JP4029827B2 - Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP4029827B2 JP4029827B2 JP2003382783A JP2003382783A JP4029827B2 JP 4029827 B2 JP4029827 B2 JP 4029827B2 JP 2003382783 A JP2003382783 A JP 2003382783A JP 2003382783 A JP2003382783 A JP 2003382783A JP 4029827 B2 JP4029827 B2 JP 4029827B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amount
- exhaust gas
- passage
- combustion chamber
- combustion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
- F02B29/04—Cooling of air intake supply
- F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
- F02B29/0418—Layout of the intake air cooling or coolant circuit the intake air cooler having a bypass or multiple flow paths within the heat exchanger to vary the effective heat transfer surface
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
- F02M26/06—Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
- F02M26/23—Layout, e.g. schematics
-
- 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
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Description
本発明は、内燃機関の排気還流装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine.
内燃機関の排気還流装置が特許文献1に開示されている。この排気還流装置では、燃焼室から排気通路に排出された排気ガスを、排気ターボチャージャの排気タービン下流の排気通路から、排気ターボチャージャのコンプレッサ上流の吸気通路に還流するようにしている。
An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine is disclosed in
ところで、特許文献1記載の内燃機関では、インタークーラが排気ターボチャージャのコンプレッサ下流の吸気通路に配置されている。内燃機関が車両のエンジンルーム内に搭載される場合、一般的に、内燃機関の本体はエンジンルーム内の中央領域に配置され、インタークーラはエンジンルーム内の外側領域に配置される。このため、特許文献1記載の内燃機関ように、吸気通路にインタークーラを備えた内燃機関では、排気ガスが還流される吸気通路の位置から燃焼室までの吸気通路の経路が比較的長い。
Incidentally, in the internal combustion engine described in
ところで、内燃機関に加速が要求されたときに、要求通りの加速を内燃機関に行わせるためには、燃焼室に吸入される空気の量を素早く増やす必要がある。この場合、特許文献1記載の内燃機関では、吸気通路に還流される排気ガスの量を素早く少なくする。ところが、上述したように、特許文献1記載の内燃機関では、排気ガスが還流される吸気通路の位置から燃焼室までの吸気通路の距離が比較的長いので、吸気通路に還流される排気ガスの量を少なくしたときには、燃焼室までの吸気通路内には排気ガスが残留している。したがって、吸気通路に還流される排気ガスの量を素早く少なくしたとしても、燃焼室に実際に吸入される排気ガスの量は即座には少なくならず、したがって、燃焼室に実際に吸入される空気の量は即座には多くならない。
By the way, when the internal combustion engine is requested to accelerate, in order to cause the internal combustion engine to perform the requested acceleration, it is necessary to quickly increase the amount of air taken into the combustion chamber. In this case, in the internal combustion engine described in
また、機関要求負荷が低いときに、いわゆる低温燃焼(この燃焼の詳細については、後述する本発明の実施の形態の説明、および、特許文献3を参照)が行われる内燃機関が知られている。ここで、低温燃焼が行われているときには、燃焼室内に還流される排気ガスの量が非常に多い。したがって、低温燃焼が行われているときに内燃機関に加速が要求された場合に、要求通りの加速を達成するためには、燃焼室内に還流される排気ガスの量を即座に一気に少なくしなければならない。ところが、上述したように、吸気通路に還流される排気ガスの量を即座に一気に少なくしても、燃焼室内に実際に吸入される排気ガスの量は即座には一気に少なくならない。このように、低温燃焼が行われているときに、内燃機関に加速が要求された場合に、特に、燃焼室内に実際に吸入される排気ガスの量を即座に一気に少なくする要求が高い。
Further, there is known an internal combustion engine in which so-called low-temperature combustion (refer to the description of an embodiment of the present invention described later and
さらに、上述した場合とは逆に、燃焼室内に還流される排気ガスの量を即座に多くしたい場合もある。こうした場合に、吸気通路に還流される排気ガスの量を即座に多くしても、上述した理由と同じ理由から、燃焼室内に還流される排気ガスの量は即座には多くならない。 Furthermore, contrary to the case described above, there are cases where it is desired to immediately increase the amount of exhaust gas recirculated into the combustion chamber. In such a case, even if the amount of exhaust gas recirculated to the intake passage is immediately increased, the amount of exhaust gas recirculated into the combustion chamber does not increase immediately for the same reason as described above.
すなわち、従来の内燃機関では、燃焼室内に還流される排気ガスの量を大きく変化させることが要求されたときに、燃焼室内に還流される排気ガスの量を要求通りに大きく変化させることができない。 That is, in the conventional internal combustion engine, when it is required to greatly change the amount of exhaust gas recirculated into the combustion chamber, the amount of exhaust gas recirculated into the combustion chamber cannot be greatly changed as required. .
そこで、本発明の目的は、燃焼室内に還流させる排気ガスの量を大きく変化させることが要求されたときに、燃焼室内に還流される排気ガスの量をできるだけ要求通りに素早く変化させることにある。 Accordingly, an object of the present invention is to change the amount of exhaust gas recirculated into the combustion chamber as quickly as possible when it is required to greatly change the amount of exhaust gas recirculated into the combustion chamber. .
上記課題を解決するために、1番目の発明では、排気ターボチャージャと該排気ターボチャージャのコンプレッサ下流の吸気通路に配置されたインタークーラとを具備する内燃機関の燃焼室に排気ガスを還流する排気還流装置であって、上記コンプレッサ上流の吸気通路に排気ガスを還流する排気還流通路を具備する排気還流装置において、上記コンプレッサと上記インタークーラとの間の吸気通路から内燃機関の本体近傍を通って上記インタークーラ下流の吸気通路まで延びるバイパス通路を具備し、燃焼室に還流させる排気ガスの量を予め定められた量とすることが要求されたときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が予め定められた値以上である場合には、始めに、上記排気還流通路を介して吸気通路に還流される排気ガスの量を上記予め定められた量とすると共に略全てのガスを上記バイパス通路を介して燃焼室に流入させ、次いで、上記排気還流通路を介して吸気通路に還流される排気ガスの量を上記予め定められた量に維持すると共に上記バイパス通路を通るガスの量を徐々に少なくする。In order to solve the above problems, in a first aspect of the invention, an exhaust gas that recirculates exhaust gas to a combustion chamber of an internal combustion engine that includes an exhaust turbocharger and an intercooler disposed in an intake passage downstream of the compressor of the exhaust turbocharger. In the exhaust gas recirculation device comprising an exhaust gas recirculation passage that recirculates exhaust gas to the intake passage upstream of the compressor, the recirculation device passes through the vicinity of the main body of the internal combustion engine from the intake passage between the compressor and the intercooler. A bypass passage extending to the intake passage downstream of the intercooler is provided, and the exhaust gas currently recirculated to the combustion chamber when the amount of exhaust gas recirculated to the combustion chamber is required to be a predetermined amount. If the difference between the amount and the predetermined amount is greater than or equal to a predetermined value, first, The amount of exhaust gas recirculated to the intake passage is set to the predetermined amount and substantially all of the gas flows into the combustion chamber via the bypass passage, and then recirculates to the intake passage via the exhaust recirculation passage. The amount of exhaust gas is maintained at the predetermined amount, and the amount of gas passing through the bypass passage is gradually reduced.
また、2番目の発明では、1番目の発明において、上記バイパス通路が内燃機関のシリンダヘッド内の冷却水通路近傍を通される。In the second invention, in the first invention, the bypass passage passes through the vicinity of the cooling water passage in the cylinder head of the internal combustion engine.
更に、3番目の発明では、1番目の発明において、上記バイパス通路が内燃機関のシリンダヘッドの外側を通る第1通路と、内燃機関のシリンダヘッド内の冷却水通路近傍を通る第2通路と、これら第1通路と第2通路とを通るガス量を制御する手段とを具備する。Further, according to a third invention, in the first invention, the bypass passage passes through the outside of the cylinder head of the internal combustion engine, the second passage passes through the vicinity of the cooling water passage in the cylinder head of the internal combustion engine, Means for controlling the amount of gas passing through the first passage and the second passage.
また、4番目の発明では、上記1〜3番目の発明のいずれか1つにおいて、上記内燃機関が、燃焼室内の排気ガス量が煤の発生量がピークとなる排気ガス量よりも多く煤がほとんど発生しない第1の燃焼と、燃焼室内の排気ガス量が煤の発生量がピークとなる排気ガス量よりも少ない第2の燃焼とを選択的に実行する内燃機関であり、第1の燃焼と第2の燃焼との間で燃焼が切り替えられるときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が上記予め定められた値以上となる。In a fourth aspect, the internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, wherein the amount of exhaust gas in the combustion chamber is greater than the amount of exhaust gas at which the generation amount of soot peaks. An internal combustion engine that selectively executes a first combustion that hardly occurs and a second combustion in which the amount of exhaust gas in the combustion chamber is smaller than the amount of exhaust gas at which the amount of generated soot reaches a peak. When the combustion is switched between the first combustion and the second combustion, the difference between the amount of the exhaust gas currently recirculated to the combustion chamber and the predetermined amount is equal to or greater than the predetermined value.
