 EGR配管の経路に設けられるとともに排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブと、 アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて外部 EGRバルブ、吸 気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとして記録する記録手段と、
アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に 記録されているマップを参照し、前記外部 EGRバノレブ、吸気絞り及び排気絞りを制 御する情報を出力する制御手段と、
を備えたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
エンジンの排気行程にて排気バルブを開けて筒内の排気ガスを排出せしめる通常 使用される第 1の排気バルブタイミングを設けた第 1排気カムと、
第 1の排気バルブタイミングに対してエンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブ を開けて多量の排気を燃焼前のシリンダ内に戻す第 2の排気バルブタイミングを有す る第 2排気カムと、
前記第 1排気カムと第 2排気カムとを切り替える排気バルブタイミング切替手段と、 エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、
エンジンの排気の流量を調節する排気絞りと、
排気中に含まれるパティキュレート'マターを捕集して処理するディーゼル 'パティキ ュレート'フィルタと、
排気エネルギーを用いて吸気を加圧するターボ過給機と、
前記ディーゼル 'パティキュレート'フィルタの後段から前記ターボ過給機の前段に 排気を戻す EGR配管と、
前記 EGR配管の経路に設けられるとともに排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブと、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて排気バルブタイミング 切替手段、外部 EGRバルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとして 記録する記録手段と、
アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に 記録されているマップを参照し、前記排気バルブタイミング切替手段、外部 EGRバ ルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報を出力する制御手段と、
を備えたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。 [27] エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて排気を燃焼前のシリンダ内 に戻す排気バルブタイミングを備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置であって、 エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、
エンジンの排気の流量を調節する排気絞りと、
ディーゼルエンジンの排気に含まれる CO及び HCを酸化させて C〇及び H Oに転 ィ匕させるとともに、パティキュレート'マターを捕集して処理する 2種類の連続再生式 ディーゼル 'パティキュレート'フィルタであって、ディーゼルエンジンの高負荷時及び 高速時に排出される多量の排気を処理するメイン連続再生式ディーゼル 'パティキュ レート'フィルタと、ディーゼルエンジンの中低速低負荷時又は中負荷時に排出され る少量の排気を処理するマイクロ連続再生式ディーゼル 'パティキュレート'フィルタと に排気の流路を切り替える切替弁と、
排気エネルギーを用いて吸気を加圧するターボ過給機と、
前記メイン連続再生式ディーゼル 'パティキュレート'フィルタの後段から前記ターボ 過給機の前段に排気を戻す EGR配管と、
前記 EGR配管の経路に設けられるとともに排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブと、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて外部 EGRバルブ、吸 気絞り、排気絞り及び切替弁を制御する情報をマップとして記録する記録手段と、 アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に 記録されているマップを参照し、前記外部 EGRバルブ、吸気絞り、排気絞り及び切 替弁を制御する情報を出力する制御手段と、
を備えたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
[28] エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて排気を燃焼前のシリンダ内 に戻す排気バルブタイミングを備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置であって、 エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、
エンジンの排気の流量を調節する排気絞りと、
排気中に含まれるパティキュレート'マターを捕集して処理するディーゼル 'パティキ ュレート'フィルタと、 排気エネルギーを用いて吸気を加圧するターボ過給機と、
前記ディーゼル 'パティキュレート'フィルタの後段から前記ターボ過給機の前段に 排気を戻す EGR配管と、
前記 EGR配管の経路に設けられるとともに排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブと、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて外部 EGRバルブ、吸 気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとして記録する記録手段と、
アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に 記録されているマップを参照し、前記外部 EGRバノレブ、吸気絞り及び排気絞りを制 御する情報を出力する制御手段と、
を備え、
前記 EGR配管の経路には、排気を冷却する EGRクーラが設けられてレ、ることを特 徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
エンジンの排気行程にて排気バルブを開けて筒内の排気ガスを排出せしめる通常 使用される第 1の排気バルブタイミングを設けた第 1排気カムと、
第 1の排気バルブタイミングに対してエンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブ を開けて多量の排気を燃焼前のシリンダ内に戻す第 2の排気バルブタイミングを有す る第 2排気カムと、
前記第 1排気カムと第 2排気カムとを切り替える排気バルブタイミング切替手段と、 エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、
エンジンの排気の流量を調節する排気絞りと、
排気中に含まれるパティキュレート'マターを捕集して処理するディーゼル 'パティキ ュレート'フィルタと、
排気エネルギーを用いて吸気を加圧するターボ過給機と、
前記ディーゼル 'パティキュレート'フィルタの後段から前記ターボ過給機の前段に 排気を戻す EGR配管と、
前記 EGR配管の経路に設けられるとともに排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブと、 アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて排気バルブタイミング 切替手段、外部 EGRバルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとして 記録する記録手段と、
アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に 記録されているマップを参照し、前記排気バルブタイミング切替手段、外部 EGRバ ルブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報を出力する制御手段と、
を備え、
前記 EGR配管の経路には、排気を冷却する EGRクーラが設けられてレ、ることを特 徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
エンジンの排気行程にて排気バルブを開けて筒内の排気ガスを排出せしめる通常 使用される第 1の排気バルブタイミングを設けた第 1排気カムと、
