JPH10176528A - 内燃機関の運転方法 - Google Patents
内燃機関の運転方法Info
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- JPH10176528A JPH10176528A JP8338271A JP33827196A JPH10176528A JP H10176528 A JPH10176528 A JP H10176528A JP 8338271 A JP8338271 A JP 8338271A JP 33827196 A JP33827196 A JP 33827196A JP H10176528 A JPH10176528 A JP H10176528A
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- Japan
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- internal combustion
- combustion engine
- exhaust gas
- air
- fuel ratio
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- 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
- F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream 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
- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
- F02M26/07—Mixed pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is either taken out upstream of the turbine and reintroduced upstream of the compressor, or is taken out downstream of the turbine and reintroduced downstream of the compressor
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- 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
-
- 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
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 排気系統にＮＯx 吸蔵還元触媒を設けて排気
ガスの浄化を行うようにした内燃機関において、該ＮＯ
x 吸蔵還元触媒の浄化性能を長期間にわたって維持でき
るようにする。 【解決手段】 吸気系統に空燃比制御装置（管路５１、
燃料ガス流量調整弁５２等）を設けてリッチ運転状態と
リーン運転状態とにＥＣＵからの信号により交互に切り
換えるようにすると共に、リーン運転状態からリッチ運
転状態への切り替え時に、吸気系統に管路５３、排気ガ
ス流量調整弁５４等を介して排気ガスの一部を導入し、
ノッキング発生と排気ガス温度上昇を抑制する。本発明
はコージェネレーション用ガスエンジンのように１００
％負荷運転を条件とする内燃機関において、特に有効と
なる。
ガスの浄化を行うようにした内燃機関において、該ＮＯ
x 吸蔵還元触媒の浄化性能を長期間にわたって維持でき
るようにする。 【解決手段】 吸気系統に空燃比制御装置（管路５１、
燃料ガス流量調整弁５２等）を設けてリッチ運転状態と
リーン運転状態とにＥＣＵからの信号により交互に切り
換えるようにすると共に、リーン運転状態からリッチ運
転状態への切り替え時に、吸気系統に管路５３、排気ガ
ス流量調整弁５４等を介して排気ガスの一部を導入し、
ノッキング発生と排気ガス温度上昇を抑制する。本発明
はコージェネレーション用ガスエンジンのように１００
％負荷運転を条件とする内燃機関において、特に有効と
なる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の運転方法
に関し、特に、排気系統にＮＯx 吸蔵還元触媒を設けて
排気ガスの浄化を行うようにした内燃機関において、該
ＮＯx 吸蔵還元触媒の浄化性能を長期間にわたって維持
できるようにした内燃機関の運転方法に関する。
に関し、特に、排気系統にＮＯx 吸蔵還元触媒を設けて
排気ガスの浄化を行うようにした内燃機関において、該
ＮＯx 吸蔵還元触媒の浄化性能を長期間にわたって維持
できるようにした内燃機関の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排気ガス中の窒素参加物（Ｎ
Ｏx ）を除去するための方法及び装置は多く提案されて
おり、その一つに、いわゆるＮＯx 吸蔵還元触媒を排気
系統に備えるものがある。ＮＯx 吸蔵還元触媒とは、例
えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウム
Ｋ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのよ
うなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのよ
うなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのよ
うな希土類等から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔ
のような貴金属とが担持された吸収剤を持つものであ
り、流入する排気ガスの空気比がリーンの場合にはＮＯ
x を吸収し、酸素濃度が低下するとＮＯx を放出する機
能、すなわち、ＮＯx の吸蔵と還元による放出の機能を
備えたものである。
Ｏx ）を除去するための方法及び装置は多く提案されて
おり、その一つに、いわゆるＮＯx 吸蔵還元触媒を排気
系統に備えるものがある。ＮＯx 吸蔵還元触媒とは、例
えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウム
Ｋ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのよ
うなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのよ
うなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのよ
うな希土類等から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔ
のような貴金属とが担持された吸収剤を持つものであ
り、流入する排気ガスの空気比がリーンの場合にはＮＯ
x を吸収し、酸素濃度が低下するとＮＯx を放出する機
能、すなわち、ＮＯx の吸蔵と還元による放出の機能を
備えたものである。
【０００３】吸収剤のＮＯx 吸収量には制限があり、長
時間リーン排気ガス中で使用された場合、徐々に吸収剤
が飽和してＮＯx の吸収効率が低下する。そのためにＮ
Ｏx吸蔵還元触媒を内燃機関の排気ガス浄化に用いる場
合には、一定時間リーン排気ガス雰囲気においた後、次
に、理論空燃比もしくはそれ以上のリッチ空燃比の排気
ガス雰囲気（すなわち、酸素濃度が低下した雰囲気）に
吸収剤を曝し、ＮＯxの還元除去を行うようにしてい
る。還元除去の際には、三元触媒と同様の触媒作用が起
こり、排気ガス中のＮＯx も同時に還元除去される。排
気ガスをリーン状態及びリッチ状態に切り換えることに
より、吸収（リーン）、放出、還元（リッチ）が繰り返
され、高いＮＯx 浄化性能を得ることができる。
時間リーン排気ガス中で使用された場合、徐々に吸収剤
が飽和してＮＯx の吸収効率が低下する。そのためにＮ
Ｏx吸蔵還元触媒を内燃機関の排気ガス浄化に用いる場
合には、一定時間リーン排気ガス雰囲気においた後、次
に、理論空燃比もしくはそれ以上のリッチ空燃比の排気
ガス雰囲気（すなわち、酸素濃度が低下した雰囲気）に
吸収剤を曝し、ＮＯxの還元除去を行うようにしてい
る。還元除去の際には、三元触媒と同様の触媒作用が起
こり、排気ガス中のＮＯx も同時に還元除去される。排
気ガスをリーン状態及びリッチ状態に切り換えることに
より、吸収（リーン）、放出、還元（リッチ）が繰り返
され、高いＮＯx 浄化性能を得ることができる。
【０００４】内燃機関の運転中に、排気ガス雰囲気をリ
ーン状態とリッチ状態に切り換える方法として、内燃機
関の吸気系統に空燃比制御装置を設け、空燃比制御によ
り理論空燃比以上の運転状態（リッチ状態）とリーン空
燃比運転状態（リーン状態）とに交互に切り換えて運転
する方法と、リーン状態で運転される内燃機関に対し
て、切り替え自在な２系統の排気系統を設け、一定期間
毎に経路を切り換えるようにすると共に、ＮＯx を吸収
した側の触媒上流から還元剤（還元ガス）を供給する方
法が提案されている（特開平８−１９７２８号公報、特
開平８−８６２１３号公報参照）。
ーン状態とリッチ状態に切り換える方法として、内燃機
関の吸気系統に空燃比制御装置を設け、空燃比制御によ
り理論空燃比以上の運転状態（リッチ状態）とリーン空
燃比運転状態（リーン状態）とに交互に切り換えて運転
する方法と、リーン状態で運転される内燃機関に対し
て、切り替え自在な２系統の排気系統を設け、一定期間
毎に経路を切り換えるようにすると共に、ＮＯx を吸収
した側の触媒上流から還元剤（還元ガス）を供給する方
法が提案されている（特開平８−１９７２８号公報、特
開平８−８６２１３号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】排気系統を２系統と
し、一定期間毎に排気経路を切り換え、かつ、ＮＯx を
吸収した側の触媒上流から還元剤（還元ガス）を供給す
る方法は、触媒を２系統用意する必要があるためスペー
スの増大やコストの増加という問題が生じ、さらに、還
元剤を別途用意するためにランニングコストが増大す
る。
し、一定期間毎に排気経路を切り換え、かつ、ＮＯx を
吸収した側の触媒上流から還元剤（還元ガス）を供給す
る方法は、触媒を２系統用意する必要があるためスペー
スの増大やコストの増加という問題が生じ、さらに、還
元剤を別途用意するためにランニングコストが増大す
る。
【０００６】一方、空燃比制御装置により空燃比をリッ
チ状態とリーン状態とに交互に切り換えて連続運転する
方法は次のような不都合を伴う。すなわち、内燃機関の
燃焼状態をリーン状態からリッチ状態へ切り替えると、
通常、ノッキングが発生する。自動車用内燃機関のよう
に、ほとんどの場合に部分負荷で運転を行うものにおい
ては、例えば点火時期を遅角させる等によりノッキング
