JPH11350965A - 脱硝装置付きディーゼル機関及びその排気温度制御方法 - Google Patents

脱硝装置付きディーゼル機関及びその排気温度制御方法

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JPH11350965A
JPH11350965A JP10165620A JP16562098A JPH11350965A JP H11350965 A JPH11350965 A JP H11350965A JP 10165620 A JP10165620 A JP 10165620A JP 16562098 A JP16562098 A JP 16562098A JP H11350965 A JPH11350965 A JP H11350965A
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exhaust
temperature
engine
supercharger
rotation speed
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JP10165620A
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English (en)
Inventor
Yuji Oda
裕司 小田
Osamu Motomura
収 本村
Kenichi Maeda
健一 前田
Junji Kondo
潤二 近藤
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 機関負荷の変化時における排気温度の応答性
を改善して排気温度のハンチングの発生を回避し、高い
脱硝率を保持しつつ機関の安定した運転を可能とする脱
硝装置付きディーゼル機関を提供する。 【解決手段】 ディーゼル機関の排気出口と排気ターボ
過給機の排気入口との間の排気通路に脱硝装置を設置し
てなる脱硝装置付きディーゼル機関において、過給機回
転数が設定値よりも高いときは排気ガス量を減少させて
脱硝装置入口の排気温度を上昇させる一方、これが設定
値よりも低いときは排気ガス量を増加させて排気温度を
低下させ、さらには、排気温度の検出値と設定値とを比
較して排気温度をハンチングを起こすことなく所要温度
範囲内に収れんさせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は排気ガス中の窒素酸
化物（ＮＯｘ）を除去する脱硝装置を備えたディーゼル
機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼル機関は高い熱効率を有する一
方、拡散燃焼を基本形態としているため、窒素酸化物
（以下ＮＯｘという）の排気量が高いという問題点を有
している。殊に、前記ＮＯｘ排出量の規制が厳しい地域
で用いられる発電用等の定置用ディーゼル機関において
は、機関の排気通路にＮＯｘの還元脱硝を行なうための
脱硝装置を装備してＮＯｘ排出量を低減している。
【０００３】図８〜図１０はかかる定置用ディーゼル機
関における脱硝システムの従来技術の１例を示す系統図
を示す。図８に示すものは、排気ターボ過給機５の入口
の排気ガス温度が３００℃を超え、該過給機５の出口の
排気ガス温度が３００℃以下のディーゼル機関１を備え
た場合であり、この場合は排気ターボ過給機５入口の排
気通路６に高温対応の高温脱硝装置２を設けて排気ガス
中のＮＯｘを除去している。７は給気管である。
【０００４】図９に示すものは、ディーゼル機関の排気
ターボ過給機出口の排気ガス温度が３００℃を超えるデ
ィーゼル機関を備えた場合であり、ディーゼル機関１及
びこれに付設された排気ターボ過給機（不図示）出口の
排気ガス温度が高いため、排気ターボ過給機出口の排気
通路６に高温対応の脱硝装置である高温脱硝装置２を設
けて、排気ガス中のＮＯｘを除去している。
【０００５】図１０に示すものは、前記排気ターボ過給
機出口の排気ガス温度が３００℃以下のディーゼル機関
１を備えた場合であり、この場合は、排気ターボ過給機
出口の排気ガス温度が低いことから、低温対応の低温脱
硝装置２２を過給機出口の排気通路６に設けて、排気ガ
ス中のＮＯｘを除去している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記のように、定置用