上記課題を解決するために、5番目の発明では、吸気通路に配置されたインタークーラを具備する内燃機関の燃焼室に排気ガスを還流する排気還流装置であって、上記吸気通路に排気ガスを還流する排気還流通路を具備する排気還流装置において、上記吸気通路と前記排気還流通路との合流地点下流であって上記インタークーラ上流の吸気通路から該インタークーラ下流の吸気通路まで内燃機関の本体近傍を通って延びるバイパス通路を具備し、燃焼室に還流させる排気ガスの量を予め定められた量とすることが要求されたときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が予め定められた値以上である場合には、上記排気還流通路を介して吸気通路に還流される排気ガスの量を上記予め定められた量とすると共に上記バイパス通路を通るガスの量を増加させ、次いで、上記排気還流通路を介して吸気通路に還流される排気ガスの量を上記予め定められた量に維持すると共に上記バイパス通路を通るガスの量を徐々に少なくする。In order to solve the above problems, in a fifth aspect of the invention, there is provided an exhaust gas recirculation device for recirculating exhaust gas to a combustion chamber of an internal combustion engine having an intercooler disposed in the intake passage, wherein the exhaust gas is recirculated to the intake passage. In the exhaust gas recirculation apparatus having an exhaust gas recirculation passage for recirculation, the vicinity of the main body of the internal combustion engine from the intake passage upstream of the intercooler to the intake passage downstream of the intercooler at the junction point of the intake passage and the exhaust recirculation passage And a predetermined amount of exhaust gas recirculated to the combustion chamber when the amount of exhaust gas recirculated to the combustion chamber is required to be a predetermined amount. When the difference from the determined amount is equal to or greater than a predetermined value, the amount of exhaust gas recirculated to the intake passage through the exhaust recirculation passage is set as the predetermined amount. The amount of gas passing through the bypass passage is then increased, and then the amount of exhaust gas recirculated to the intake passage via the exhaust recirculation passage is maintained at the predetermined amount and the amount of gas passing through the bypass passage is maintained. Reduce the amount gradually.
また、6番目の発明では、5番目の発明において、上記内燃機関が、燃焼室内の排気ガス量が煤の発生量がピークとなる排気ガス量よりも多く煤がほとんど発生しない第1の燃焼と、燃焼室内の排気ガス量が煤の発生量がピークとなる排気ガス量よりも少ない第2の燃焼とを選択的に実行する内燃機関であり、第1の燃焼と第2の燃焼との間で燃焼が切り替えられるときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が上記予め定められた値以上となる。According to a sixth aspect, in the fifth aspect, the internal combustion engine includes the first combustion in which the amount of exhaust gas in the combustion chamber is larger than the amount of exhaust gas at which the generation amount of soot reaches a peak, and soot is hardly generated. An internal combustion engine that selectively executes the second combustion in which the amount of exhaust gas in the combustion chamber is smaller than the amount of exhaust gas at which the amount of generated soot reaches a peak, and between the first combustion and the second combustion The difference between the amount of exhaust gas currently recirculated to the combustion chamber when the combustion is switched and the predetermined amount is equal to or greater than the predetermined value.
上記課題を解決するために、7番目の発明では、吸気通路に配置されたインタークーラを具備する内燃機関の燃焼室に排気ガスを還流する排気還流装置であって、上記吸気通路に排気ガスを還流する排気還流通路を具備する排気還流装置において、上記吸気通路と前記排気還流通路との合流地点下流であって上記インタークーラ上流の吸気通路から該インタークーラ下流の吸気通路まで内燃機関の本体近傍を通って延びるバイパス通路を具備し、燃焼室に還流させる排気ガスの量を予め定められた量とすることが要求されたときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が予め定められた値以上である場合には、上記排気還流通路を介して吸気通路に還流される排気ガスの量を上記予め定められた量とすると共に上記バイパス通路を通るガスの量を増加させ、更に上記バイパス通路が内燃機関のシリンダヘッド内の冷却水通路近傍を通される。In order to solve the above problems, according to a seventh aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas recirculation device that recirculates exhaust gas to a combustion chamber of an internal combustion engine having an intercooler disposed in an intake passage. In the exhaust gas recirculation apparatus having an exhaust gas recirculation passage for recirculation, the vicinity of the main body of the internal combustion engine from the intake passage upstream of the intercooler to the intake passage downstream of the intercooler at the junction point of the intake passage and the exhaust recirculation passage And a predetermined amount of exhaust gas recirculated to the combustion chamber when the amount of exhaust gas recirculated to the combustion chamber is required to be a predetermined amount. When the difference from the determined amount is equal to or greater than a predetermined value, the amount of exhaust gas recirculated to the intake passage through the exhaust recirculation passage is set as the predetermined amount. The bypass passage increases the amount of gas through the further the bypass passage is passed through the cooling water passage near the cylinder head of an internal combustion engine with.
また、8番目の発明では、7番目の発明において、上記内燃機関が、燃焼室内の排気ガス量が煤の発生量がピークとなる排気ガス量よりも多く煤がほとんど発生しない第1の燃焼と、燃焼室内の排気ガス量が煤の発生量がピークとなる排気ガス量よりも少ない第2の燃焼とを選択的に実行する内燃機関であり、第1の燃焼と第2の燃焼との間で燃焼が切り替えられるときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が上記予め定められた値以上となる。According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect, the internal combustion engine includes the first combustion in which the amount of exhaust gas in the combustion chamber is larger than the amount of exhaust gas at which the generation amount of soot peaks, and soot is hardly generated. An internal combustion engine that selectively executes the second combustion in which the amount of exhaust gas in the combustion chamber is smaller than the amount of exhaust gas at which the amount of generated soot reaches a peak, and between the first combustion and the second combustion The difference between the amount of exhaust gas currently recirculated to the combustion chamber when the combustion is switched and the predetermined amount is equal to or greater than the predetermined value.
上記課題を解決するために、9番目の発明では、排気ターボチャージャと該排気ターボチャージャのコンプレッサ下流の吸気通路に配置されたインタークーラとを具備する内燃機関の燃焼室に排気ガスを還流する排気還流装置であって、上記コンプレッサ上流の吸気通路に排気ガスを還流する排気還流通路を具備する排気還流装置において、上記コンプレッサと上記インタークーラとの間の吸気通路から内燃機関の本体近傍を通って上記インタークーラ下流の吸気通路まで延びるバイパス通路を具備し、燃焼室に還流させる排気ガスの量を予め定められた量とすることが要求されたときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が予め定められた値以上である場合には、上記排気還流通路を介して吸気通路に還流される排気ガスの量を上記予め定められた量とすると共に上記バイパス通路を通るガスの量を増加させ、次いで、上記排気還流通路を介して吸気通路に還流される排気ガスの量を上記予め定められた量に維持すると共に上記バイパス通路を通るガスの量を徐々に少なくする。In order to solve the above-described problems, in a ninth aspect of the invention, an exhaust gas that recirculates exhaust gas to a combustion chamber of an internal combustion engine that includes an exhaust turbocharger and an intercooler disposed in an intake passage downstream of the compressor of the exhaust turbocharger. In the exhaust gas recirculation device comprising an exhaust gas recirculation passage that recirculates exhaust gas to the intake passage upstream of the compressor, the recirculation device passes through the vicinity of the main body of the internal combustion engine from the intake passage between the compressor and the intercooler. A bypass passage extending to the intake passage downstream of the intercooler is provided, and the exhaust gas currently recirculated to the combustion chamber when the amount of exhaust gas recirculated to the combustion chamber is required to be a predetermined amount. If the difference between the amount and the predetermined amount is equal to or greater than a predetermined value, the intake air is passed through the exhaust gas recirculation passage. The amount of exhaust gas recirculated to the exhaust gas is set to the predetermined amount, the amount of gas passing through the bypass passage is increased, and then the amount of exhaust gas recirculated to the intake passage through the exhaust recirculation passage is set. While maintaining the predetermined amount, the amount of gas passing through the bypass passage is gradually reduced.
また、10番目の発明では、9番目の発明において、上記内燃機関が、燃焼室内の排気ガス量が煤の発生量がピークとなる排気ガス量よりも多く煤がほとんど発生しない第1の燃焼と、燃焼室内の排気ガス量が煤の発生量がピークとなる排気ガス量よりも少ない第2の燃焼とを選択的に実行する内燃機関であり、第1の燃焼と第2の燃焼との間で燃焼が切り替えられるときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が上記予め定められた値以上となる。According to a tenth aspect, in the ninth aspect, the internal combustion engine includes a first combustion in which the amount of exhaust gas in the combustion chamber is larger than the amount of exhaust gas at which the amount of generated soot reaches a peak, and soot is hardly generated. An internal combustion engine that selectively executes the second combustion in which the amount of exhaust gas in the combustion chamber is smaller than the amount of exhaust gas at which the amount of generated soot reaches a peak, and between the first combustion and the second combustion The difference between the amount of exhaust gas currently recirculated to the combustion chamber when the combustion is switched and the predetermined amount is equal to or greater than the predetermined value.
上記課題を解決するために、11番目の発明では、排気ターボチャージャと該排気ターボチャージャのコンプレッサ下流の吸気通路に配置されたインタークーラとを具備する内燃機関の燃焼室に排気ガスを還流する排気還流装置であって、上記コンプレッサ上流の吸気通路に排気ガスを還流する排気還流通路を具備する排気還流装置において、上記コンプレッサと上記インタークーラとの間の吸気通路から内燃機関の本体近傍を通って上記インタークーラ下流の吸気通路まで延びるバイパス通路を具備し、燃焼室に還流させる排気ガスの量を予め定められた量とすることが要求されたときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が予め定められた値以上である場合には、上記排気還流通路を介して吸気通路に還流される排気ガスの量を上記予め定められた量とすると共に上記バイパス通路を通るガスの量を増加させ、更に上記バイパス通路が内燃機関のシリンダヘッド内の冷却水通路近傍を通される。In order to solve the above-mentioned problems, in an eleventh aspect of the invention, an exhaust gas that recirculates exhaust gas to a combustion chamber of an internal combustion engine including an exhaust turbocharger and an intercooler disposed in an intake passage downstream of the compressor of the exhaust turbocharger. In the exhaust gas recirculation device comprising an exhaust gas recirculation passage that recirculates exhaust gas to the intake passage upstream of the compressor, the recirculation device passes through the vicinity of the main body of the internal combustion engine from the intake passage between the compressor and the intercooler. A bypass passage extending to the intake passage downstream of the intercooler is provided, and the exhaust gas currently recirculated to the combustion chamber when the amount of exhaust gas recirculated to the combustion chamber is required to be a predetermined amount. If the difference between the amount and the predetermined amount is greater than or equal to a predetermined value, the intake air is passed through the exhaust gas recirculation passage. The amount of exhaust gas recirculated to the passage is set to the predetermined amount and the amount of gas passing through the bypass passage is increased. Further, the bypass passage is passed near the cooling water passage in the cylinder head of the internal combustion engine. The
また、12番目の発明では、11番目の発明において、上記内燃機関が、燃焼室内の排気ガス量が煤の発生量がピークとなる排気ガス量よりも多く煤がほとんど発生しない第1の燃焼と、燃焼室内の排気ガス量が煤の発生量がピークとなる排気ガス量よりも少ない第2の燃焼とを選択的に実行する内燃機関であり、第1の燃焼と第2の燃焼との間で燃焼が切り替えられるときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が上記予め定められた値以上となる。According to a twelfth aspect, in the eleventh aspect, the internal combustion engine includes the first combustion in which the amount of exhaust gas in the combustion chamber is larger than the amount of exhaust gas in which the generation amount of soot reaches a peak, and soot is hardly generated. An internal combustion engine that selectively executes the second combustion in which the amount of exhaust gas in the combustion chamber is smaller than the amount of exhaust gas at which the amount of generated soot reaches a peak, and between the first combustion and the second combustion The difference between the amount of exhaust gas currently recirculated to the combustion chamber when the combustion is switched and the predetermined amount is equal to or greater than the predetermined value.