には容易に対処可能であり、例えノッキングが発生した
としても、部分負荷運転であるが故に、機関に与える損
傷も少ない。従って、自動車用内燃機関においては、排
気系統にＮＯx吸蔵還元触媒を設け、内燃機関の空燃比
制御装置により空燃比をリッチ状態とリーン状態とに交
互に切り換えることにより、長期間にわたる排気ガスの
浄化を行うようにすることは格別の問題を提起しない。
また、格別のコスト増加も伴わない。
チ状態とリーン状態とに交互に切り換えて連続運転する
方法は次のような不都合を伴う。すなわち、内燃機関の
燃焼状態をリーン状態からリッチ状態へ切り替えると、
通常、ノッキングが発生する。自動車用内燃機関のよう
に、ほとんどの場合に部分負荷で運転を行うものにおい
ては、例えば点火時期を遅角させる等によりノッキング
には容易に対処可能であり、例えノッキングが発生した
としても、部分負荷運転であるが故に、機関に与える損
傷も少ない。従って、自動車用内燃機関においては、排
気系統にＮＯx吸蔵還元触媒を設け、内燃機関の空燃比
制御装置により空燃比をリッチ状態とリーン状態とに交
互に切り換えることにより、長期間にわたる排気ガスの
浄化を行うようにすることは格別の問題を提起しない。
また、格別のコスト増加も伴わない。
【０００７】しかし、コージェネレーションに用いられ
る定置型内燃機関のように、常時定負荷（１００％負
荷）で、かつ長時間にわたり連続運転することを前提と
している機関の場合、運転中にノッキングが発生するこ
とは、１００％負荷での運転状態であるが故に機関に与
える衝撃は大きく、機関に損傷を引き起こす。また、点
火時期を遅角させてノッキングを抑えようとすると、排
気温度の上昇を招き、高い排気温度は機関の損傷の一因
となる。従って、機関の耐久性を確保するために、この
種の内燃機関においては、ノッキングの発生は極力抑え
なければならない。
る定置型内燃機関のように、常時定負荷（１００％負
荷）で、かつ長時間にわたり連続運転することを前提と
している機関の場合、運転中にノッキングが発生するこ
とは、１００％負荷での運転状態であるが故に機関に与
える衝撃は大きく、機関に損傷を引き起こす。また、点
火時期を遅角させてノッキングを抑えようとすると、排
気温度の上昇を招き、高い排気温度は機関の損傷の一因
となる。従って、機関の耐久性を確保するために、この
種の内燃機関においては、ノッキングの発生は極力抑え
なければならない。
【０００８】換言すれば、コージェネレーションに用い
られる内燃機関のように１００％負荷運転を前提とする
内燃機関において、排気ガス浄化のためにＮＯx 吸蔵還
元触媒を用い、かつ、吸収剤からのＮＯx の還元を空燃
比制御装置による空燃比のリッチ状態とリーン状態との
切り換えによって行うことは事実上不可能であり、その
ために、ＮＯx 吸蔵還元触媒の使用自体が実用化されて
いない。
られる内燃機関のように１００％負荷運転を前提とする
内燃機関において、排気ガス浄化のためにＮＯx 吸蔵還
元触媒を用い、かつ、吸収剤からのＮＯx の還元を空燃
比制御装置による空燃比のリッチ状態とリーン状態との
切り換えによって行うことは事実上不可能であり、その
ために、ＮＯx 吸蔵還元触媒の使用自体が実用化されて
いない。
【０００９】また、部分負荷運転を前提とする内燃機関
において、排気ガス浄化のためにＮＯx 吸蔵還元触媒を
用い、吸収剤からのＮＯx の還元を空燃比制御装置によ
る空燃比のリッチ状態とリーン状態との切り換えによっ
て行う場合であっても、運転の都合により、１００％負
荷での運転を継続せざるを得ないような場合に、前記と
同様の機関の損傷という問題を生起する。
において、排気ガス浄化のためにＮＯx 吸蔵還元触媒を
用い、吸収剤からのＮＯx の還元を空燃比制御装置によ
る空燃比のリッチ状態とリーン状態との切り換えによっ
て行う場合であっても、運転の都合により、１００％負
荷での運転を継続せざるを得ないような場合に、前記と
同様の機関の損傷という問題を生起する。
【００１０】本発明の目的は、排気系統にＮＯx 吸蔵還
元触媒を設けて排気ガスの浄化を行うようにした内燃機
関における上記の不都合を解消した運転方法を提供する
ことにあり、より具体的には、内燃機関まわりのスペー
スの増加もコストの増大も招かず、また、高負荷運転時
に機関に損傷を生じるさせることなく、ＮＯx 吸蔵還元
触媒を用いて排気ガスの浄化を行うことを可能とした内
燃機関の運転方法を提供することにある。
元触媒を設けて排気ガスの浄化を行うようにした内燃機
関における上記の不都合を解消した運転方法を提供する
ことにあり、より具体的には、内燃機関まわりのスペー
スの増加もコストの増大も招かず、また、高負荷運転時
に機関に損傷を生じるさせることなく、ＮＯx 吸蔵還元
触媒を用いて排気ガスの浄化を行うことを可能とした内
燃機関の運転方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、本発明に
よれば、排気系統にＮＯx 吸蔵還元触媒を設けて排気ガ
スの浄化を行うようにした内燃機関の運転方法におい
て、吸気系統に空燃比制御装置を設けて理論空燃比以上
の運転状態とリーン空燃比運転状態とに交互に切り換え
るようにすると共に、リーン空燃比運転状態から理論空
燃比以上の運転状態への切り替え時に、吸気系統に排気
ガスの一部を導入することによって達成される（請求項
１）。
よれば、排気系統にＮＯx 吸蔵還元触媒を設けて排気ガ
スの浄化を行うようにした内燃機関の運転方法におい
て、吸気系統に空燃比制御装置を設けて理論空燃比以上