ディーゼル機関においては、近年の環境基準の強化によ
って、機関から排出されるＮＯｘの濃度を数十ｐｐｍま
で低減することが要求されている。かかるレベルまでＮ
Ｏｘを低減するには排気ガス中のＮＯｘを除去するため
の前記脱硝装置２、２２の脱硝率を９０％以上に保持す
ることを要する。
【０００７】このような高い脱硝率を保持するには、脱
硝装置２、２２における脱硝触媒の量を増加するかある
いは脱硝触媒の性能を高めることが必要となるが、前記
触媒量の増加にあたっては脱硝装置２、２２の設置スペ
ースの増大を伴うことから、通常は触媒性能を向上する
手段が採られている。かかる脱硝性能の向上による脱硝
率の上昇を得るには、脱硝装置２、２２における触媒の
雰囲気温度を３００℃程度以上に保持する必要がある。
【０００８】然るに、舶用ディーゼル機関や発電用等の
定置用ディーゼル機関においては、排気ターボ過給機出
口の排気ガス温度は、通常３００℃以下である。このた
め、かかるディーゼル機関においては、図８に示すよう
な、排気ターボ過給機５の入口側の排気通路６に脱硝装
置２を設けて排気ガス中のＮＯｘを除去している。
【０００９】しかしながら、図８に示すような高温脱硝
装置２の配置からなるディーゼル機関にあっては、高温
脱硝装置２の熱容量が大きいため、特にディーゼル機関
１の負荷が変化した場合には、ディーゼル機関出口の排
ガスエネルギの変化が脱硝装置２の温度変化に使用さ
れ、排気ターボ過給機５への排ガスエネルギの伝達時間
的に遅れることになる。これは、前記過給機５の作動が
機関１の負荷変化に対して遅れることを意味し、このた
め、時々刻々機関１に必要な空気量が供給されないとい
う結果をもたらす。このため、かかる従来技術にあって
は、機関１の負荷変化時の応答性が著しく損なわれ、負
荷変化の条件によっては機関１からの排気温度にハンチ
ングを生じ、さらにこのハンチングが発散方向に向かっ
て、機関の運転が不能を引き起こす事態となる。
【００１０】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、機
関負荷の変化時における排気温度の応答性を改善して排
気温度のハンチングの発生を回避し、高い脱硝率を保持
しつつ機関の安定した運転を可能とする脱硝装置付き内
燃機関を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、請求項１の本発明として、ディーゼル機関
の排気出口と排気ターボ過給機の排気入口との間の排気
通路に脱硝装置を設置してなる脱硝装置付きディーゼル
機関において、前記排気ターボ過給機の上流の排気通路
から分岐されて該過給機をバイパスし該過給機出口の排
気通路に接続される排気バイパスラインと、該排気バイ
パスラインを開閉する抽ガス弁と、前記過給機の回転数
を検出する過給機回転数センサと、機関負荷を検出する
負荷センサと、前記負荷センサからの機関負荷の検出値
及び前記過給機回転数センサからの過給機回転数検出値
が入力され、予め設定した機関負荷に対応する過給機回
転数の設定値よりも前記過給機回転数検出値が高いとき
は前記抽ガス弁の開度を増加させ、前記過給機回転数検
出値が前記過給機回転数設定値よりも低いときは前記抽
ガス弁の開度を減少させるコントローラとを備えたこと
を特徴とする脱硝装置付きディーゼル機関を提案する。
【００１２】また、請求項３の発明は、請求項１の装置
の使用に関連した排気温度制御方法に係り、ディーゼル
機関の排気出口と排気ターボ過給機の排気入口との間の
排気通路に脱硝装置を設置してなる脱硝装置付きディー
ゼル機関の排気温度を制御するにあたり、前記機関の負
荷及び前記過給機の回転数を検出し、予め設定された機
関負荷における前記過給機回転数の設定値よりも前記過
給機回転数の検出値が高いときは、前記過給機に供給さ
れる排気ガス量を減少させて前記脱硝装置入口の排気温
度を上昇させ、前記過給機回転数設定値よりも前記過給
機回転数検出値が低いときは前記過給機への排気ガス量
を増加させて前記脱硝装置入口の排気温度を低下させる
ことを特徴とする脱硝装置付きディーゼル機関の排気温
度制御方法にある。
【００１３】かかる発明によれば、機関負荷及び過給機
回転数を検出してコントローラに入力し、該コントロー
ラにおいて、予め設定された機関負荷に対応する過給機