1番目の発明によれば、燃焼室に還流させる排気ガスの量を予め定められた量とすることが要求されたときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が予め定められた値以上であるときに、バイパス通路を介してガスが燃焼室に吸入される。ここで、バイパス通路の長さは、バイパス通路の入口からインタークーラを通ってバイパス通路の出口まで延びる吸気通路の長さよりも短い。したがって、燃焼室に吸入されるガス中の排気ガスの量は、より素早く、上記予め定められた量となる。According to the first invention, when the amount of exhaust gas recirculated to the combustion chamber is required to be a predetermined amount, the amount of exhaust gas currently recirculated to the combustion chamber and the predetermined amount are determined. When the difference between the quantities is greater than or equal to a predetermined value, gas is drawn into the combustion chamber via the bypass passage. Here, the length of the bypass passage is shorter than the length of the intake passage extending from the inlet of the bypass passage through the intercooler to the outlet of the bypass passage. Therefore, the amount of exhaust gas in the gas sucked into the combustion chamber becomes the predetermined amount more quickly.
さらに、1番目の発明によれば、燃焼室に還流させる排気ガスの量を少なくすることが要求されたときに、いったん、略全てのガスがバイパス通路を介して燃焼室に流入せしめられた後に、バイパス通路を通るガスの量が徐々に少なくされる。すなわち、インタークーラを通るガスの量が徐々に多くなる。これによれば、バイパス通路の入口下流の吸気通路からインタークーラを介してバイパス通路の出口上流の吸気通路内に残留している排気ガスが徐々に少なくなる。もちろん、このとき、インタークーラを通るガスの量は徐々にしか多くならないので、燃焼室に還流される排気ガスの量が上記予め定められた量から大きくずれることが抑制される。Furthermore, according to the first invention, when it is required to reduce the amount of exhaust gas recirculated to the combustion chamber, once almost all the gas is once flowed into the combustion chamber via the bypass passage. The amount of gas passing through the bypass passage is gradually reduced. That is, the amount of gas passing through the intercooler gradually increases. According to this, the exhaust gas remaining in the intake passage upstream of the bypass passage from the intake passage downstream of the bypass passage through the intercooler gradually decreases. Of course, at this time, the amount of gas passing through the intercooler increases only gradually, so that the amount of exhaust gas recirculated to the combustion chamber is suppressed from greatly deviating from the predetermined amount.
また、2番目の発明によれば、バイパス通路を介して燃焼室に流入するガスを冷却することができる。Further, according to the second invention, the gas flowing into the combustion chamber via the bypass passage can be cooled.
更に、3番目の発明によれば、バイパス通路を介して燃焼室に流入するガスを冷却したり冷却しなかったりを制御することができる。Furthermore, according to the third aspect, it is possible to control whether or not the gas flowing into the combustion chamber via the bypass passage is cooled.
4番目の発明によれば、燃焼室内の排気ガス量が大きく異なる第1の燃焼と第2の燃焼との間で燃焼が切り替えられるときに、バイパス通路を通るガスの量が多くされる。したがって、このときに、燃焼室に吸入されるガス中の排気ガスの量は、より素早く、上記予め定められた量となる。特に、4番目の発明によれば、第1の燃焼から第2の燃焼に燃焼が切り替えられたとき、すなわち、加速が要求されたときには、燃焼室内の排気ガス量がより素早く少なくなり、燃焼室内の空気量がより素早く多くなるので、加速が要求されたときの加速応答性が高くなる。According to the fourth aspect of the present invention, when the combustion is switched between the first combustion and the second combustion in which the exhaust gas amount in the combustion chamber is greatly different, the amount of gas passing through the bypass passage is increased. Therefore, at this time, the amount of exhaust gas in the gas sucked into the combustion chamber becomes the predetermined amount more quickly. In particular, according to the fourth aspect, when the combustion is switched from the first combustion to the second combustion, that is, when acceleration is required, the amount of exhaust gas in the combustion chamber decreases more quickly, and the combustion chamber As the amount of air increases more quickly, the acceleration response when acceleration is required increases.
5番目と9番目の発明によれば、燃焼室に還流させる排気ガスの量を予め定められた量とすることが要求されたときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が予め定められた値以上であるときに、バイパス通路を介してガスが燃焼室に吸入される。ここで、バイパス通路の長さは、バイパス通路の入口からインタークーラを通ってバイパス通路の出口まで延びる吸気通路の長さよりも短い。したがって、燃焼室に吸入されるガス中の排気ガスの量は、より素早く、上記予め定められた量となる。According to the fifth and ninth inventions, when the amount of exhaust gas recirculated to the combustion chamber is required to be a predetermined amount, the amount of exhaust gas currently recirculated to the combustion chamber and the above-mentioned pre- When the difference from the predetermined amount is greater than or equal to a predetermined value, gas is drawn into the combustion chamber through the bypass passage. Here, the length of the bypass passage is shorter than the length of the intake passage extending from the inlet of the bypass passage through the intercooler to the outlet of the bypass passage. Therefore, the amount of exhaust gas in the gas sucked into the combustion chamber becomes the predetermined amount more quickly.
さらに、5番目と9番目の発明によれば、燃焼室に還流させる排気ガスの量を少なくすることが要求されたときに、いったん、バイパス通路を介して燃焼室に流入せしめられるガス量が増大された後に、バイパス通路を通るガスの量が徐々に少なくされる。すなわち、インタークーラを通るガスの量が徐々に多くなる。これによれば、バイパス通路の入口下流の吸気通路からインタークーラを介してバイパス通路の出口上流の吸気通路内に残留している排気ガスが徐々に少なくなる。もちろん、このとき、インタークーラを通るガスの量は徐々にしか多くならないので、燃焼室に還流される排気ガスの量が上記予め定められた量から大きくずれることが抑制される。Further, according to the fifth and ninth inventions, when it is required to reduce the amount of exhaust gas recirculated to the combustion chamber, the amount of gas once introduced into the combustion chamber through the bypass passage is increased. After being done, the amount of gas passing through the bypass passage is gradually reduced. That is, the amount of gas passing through the intercooler gradually increases. According to this, the exhaust gas remaining in the intake passage upstream of the bypass passage from the intake passage downstream of the bypass passage through the intercooler gradually decreases. Of course, at this time, the amount of gas passing through the intercooler increases only gradually, so that the amount of exhaust gas recirculated to the combustion chamber is suppressed from greatly deviating from the predetermined amount.
また、6番目と10番目の発明によれば、燃焼室内の排気ガス量が大きく異なる第1の燃焼と第2の燃焼との間で燃焼が切り替えられるときに、バイパス通路を通るガスの量が多くされる。したがって、このときに、燃焼室に吸入されるガス中の排気ガスの量は、より素早く、上記予め定められた量となる。特に、6番目と10番目の発明によれば、第1の燃焼から第2の燃焼に燃焼が切り替えられたとき、すなわち、加速が要求されたときには、燃焼室内の排気ガス量がより素早く少なくなり、燃焼室内の空気量がより素早く多くなるので、加速が要求されたときの加速応答性が高くなる。Further, according to the sixth and tenth aspects, when the combustion is switched between the first combustion and the second combustion in which the exhaust gas amount in the combustion chamber is greatly different, the amount of gas passing through the bypass passage is reduced. To be more. Therefore, at this time, the amount of exhaust gas in the gas sucked into the combustion chamber becomes the predetermined amount more quickly. In particular, according to the sixth and tenth inventions, when the combustion is switched from the first combustion to the second combustion, that is, when acceleration is required, the amount of exhaust gas in the combustion chamber decreases more quickly. Since the amount of air in the combustion chamber increases more quickly, the acceleration response when acceleration is required increases.
7番目と11番目の発明によれば、燃焼室に還流させる排気ガスの量を予め定められた量とすることが要求されたときに燃焼室に現在還流させている排気ガスの量と上記予め定められた量との間の差が予め定められた値以上であるときに、バイパス通路を介してガスが燃焼室に吸入される。ここで、バイパス通路の長さは、バイパス通路の入口からインタークーラを通ってバイパス通路の出口まで延びる吸気通路の長さよりも短い。したがって、燃焼室に吸入されるガス中の排気ガスの量は、より素早く、上記予め定められた量となる。According to the seventh and eleventh inventions, when the amount of exhaust gas recirculated to the combustion chamber is required to be a predetermined amount, the amount of exhaust gas currently recirculated to the combustion chamber and the above-mentioned pre- When the difference from the predetermined amount is greater than or equal to a predetermined value, gas is drawn into the combustion chamber through the bypass passage. Here, the length of the bypass passage is shorter than the length of the intake passage extending from the inlet of the bypass passage through the intercooler to the outlet of the bypass passage. Therefore, the amount of exhaust gas in the gas sucked into the combustion chamber becomes the predetermined amount more quickly.