の運転状態とリーン空燃比運転状態とに交互に切り換え
るようにすると共に、リーン空燃比運転状態から理論空
燃比以上の運転状態への切り替え時に、吸気系統に排気
ガスの一部を導入することによって達成される（請求項
１）。
【００１２】好ましい態様において、内燃機関として過
給機を併設したものを用い、混合気は該過給機のコンプ
レッサを介して機関供給され、排気ガスは該過給機のタ
ービンを介して排出されるようになっており、ＮＯx 吸
蔵還元触媒は該過給機のタービン以降の排気系統に設け
られていることを特徴とする（請求項２）。さらに好ま
しくは、前記の運転方法において、排気ガスの一部は該
過給機のタービンの上流における排気系統から取り出さ
れ、該過給機のコンプレッサの上流側において吸気系統
に導入されるようにされる（請求項３）。
給機を併設したものを用い、混合気は該過給機のコンプ
レッサを介して機関供給され、排気ガスは該過給機のタ
ービンを介して排出されるようになっており、ＮＯx 吸
蔵還元触媒は該過給機のタービン以降の排気系統に設け
られていることを特徴とする（請求項２）。さらに好ま
しくは、前記の運転方法において、排気ガスの一部は該
過給機のタービンの上流における排気系統から取り出さ
れ、該過給機のコンプレッサの上流側において吸気系統
に導入されるようにされる（請求項３）。
【００１３】すなわち、本発明は、内燃機関の燃焼にお
いて、他の燃焼条件が同じであれば、図４に示すよう
に、混合気中に排気ガスを導入することにより、燃焼排
気ガスの温度は低下し、その低下率は排気ガスの混入量
に比例する現象、及び、図５に示すように、混合気中に
排気ガスを導入することにより、ノッキング発生限界出
力（正味平均有効圧力；ＢＭＥＰ）が高くなり、ノツキ
ングの発生は実質的に抑制される現象を、排気系統にＮ
Ｏx 吸蔵還元触媒を用いる内燃機関の排気ガス浄化シス
テムに有効に活用しようとするものであり、リーン状態
の排気ガス雰囲気下に曝されることによってＮＯx を吸
収し飽和した吸収剤を、理論空燃比以上のリッチ状態の
排気ガスに曝すことによってＮＯx の還元除去を行う場
合に、運転状態の切り替えを吸気系統に設けた空燃比制
御装置により行うと共に、リーン状態からリッチ状態へ
の切り替え時に、吸気経路の混合気中に排気ガスを導入
するようにしたものである。
いて、他の燃焼条件が同じであれば、図４に示すよう
に、混合気中に排気ガスを導入することにより、燃焼排
気ガスの温度は低下し、その低下率は排気ガスの混入量
に比例する現象、及び、図５に示すように、混合気中に
排気ガスを導入することにより、ノッキング発生限界出
力（正味平均有効圧力；ＢＭＥＰ）が高くなり、ノツキ
ングの発生は実質的に抑制される現象を、排気系統にＮ
Ｏx 吸蔵還元触媒を用いる内燃機関の排気ガス浄化シス
テムに有効に活用しようとするものであり、リーン状態
の排気ガス雰囲気下に曝されることによってＮＯx を吸
収し飽和した吸収剤を、理論空燃比以上のリッチ状態の
排気ガスに曝すことによってＮＯx の還元除去を行う場
合に、運転状態の切り替えを吸気系統に設けた空燃比制
御装置により行うと共に、リーン状態からリッチ状態へ
の切り替え時に、吸気経路の混合気中に排気ガスを導入
するようにしたものである。
【００１４】気筒内に排気ガスを混入した混合気が吸入
され燃焼することにより、ノッキングの発生は抑制さ
れ、かつ排気ガス温度が過度に上昇するのも回避され
る。そのために、部分負荷運転時のみでなく、１００負
荷運転時において空燃比制御装置による燃焼状態の切り
替えを行っても、リーン状態からリッチ状態への切り替
え時にノッキングの発生は抑えられ、排気ガス温度も過
度に上昇しない。そのために、機械的不規則振動による
機器の破損や高温による熱劣化を抑えることができ、内
燃機関の寿命は長期化する。
され燃焼することにより、ノッキングの発生は抑制さ
れ、かつ排気ガス温度が過度に上昇するのも回避され
る。そのために、部分負荷運転時のみでなく、１００負
荷運転時において空燃比制御装置による燃焼状態の切り
替えを行っても、リーン状態からリッチ状態への切り替
え時にノッキングの発生は抑えられ、排気ガス温度も過
度に上昇しない。そのために、機械的不規則振動による
機器の破損や高温による熱劣化を抑えることができ、内
燃機関の寿命は長期化する。
【００１５】本発明による内燃機関の運転方法は、自動
車用内燃機関のように通常部分負荷運転される内燃機関
へも適用可能であるが、１００％負荷での連続長時間運
転が条件とされるコージェネレーション用の内燃機関の
運転方法として特に有効であり、従来実施されなかった
ＮＯx 吸蔵還元触媒を用いての排気ガスの浄化をコージ
ェネレーション用の内燃機関において行うことを可能と
する。
車用内燃機関のように通常部分負荷運転される内燃機関
へも適用可能であるが、１００％負荷での連続長時間運
転が条件とされるコージェネレーション用の内燃機関の
運転方法として特に有効であり、従来実施されなかった
ＮＯx 吸蔵還元触媒を用いての排気ガスの浄化をコージ
ェネレーション用の内燃機関において行うことを可能と
する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施の形態に説明する。図１は、第１の実施の形
態であり、過給機１０を持つガスエンジン２０に本発明
の運転方法を実施する場合の例である。この例におい
て、燃料であるガスＧと空気Ａとはガスミキサー１によ
り所要の空気比に混合され、過給機１０のコンプレッサ