回転数の設定値と前記過給機回転数の検出値とを比較す
る。そして、その比較結果が、前記過給機回転数検出値
が前記過給機回転数設定値よりも高いときは、排気ター
ボ過給機をバイパスする排気バイパスラインを開閉する
抽ガス弁の開度を増大させて過給機への排気ガス量を減
少させ、過給機回転数を目標回転数範囲まで低下させ
る。これにより、給気量が減少して排気温度は上昇し、
所要の温度範囲内に収れんする。
【００１４】一方、前記比較結果が、前記過給機回転数
検出値が前記過給機回転数設定値よりも低いときは、前
記抽ガス弁の開度が減少されて、前記過給機への排気ガ
ス量が増大し、過給機回転数を目標回転数範囲まで増大
させる。これにより給気量が増大し、排気温度は低下し
て所要の温度範囲内に収れんする。
【００１５】従って、かかる発明によれば、各負荷にお
ける過給機回転数検出値が設定された目標回転数範囲よ
りも高いときは、過給機への排気ガス量を減少させて過
給機回転数を目標回転数範囲まで低下させて給気量を減
少させ、排気温度を上昇させて所要の温度範囲内に収め
る一方、前記過給機回転数検出値が前記設定値よりも低
いときは過給機への排気ガス量を増大させて過給機回転
数を目標回転数範囲まで上昇させて給気量を増加させ、
排気温度を低下させて所要の温度範囲に収めるという制
御を行なうことにより、脱硝装置入口の排気温度は負荷
の急変化があっても排気温度のハンチングの発生が回避
され、排気温度は常時所要の温度範囲内に収まる。
【００１６】請求項２の発明は、ディーゼル機関の排気
出口と排気ターボ過給機の排気入口との間の排気通路に
脱硝装置を設置してなる脱硝装置付きディーゼル機関に
おいて、前記機関の排気弁の開閉時期を変化させる排気
弁アクチュエータと、前記機関と前記脱硝装置との間の
排気通路における排気温度を検出する排気温度センサ
と、前記排気温度センサからの排気温度検出値が入力さ
れ、予め設定した機関負荷に対応する排気温度の設定値
よりも前記排気温度の検出値が高いときは前記排気弁の
開時期を遅らせ、かつ前記排気温度検出値が前記排気温
度設定値よりも低いときは前記排気弁の開時期を進める
操作信号を前記排気弁アクチュエータに出力するコント
ローラとを備えたことを特徴とする脱硝装置付きディー
ゼル機関にある。
【００１７】さらに請求項４の発明は、請求項２の装置
に関連した排気温度制御方法に係り、ディーゼル機関の
排気出口と排気ターボ過給機の排気入口との間の排気通
路に脱硝装置を設置してなる脱硝装置付きディーゼル機
関の排気温度を制御するにあたり、前記機関の前記脱硝
装置入口側における排気温度を検出し、予め設定された
機関負荷における排気温度の設定値よりも前記排気温度
検出値が高いときは前記機関の排気弁の開時期を遅らせ
て、前記脱硝装置入口の排気温度を低下させ、前記排気
温度検出値が前記排気温度設置値よりも低いときは前記
排気弁の開時期を進めて前記脱硝装置入口の排気温度を
上昇させることを特徴とする脱硝装置付きディーゼル機
関の排気温度制御方法にある。
【００１８】かかる発明によれば、機関出口の排気温度
を検出してコントローラに入力し、該コントローラにお
いて、予め設定された機関負荷に対応する排気温度の設
定値と前記排気温度検出値とを比較する。そして、その
比較結果が、前記排気温度検出値が設定された目標排気
温度範囲よりも高いときは、排気弁アクチュエータを介
して排気弁開時期を遅らせて排気エネルギを減少させ、
機関出口排気温度を低下させて前記目標排気温度範囲に
収める。一方、前記比較結果が、前記排気温度検出値が
前記目標排気温度範囲よりも低いときは、前記排気弁開
時期を進めて、排気エネルギを増大させ、機関出口排気
温度を上昇させて前記目標排気温度範囲に収める。
【００１９】従って、かかる発明によれば、各負荷にお
ける機関出口即ち脱硝装置入口の排気温度検出値が目標
排気温度範囲よりも高いときは排気弁開時期を遅らせて
排気温度を前記目標温度範囲まで低下させ、また、前記
排気温度検出値が前記目標温度範囲よりも低いときは排
気弁開時期を進めて排気温度を前記目標温度範囲まで上
昇させるという制御を行なうことにより、脱硝装置入口
の排気温度はハンチングを起こすことなく常時所要の温
度範囲内に収められる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、こ