さらに、上記に加えて7番目と11番目の発明では、バイパス通路を介して燃焼室に流入するガスを冷却することができる。In addition to the above, in the seventh and eleventh inventions, the gas flowing into the combustion chamber via the bypass passage can be cooled.
また、8番目と12番目の発明によれば、燃焼室内の排気ガス量が大きく異なる第1の燃焼と第2の燃焼との間で燃焼が切り替えられるときに、バイパス通路を通るガスの量が多くされる。したがって、このときに、燃焼室に吸入されるガス中の排気ガスの量は、より素早く、上記予め定められた量となる。特に、8番目と12番目の発明によれば、第1の燃焼から第2の燃焼に燃焼が切り替えられたとき、すなわち、加速が要求されたときには、燃焼室内の排気ガス量がより素早く少なくなり、燃焼室内の空気量がより素早く多くなるので、加速が要求されたときの加速応答性が高くなる。Further, according to the eighth and twelfth inventions, when the combustion is switched between the first combustion and the second combustion in which the amount of exhaust gas in the combustion chamber is greatly different, the amount of gas passing through the bypass passage is reduced. To be more. Therefore, at this time, the amount of exhaust gas in the gas sucked into the combustion chamber becomes the predetermined amount more quickly. In particular, according to the eighth and twelfth inventions, when the combustion is switched from the first combustion to the second combustion, that is, when acceleration is required, the amount of exhaust gas in the combustion chamber decreases more quickly. Since the amount of air in the combustion chamber increases more quickly, the acceleration response when acceleration is required increases.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の排気還流装置を備えた内燃機関の全体図である。図1において、1は内燃機関の本体(以下「機関本体」という)、2は燃焼室、3は燃料噴射弁、4は燃料噴射弁3に供給される燃料を一時的に高圧で溜めておくためのリザーバ(いわゆる、コモンレール)、5は吸気枝管、6は排気枝管をそれぞれ示している。図示した内燃機関は、圧縮着火式の内燃機関である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine equipped with an exhaust gas recirculation device of the present invention. In FIG. 1, 1 is a main body of an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine main body”), 2 is a combustion chamber, 3 is a fuel injection valve, and 4 is a fuel temporarily stored at a high pressure. A reservoir (so-called common rail) 5 is an intake branch pipe, and 6 is an exhaust branch pipe. The illustrated internal combustion engine is a compression ignition type internal combustion engine.
吸気枝管5は、共通の吸気管7に接続されている。吸気管7には、吸気管7内を流れるガスを冷却するためのインタークーラ8が配置されている。また、インタークーラ8上流の吸気管7には、排気ターボチャージャ9のコンプレッサ10が配置されている。また、排気ターボチャージャ9のコンプレッサ10上流の吸気管7内には、スロットル弁11が配置されている。一方、排気枝管6は、共通の排気管12に接続されている。排気管12には、排気ターボチャージャ9の排気タービン13が配置されている。また、排気タービン13下流の排気管12内には、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)を還元浄化するNOx触媒を担持し且つ排気ガス中のパティキュレートを捕集するためのフィルタ13aが配置されている。
The
また、フィルタ13a下流の排気管12から排気ターボチャージャ9のコンプレッサ10とスロットル弁11との間の吸気管7まで、排気ガスを通すための通路(以下「EGR通路」という)14が延びている。EGR通路14には、EGR通路14内を流れる排気ガスを冷却するためのEGRクーラ15が配置されている。また、EGRクーラ15下流のEGR通路14には、EGR通路14内を流れる排気ガスの流量を制御するための弁(以下「EGR制御弁」という)16が配置されている。
A passage (hereinafter referred to as “EGR passage”) 14 for passing exhaust gas extends from the
また、排気ターボチャージャ9のコンプレッサ10とインタークーラ8との間の吸気管7からインタークーラ8下流の吸気管7まで、バイパス通路17が延びている。バイパス通路17は、機関本体1のシリンダヘッドの直ぐ近く(例えば、シリンダヘッドの直ぐ脇、または、シリンダヘッドの直ぐ上)を通っている。一方、インタークーラ8は、機関本体1が車両のエンジンルーム内に搭載されたときにエンジンルーム前方のラジエータに隣接した位置に配置されている必要があることから、機関本体1から比較的離れたところに位置する。
A
また、バイパス通路17には、バイパス通路17内を通すガスの流量を制御するためのバイパス弁18が配置されている。バイパス弁18が図2(A)に示した位置にあるときには、図2(A)に矢印で示されているようにガスが流れ、バイパス通路17にはガスは流入せず、全てのガスがインタークーラ8を通って燃焼室2に流入する。一方、バイパス弁18が図2(B)に示した位置にあるときには、図2(B)に矢印で示されているようにガスが流れ、一部のガスがバイパス通路17を通って燃焼室2に流入し、残りのガスがインタークーラ8を通って燃焼室2に流入する。そして、バイパス弁18を図2(A)に示した位置と図2(B)に示した位置との間で制御することによって、バイパス通路17を通って燃焼室2に流入するガスの流量を制御することができる。この場合、バイパス弁18が図2(B)に示した位置に近いほど、流路抵抗の差によって、バイパス通路17を通って燃焼室2に流入するガスの流量は多くなる。
Further, a
次に、本実施形態の内燃機関の制御について説明する。本実施形態では、燃焼室2内のEGRガス量(排気ガス量)が煤の発生量がピークとなるEGRガス量よりも多く、煤がほとんど発生しない第1の燃焼(以下「低温燃焼」という)と、燃焼室2内のEGRガス量が煤の発生量がピークとなるEGRガス量よりも少ない第2の燃焼(従来から普通に行われている燃焼であって、以下「通常燃焼」という)とが、機関要求負荷に応じて、選択的に行われる。以下では、この低温燃焼について説明する。図3は、内燃機関の要求負荷が低く、燃料噴射弁3から燃料を噴射するタイミングを一定とした場合において、スロットル弁11の開度(以下「スロットル開度」という)、および、EGR率(すなわち、燃焼室2内に吸入される総ガス量に対する排気ガスの量の割合)を変化させることによって、空燃比A/F(図3の横軸)を変化させたときの出力トルクの変化、および、スモーク、HC,CO,NOxの排出量の変化を示した実験例を表している。図3から判るように、この実験例では、空燃比A/Fが小さくなるほどEGR率が大きくなり、理論空燃比(≒14.6)以下のときには、EGR率は65パーセント以上となっている。
Next, control of the internal combustion engine of the present embodiment will be described. In the present embodiment, the amount of EGR gas (exhaust gas amount) in the
図3に示したように、EGR率を増大することによって空燃比A/Fを小さくしていくと、EGR率が40パーセント付近となり、空燃比A/Fが30程度になったときに、スモークの発生量が増大を開始する。次いで、さらにEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると、スモークの発生量が急激に増大してピークに達する。次いで、さらにEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると、今度は、スモークが急激に低下し、EGR率を65パーセント以上とし、空燃比A/Fが15.0付近になると、スモークがほぼ零となる。すなわち、煤がほとんど発生しなくなる。このとき機関の出力トルクは若干低下し、また、NOxの発生量がかなり低くなる。一方、このとき、HC,COの発生量は増大し始める。 As shown in FIG. 3, when the air-fuel ratio A / F is reduced by increasing the EGR rate, the EGR rate becomes around 40%, and when the air-fuel ratio A / F becomes about 30, the smoke The amount of generation begins to increase. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is decreased, the amount of smoke generated increases rapidly and reaches a peak. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is decreased, this time, the smoke rapidly decreases, the EGR rate is set to 65% or more, and when the air-fuel ratio A / F is close to 15.0, the smoke is reduced. Nearly zero. That is, almost no soot is generated. At this time, the output torque of the engine slightly decreases, and the amount of NOx generated becomes considerably low. On the other hand, at this time, the generation amount of HC and CO starts to increase.
図4は、不活性ガスとして排気ガスを用いた場合において、燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を煤の生成温度よりも低い温度にするために必要な排気ガスと空気との混合ガスの量、および、この混合ガス中の空気の量の割合、および、この混合ガス中の排気ガスの量の割合を示している。なお、図4において、縦軸は、燃焼室2内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Yは、過給が行われないときに燃焼室2内に吸入しうる全吸入ガス量を示しており、横軸は、要求負荷を示している。
FIG. 4 shows the mixed gas of exhaust gas and air necessary for making the temperature of the fuel and the surrounding gas lower than the soot generation temperature when exhaust gas is used as the inert gas. The amount, the ratio of the amount of air in the mixed gas, and the ratio of the amount of exhaust gas in the mixed gas are shown. In FIG. 4, the vertical axis indicates the total intake gas amount sucked into the
図4において、空気の割合(すなわち、混合ガス中の空気量)は、噴射された燃料を完全に燃焼せしめるのに必要な空気量を示している。すなわち、図4に示した場合では、空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となっている。一方、図4において、排気ガスの割合(すなわち、混合ガス中の排気ガス量)は、噴射燃料が燃焼せしめられたときに、燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される温度よりも低い温度にするのに必要最低限の排気ガス量を示している。この排気ガス量は、EGR率で表すとほぼ55パーセント以上であり、図4に示した例では、70パーセント以上である。すなわち、燃焼室2内に吸入された全吸入ガス量(図4において、実線Xで示されている)のうちの空気量と排気ガス量との割合を図4に示したような割合にすると、燃料およびその周囲のガス温度は、煤の生成温度よりも低い温度となり、斯くして、煤が全く発生しなくなる。また、このときのNOx 発生量は10p.p.m.前後(または、それ以下)であり、したがって、NOxの発生量は極めて少量となる。 In FIG. 4, the ratio of air (that is, the amount of air in the mixed gas) indicates the amount of air necessary for completely burning the injected fuel. That is, in the case shown in FIG. 4, the ratio between the air amount and the injected fuel amount is the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, in FIG. 4, the ratio of the exhaust gas (that is, the amount of exhaust gas in the mixed gas) is lower than the temperature at which soot is formed when the injected fuel is burned and the temperature of the gas around it. It shows the minimum amount of exhaust gas required to reach temperature. This exhaust gas amount is approximately 55% or more in terms of EGR rate, and is 70% or more in the example shown in FIG. That is, if the ratio of the air quantity and the exhaust gas quantity in the total intake gas quantity sucked into the combustion chamber 2 (indicated by the solid line X in FIG. 4) is set to a ratio as shown in FIG. The temperature of the fuel and the surrounding gas is lower than the soot generation temperature, and so no soot is generated. Further, the amount of NOx generated at this time is about 10 p.p.m. (or less), and therefore the amount of NOx generated is extremely small.