１１により加圧され、吸気バルブ２１を通りガスエンジ
ン２０のシリンダー２２内に吸気される。コンプレッサ
１１からシリンダー２２までの経路には、通常のよう
に、インタークーラー２、スロットル３が設けられる。
上記の経路が本発明でいう吸気系統を構成するものであ
り、この経路は従来知られた内燃機関の他の吸気系統で
あってもよい。
ましい実施の形態に説明する。図１は、第１の実施の形
態であり、過給機１０を持つガスエンジン２０に本発明
の運転方法を実施する場合の例である。この例におい
て、燃料であるガスＧと空気Ａとはガスミキサー１によ
り所要の空気比に混合され、過給機１０のコンプレッサ
１１により加圧され、吸気バルブ２１を通りガスエンジ
ン２０のシリンダー２２内に吸気される。コンプレッサ
１１からシリンダー２２までの経路には、通常のよう
に、インタークーラー２、スロットル３が設けられる。
上記の経路が本発明でいう吸気系統を構成するものであ
り、この経路は従来知られた内燃機関の他の吸気系統で
あってもよい。
【００１７】排気ガスは排気バルブ２３から過給機１０
に入り、そこでダービン１２を駆動した後、排気経路の
途中に設けられた触媒室３０を通過して外気に放出され
る。触媒室３０にはＮＯx 吸蔵還元触媒が収容されてい
る。排気経路における前記触媒室３０の上流位置には、
排気ガスの状態を検出するためのセンサ類（酸素セン
サ、温度センサ等）４が設けられており、その情報はＥ
ＣＵ（エンジンコントロールユニット）に送られる。こ
の排気系統も従来知られたものであっよく、これに限ら
れない。ＥＣＵも従来公知のものである。
に入り、そこでダービン１２を駆動した後、排気経路の
途中に設けられた触媒室３０を通過して外気に放出され
る。触媒室３０にはＮＯx 吸蔵還元触媒が収容されてい
る。排気経路における前記触媒室３０の上流位置には、
排気ガスの状態を検出するためのセンサ類（酸素セン
サ、温度センサ等）４が設けられており、その情報はＥ
ＣＵ（エンジンコントロールユニット）に送られる。こ
の排気系統も従来知られたものであっよく、これに限ら
れない。ＥＣＵも従来公知のものである。
【００１８】図示のように、吸気経路には、ガスミキサ
ー１をバイパスして燃料ガスを直接ガスミキサー１下流
の混合気中に供給する管路５１が設けられ、該管路には
流量調整弁５２が配置される。また、排気バルブ２３か
ら過給機１０に至る排気経路には分岐管路５３が設けら
れ、該分岐管路５３は過給機１０の上流位置において前
記吸気経路に連接している。また、分岐管路５３には流
量調整弁５４が配置される。そして、双方の、５４はＥ
ＣＵからの信号により、その開度が制御される。
ー１をバイパスして燃料ガスを直接ガスミキサー１下流
の混合気中に供給する管路５１が設けられ、該管路には
流量調整弁５２が配置される。また、排気バルブ２３か
ら過給機１０に至る排気経路には分岐管路５３が設けら
れ、該分岐管路５３は過給機１０の上流位置において前
記吸気経路に連接している。また、分岐管路５３には流
量調整弁５４が配置される。そして、双方の、５４はＥ
ＣＵからの信号により、その開度が制御される。
【００１９】このガスエンジンをコージェネレーション
用の原動機として用いる場合を例として、以下、エンジ
ンの運転方法を説明する。コージェネレーション用の原
動機として用いられる場合に、ガスミキサー１により混
合気は理論空燃比よりもリーンな状態（空気過剰率λ＝
１．５〜２．０程度）とされ、かつ、常時１００％負荷
状態で２４時間連続運転の状態におかれる。運転当初
は、ＥＣＵからの信号により、流量調整弁５２、５４は
閉じられており、リーン状態の排気ガスはタービン１２
を駆動した後に、触媒室３０に入り、そこでＮＯx はＮ
Ｏx 吸蔵還元触媒の吸収剤に吸収される。
用の原動機として用いる場合を例として、以下、エンジ
ンの運転方法を説明する。コージェネレーション用の原
動機として用いられる場合に、ガスミキサー１により混
合気は理論空燃比よりもリーンな状態（空気過剰率λ＝
１．５〜２．０程度）とされ、かつ、常時１００％負荷
状態で２４時間連続運転の状態におかれる。運転当初
は、ＥＣＵからの信号により、流量調整弁５２、５４は
閉じられており、リーン状態の排気ガスはタービン１２
を駆動した後に、触媒室３０に入り、そこでＮＯx はＮ
Ｏx 吸蔵還元触媒の吸収剤に吸収される。
【００２０】その状態の運転を継続することにより、吸
収剤は次第に飽和状態となる。図示しないセンサーによ
り飽和の程度を検知し、あるいは、過去の経験から得ら
れる運転時間と飽和程度との関係テーブルに基づき、吸
収剤中のＮＯx を還元すべくリッチ運転状態に切り換え
る。この切り替えはＥＣＵからの信号により、管路５１
に設けた流量調整弁５２を開弁し、混合気の燃料ガス量
を多くすることにより行われる。該流量調整弁５２の開
弁と同時に（あるいは、その直前に）、ＥＣＵから分岐
管路５３に設けた流量調整弁５４の開弁指令が出され
る。
収剤は次第に飽和状態となる。図示しないセンサーによ
り飽和の程度を検知し、あるいは、過去の経験から得ら
れる運転時間と飽和程度との関係テーブルに基づき、吸
収剤中のＮＯx を還元すべくリッチ運転状態に切り換え
る。この切り替えはＥＣＵからの信号により、管路５１
に設けた流量調整弁５２を開弁し、混合気の燃料ガス量
を多くすることにより行われる。該流量調整弁５２の開
弁と同時に（あるいは、その直前に）、ＥＣＵから分岐
管路５３に設けた流量調整弁５４の開弁指令が出され
る。
【００２１】流量調整弁５２の開弁によりリッチ運転状