の発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例にすぎない。
【００２１】図１は本発明の第１実施形態に係る脱硝装
置付き定置用ディーゼル機関の全体構成を示す系統図、
図２は制御ブロック図、図３は作用説明用線図である。
【００２２】図１において、１はディーゼル機関であ
る。５は排気ターボ過給機で、前記機関１からの排気ガ
スによって駆動される排気タービン５ａ及び該排気ター
ビン５ａと同軸駆動される給気コンプレッサ５ｂとより
成る。６は前記ディーゼル機関１の排気出口と前記過給
機５の排気タービン５ａの入口とを接続する排気通路
で、該排気通路６には、排気ガス中のＮＯｘを除去する
ための高温脱硝装置２が設けられている。７は前記過給
機の給気コンプレッサ５ｂと機関１とを接続する給気通
路である。８は排気バイパスラインで、排気通路６の前
記排気タービン５ａ入口部位と排気タービン５ａからの
排気ガス出口通路１３とを接続している。
【００２３】９は該排気ガスバイパスライン８を開閉
し、かつその開度を調整する抽ガス弁、１０は該抽ガス
弁を開閉駆動する抽ガス弁アクチュエータである。１２
は前記ディーゼル機関１の負荷を検出する負荷センサ、
３は排気ターボ過給機５の回転数を検出する過給機回転
数センサである。
【００２４】１１はコントローラで、前記負荷センサ１
２から機関負荷（機関出力）の検出信号が入力され、ま
た前記過給機回転数センサ３から過給機回転数の検出信
号が入力され、これらの検出信号に基づき、前記抽ガス
弁アクチュエータ１０の開度を後述する手順によって算
出して、該抽ガス弁アクチュエータ１０に出力するもの
である。
【００２５】かかる構成において、前記過給機回転数セ
ンサ３は、機関１の運転中、常に過給機５の回転数ＮT
をモニタしており、また、前記コントローラ１１には、
予め脱硝装置２が無い場合の機関負荷Ｌと過給機回転数
ＮT の関係及び制御の目標とする回転数範囲即ち目標回
転数範囲ΔＮがインプットされており、常にこの目標回
転数範囲ΔＮと過給機回転数ＮT のモニタ結果とを対比
させている
【００２６】然るに、かかる脱硝装置２を備えたディー
ゼル機関１においては、次のようなメカニズムによって
排気温度のハンチングが発生する。
【００２７】図７は、前記ディーゼル機関１の負荷Ｌ変
化時の機関出口排気温度Ｔ1 、脱硝装置出口排気温度
（すなわち過給機入口温度）Ｔ2 、過給機回転数ＮT の
変化の関係を、単純に負荷Ｌをステップ状に下げた場合
を例にとって示しており、図７において、破線は機関１
の排気出口と過給機５の入口の間に脱硝装置２を備えな
い通常の過給ディーゼル機関の場合の変化を、また実線
は本発明の対象とする機関排気出口と過給機入口との間
に熱容量の大きい脱硝装置２を装備したディーゼル機関
の場合を示す。
【００２８】前記ディーゼル機関１の負荷を下げた場
合、脱硝装置２を備えない通常のディーゼル機関（破
線）においては、機関出口の排気温度Ｔ1 は前記負荷Ｌ
の低下に伴って低下するが、その温度低下は時間遅れな
く過給機５に伝達され過給機回転数ＮT が低下し、負荷
Ｌに見合った量の空気の供給状態となる。その結果、機
関出口の排気温度Ｔ1 も瞬時に負荷Ｌに対応する状態と
なり、直ちに機関全体としてエネルギバランスのとれた
状態に落ち着く。
【００２９】一方、脱硝装置２を備えたディーゼル機関
１においては、図７の実線で示すように、機関出口の排
気温度Ｔ1 は負荷Ｌの低下に伴って低下するが、機関１
と過給機５との間に設置されている脱硝装置２が有する
熱のために、該脱硝装置２の出口、すなわち過給機５入
口の排気温度Ｔ2 は前記負荷Ｌの変化に追従して直ちに
低下せず、本来の負荷Ｌに対する排気温度よりも高い温
度状態の排気ガスが過給機５に供給される。このため、
過給機回転数ＮT が高く維持されて過給機５から機関１
への供給空気量が本来の負荷Ｌに対応して必要な量より
も多くなり、その結果として一時的に機関出口の排気温
度Ｔ1 がその負荷Ｌに対する本来の排気温度よりも低く
なる。
【００３０】そして、温度が低下した排気ガスは脱硝装
置２の温度を下げていくが、ある時点で過度に、つまり
本来の負荷Ｌに対応する温度以下に脱硝装置２を冷却す
るため、それ以後は逆に過給機入口の排気温度（即ち脱
硝装置出口排気温度）Ｔ2 が過度に低下し、これによっ
て過給機回転数ＮT が下がり、その負荷Ｌに必要な空気
量が供給できなくなり、結果として機関出口の排気温度