第 1の排気バルブタイミングに対してエンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブ を開けて多量の排気を燃焼前のシリンダ内に戻す第 2の排気バルブタイミングを有す る第 2排気カムと、
前記第 1排気カムと第 2排気カムとを切り替える排気バルブタイミング切替手段と、 前記第 2排気カムの作動位相を変化させる可変位相機構と、
エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、
エンジンの排気の流量を調節する排気絞りと、
排気中に含まれるパティキュレート'マターを捕集して処理するディーゼル 'パティキ ュレート'フィルタと、
排気エネルギーを用いて吸気を加圧するターボ過給機と、
前記ディーゼル 'パティキュレート'フィルタの後段から前記ターボ過給機の前段に 排気を戻す EGR配管と、
前記 EGR配管の経路に設けられるとともに排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブと、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて排気バルブタイミング 切替手段、可変位相機構、外部 EGRバノレブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情 報をマップとして記録する記録手段と、 アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に 記録されているマップを参照し、前記排気バルブタイミング切替手段、可変位相機構 、外部 EGRバノレブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報を出力する制御手段と、 を備え、
前記 EGR配管の経路には、排気を冷却する EGRクーラが設けられてレ、ることを特 徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
エンジンの排気行程にて排気バルブを開けて筒内の排気ガスを排出せしめる通常 使用される第 1の排気バルブタイミングを設けた第 1排気カムと、
第 1の排気バルブタイミングに対してエンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブ を開けて多量の排気を燃焼前のシリンダ内に戻す第 2の排気バルブタイミングを有す る第 2排気カムと、
前記第 2排気カムの作動位相を変化させる可変位相機構と、
エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、
エンジンの排気の流量を調節する排気絞りと、
排気中に含まれるパティキュレート'マターを捕集して処理するディーゼル 'パティキ ュレート'フィルタと、
排気エネルギーを用いて吸気を加圧するターボ過給機と、
前記ディーゼル 'パティキュレート'フィルタの後段から前記ターボ過給機の前段に 排気を戻す EGR配管と、
前記 EGR配管の経路に設けられるとともに排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブと、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて、可変位相機構、外部 EGRバノレブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとして記録する記録手 段と、
アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に 記録されているマップを参照し、前記可変位相機構、外部 EGRバルブ、吸気絞り及 び排気絞りを制御する情報を出力する制御手段と、
を備え、 前記 EGR配管の経路には、排気を冷却する EGRクーラが設けられてレ、ることを特 徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
[32] エンジンの排気行程にて排気バルブを開けて筒内の排気ガスを排出せしめる通常 使用される第 1の排気バルブタイミングを設けた第 1排気カムと、
第 1の排気バルブタイミングに対してエンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブ を開けて多量の排気を燃焼前のシリンダ内に戻す第 2の排気バルブタイミングを有す る第 2排気カムと、
前記第 2排気カムによる排気バルブのリフト量を変化させる可変リフト機構と、 エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、
エンジンの排気の流量を調節する排気絞りと、
排気中に含まれるパティキュレート'マターを捕集して処理するディーゼル 'パティキ ュレート'フィルタと、
排気エネルギーを用いて吸気を加圧するターボ過給機と、
前記ディーゼル 'パティキュレート'フィルタの後段から前記ターボ過給機の前段に 排気を戻す EGR配管と、
前記 EGR配管の経路に設けられるとともに排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブと、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて、可変リフト機構、外部 EGRバノレブ、吸気絞り及び排気絞りを制御する情報をマップとして記録する記録手 段と、
アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に 記録されているマップを参照し、前記可変リフト機構、外部 EGRバルブ、吸気絞り及 び排気絞りを制御する情報を出力する制御手段と、
を備え、
前記 EGR配管の経路には、排気を冷却する EGRクーラが設けられてレ、ることを特 徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
[33] エンジンの吸気行程終了付近にて排気バルブを開けて排気を燃焼前のシリンダ内 に戻す排気バルブタイミングを備えたディーゼルエンジンの排気浄化装置であって、 エンジンの吸気の流量を調節する吸気絞りと、
エンジンの排気の流量を調節する排気絞りと、
ディーゼルエンジンの排気に含まれる CO及び HCを酸化させて CO及び H Oに転 ィ匕させるとともに、パティキュレート'マターを捕集して処理する 2種類の連続再生式 ディーゼル 'パティキュレート'フィルタであって、ディーゼルエンジンの高負荷時及び 高速時に排出される多量の排気を処理するメイン連続再生式ディーゼル 'パティキュ レート'フィルタと、ディーゼルエンジンの中低速低負荷時又は中負荷時に排出され る少量の排気を処理するマイクロ連続再生式ディーゼル 'パティキュレート'フィルタと に排気の流路を切り替える切替弁と、
排気エネルギーを用いて吸気を加圧するターボ過給機と、
前記メイン連続再生式ディーゼル 'パティキュレート'フィルタの後段から前記ターボ 過給機の前段に排気を戻す EGR配管と、
前記 EGR配管の経路に設けられるとともに排気の再循環量を制御する外部 EGR バルブと、
アクセルペダルの踏み込み量及びエンジン回転数に応じて外部 EGRバルブ、吸 気絞り、排気絞り及び切替弁を制御する情報をマップとして記録する記録手段と、 アクセルペダルの踏み込み量とエンジンの回転数とを入力して、前記記録手段に 記録されているマップを参照し、前記外部 EGRバルブ、吸気絞り、排気絞り及び切 替弁を制御する情報を出力する制御手段と、
を備え、
前記 EGR配管の経路には、排気を冷却する EGRクーラが設けられてレ、ることを特 徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
[34] 請求の範囲 25乃至 33のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記吸気 絞りは、吸気経路と EGR配管が合流する位置よりも前段に設けられていることを特徴 とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
[35] 請求の範囲 25乃至 33のディーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記吸気 絞りは、前記ターボ過給機のコンプレッサよりも後段に設けられていることを特徴とす るディーゼルエンジンの排気浄化装置。 請求の範囲 25乃至 33のディーゼルエンジンの排気浄化装置におレ、て、前記吸気 絞りは、吸気経路と EGR配管が合流する位置の前段と、ターボ過給機のコンプレツ サの後段とに設けられていることを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置。
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