態となり、排気ガスは低酸素状態（リッチ状態）で触媒
室３０に流入する。それにより、ＮＯx 吸蔵還元触媒の
吸収剤に吸収されたＮＯx は還元除去される。同時に、
排気ガス中のＮＯx も還元される。混合気はリッチ状態
であるものの、そこに排気ガスが導入されることによ
り、エンシンでのノッキングの発生は抑えられ、かつ、
排気ガスの温度も過度には上昇しない。
態となり、排気ガスは低酸素状態（リッチ状態）で触媒
室３０に流入する。それにより、ＮＯx 吸蔵還元触媒の
吸収剤に吸収されたＮＯx は還元除去される。同時に、
排気ガス中のＮＯx も還元される。混合気はリッチ状態
であるものの、そこに排気ガスが導入されることによ
り、エンシンでのノッキングの発生は抑えられ、かつ、
排気ガスの温度も過度には上昇しない。
【００２２】その状態の運転を継続することにより、吸
収剤は次第に還元され元の状態に復帰する。図示しない
センサーにより復帰の程度を検知し、あるいは、過去の
経験から得られる運転時間と飽和程度との関係テーブル
に基づき、リッチ運転状態からリーン運転状態に切り替
える。この切り替えはＥＣＵからの信号により、管路５
１に設けた流量調整弁５２を閉じ、混合気の燃料ガス量
を常態に戻すと共に、分岐管路５３に設けた流量調整弁
５４も閉じる。それにより、運転常態はスムースにリー
ン常態に切り替わる。以下、上記の運転状態の切り替え
を反復して行う。
収剤は次第に還元され元の状態に復帰する。図示しない
センサーにより復帰の程度を検知し、あるいは、過去の
経験から得られる運転時間と飽和程度との関係テーブル
に基づき、リッチ運転状態からリーン運転状態に切り替
える。この切り替えはＥＣＵからの信号により、管路５
１に設けた流量調整弁５２を閉じ、混合気の燃料ガス量
を常態に戻すと共に、分岐管路５３に設けた流量調整弁
５４も閉じる。それにより、運転常態はスムースにリー
ン常態に切り替わる。以下、上記の運転状態の切り替え
を反復して行う。
【００２３】上記の実施の形態では、排気ガスを抜き出
すための分岐管路５３のポートを排気バルブ２３から過
給機１０に至る排気経路に設け、排気ガスの混合気への
導入ポートは過給機１０のコンプレッサ１１の直上流位
置に設けている。リーン状態からリッチ状態に切り換え
ると過剰空気量が減少するため、供給すべき混合気量が
減少する。通常は、これをスロットルバルブ３により給
気を絞ることにより対処するために損失が生じる。この
例にように、タービン１２の手前から排気ガスを取り出
すことにより、タービンの仕事量が減り、コンプレッサ
１１の仕事量が減るために、過給圧力を減少させること
ができ、スロットルによる損失を低減することが可能と
なる。
すための分岐管路５３のポートを排気バルブ２３から過
給機１０に至る排気経路に設け、排気ガスの混合気への
導入ポートは過給機１０のコンプレッサ１１の直上流位
置に設けている。リーン状態からリッチ状態に切り換え
ると過剰空気量が減少するため、供給すべき混合気量が
減少する。通常は、これをスロットルバルブ３により給
気を絞ることにより対処するために損失が生じる。この
例にように、タービン１２の手前から排気ガスを取り出
すことにより、タービンの仕事量が減り、コンプレッサ
１１の仕事量が減るために、過給圧力を減少させること
ができ、スロットルによる損失を低減することが可能と
なる。
【００２４】内燃機関におけるいわゆるウエストゲート
と同様の効果が達成され、タービン１２の余分な仕事を
減少することも可能となる。また、過給圧力の減少によ
りスロットル損失は低減し、エンジンの熱効率低下を生
じさせないメリットももたらされる。
と同様の効果が達成され、タービン１２の余分な仕事を
減少することも可能となる。また、過給圧力の減少によ
りスロットル損失は低減し、エンジンの熱効率低下を生
じさせないメリットももたらされる。
【００２５】上記の実施の形態において、排気経路に設
けたセンサ類４からの種々の情報に基づき、例えば、管
路５１に設けた流量調整弁５２の開度を適宜制御して、
所要運転状態での空燃比制御を単独で行うことも当然に
可能である。また、排気ガスの取り出しポートと取り出
した排気ガスを吸気系統へ導入する導入ポートの位置は
上記の実施の形態に限るものではなく、高圧側から低圧
側に向かうことを条件に任意であってよい。
けたセンサ類４からの種々の情報に基づき、例えば、管
路５１に設けた流量調整弁５２の開度を適宜制御して、
所要運転状態での空燃比制御を単独で行うことも当然に
可能である。また、排気ガスの取り出しポートと取り出
した排気ガスを吸気系統へ導入する導入ポートの位置は
上記の実施の形態に限るものではなく、高圧側から低圧
側に向かうことを条件に任意であってよい。
【００２６】図２は他の実施の形態を示しており、この
例においては、排気ガスの取り出しポートの位置は図１
のものと同じであるが、取り出した排気ガスを吸気系統
へ導入する導入ポートの位置がエンジンのスロットルバ
ルブ３の下流に設けてある。この場合には、図１の実施
の形態と比較して、レスポンスが向上する効果がもたら
される。
例においては、排気ガスの取り出しポートの位置は図１
のものと同じであるが、取り出した排気ガスを吸気系統
へ導入する導入ポートの位置がエンジンのスロットルバ
ルブ３の下流に設けてある。この場合には、図１の実施
の形態と比較して、レスポンスが向上する効果がもたら
される。
【００２７】図３はさらに他の実施の形態を示してお
り、この例においては、排気ガスの取り出しポートの位
置及び取り出した排気ガスを吸気系統へ導入する導入ポ