Ｔ1 は負荷Ｌに対する本来の排気温度よりも高くなる。
その後、かかる高い排気温度によって脱硝装置２は必要
以上に加熱され、過給機入口の排気温度Ｔ2 は再び過昇
して供給空気量が過多となり、機関出口の排気温度Ｔ1
が本来の温度よりも過度に低下する結果となる。
【００３１】図１あるいは図８に示すような、機関１の
排気出口と過給機５の入口との間に高温脱硝装置２を設
置したディーゼル機関においては、機関負荷Ｌを変化さ
せた場合、前記のようなメカニズムによって排気温度の
ハンチングが発生し、場合によってはこのハンチングが
発散して機関の運転が不可能になることがある。
【００３２】かかる排気温度のハンチングは、前記のよ
うに機関負荷Ｌを下げたときに過給機５の入口排気温度
（脱硝装置出口排気温度）Ｔ2 が本来の排気温度に対し
てずれを生ずることに起因する。本発明の実施形態にお
いては、図１に示す構成を備えたことにより、かかる排
気温度のずれを無くし、機関の運転中、常時機関出口の
排気温度を負荷に対応した正規の排気温度に保持するこ
とができる。
【００３３】以下、その作用を図１〜図３に基づき説明
する。前記コントローラ１１には、予め図３に示すよう
な脱硝装置２が無い場合の機関負荷Ｌと過給機回転数Ｎ
Ｔ の関係、及び制御の目標とする回転数範囲ΔＮが設
定されている。そして該コントローラ１１は、機関１の
負荷が変化した場合、実際の過給機回転数ＮT が負荷Ｌ
に対する目標回転数ΔＮよりも高くなると抽ガス弁９の
開度を増大するよう、また前記ＮT が前記目標回転数範
囲ΔＮよりも低くなると前記抽ガス弁９の開度を減少す
るよう、さらに前記ＮT が前記目標回転範囲ΔＮ内にあ
るときは前記抽ガス弁９の開度をそのまま維持するよう
に、抽ガス弁アクチュエータ１０に作動信号を送るよう
になっている。
【００３４】図２は前記コントローラ１１による制御ブ
ロック図であり、同図において、負荷センサ１２から機
関負荷Ｌの検出値が、また過給機回転数センサ３から過
給機回転数ＮT の検出値が、前記コントローラ１１の回
転数比較器１１ａに入力される。１１ｂは目標回転数範
囲設定器で、機関負荷Ｌに対する過給機回転数の目標回
転数範囲ΔＮが図３に示すような特性で以って設定され
ている。
【００３５】前記回転数比較器１１ａにおいては、前記
検出された機関負荷Ｌに対する過給機回転数の検出値Ｎ
T と前記目標回転数範囲ΔＮとを比較して、抽ガス弁開
度演算器１１ｃに入力する。該抽ガス弁開度演算器１１
ｃにおいては、前記過給機回転数ＮT の検出値が前記目
標回転数範囲ΔＮよりも高い回転数レベルにあるとき、
即ち機関１の空気流量Ｇが前記機関負荷Ｌに対応する所
要の空気流量Ｇ0 よりも多い場合には、抽ガス弁９の開
度を増大するような操作信号を抽ガス弁アクチュエータ
１０に出力する。
【００３６】該抽ガス弁アクチュエータ１０は、この操
作信号を受けて抽ガス弁９の開度を増大させる。かかる
開度の増大によって排気バイパスライン８を流れる排気
ガス量が増大し、過給機５の排気タービン５ａへの排気
ガス量が減少して排気エネルギが減少する。従って、過
給機５の仕事量が減少して過給機回転数ＮT が前記目標
回転数範囲ΔＮまで減少し、給気コンプレッサ５ｂから
機関１に送られる給気量が減少し、排気温度は上昇し
て、所要の温度範囲内に収れんする。
【００３７】また、前記回転数比較器１１ａにおける比
較結果が、過給機回転数ＮT の検出値が前記目標回転数
範囲ΔＮよりも低い回転数レベルにあるときは、抽ガス
弁開度演算器１１ｃにおいては、抽ガス弁９の開度を減
少させるような操作信号を抽ガス弁アクチュエータ１０
に出力する。該抽ガス弁アクチュエータ１０は前記の場
合とは逆に抽ガス弁９の開度を減少させ、該開度の減少
により排気バイパスライン８を流れる排気ガス量が減少
する一方排気タービン５ａへの排気ガス量が増大し、排
気ガスエネルギが増大し、過給機回転数ＮT が前記目標
回転数範囲ΔＮまで上昇し、給気量が増大する。従って
排気温度は低下して、所要の温度範囲内に収れんする。
【００３８】従って、かかる実施形態によれば、過給機
回転数ＮT が目標回転数範囲ΔＮよりも高い場合には、
過給機５への排気ガス量を減少させて過給機回転数ＮT
を前記目標回転数範囲ΔＮまで減少させ、機関１への給
気量を減少させることにより、排気温度を上昇させて所
定の温度範囲内に収める。一方、前記過給機回転数ＮT