燃料噴射量が増大すれば、燃料が燃焼した際の発熱量が増大するので、燃料およびその周囲のガス温度を煤の生成温度よりも低い温度に維持するためには、排気ガスによる熱の吸収量を増大しなければならない。したがって、図4に示したように、排気ガス量は、噴射燃料量が増大するにつれて増大せしめられなければならない。すなわち、排気ガス量は、要求負荷が高くなるにつれて増大せしめられる必要がある。 If the fuel injection amount increases, the amount of heat generated when the fuel burns increases. Therefore, in order to maintain the temperature of the fuel and the surrounding gas at a temperature lower than the soot generation temperature, heat absorption by the exhaust gas is performed. The amount must be increased. Therefore, as shown in FIG. 4, the amount of exhaust gas must be increased as the amount of injected fuel increases. That is, the amount of exhaust gas needs to be increased as the required load increases.
ところで、過給が行われていない場合、燃焼室2内に吸入される全吸入ガス量(図4の実線X)の上限はYである。したがって、図4において、要求負荷がLoよりも大きい領域では、要求負荷が大きくなるにつれて、排気ガスの割合を低下させない限り、空燃比を理論空燃比に維持することができない。云い換えると、過給が行われていない場合に、要求負荷がLoよりも大きい領域において、空燃比を理論空燃比に維持しようとした場合には、要求負荷が高くなるにつれてEGR率が低下し、斯くして、要求負荷がLoよりも大きい領域では、燃料およびその周囲のガス温度を煤の生成温度よりも低い温度に維持しえなくなる。 By the way, when supercharging is not performed, the upper limit of the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 2 (solid line X in FIG. 4) is Y. Therefore, in FIG. 4, in the region where the required load is larger than Lo, the air-fuel ratio cannot be maintained at the stoichiometric air-fuel ratio unless the ratio of exhaust gas is reduced as the required load increases. In other words, when supercharging is not performed and an attempt is made to maintain the air-fuel ratio at the stoichiometric air-fuel ratio in a region where the required load is larger than Lo, the EGR rate decreases as the required load increases. Thus, in a region where the required load is larger than Lo, the temperature of the fuel and the surrounding gas cannot be maintained at a temperature lower than the soot generation temperature.
ところが、図1に示したように、EGR通路14を介して排気ターボチャージャ9のコンプレッサ10上流の吸気管7内に排気ガスを再循環させると、要求負荷がLoよりも大きい領域において、EGR率を55パーセント以上(例えば、70パーセント)に維持することができ、斯くして、燃料およびその周囲のガス温度を煤の生成温度よりも低い温度に維持することができる。すなわち、吸気管内におけるEGR率が、例えば、70パーセントになるように、排気ガスを再循環させれば、排気ターボチャージャ9のコンプレッサ10によって昇圧された吸入ガスのEGR率も70パーセントとなり、斯くして、コンプレッサ10によって昇圧しうる限度まで、燃料およびその周囲のガス温度を煤の生成温度よりも低い温度に維持することができる。したがって、低温燃焼を生じさせることのできる機関の運転領域を拡大することができることになる。要求負荷がLoよりも大きい領域で、EGR率を55パーセント以上にする際には、EGR制御弁16が全開とされ、スロットル弁11が若干閉弁せしめられる。
However, as shown in FIG. 1, when the exhaust gas is recirculated into the
上述したように、図4は、燃料を理論空燃比のもとで燃焼させる場合を示しているが、空気量を図4に示した空気量よりも少なくしても(すなわち、空燃比をリッチにしても)、煤の発生を阻止しつつNOxの発生量を10p.p.m.前後(または、それ以下)にすることができ、また、空気量を図4に示した空気量よりも多くしても(すなわち、空燃比の平均値を17から18のリーンにしても)、煤の発生を阻止しつつNOxの発生量を10p.p.m.前後(または、それ以下)にすることができる。 As described above, FIG. 4 shows the case where the fuel is burned under the stoichiometric air-fuel ratio. However, even if the air amount is smaller than the air amount shown in FIG. However, the amount of NOx generated can be reduced to around 10 p.pm (or less) while preventing the generation of soot, and the amount of air can be made larger than the amount of air shown in FIG. (That is, even if the average value of the air-fuel ratio is made lean from 17 to 18), the generation amount of NOx can be reduced to around 10 p.pm (or less) while preventing the generation of soot.
すなわち、空燃比がリッチにされると燃料が過剰となるが、燃焼温度が低い温度に抑制されているので、過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして、煤が生成されることがない。また、このとき、NOxも極めて少量しか発生しない。一方、平均空燃比がリーンのとき(あるいは、空燃比が理論空燃比のとき)でも、燃焼温度が高くなれば、少量の煤が生成されるが、本発明では、燃焼温度が低い温度に抑制されているので、煤はほとんど生成されず、NOxも極めて少量しか発生しない。 That is, when the air-fuel ratio is made rich, the fuel becomes excessive, but since the combustion temperature is suppressed to a low temperature, the excess fuel does not grow to soot, and soot is generated. Absent. At this time, only a very small amount of NOx is generated. On the other hand, even when the average air-fuel ratio is lean (or when the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio), a small amount of soot is generated if the combustion temperature is high, but in the present invention, the combustion temperature is suppressed to a low temperature. As a result, almost no soot is produced and very little NOx is generated.
このように、低温燃焼が行われているときには、空燃比に係わらず、すなわち、空燃比がリッチであろうと、理論空燃比であろうと、平均空燃比がリーンであろうと、煤がほとんど生成されず、且つ、NOxの発生量が極めて少量となる。したがって、燃料消費率の向上を考えると、このとき、平均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。 Thus, when low-temperature combustion is performed, soot is hardly generated regardless of the air-fuel ratio, that is, whether the air-fuel ratio is rich, the stoichiometric air-fuel ratio, or the average air-fuel ratio is lean. In addition, the amount of NOx generated is extremely small. Therefore, considering the improvement of the fuel consumption rate, it can be said that it is preferable to make the average air-fuel ratio lean at this time.
ところで、燃焼室2内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止する温度(以下「炭化水素の成長停止温度」という)以下に抑制しうるのは、燃焼による発熱量が比較的少ない機関中低負荷運転時に限られる。したがって、本発明の実施の形態では、機関中低負荷運転時には、燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を炭化水素の成長停止温度以下に抑制して、第1の燃焼(低温燃焼)を行うようにし、機関高負荷運転時には、第2の燃焼(通常燃焼)を行うようにしている。なお、ここで、低温燃焼とは、これまでの説明から明らかなように、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室2内の不活性ガス量が多く、煤がほとんど発生しない燃焼のことを言い、通常燃焼とは、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室2内の不活性ガス量が少い燃焼のことを言う。
By the way, it is possible to suppress the temperature of the fuel during combustion in the
図5は、低温燃焼が行われる第1の運転領域Iと、通常燃焼が行われる第2の運転領域IIとを示している。なお、図5において、縦軸Lは、アクセルペダルの踏込量(すなわち、要求負荷)を示しており、横軸Nは、機関回転数を示している。また、図5において、X(N)は、第1の運転領域Iと第2の運転領域IIとを分ける第1の境界を示しており、Y(N)は、第1の運転領域Iと第2の運転領域IIとを分ける第2の境界を示している。第1の運転領域Iから第2の運転領域IIへの運転領域の変化判断は、第1の境界X(N)に基づいて行われ、第2の運転領域IIから第1の運転領域Iへの運転領域の変化判断は、第2の境界Y(N)に基づいて行われる。 FIG. 5 shows a first operation region I in which low-temperature combustion is performed and a second operation region II in which normal combustion is performed. In FIG. 5, the vertical axis L indicates the amount of depression of the accelerator pedal (that is, the required load), and the horizontal axis N indicates the engine speed. Further, in FIG. 5, X (N) indicates a first boundary that divides the first operation region I and the second operation region II, and Y (N) indicates the first operation region I and The 2nd boundary which divides 2nd operation area II is shown. The change determination of the operation region from the first operation region I to the second operation region II is performed based on the first boundary X (N), and from the second operation region II to the first operation region I. The operation region change determination is performed based on the second boundary Y (N).
すなわち、機関の運転状態が第1の運転領域Iにあって低温燃焼が行われているときに、要求負荷Lが機関回転数Nの関数である第1の境界X(N)を越えると、運転領域が第2の運転領域IIに移ったと判断され、通常燃焼が行われる。次いで、要求負荷Lが機関回転数Nの関数である第2の境界Y(N)よりも低くなると、運転領域が第1の運転領域Iに移ったと判断され、再び低温燃焼が行われる。 That is, when the engine operating state is in the first operating region I and low temperature combustion is performed, if the required load L exceeds the first boundary X (N) that is a function of the engine speed N, It is determined that the operation region has moved to the second operation region II, and normal combustion is performed. Next, when the required load L becomes lower than the second boundary Y (N) that is a function of the engine speed N, it is determined that the operating region has shifted to the first operating region I, and low temperature combustion is performed again.