ートの位置は図１のものと同じであるが、空燃比をリー
ン状態からリッチ状態に変えるときに供給する燃料ガス
の導入位置が図１のもとのは異なっている。この例で
は、別途設けた燃料ガス用管路５１ａがスロットル３の
下流において吸気ポートに開放しており、該管路５１ａ
に設けた流量制御弁５２ａがＥＣＵの指令により開閉す
るようになっている。この場合には、図１の実施の形態
と比較して、レスポンスや制御性が向上する効果がもた
らされる。
り、この例においては、排気ガスの取り出しポートの位
置及び取り出した排気ガスを吸気系統へ導入する導入ポ
ートの位置は図１のものと同じであるが、空燃比をリー
ン状態からリッチ状態に変えるときに供給する燃料ガス
の導入位置が図１のもとのは異なっている。この例で
は、別途設けた燃料ガス用管路５１ａがスロットル３の
下流において吸気ポートに開放しており、該管路５１ａ
に設けた流量制御弁５２ａがＥＣＵの指令により開閉す
るようになっている。この場合には、図１の実施の形態
と比較して、レスポンスや制御性が向上する効果がもた
らされる。
【００２８】特に図示しないが、排気ガスの取り出しポ
ートの位置を過給機１０のコンプレッサ１２より下流の
排気経路に設け、取り出した排気ガスの吸気系統への導
入ポートを過給機１０のコンプレッサ１１よりも上流位
置としてもよい。また、空燃比変更用の燃料ガスの供給
はシリンダー２２内に直接行ってもよい。さらに、上記
ではガスエンジンを例にとり説明したが、ガソリンエン
ジンでも同様に適用可能である。
ートの位置を過給機１０のコンプレッサ１２より下流の
排気経路に設け、取り出した排気ガスの吸気系統への導
入ポートを過給機１０のコンプレッサ１１よりも上流位
置としてもよい。また、空燃比変更用の燃料ガスの供給
はシリンダー２２内に直接行ってもよい。さらに、上記
ではガスエンジンを例にとり説明したが、ガソリンエン
ジンでも同様に適用可能である。
【００２９】
【発明の効果】本発明による運転方法を用いることによ
り、ＮＯx 吸蔵還元触媒を用いた排気ガスの浄化を、ノ
ッキングの発生等による機関の損傷を生じることなく、
空燃比制御装置による理論空燃比以上の運転状態とリー
ン空燃比運転状態とを単に交互に切り換えるのみで、長
時間にわたり安定して行うことが可能となる。特に、本
発明はコージェネレーション用の内燃機関のように、１
００％負荷を前提として長時間連続運転される内燃機関
の排気ガス浄化に有効である。
り、ＮＯx 吸蔵還元触媒を用いた排気ガスの浄化を、ノ
ッキングの発生等による機関の損傷を生じることなく、
空燃比制御装置による理論空燃比以上の運転状態とリー
ン空燃比運転状態とを単に交互に切り換えるのみで、長
時間にわたり安定して行うことが可能となる。特に、本
発明はコージェネレーション用の内燃機関のように、１
００％負荷を前提として長時間連続運転される内燃機関
の排気ガス浄化に有効である。
【図１】本発明による内燃機関の運転方法の一実施の形
態を説明する図。
態を説明する図。
【図２】本発明による内燃機関の運転方法の他の実施の
形態を説明する図。
形態を説明する図。
【図３】本発明による内燃機関の運転方法のつらに他の
実施の形態を説明する図。
実施の形態を説明する図。
【図４】排気ガスの混合割合と排気ガス温度との関係を
示す図。
示す図。
【図５】排気ガスの混合割合とノッキング発生限界出力
（正味平均有効圧力；ＢＭＥＰ）との関係を示す図。
（正味平均有効圧力；ＢＭＥＰ）との関係を示す図。
１０…過吸機、１１…コンプレッサ、１２…タービン、
２０…内燃機関（ガスエンジン）、３０…ＮＯx 吸蔵還
元触媒を収容する触媒室、５２…空燃比制御装置の一部
を構成する燃料ガス流量調整弁、５４…排気ガス流量調
整弁、１…ガスミキサー、３…スロットル、Ａ…空気、
Ｇ…ガス、ＥＣＵ…エンジンコントロールユニット
２０…内燃機関（ガスエンジン）、３０…ＮＯx 吸蔵還
元触媒を収容する触媒室、５２…空燃比制御装置の一部
を構成する燃料ガス流量調整弁、５４…排気ガス流量調
整弁、１…ガスミキサー、３…スロットル、Ａ…空気、
Ｇ…ガス、ＥＣＵ…エンジンコントロールユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０２ Ｆ０２Ｍ 21/02 ３１１Ｂ Ｆ０２Ｍ 21/02 ＺＡＢ 25/07 ＺＡＢ ３１１ ５５０Ｒ 25/07 ＺＡＢ ５７０Ｐ ５５０ ５８０Ｂ ５７０ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢ ５８０ １０２Ｈ
Claims (5)
- 【請求項１】 排気系統にＮＯx 吸蔵還元触媒を設けて
排気ガスの浄化を行うようにした内燃機関の運転方法で
あって、吸気系統に空燃比制御装置を設けて理論空燃比
以上の運転状態とリーン空燃比運転状態とに交互に切り
換えるようにすると共に、リーン空燃比運転状態から理
論空燃比以上の運転状態への切り替え時に、吸気系統に
排気ガスの一部を導入することを特徴とする内燃機関の
運転方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の内燃機関の運転方法にお
いて、内燃機関として過給機を併設したものを用い、混
合気は該過給機のコンプレッサを介して供給され、排気
ガスは該過給機のタービンを介して排出されるようにな
っており、ＮＯx 吸蔵還元触媒は該過給機のタービン以
降の排気系統に設けられていることを特徴とする内燃機
関の運転方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の内燃機関の運転方法にお