が目標回転数範囲ΔＮよりも低い場合には過給機５への
排気ガス量を増加させて過給機回転数ＮT を増加させ、
給気量を増加させることにより排気温度を低下させ所要
の温度範囲内に収めるという制御を行なうことができ
る。
【００３９】これによって、機関１の運転中、いかなる
負荷Ｌの変化に対しても、常に機関１出口の排気温度Ｔ
1 は機関負荷Ｌに対する所要の機関出口排気温度範囲内
になるように制御されることになり、機関出口の排気温
度の過度の低下が無く、排気タービン５ａの入り口側に
ある高温脱硝装置２の温度を速やかに負荷に対する所要
の温度に収束させることができ、機関１の排気温度のハ
ンチングを防止し、高い脱硝効率を維持できる。
【００４０】図４〜図６は本発明の第２実施形態を示
し、図４は全体構成を示す系統図、図５は制御ブロック
図、図６は作用説明用線図である。この実施形態におい
ては、機関出口排気温度Ｔ1 を検出して、コントローラ
２１に入力し、該コントローラ２１によって排気弁開時
期を制御している。
【００４１】即ち、図４において、３１は機関出口排気
温度、つまり、機関１の出口と高温脱硝装置２との間の
排気温度Ｔ1 を検出する機関出口排気温度センサであ
る。２２は排気弁アクチュエータで、機関１の排気弁開
閉時期調整手段（不図示）を駆動して排気弁開時期を変
化させるものである。
【００４２】２１はコントローラで、前記機関出口排気
温度センサ３１から機関出口排気温度Ｔ1 の検出信号が
入力され、この検出信号に基づき、後述する手順により
排気弁開時期を算出して前記排気弁アクチュエータ２２
に制御操作信号を出力するものである。２は排気通路６
に設けられた高温脱硝装置、５は過給機、７は給気通路
であり、これらの構成は、図１に示す第１実施形態と同
様である。
【００４３】かかる構成において、前記機関出口排気温
度センサ３１は機関１の運転中、常に機関出口の排気温
度Ｔ1 をモニタしており、また、前記コントローラ２１
には、予め脱硝装置２が無い場合の機関負荷Ｌと機関出
口の排気温度Ｔ1 の関係及び制御の目標とする温度排気
範囲即ち目標排気温度範囲ΔＴがインプットされてお
り、常にこの目標排気温度範囲ΔＴと排気温度Ｔ1 のモ
ニタ結果とを対比させている。
【００４４】次に図４〜図５に基づき、かかる第２実施
形態の動作を説明する。前記コントローラ２１は、機関
１の負荷Ｌが変化し、機関出口排気温度Ｔ1 が変化した
場合、実際の機関出口排気温度が設定された目標温度範
囲ΔＴよりも低くなると排気弁開時期を早め、また前記
排気温度Ｔ1 が目標温度範囲ΔＴよりも高くなると排気
弁開時期を遅らせ、さらに前記排気温度Ｔ1 が目標範囲
内にあるときは排気弁開時期をそのまま維持するよう
に、排気弁の開閉時期を制御する排気弁アクチュエータ
２２に制御操作信号を送るようになっている。
【００４５】図５に示す制御ブロック図において、機関
出口排気温度センサ３１から機関出口排気温度Ｔ1 の検
出値がコントローラ２１の排気温度比較器２１ａに入力
される。２１ｂは目標排気温度範囲設定器で、機関負荷
Ｌに対する機関出口排気温度の目標範囲即ち目標排気温
度範囲ΔＴが図６に示すような特性で以って設定されて
いる。
【００４６】前記排気温度比較器２１ａにおいては、前
記機関負荷Ｌにおける機関出口温度Ｔ1 の検出値と前記
目標排気温度範囲ΔＴとを比較して排気弁開閉時期演算
器２１ｃに出力する。該排気弁開閉時期演算器２１ｃに
おいては、前記比較結果が、機関出口排気温度Ｔ1 の検
出値が目標排気温度範囲ΔＴよりも高い温度レベルにあ
るときは、排気弁の開時期を遅らせる操作信号を排気弁
アクチュエータ２２に出力する。
【００４７】該排気弁アクチュエータ２２はこの操作信
号を受けて排気弁開閉時期調整装置（不図示）を駆動し
て排気弁開時期を遅らせる。排気弁開時期が遅れること
によって、機関１のシリンダ内での燃焼ガスの仕事量が
増大するとともに排気ガスエネルギが減少し、前記排気
温度Ｔ1 が低下して前記目標排気温度範囲ΔＴ内に収ま
る。
【００４８】また、前記排気弁開閉時期演算器２１ｃ
は、前記比較結果が機関出口排気温度Ｔ1 の検出値が前
記目標排気温度範囲ΔＴよりも低い温度レベルにあると
きは、排気弁の開時期を進める操作信号を排気弁アクチ
ュエータ２２に出力し、該排気弁アクチュエータ２２は
この操作信号を受けて排気弁開時期を進める。これによ