次に、図6を参照しつつ、第1の運転領域Iおよび第2の運転領域IIにおける運転制御について概略的に説明する。図6は、要求負荷Lに対するスロットル開度、EGR制御弁16の開度(以下「EGR開度」という)、EGR率、空燃比、噴射時期および噴射量を示している。図6に示したように、要求負荷Lの低い第1の運転領域Iでは、スロットル開度は、要求負荷Lが高くなるにつれて、全閉近くから2/3開度程度まで徐々に増大せしめられ、EGR開度は、要求負荷Lが高くなるにつれて、全閉近くから全開まで徐々に増大せしめられる。また、図6に示した例では、第1の運転領域Iでは、EGR率がほぼ70パーセントとされており、空燃比は僅かばかりリーンなリーン空燃比とされている。 Next, operation control in the first operation region I and the second operation region II will be schematically described with reference to FIG. FIG. 6 shows the throttle opening with respect to the required load L, the opening of the EGR control valve 16 (hereinafter referred to as “EGR opening”), the EGR rate, the air-fuel ratio, the injection timing, and the injection amount. As shown in FIG. 6, in the first operation region I where the required load L is low, the throttle opening is gradually increased from nearly fully closed to about 2/3 as the required load L increases. The EGR opening is gradually increased from near full close to full open as the required load L increases. In the example shown in FIG. 6, in the first operating region I, the EGR rate is approximately 70%, and the air-fuel ratio is a slightly lean air-fuel ratio.
言い換えると、第1の運転領域Iでは、EGR率がほぼ70パーセントとなり、空燃比が僅かばかりリーンなリーン空燃比となるように、スロットル開度およびEGR開度が制御される。また、第1の運転領域Iでは、圧縮上死点TDC前に燃料噴射が行われる。この場合、噴射開始時期θSは、要求負荷Lが高くなるにつれて遅くなり、噴射完了時期θEも、噴射開始時期θSが遅くなるにつれて遅くなる。 In other words, in the first operating region I, the throttle opening and the EGR opening are controlled so that the EGR rate becomes approximately 70% and the air / fuel ratio becomes a slightly lean air / fuel ratio. In the first operation region I, fuel injection is performed before the compression top dead center TDC. In this case, the injection start timing θS is delayed as the required load L is increased, and the injection completion timing θE is also delayed as the injection start timing θS is delayed.
なお、アイドリング運転時には、スロットル弁11は全閉近くまで閉弁され、このとき、EGR制御弁16も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁11を全閉近くまで閉弁すると、圧縮始めの燃焼室2内の圧力が低くなるので、圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が小さくなると、燃焼室2内におけるピストンによる圧縮仕事が小さくなるので、機関本体1の振動が小さくなる。すなわち、アイドリング運転時には、機関本体1の振動を抑制するためにスロットル弁11が全閉近くまで閉弁せしめられる。
During the idling operation, the
一方、機関の運転状態が第1の運転領域Iから第2の運転領域IIに変わると、スロットル開度が、2/3開度程度から全開方向へステップ状に増大せしめられる。このとき、図6に示した例では、EGR率がほぼ70パーセントから40パーセント以下まで、ステップ状に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされる。すなわち、EGR率が多量のスモークを発生するEGR率範囲(図6参照)を飛び越えるので、機関の運転状態が第1の運転領域Iから第2の運転領域IIに変わるときに、多量のスモークが発生することがない。 On the other hand, when the operating state of the engine changes from the first operating region I to the second operating region II, the throttle opening is increased stepwise from about 2/3 opening in the fully open direction. At this time, in the example shown in FIG. 6, the EGR rate is decreased stepwise from approximately 70% to 40% or less, and the air-fuel ratio is increased stepwise. That is, since the EGR rate exceeds the EGR rate range (see FIG. 6) that generates a large amount of smoke, a large amount of smoke is generated when the operating state of the engine changes from the first operating region I to the second operating region II. It does not occur.
第2の運転領域IIでは、通常燃焼が行われる。この第2の運転領域IIでは、スロットル弁11は一部を除いて全開状態に保持され、EGR制御弁16の開度は要求負荷Lが高くなると次第に小さくされる。また、この第2の運転領域IIでは、EGR率は要求負荷Lが高くなるほど低くなり、空燃比は要求負荷Lが高くなるほど小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Lが高くなってもリーン空燃比とされる。また、第2の運転領域IIでは、噴射開始時期θSは圧縮上死点TDC付近とされる。
In the second operation region II, normal combustion is performed. In the second operation region II, the
図7(A)は、第1の運転領域Iにおける目標空燃比A/Fを示している。図7(A)において、A/F=15.5,A/F=16,A/F=17,A/F=18で示した各曲線は、夫々、目標空燃比が15.5,16,17,18であるときを示しており、各曲線間の空燃比は比例配分により定められる。図7(A)に示したように、第1の運転領域Iでは、空燃比がリーンとなっており、さらに、第1の運転領域Iでは、要求負荷Lが低くなるほど、目標空燃比A/Fがリーンとされる。 FIG. 7A shows the target air-fuel ratio A / F in the first operation region I. FIG. In FIG. 7A, each of the curves indicated by A / F = 15.5, A / F = 16, A / F = 17, and A / F = 18 has a target air-fuel ratio of 15.5,16, respectively. , 17 and 18, and the air-fuel ratio between the curves is determined by proportional distribution. As shown in FIG. 7A, the air-fuel ratio is lean in the first operating region I, and further, in the first operating region I, the target air-fuel ratio A / F is lean.
すなわち、要求負荷Lが低くなるほど、燃焼による発熱量が少なくなる。したがって、要求負荷Lが低くなるほどEGR率を低下させても、低温燃焼を行うことができる。EGR率を低下させると空燃比は大きくなり、したがって、図7(A)に示したように、要求負荷Lが低くなるにつれて目標空燃比A/Fが大きくされる。目標空燃比A/Fが大きくなるほど燃料消費率は向上し、したがって、できる限り空燃比をリーンにするために、本発明の実施の形態では、要求負荷Lが低くなるにつれて目標空燃比A/Fが大きくされる。 That is, the lower the required load L, the smaller the amount of heat generated by combustion. Therefore, low temperature combustion can be performed even if the EGR rate is reduced as the required load L decreases. When the EGR rate is lowered, the air-fuel ratio increases. Therefore, as shown in FIG. 7A, the target air-fuel ratio A / F increases as the required load L decreases. As the target air-fuel ratio A / F increases, the fuel consumption rate improves. Therefore, in order to make the air-fuel ratio as lean as possible, in the embodiment of the present invention, the target air-fuel ratio A / F decreases as the required load L decreases. Is increased.
なお、図7(A)に示した目標空燃比A/Fは、図7(B)に示したように要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM内に記憶されている。また、空燃比を図7(A)に示した目標空燃比A/Fとするのに必要なスロットル弁11の目標開度STが、図8(A)に示したように、要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM内に記憶されており、空燃比を図7(A)に示した目標空燃比A/Fとするのに必要なEGR制御弁16の目標開度SEが、図8(B)に示したように、要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM内に記憶されている。
The target air-fuel ratio A / F shown in FIG. 7A is stored in advance in the ROM in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. 7B. Yes. Further, as shown in FIG. 8A, the target opening ST of the
図9(A)は、通常燃焼が行われるときの目標空燃比A/Fを示している。なお、図9(A)において、A/F=24,A/F=35,A/F=45,A/F=60で示した各曲線は、夫々、目標空燃比24,35,45,60を示している。図9(A)に示した目標空燃比A/Fは、図9(B)に示したように、要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM内に記憶されている。また、空燃比を図9(A)に示した目標空燃比A/Fとするのに必要なスロットル弁11の目標開度STが、図10(A)に示したように、要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM内に記憶されており、空燃比を図9(A)に示した目標空燃比A/Fとするのに必要なEGR制御弁16の目標開度SEが、図10(B)に示したように、要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM内に記憶されている。
FIG. 9A shows the target air-fuel ratio A / F when normal combustion is performed. In FIG. 9A, the curves indicated by A / F = 24, A / F = 35, A / F = 45, A / F = 60 are the target air-
また、通常燃焼が行われているときには、燃料噴射量Qは要求負荷Lおよび機関回転数Nに基づいて算出される。この燃料噴射量Qは、図11に示したように、要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM内に記憶されている。 Further, when normal combustion is being performed, the fuel injection amount Q is calculated based on the required load L and the engine speed N. As shown in FIG. 11, the fuel injection amount Q is stored in advance in the ROM in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N.