いて、排気ガスの一部は該過給機のタービンの上流にお
ける排気系統から取り出され、該過給機のコンプレッサ
の上流側において吸気系統に導入されるようになってい
ることを特徴とする内燃機関の運転方法。 - 【請求項４】 内燃機関が発電用の内燃機関であること
を特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の内燃機関
の運転方法。 - 【請求項５】 内燃機関がコージェネレーション用の内
燃機関であることを特徴とする請求項１ないし３いずれ
か記載の内燃機関の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8338271A JPH10176528A (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 内燃機関の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8338271A JPH10176528A (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 内燃機関の運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10176528A true JPH10176528A (ja) | 1998-06-30 |
Family
ID=18316562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8338271A Pending JPH10176528A (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 内燃機関の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10176528A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2783280A1 (fr) * | 1998-09-11 | 2000-03-17 | Renault | Procede de commande de purge des oxydes d'azote dans une ligne d'echappement d'un moteur diesel |
| EP1211403A2 (en) * | 2000-12-01 | 2002-06-05 | Caterpillar Inc. | Engine controller for an internal combustion engine |
| JP2002332829A (ja) * | 2001-05-11 | 2002-11-22 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | 内燃機関の排気浄化装置 |
| EP1191202B1 (en) * | 2000-09-21 | 2005-04-13 | Caterpillar Inc. | Low pressure gaseous fuel system |
| DE102014016074B4 (de) | 2013-11-29 | 2020-06-18 | Keihin Corporation | Elektronisch geregeltes Drosselsystem |
-
1996
- 1996-12-18 JP JP8338271A patent/JPH10176528A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2783280A1 (fr) * | 1998-09-11 | 2000-03-17 | Renault | Procede de commande de purge des oxydes d'azote dans une ligne d'echappement d'un moteur diesel |
| EP1191202B1 (en) * | 2000-09-21 | 2005-04-13 | Caterpillar Inc. | Low pressure gaseous fuel system |
| EP1211403A2 (en) * | 2000-12-01 | 2002-06-05 | Caterpillar Inc. | Engine controller for an internal combustion engine |
| EP1211403A3 (en) * | 2000-12-01 | 2004-01-07 | Caterpillar Inc. | Engine controller for an internal combustion engine |
| JP2002332829A (ja) * | 2001-05-11 | 2002-11-22 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | 内燃機関の排気浄化装置 |
| DE102014016074B4 (de) | 2013-11-29 | 2020-06-18 | Keihin Corporation | Elektronisch geregeltes Drosselsystem |
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