り、機関１の燃焼ガスの仕事量が減少するとともに、排
気ガスエネルギが増大し、前記排気温度Ｔ1 が上昇して
前記目標排気温度範囲内に収まる。
【００４９】従って、かかる実施形態によれば、機関出
口排気温度Ｔ1 の検出値が目標排気温度範囲ΔＴよりも
高い場合は排気弁開時期を遅らせて排気エネルギを減少
させ、機関出口排気温度を低下させて、所定の目標排気
温度範囲内に収める一方、前記排気温度Ｔ1 の検出値が
目標排気温度範囲ΔＴよりも低い場合は排気弁開時期を
進めて排気エネルギを増大させ、機関出口排気温度を上
昇させて所定の目標排気温度範囲内に収めるという制御
を行なうことにより、機関１の運転中、いかなる負荷Ｌ
の変化に対しても前記第一実施形態と同様に、過給機５
に流入する排気エネルギを機関負荷Ｌに正しく対応した
ものとすることによって、常に機関出口排気温度Ｔ1 は
負荷Ｌに対する所要の機関出口排気温度範囲内になるよ
うに制御されることになり、機関出口排気温度の過度の
低下がなく、排気タービン５ａの入口側に在る高温脱硝
装置２の温度で速やかに負荷に対する所定の温度に収束
させることができ、機関１の排気温度のハンチングを防
止し、高い脱硝効率を維持できる。
【００５０】
【発明の効果】以上記載のごとく、請求項１及び３の発
明によれば、機関の各負荷における過給機回転数検出値
が、設定された目標回転数範囲よりも高いときは、過給
機への排気ガス量を減少させて過給機回転数を目標回転
数範囲まで低下させて給気量を減少させ、排気温度を上
昇させて所要の温度範囲に収め、前記過給機回転数検出
値が前記設定値よりも低いときは過給機への排気ガス量
を増大させて過給機回転数を目標回転数範囲まで上昇さ
せて給気量を増加させ、排気温度を低下させて所要の温
度範囲に収めるという制御を行なうことにより機関負荷
が急変化しても脱硝装置入口の排気温度をハンチングを
生ずることなく常時所要の温度範囲内に収めることがで
きる。
【００５１】また請求項２及び４の発明によれば、機関
の各負荷における機関出口即ち脱硝装置入口の排気温度
検出値が目標排気温度範囲よりも高いときは排気弁開時
期を遅らせて排気温度を前記目標温度範囲まで低下さ
せ、また、前記排気温度検出値が前記目標温度を前記目
標温度範囲まで上昇させるという制御を行なうことによ
り、脱硝装置入口の排気温度をハンチングを生ずること
なく常時所要の温度範囲内に収めることができる。
【００５２】要するに本発明によれば、機関負荷の急激
な変化時においても脱硝装置入口の排気温度をハンチン
グの発生を見ることなく所要の温度範囲内に収れんさせ
ることができ、高い脱硝率を保持しつつ機関の安定した
運転をなすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る脱硝装置付きデ
ィーゼル機関の系統図である。
【図２】 上記第１実施形態における制御ブロック図で
ある。
【図３】 上記第１実施形態における作用説明図であ
る。
【図４】 本発明の第２実施形態に係る脱硝装置付きデ
ィーゼル機関の系統図である。
【図５】 上記第２実施形態における制御ブロック図で
ある。
【図６】 上記第２実施形態における作用説明図であ
る。
【図７】 脱硝装置付きディーゼル機関の応答線図であ
る。
【図８】 従来技術に係る脱硝装置付きディーゼル機関
の第１例を示す系統図である。
【図９】 上記従来技術の第２例を示す系統図である。
【図１０】 上記従来技術の第３例を示す系統図であ
る。
【符号の説明】
１ ディーゼル機関 ２ 高温脱硝装置 ３ 過給機回転数センサ ５ 排気ターボ過給機 ５ａ 排気タービン ５ｂ 給気コンプレッサ ６ 排気通路 ７ 給気通路 ８ 排気バイパスライン ９ 抽ガス弁 １０ 抽ガス弁アクチュエータ １１，２１ コントローラ １２ 負荷センサ １３ 排気ガス出口通路 ２２ 排気弁アクチュエータ ３１ 機関出口排気温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 潤二 神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ディーゼル機関の排気出口と排気ターボ
    過給機の排気入口との間の排気通路に脱硝装置を設置し
    てなる脱硝装置付きディーゼル機関において、 前記排気ターボ過給機の上流の排気通路から分岐されて
    該過給機をバイパスし該過給機出口の排気通路に接続さ