次に、本実施形態のバイパス弁18の制御について説明する。本実施形態では、目標EGR率の変化率が予め定められた値よりも小さいとき(すなわち、目標EGR率の変化が比較的小さいとき)には、バイパス弁18を図2(A)に示されている第1の作動位置(以下「完全閉鎖位置」ともいう)とする。目標EGR率の変化率が予め定められた値よりも小さいときとは、例えば、図6に示した例では、要求負荷Lが比較的大きく変化したとしても、運転領域が第1の運転領域Iと第2の運転領域との間で切り替わることなく、運転領域がいずれか一方の運転領域に維持されているときである。本実施形態によれば、目標EGR率の変化率が予め定められた値よりも小さいときには、空気と排気ガスとの混合ガスは、バイパス通路17を介さずに、全て、吸気管7を介して燃焼室2に流入せしめられる。
Next, control of the
一方、目標EGR率の変化率が上記予め定められた値よりも大きいときには、バイパス弁18を図2(B)に示されている第2の作動位置(以下「バイパス位置」ともいう)とする。目標EGR率の変化率が上記予め定められた値よりも大きいときとは、図6に示した例では、運転領域が第1の運転領域Iから第2の運転領域に切り替わるとき、あるいは、運転領域が第2の運転領域IIから第1の運転領域Iに切り替わるときである。例えば、運転領域が第1の運転領域Iから第2の運転領域IIに切り替わるときには、スロットル開度が一気に大きくせしめられると共に、EGR開度が一気に小さくせしめられる。
On the other hand, when the change rate of the target EGR rate is larger than the predetermined value, the
このようにスロットル開度およびEGR開度が変化せしめられると、吸気管7に流入する排気ガスの量が一気に少なくなる。ここで、EGR制御弁16近傍の吸気管7内のガス中のEGR率は比較的早い段階で目標EGR率にまで低下する。しかしながら、この段階でも、EGR制御弁16下流の吸気管7(例えば、インタークーラ8下流の吸気管7)内のガス中のEGR率は目標EGR率にまで低下していない。ここで、バイパス弁18が完全閉鎖位置にあると、燃焼室2にはインタークーラ8を介してのみガスが流入することになるので、運転領域が第1の運転領域Iから第2の運転領域IIに切り替わってから比較的長い時間が経過するまでは、燃焼室2に流入するガス中のEGR率は目標EGR率となっていないことになる。
When the throttle opening and the EGR opening are thus changed, the amount of exhaust gas flowing into the
図12(A)は、このことを示している。すなわち、図12(A)は、目標EGR率の変化率が上記予め定められた値よりも大きくなったときであっても、バイパス弁18が完全閉鎖位置にある場合のガス中の空気の割合を示している。そして、図12(A)に示した例では、時刻t0において目標EGR率が一気に小さくなる。時刻t0において目標EGR率が一気に小さくなると、EGR通路14と吸気管7との合流地点でのガス中の空気の割合は、図12(A)の実線Aで示したように、ほぼ時刻t0の時点から上昇し始める。しかしながら、インタークーラ8付近でのガス中の空気の割合は、図12(A)の実線Bで示したように、時刻t4になって始めて上昇し始め、燃焼室に流入するガス中の空気の割合は、図12(A)の実線Cで示したように、時刻t8になって始めて上昇し始める。
FIG. 12A shows this. That is, FIG. 12A shows the ratio of air in the gas when the
しかしながら、本実施形態によれば、運転領域が第1の運転領域Iから第2の運転領域IIに切り替わったときには、バイパス弁18がバイパス位置とされるので、燃焼室2にはバイパス通路17を介してもガスが流入する。ここで、バイパス通路17の長さは、バイパス通路17の入口(以下「バイパス入口」という)17aからバイパス出口(以下「バイパス出口」という)17bまでの吸気管7の長さよりも相当に短いので、燃焼室2に流入するガス中のEGR率は比較的早い段階で目標EGR率となる。
However, according to the present embodiment, when the operation region is switched from the first operation region I to the second operation region II, the
別の云い方をすると、例えば、内燃機関に加速が要求されたときには、燃焼室2に流入させる空気の量を多くする必要がある。したがって、運転領域が第1の運転領域Iにあるときに、内燃機関に加速が要求されると、運転領域は第1の運転領域Iから第2の運転領域IIに切り替わる。このとき、スロットル開度が大きくされると共にEGR開度が小さくされ、ガス中の空気の量が多くなる。ところが、スロットル開度が大きくされると共にEGR開度が小さくされた直後は、バイパス入口17aからバイパス出口17bまでの吸気管7内には、排気ガスが残存していることから、この場合において、バイパス弁18を完全閉鎖位置としたままでいると、内燃機関に加速が要求されてから一定の期間(図12(A)では、時刻t0から時刻t8までの期間)は、燃焼室2に流入する空気の量は多くならない。
In other words, for example, when acceleration is required for the internal combustion engine, it is necessary to increase the amount of air flowing into the
これに対し、本実施形態によれば、内燃機関に加速が要求されたときには、バイパス弁18がバイパス位置とされるので、燃焼室2に流入する空気の量は、比較的素早く多くなる。したがって、本実施形態によれば、内燃機関の加速性が良くなる。
On the other hand, according to the present embodiment, when the internal combustion engine is requested to accelerate, the
図12(B)は、このことを示している。すなわち、目標EGR率の変化率が上記予め定められた値よりも大きくなったときに、バイパス弁18がバイパス位置とされる場合のガス中の空気の割合を示している。図12(A)と同様に、図12(B)でも、時刻t0において目標EGR率が一気に小さくなる。時刻t0において目標EGR率が一気に小さくなると、EGR通路14と吸気管7との合流地点でのガス中の空気の割合は、図12(B)の実線Aで示したように、ほぼ時刻t0の時点から上昇し始める。そして、燃焼室に流入するガス中の空気の割合は、図12(B)の実線Dで示したように、時刻t1の時点で上昇し始める。すなわち、図12(A)に示した例に比べて、図12(B)に示した例のほうが、燃焼室に流入するガス中の空気の割合は、早い段階で上昇し始める。なお、インタークーラ8付近でのガス中の空気の割合は、図12(B)の実線Bで示したように、時刻t4において上昇し始める(ここでの空気の割合の上昇率は、図12(A)の実線Bのものよりも小さい)。
FIG. 12B shows this. That is, the ratio of air in the gas when the
また、内燃機関に加速が要求された直後は、燃焼室2に流入するガス中の空気の量は要求されている量に即座に達するわけではないので、その分だけ、燃焼室2内における燃焼が失火する可能性が高くなる。本実施形態によれば、内燃機関に加速が要求されたときには、インタークーラ8を通らずに燃焼室2に流入するガスの量が多くなるので、燃焼室2に流入するガスの平均温度は相対的に高くなる。したがって、本実施形態によれば、燃焼室2に流入するガスの平均気温が高くなる分だけ、燃焼室2内における燃焼の失火を抑制することができる。
Immediately after the internal combustion engine is requested to accelerate, the amount of air in the gas flowing into the
さらに、本実施形態では、ガスの一部は、インタークーラ8を通って燃焼室2に流入する。これによれば、バイパス入口17aからバイパス出口17bまでの吸気管7内に残存している排気ガスがそこから徐々に排除される。
Furthermore, in this embodiment, part of the gas flows into the
また、バイパス通路17の流路抵抗がインタークーラ8を通る吸気管7の流路抵抗よりも低くなるように、バイパス通路17を構成すれば、バイパス弁18をバイパス位置としたときに、よりバイパス通路17にガスが流入しやすくなる。
Further, if the
なお、上述した実施形態では、運転領域が第1の運転領域Iから第2の運転領域IIに切り替わったときには、バイパス弁18をバイパス位置としているが、運転領域が切り替わったときのEGR率の変化率や、燃焼室2に流入させるガスの温度に対する要求(バイパス通路17には、ガスを積極的に冷却する手段が配置されていないので、バイパス通路17を通るガスの冷却率は小さい)などを考慮して、運転領域が切り替わったときに、バイパス弁18を完全閉鎖位置とバイパス位置との間の位置とするようにしてもよい。
In the above-described embodiment, when the operation region is switched from the first operation region I to the second operation region II, the
例えば、EGR率の変化率が上記予め定められた値よりも大きいときに、EGR率の変化率が小さいほどバイパス弁18を完全閉鎖位置に近くするようにしてもよい。この場合、相対的に、インタークーラ8を通過して燃焼室2に流入するガスの量に比べて、バイパス通路17を通過して燃焼室2に流入するガスの量が少なくなる。また、EGR率の変化率が上記予め定められた値よりも大きいときに、燃焼室2に流入させるガスの要求温度が低いほどバイパス弁18を完全閉鎖位置に近くするようにしてもよい。この場合にも、相対的に、インタークーラ8を通過して燃焼室2に流入するガスの量に比べて、バイパス通路17を通過して燃焼室2に流入するガスの量が少なくなる。
For example, when the change rate of the EGR rate is larger than the predetermined value, the
また、本実施形態では、運転状態が第1の運転状態Iと第2の運転状態IIとの間で切り替わったときに、上述したように、いったんバイパス弁18をバイパス位置とした後(あるいは、いったんバイパス弁18をバイパス位置としてから一定の時間が経過した後)に、バイパス弁18を徐々に完全閉鎖位置に近づける。
In the present embodiment, when the operation state is switched between the first operation state I and the second operation state II, as described above, after the
図13は、第2実施形態の排気循環装置を備えた内燃機関におけるバイパス通路17周辺の構成を示す図である。図13に示した構成以外の構成は、第1実施形態の構成と同じである。本実施形態では、バイパス入口17aのところにバイパス弁18が配置されている。
FIG. 13 is a view showing a configuration around the
本実施形態では、バイパス弁18が図14(A)に示されている第1の作動位置(完全閉鎖位置)にあるときには、図14(A)に矢印で示されているようにガスが流れ、全てのガスがインタークーラ8を通って燃焼室2に流入する。一方、バイパス弁18が図14(B)に示されている第2の作動位置(バイパス位置)にあるときには、図14(B)に矢印で示されているようにガスが流れ、全てのガスがバイパス通路17を通って燃焼室2に流入する。
In this embodiment, when the
本実施形態のバイパス弁18の制御は、第1実施形態のものと同様である。すなわち、本実施形態でも、EGR率の変化率が予め定められた値よりも小さいときには、バイパス弁18を図14(A)に示されている完全閉鎖位置とする。一方、EGR率の変化率が上記予め定められた値よりも大きいときには、バイパス弁18を図14(B)に示されているバイパス位置とする。そして、バイパス弁18をバイパス位置とした場合、バイパス弁18をバイパス位置とした後(あるいは、バイパス弁18をバイパス位置とした後、一定の時間が経過した後)、バイパス弁18を徐々に完全閉鎖位置に近づける。
Control of the
本実施形態では、内燃機関に加速が要求されたとき(すなわち、ガス中の排気ガスの量を少なくすることが要求されたとき)には、バイパス弁18をバイパス位置とした後、バイパス弁18を徐々に完全閉鎖位置に近づけることによって、バイパス入口17aからバイパス出口17bまでの吸気管7内の排気ガスがそこから徐々に排除されることになる。
In the present embodiment, when the internal combustion engine is requested to accelerate (that is, when it is required to reduce the amount of exhaust gas in the gas), the
図15は、第3実施形態の排気循環装置を備えた内燃機関におけるバイパス通路17周辺の構成を示す図である。図15に示した構成以外の構成は、第1実施形態の構成と同じである。本実施形態では、バイパス通路17から別のバイパス通路(以下「バイパス枝通路」という)19が分岐している。このバイパス枝通路19は、内燃機関のシリンダヘッド内の冷却通路近傍を通り、再び、バイパス通路17に合流する。上記シリンダヘッド内の冷却通路は、内燃機関を冷却するための冷却水が通されている。したがって、バイパス枝通路19を通るガスは、冷却通路内の冷却水によって冷却されることになる。また、本実施形態では、バイパス枝通路19がバイパス通路17から分岐するところにバイパス弁18が配置されている。
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration around the
本実施形態では、バイパス弁18が図16(A)に示されている第1の作動位置(完全閉鎖位置)にあるときには、図16(A)に矢印で示されているようにガスが流れ、全てのガスがインタークーラ8を通って燃焼室2に流入する。一方、バイパス弁18が図16(B)に示されている第2の作動位置(以下「冷却バイパス位置」という)にあるときには、図16(B)に示されているようにガスが流れ、バイパス通路17に流入したガスは、全て、バイパス枝通路19を通って燃焼室2に流入する。さらに、バイパス弁18が図16(C)に示されている第3の作動位置(以下「部分冷却バイパス位置」という)にあるときには、図16(C)に示されているようにガスが流れ、バイパス通路17に流入したガスの一部はバイパス枝通路19を通って燃焼室2に流入し、バイパス通路17に流入した残りのガスはバイパス通路17のみを通って燃焼室2に流入する。
In this embodiment, when the