    れる排気バイパスラインと、 該排気バイパスラインを開閉する抽ガス弁と、前記過給
    機の回転数を検出する過給機回転センサと、 機関負荷を検出する負荷センサと、前記負荷センサから
    の機関負荷の検出値及び前記過給機回転数センサからの
    過給機回転数検出値が入力され、予め設定した機関負荷
    に対応する過給機回転数の設定値よりも前記過給機回転
    数検出値が高いときは前記抽ガス弁の開度を増加させ、
    前記過給機回転数検出値が前記過給機回転数設定値より
    も低いときは前記抽ガス弁の開度を減少させるコントロ
    ーラとを備えたことを特徴する脱硝装置付きディーゼル
    機関。
  2. 【請求項２】 ディーゼル機関の排気出口と排気ターボ
    過給機の排気入口との間の排気通路に脱硝装置を設置し
    てなる脱硝装置付きディーゼル機関において、 前記機関の排気弁の開閉時期を変化させる排気弁アクチ
    ュエータと、 前記機関と前記脱硝装置との間の排気通路における排気
    温度を検出する排気温度センサと、 前記排気温度センサからの排気温度検出値が入力され、
    予め設定した機関負荷に対応する排気温度の設定値より
    も前記排気温度検出値が高いときは前記排気弁の開時期
    を遅らせ、かつ前記排気温度検出値が前記排気温度設定
    値よりも低いときは前記排気弁の開時期を進める操作信
    号を前記排気弁アクチュエータに出力するコントローラ
    とを備えたことを特徴とする脱硝装置付きディーゼル機
    関。
  3. 【請求項３】 ディーゼル機関の排気出口と排気ターボ
    過給機の排気入口との間の排気通路に脱硝装置を設置し
    てなる脱硝装置付きディーゼル機関の排気温度を制御す
    るにあたり、 前記機関の負荷及び前記過給機の回転数を検出し、予め
    設定された機関負荷における前記過給機回転数の設定値
    よりも前記過給機回転数の検出値が高いときは前記過給
    機に供給される排気ガス量を減少させて前記脱硝装置入
    口の排気温度を上昇させ、 前記過給機回転数設定値よりも前記過給機回転数検出値
    が低いときは前記過給機への排気ガス量を増加させて前
    記脱硝装置入口の排気温度を低下させることを特徴とす
    る脱硝装置付きディーゼル機関の排気温度制御方法。
  4. 【請求項４】 ディーゼル機関の排気出口と排気ターボ
    過給機の排気入口との間の排気通路に脱硝装置を設置し
    てなる脱硝装置付きディーゼル機関の排気温度を制御す
    るにあたり、 前記機関の前記脱硝装置入口側における排気温度を検出
    し、予め設定された期間負荷における排気温度の設定値
    よりも前記排気温度検出値が高いときは前記機関の排気
    弁の排気弁の開時期を遅らせて、前記脱硝装置入口の排
    気温度を低下させ、前記排気温度検出値が前記排気温度
    設定値よりも低いときは前記排気弁の開時期を進めて脱
    硝装置入口の排気温度を上昇させることを特徴とする脱
    硝装置付きディーゼル機関の排気温度制御方法。
JP10165620A 1998-06-12 1998-06-12 脱硝装置付きディーゼル機関及びその排気温度制御方法 Pending JPH11350965A (ja)

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WO2012049744A1 (ja) * 2010-10-13 2012-04-19 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

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WO2012049744A1 (ja) * 2010-10-13 2012-04-19 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
CN103140659A (zh) * 2010-10-13 2013-06-05 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置

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