次に、本実施形態のバイパス弁18の制御について説明する。本実施形態では、EGR率の変化率が予め定められた値よりも小さいときには、バイパス弁18を図16(A)に示されている完全閉鎖位置とする。一方、EGR率の変化率が上記予め定められた値よりも大きく且つガスの温度が要求温度よりも高いときには、バイパス弁18を図16(B)に示されている冷却バイパス位置とする。すなわち、ガスの温度が要求温度よりも高いときにはガスを冷却する必要があるので、バイパス弁18を冷却バイパス位置として、バイパス通路17に流入した全てのガスを冷却通路内の冷却水によって冷却するのである。例えば、ガスの温度が比較的高く、このことから、燃焼室2内にてスモークが発生する可能性がある場合に、バイパス弁18を冷却バイパス位置として、バイパス通路17に流入したガスを冷却する。
Next, control of the
さらに、EGR率の変化率が上記予め定められた値よりも大きく且つガスの温度が要求温度よりも低いときには、バイパス弁18を図16(C)に示されている部分冷却バイパス位置とする。
Further, when the rate of change of the EGR rate is larger than the predetermined value and the gas temperature is lower than the required temperature, the
そして、バイパス弁18を冷却バイパス位置または部分冷却バイパス位置とした場合、バイパス弁18を冷却バイパス位置または部分冷却バイパス位置とした後(あるいは、バイパス弁18を冷却バイパス位置または部分冷却バイパス位置とした後、一定の時間が経過した後)、バイパス弁18を徐々に完全閉鎖位置に近づける。
When the
図17は、第4実施形態の排気循環装置を備えた内燃機関におけるバイパス通路17周辺の構成を示す図である。図17に示した構成以外の構成は、第1実施形態の構成と同じである。本実施形態では、第3実施形態と同様に、バイパス通路17から別のバイパス通路(バイパス枝通路)19が分岐している。このバイパス枝通路19は、内燃機関のシリンダヘッド内の冷却通路近傍を通り、再び、バイパス通路17に合流する。上記シリンダヘッド内の冷却通路は、内燃機関を冷却するための冷却水が通されている。したがって、バイパス枝通路19を通るガスは、冷却通路内の冷却水によって冷却されることになる。
FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration around the
また、本実施形態では、バイパス入口17aのところにバイパス弁(以下「第1バイパス弁」という)20aが配置されている。さらに、本実施形態では、バイパス枝通路19がバイパス通路17から分岐するところもバイパス弁(以下「第2バイパス弁」という)20bが配置されている。
In the present embodiment, a bypass valve (hereinafter referred to as “first bypass valve”) 20a is disposed at the
本実施形態では、第1バイパス弁20aが図18(A)に示されている第1の作動位置(完全閉鎖位置)にあるときには、図18(A)に示されているようにガスが流れ、全てのガスがインタークーラ8を通って燃焼室2に流入する。この場合、第2バイパス弁20bはいかなる位置になっていてもよい。
In the present embodiment, when the
一方、第1バイパス弁20aが図18(B)に示されている第2の作動位置(バイパス位置)にあり且つ第2バイパス弁20bが図18(B)に示されている第1の作動位置(冷却バイパス位置)にあるときには、図18(B)に示されているようにガスが流れ、全てのガスがバイパス通路17に流入し、全てのガスがバイパス枝通路19を通って燃焼室2に流入する。
On the other hand, the
さらに、第1バイパス弁20aが図18(C)に示されている第2の作動位置(バイパス位置)にあり且つ第2バイパス弁20bが図18(C)に示されている第2の作動位置(部分冷却バイパス位置)にあるときには、図18(C)に示されているようにガスが流れ、全てのガスがバイパス通路17に流入し、その一部がバイパス枝通路19を通って燃焼室2に流入し、残りのガスがバイパス通路17を通ってのみ燃焼室2に流入する。
Further, the
次に、本実施形態のバイパス弁の制御について説明する。本実施形態では、EGR率の変化率が予め定められた値よりも小さいときには、第1バイパス弁20aを図18(A)に示されている第1の作動位置とする。
Next, control of the bypass valve of this embodiment will be described. In the present embodiment, when the rate of change of the EGR rate is smaller than a predetermined value, the
一方、EGR率の変化率が上記予め定められた値よりも大きく且つガスの温度が要求温度よりも高いときには、第1バイパス弁20aを図18(B)に示されているバイパス位置とし且つ第2バイパス弁20bを図18(B)に示されている冷却バイパス位置とする。これによれば、全てのガスが冷却通路内の冷却水によって冷却される。
On the other hand, when the rate of change of the EGR rate is larger than the predetermined value and the gas temperature is higher than the required temperature, the
さらに、EGR率の変化率が上記予め定められた値よりも大きく且つガスの温度が要求温度よりも低いときには、第1バイパス弁20aを図18(C)に示されているバイパス位置とし且つ第2バイパス弁20bを図18(C)に示されている部分冷却バイパス位置とする。
Further, when the rate of change of the EGR rate is larger than the predetermined value and the gas temperature is lower than the required temperature, the
そして、第1バイパス弁20aをバイパス位置とした場合、第1バイパス弁20aをバイパス位置とした後(あるいは、第1バイパス弁20aをバイパス位置とした後、一定の時間が経過した後)、第1バイパス弁20aを徐々に完全閉鎖位置に近づける。
When the
なお、上述した実施形態において、バイパス弁を配置する位置を変えることによって、例えば、全てのガスをバイパス枝通路19を通って燃焼室2に流入させたり、全てのガスをバイパス通路17を通ってのみ燃焼室2に流入させたり、全てのガスをインタークーラ8を通ってのみ燃焼室2に流入させたりできるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, by changing the position where the bypass valve is arranged, for example, all the gas flows into the
1…機関本体
2…燃焼室
7…吸気管
14…EGR通路
16…EGR制御弁
17…バイパス通路
18,20a,20b…バイパス弁
19…バイパス枝通路
DESCRIPTION OF
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003382783A JP4029827B2 (en) | 2003-11-12 | 2003-11-12 | Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003382783A JP4029827B2 (en) | 2003-11-12 | 2003-11-12 | Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005146919A JP2005146919A (en) | 2005-06-09 |
JP4029827B2 true JP4029827B2 (en) | 2008-01-09 |
Family
ID=34691748
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003382783A Expired - Fee Related JP4029827B2 (en) | 2003-11-12 | 2003-11-12 | Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4029827B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4613812B2 (en) * | 2005-12-12 | 2011-01-19 | マツダ株式会社 | diesel engine |
JP4625982B2 (en) * | 2006-01-31 | 2011-02-02 | マツダ株式会社 | diesel engine |
JP4483873B2 (en) | 2007-02-13 | 2010-06-16 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
JP5076822B2 (en) * | 2007-11-14 | 2012-11-21 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
-
2003
- 2003-11-12 JP JP2003382783A patent/JP4029827B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005146919A (en) | 2005-06-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6634345B2 (en) | Internal combustion engine and method for controlling the internal combustion engine | |
US6152118A (en) | Internal combustion engine | |
JP4042649B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP3555559B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP4924229B2 (en) | EGR system for internal combustion engine | |
US6161519A (en) | Combustion control device for diesel engine | |
JP2006233898A (en) | Egr device | |
JP3539238B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP4029827B2 (en) | Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine | |
JP4924280B2 (en) | Diesel engine control device. | |
JP3551794B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP4206934B2 (en) | Supercharging system for internal combustion engines | |
JP3405224B2 (en) | Internal combustion engine with automatic transmission | |
JP3424571B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP3551768B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP3551793B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP3551799B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP4432386B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP3063744B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP2005076502A (en) | Internal combustion engine | |
JP4000923B2 (en) | Inlet throttle valve control device for turbocharged diesel engine for vehicle | |
JP3409717B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP4325517B2 (en) | Fuel injection control method for internal combustion engine | |
JP3577968B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP3424574B2 (en) | Internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060607 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070530 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070605 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070802 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070925 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071008 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101026 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101026 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111026 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111026 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121026 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121026 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131026 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |