JP5240514B2 - Engine exhaust gas recirculation system - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンの排気還流装置に係わり、特に、エンジンの排気微粒子を捕集するフィルタを再生しているときにエンジンの排気を還流する排気還流装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas recirculation device for an engine, and more particularly to an exhaust gas recirculation device that recirculates exhaust gas of an engine when a filter that collects exhaust particulates of the engine is regenerated.

エンジンの排気の一部をエンジンの吸気通路に還流して、排気に含まれる窒素酸化物(NOx)の含有量を低減させる排気還流(EGR)装置が知られている。また、エンジンの排気通路に酸化触媒及びエンジンの排気微粒子を捕集するフィルタを備えた排気システムも知られている。このシステムでは、フィルタに捕集されている排気微粒子が所定量を超えると、エンジンに燃料を噴射する燃料噴射装置によって酸化触媒に未燃燃料を供給して未燃燃料を酸化し、未燃燃料の酸化熱によってフィルタに捕集されている排気微粒子を燃焼させることによって、フィルタを再生するようになっている。そしてEGR装置が設けられた排気システムとしては特許文献1に記載されたものがある。   2. Description of the Related Art An exhaust gas recirculation (EGR) device is known in which part of engine exhaust gas is recirculated to the engine intake passage to reduce the content of nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas. There is also known an exhaust system provided with an oxidation catalyst and a filter for collecting exhaust particulates of the engine in the exhaust passage of the engine. In this system, when exhaust particulates collected in the filter exceed a predetermined amount, the fuel injection device for injecting fuel to the engine supplies unburned fuel to the oxidation catalyst to oxidize unburned fuel, and unburned fuel The filter is regenerated by burning the exhaust particulates collected in the filter by the oxidation heat. An exhaust system provided with an EGR device is described in Patent Document 1.

特開2006−233947JP 2006-233947 A

この特許文献1に記載されたEGR装置は、エンジンの排気を還流するためのEGR通路上にも酸化触媒を設けることにより、排気中に未燃燃料が混ざっていたとしても酸化触媒によって未燃燃料を酸化させ、エンジンに未燃燃料が供給されることを防止するようにしている。   The EGR device described in Patent Document 1 is provided with an oxidation catalyst also on an EGR passage for recirculating engine exhaust, so that even if unburned fuel is mixed in the exhaust, the unburnt fuel is not removed by the oxidation catalyst. In order to prevent unburned fuel from being supplied to the engine.

しかしながら、EGR通路上に酸化触媒を設けると、EGR通路内の温度が急上昇してエンジンに還流される排気の量を調整するためのEGRバルブの故障を招くおそれがあった。   However, when an oxidation catalyst is provided on the EGR passage, the temperature in the EGR passage suddenly rises and there is a risk of causing a failure of the EGR valve for adjusting the amount of exhaust gas recirculated to the engine.

そこで本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、フィルタ再生時であってもエンジンに排気を還流することによって十分なNOx低減効果を得て、さらにEGR通路に設けられているEGRバルブの故障を抑制することができるエンジンの排気還流装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems. Even when the filter is regenerated, the exhaust gas is recirculated to the engine to obtain a sufficient NOx reduction effect and further provided in the EGR passage. An object of the present invention is to provide an exhaust gas recirculation device for an engine that can suppress a failure of an EGR valve.

上述した課題を解決するために、本発明は、エンジンの排気微粒子を捕集するフィルタを再生しているときにエンジンの排気を還流する排気還流装置であって、所定条件下でエンジンの排気通路に設けられた第1酸化触媒に未燃燃料を供給することによりフィルタに捕集されている排気微粒子を燃焼させてフィルタを再生する再生手段と、第1酸化触媒よりも排気通路上流側でこの排気通路から分岐しエンジンに排気を還流するための第1EGR通路であって、第2酸化触媒及びEGRバルブを経由してエンジンの吸気通路に排気を還流するようになっている第1EGR通路と、第2酸化触媒、EGRクーラー、及びEGRバルブを経由してエンジンの吸気通路に排気を還流するようになっている第2EGR通路と、EGRバルブの温度に関連するパラメータ値を検出するパラメータ値検出手段と、再生手段によりフィルタが再生されているときに、パラメータ値検出手段により検出されたEGRバルブの温度が所定温度未満である場合には第1EGR通路から排気を還流し、所定温度以上である場合には第2EGR通路から排気を還流するように第1EGR通路と第2EGR通路を切り替える切替手段と、エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段と、EGRクーラー及びEGRバルブとを経由してエンジンの吸気通路に排気を還流するようになっている第3EGR通路とを備え、切替手段は、再生手段によりフィルタが再生されていないときに、冷却水温度検出手段により検出されたエンジンの冷却水温度が所定温度未満である場合には第1EGR通路から排気を還流し、所定温度以上である場合には第3EGR通路から排気を還流するように第1EGR通路と第3EGR通路を切り替えるようになっている。 In order to solve the above-described problem, the present invention provides an exhaust gas recirculation device that recirculates exhaust gas of an engine when regenerating a filter that collects exhaust particulates of the engine, and the exhaust passage of the engine under a predetermined condition. The regeneration means for regenerating the filter by burning the exhaust particulates collected in the filter by supplying unburned fuel to the first oxidation catalyst provided in the exhaust gas upstream of the first oxidation catalyst. A first EGR passage for branching from the exhaust passage to recirculate the exhaust to the engine, the first EGR passage configured to recirculate the exhaust to the engine intake passage via the second oxidation catalyst and the EGR valve; The second EGR passage is configured to recirculate exhaust gas to the intake passage of the engine via the second oxidation catalyst, the EGR cooler, and the EGR valve, and the temperature of the EGR valve. When the temperature of the EGR valve detected by the parameter value detecting means is lower than a predetermined temperature when the filter is being regenerated by the parameter value detecting means for detecting the parameter value to be regenerated, the exhaust gas is exhausted from the first EGR passage. And switching means for switching the first EGR passage and the second EGR passage so that the exhaust gas is recirculated from the second EGR passage when the temperature is equal to or higher than a predetermined temperature, cooling water temperature detection means for detecting the cooling water temperature of the engine, A third EGR passage adapted to recirculate exhaust gas to the intake passage of the engine via the EGR cooler and the EGR valve, and the switching means has a coolant temperature when the filter is not regenerated by the regenerating means. When the engine coolant temperature detected by the detection means is lower than the predetermined temperature, the exhaust gas is returned from the first EGR passage. And it is adapted to switch the first 1EGR passage and the 3EGR passage to reflux exhaust from the 3EGR passage when the predetermined temperature or higher.

このように構成された本発明によれば、再生手段によってフィルタが再生されているときに、EGRバルブの温度が所定温度未満である場合には第1EGR通路から排気を還流し、EGRバルブの温度が所定温度以上である場合には第2EGR通路から排気を還流するように還流通路を切り替えることができる。そしてEGRバルブの温度が所定温度以上である場合に、第2酸化触媒、EGRクーラー、及びEGRバルブを経由して排気を還流することによって、再生手段の実行により排気に混合されている未燃燃料を酸化させて、さらにEGRクーラーによって排気の温度を低下させることができるため、EGRバルブが高温に曝されるのを防止し、EGRバルブの故障を抑制することができる。また、このように構成された本発明によれば、再生手段によってフィルタが再生されていないときに、エンジンの冷却水温度が所定温度未満である場合には第1EGR通路から排気を還流し、冷却水温度が所定温度以上である場合には第3EGR通路から排気を還流するように還流通路を切り替えることができる。そしてエンジンの冷却水温度が所定の温度未満である場合には第2酸化触媒及びEGRバルブを経由させることで排気の温度を上昇させてエンジンに還流することができる。そしてこれにより、再生手段を実行していないときでもエンジンを暖機させることができる。 According to the present invention configured as described above, when the temperature of the EGR valve is lower than a predetermined temperature when the filter is being regenerated by the regenerating means, the exhaust gas is recirculated from the first EGR passage, and the temperature of the EGR valve is determined. Can be switched so that the exhaust gas is recirculated from the second EGR passage. Then, when the temperature of the EGR valve is equal to or higher than a predetermined temperature, the unburned fuel mixed with the exhaust gas by regenerating means by recirculating the exhaust gas through the second oxidation catalyst, the EGR cooler, and the EGR valve Since the exhaust gas temperature can be lowered by the EGR cooler, the EGR valve can be prevented from being exposed to a high temperature, and the failure of the EGR valve can be suppressed. Further, according to the present invention configured as described above, when the filter is not regenerated by the regenerating means, if the engine coolant temperature is lower than the predetermined temperature, the exhaust gas is recirculated from the first EGR passage and cooled. When the water temperature is equal to or higher than a predetermined temperature, the recirculation passage can be switched so that the exhaust gas is recirculated from the third EGR passage. When the engine coolant temperature is lower than the predetermined temperature, the exhaust gas temperature can be raised and returned to the engine via the second oxidation catalyst and the EGR valve. Thus, the engine can be warmed up even when the regeneration means is not being executed.

このように本発明にかかるエンジンの排気還流装置によれば、フィルタ再生時であってもエンジンに排気を還流することによって十分なNOx低減効果を得て、さらにEGR通路に設けられているEGRバルブの故障を抑制することができる。   As described above, according to the exhaust gas recirculation device for an engine according to the present invention, a sufficient NOx reduction effect can be obtained by recirculating exhaust gas to the engine even during filter regeneration, and an EGR valve provided in the EGR passage. Can be prevented.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態によるエンジンの排気還流装置について説明する。図1は、本実施形態による車両のエンジン及びその排気還流装置を示すブロック図である。図1に示すように、車両は、エンジン1を備え、このエンジン1には、吸気通路3及び排気通路5が設けられている。   Hereinafter, an exhaust gas recirculation device for an engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a vehicle engine and an exhaust gas recirculation device thereof according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the vehicle includes an engine 1, and the engine 1 is provided with an intake passage 3 and an exhaust passage 5.

エンジン1は、多気筒ディーゼルエンジンであり、シリンダヘッド7に設けられた燃料噴射弁9を備えており、燃料噴射弁9は、エンジン1の燃焼室11内に燃料を噴射するようになっている。また、エンジン1は、吸気通路3から吸気された空気を燃焼室11内に導入し燃料噴射弁9が噴射した燃料を燃焼させて駆動するようになっている。そしてエンジン1の排気は、排気通路5を通って車両外部に排気される。またエンジン1は、エンジン1内の水温を検出する冷却水温度センサ13と、エンジン1の回転速度を検出する回転速度センサ15を備えている。これら燃料噴射弁9、冷却水温度センサ13、及び回転速度センサ15は、ECU(Engine Control Unit)17と接続されている。そして燃料噴射弁9は、ECU17によって燃料の噴射量、噴射のタイミング等が制御されるようになっている。また、冷却水温度センサ13及び回転速度センサ15の検出結果は、ECU17によって読み取れるようになっている。   The engine 1 is a multi-cylinder diesel engine, and includes a fuel injection valve 9 provided in the cylinder head 7, and the fuel injection valve 9 injects fuel into the combustion chamber 11 of the engine 1. . The engine 1 is driven by introducing the air taken in from the intake passage 3 into the combustion chamber 11 and burning the fuel injected by the fuel injection valve 9. The exhaust of the engine 1 is exhausted to the outside of the vehicle through the exhaust passage 5. The engine 1 also includes a cooling water temperature sensor 13 that detects the water temperature in the engine 1 and a rotation speed sensor 15 that detects the rotation speed of the engine 1. The fuel injection valve 9, the coolant temperature sensor 13, and the rotation speed sensor 15 are connected to an ECU (Engine Control Unit) 17. The fuel injection valve 9 is configured such that the ECU 17 controls the fuel injection amount, the injection timing, and the like. In addition, the detection results of the coolant temperature sensor 13 and the rotation speed sensor 15 can be read by the ECU 17.

吸気通路3には、その上流から、エアクリーナー19、吸気量を検出する吸気量センサ21、ターボ過給機23のコンプレッサ25、空気を冷却するインタークーラー27、及び吸気量を制御するための吸気制御弁29が配設されている。そしてエアクリーナー19を通って吸気通路3に供給された空気は、コンプレッサ25によって加圧され、インタークーラー27によって冷却された後、サージタンク31に供給される。サージタンク31内には、吸気温度センサ33、及び吸気圧センサ35が配設されており、サージタンク31内に供給された空気の温度及び圧力を検出するようになっている。   From the upstream side of the intake passage 3, an air cleaner 19, an intake amount sensor 21 that detects the intake amount, a compressor 25 of the turbocharger 23, an intercooler 27 that cools the air, and an intake control for controlling the intake amount A valve 29 is provided. The air supplied to the intake passage 3 through the air cleaner 19 is pressurized by the compressor 25, cooled by the intercooler 27, and then supplied to the surge tank 31. An intake air temperature sensor 33 and an intake air pressure sensor 35 are disposed in the surge tank 31 so as to detect the temperature and pressure of the air supplied into the surge tank 31.

また、排気通路5には、その上流から、エンジン1からの排気によって回転させられるターボ過給機23のタービン37、第1酸化触媒39、及び排気中の微粒子を捕集するためのフィルタ41が配設されている。また、第1酸化触媒39の排気通路上流側及び排気通路下流側には、それぞれ排気温度センサ43,45が配設されている。また、フィルタ41の排気通路上流側及び排気通路下流側は、フィルタ41を介さずに連結されており、その内部には、フィルタ41の上流側の圧力及び下流側圧力の差圧を検出する差圧センサ47が配設されている。   Further, in the exhaust passage 5, a turbine 37 of the turbocharger 23 that is rotated by exhaust from the engine 1, a first oxidation catalyst 39, and a filter 41 for collecting particulates in the exhaust are upstream of the exhaust passage 5. It is arranged. Further, exhaust temperature sensors 43 and 45 are disposed on the upstream side of the exhaust passage and the downstream side of the exhaust passage of the first oxidation catalyst 39, respectively. In addition, the upstream side of the exhaust passage and the downstream side of the exhaust passage of the filter 41 are connected without passing through the filter 41, and the difference between the pressure on the upstream side of the filter 41 and the pressure difference on the downstream side is detected inside the filter 41. A pressure sensor 47 is provided.

燃料噴射弁9は、エンジン1が出力を発生させるように燃料を噴射する主噴射制御と、噴射した燃料が燃焼されずに排気通路5に排出されるように燃料を噴射する副噴射制御を行えるようになっている。   The fuel injection valve 9 can perform main injection control for injecting fuel so that the engine 1 generates an output and sub-injection control for injecting fuel so that the injected fuel is discharged into the exhaust passage 5 without being burned. It is like that.

フィルタ41は、第1酸化触媒39の排気通路下流側に設けられており、排気中に含まれる微粒子を捕集する。そしてフィルタ41によって排気中の微粒子が捕集されると、その後エンジン1からの排気はマフラー(図示せず)、エキゾーストパイプ(図示せず)等を通じて車両外部に排出される。   The filter 41 is provided on the downstream side of the exhaust passage of the first oxidation catalyst 39 and collects particulates contained in the exhaust. When particulates in the exhaust gas are collected by the filter 41, the exhaust gas from the engine 1 is then discharged outside the vehicle through a muffler (not shown), an exhaust pipe (not shown), and the like.

このような車両は、このフィルタ41に所定量以上の微粒子が捕捉されると、フィルタ41を再生制御するようになっている。フィルタ41の再生制御は、燃料噴射弁9がエンジン1の膨張行程で燃料を噴射して未燃燃料を第1酸化触媒39に供給し、第1酸化触媒39によって未燃燃料を酸化して、第1酸化触媒39の排気通路下流側の温度を急上昇させることで実行される。そしてこれにより、フィルタ41が捕捉した排気微粒子は燃焼され、フィルタ41が再生される。そしてこのフィルタ41の再生制御は、ECU17が差圧センサ47の検出結果に基づいてフィルタ41に捕集されている微粒子の量を算出して、フィルタ41に捕集されている微粒子の量が所定量以上となったときに行われる。   Such a vehicle is configured to regenerate and control the filter 41 when a predetermined amount or more of fine particles are captured by the filter 41. In the regeneration control of the filter 41, the fuel injection valve 9 injects fuel during the expansion stroke of the engine 1, supplies unburned fuel to the first oxidation catalyst 39, oxidizes the unburned fuel by the first oxidation catalyst 39, This is performed by rapidly increasing the temperature of the first oxidation catalyst 39 on the downstream side of the exhaust passage. As a result, the exhaust particulates captured by the filter 41 are burned and the filter 41 is regenerated. In the regeneration control of the filter 41, the ECU 17 calculates the amount of particulates collected by the filter 41 based on the detection result of the differential pressure sensor 47, and the amount of particulates collected by the filter 41 is determined. This is done when the amount exceeds the fixed value.

また、排気通路5には、エンジン1の排気をエンジン1に還流する主EGR通路49が連結されている。この主EGR通路49は、排気通路5におけるエンジン1とターボ過給機23のタービン37との間から、吸気通路3のサージタンク31まで延びている。そして主EGR通路49は、矢印Aで示すような経路でエンジン1の排気をエンジン1に還流するようになっており、この主EGR通路49は、本発明の第3EGR通路に相当する。また、主EGR通路49には、排気を冷却するEGRクーラー51及び排気の還流量を調節するEGRバルブ53が配設されている。そしてこの主EGR通路49は、フィルタ41の再生制御を行っていない場合に、エンジン1の排気を還流するための通路である。さらにEGRバルブ53近傍には、EGRバルブ53の温度に関するパラメータを取得するためのガス温度センサ55が設けられている。   The exhaust passage 5 is connected to a main EGR passage 49 that recirculates exhaust from the engine 1 to the engine 1. The main EGR passage 49 extends from between the engine 1 in the exhaust passage 5 and the turbine 37 of the turbocharger 23 to the surge tank 31 in the intake passage 3. The main EGR passage 49 recirculates the exhaust of the engine 1 to the engine 1 through a route shown by an arrow A, and the main EGR passage 49 corresponds to the third EGR passage of the present invention. The main EGR passage 49 is provided with an EGR cooler 51 that cools the exhaust gas and an EGR valve 53 that adjusts the recirculation amount of the exhaust gas. The main EGR passage 49 is a passage for recirculating the exhaust of the engine 1 when the regeneration control of the filter 41 is not performed. Further, a gas temperature sensor 55 for obtaining a parameter related to the temperature of the EGR valve 53 is provided in the vicinity of the EGR valve 53.

また、エンジンの排気還流装置は、上述のフィルタ41の再生制御を行っていないときに使用される主EGR通路49の他に、フィルタ41の再生制御時に使用され、EGRバルブ53の温度に応じて切り替えられる2つのEGR通路を備える。具体的には排気還流装置は、EGRバルブ53の温度が比較的低い場合に使用する低温時EGR通路57と、EGRバルブ53の温度が比較的高い場合に使用する高温時EGR通路59を備える。   Further, the exhaust gas recirculation device for the engine is used for the regeneration control of the filter 41 in addition to the main EGR passage 49 used when the regeneration control of the filter 41 is not performed, and depends on the temperature of the EGR valve 53. Two EGR passages to be switched are provided. Specifically, the exhaust gas recirculation apparatus includes a low temperature EGR passage 57 used when the temperature of the EGR valve 53 is relatively low, and a high temperature EGR passage 59 used when the temperature of the EGR valve 53 is relatively high.

低温時EGR通路57は、EGRクーラー51の主EGR通路上流側に設けられた第1切替バルブ61から、EGRクーラー51を迂回してEGRバルブ53まで延びる。また、低温時EGR通路57には、第2酸化触媒63が配設されており、低温時EGR通路57を通った排気を酸化するようになっている。そして低温時EGR通路57を通る排気は、矢印Bによって示すように、第2酸化触媒63によって酸化されEGRクーラー51を通らずにそのままEGRバルブ53に到達するようになっており、この低温時EGR通路57は、本発明の第1EGR通路に相当する。   The low temperature EGR passage 57 extends from the first switching valve 61 provided on the upstream side of the main EGR passage of the EGR cooler 51 to the EGR valve 53 by bypassing the EGR cooler 51. In addition, a second oxidation catalyst 63 is disposed in the low temperature EGR passage 57 so that the exhaust gas passing through the low temperature EGR passage 57 is oxidized. The exhaust gas passing through the low temperature EGR passage 57 is oxidized by the second oxidation catalyst 63 and reaches the EGR valve 53 as it is without passing through the EGR cooler 51, as indicated by an arrow B. The passage 57 corresponds to the first EGR passage of the present invention.

高温時EGR通路59は、第2酸化触媒63の低温時EGR通路下流側に設けられた第2切替バルブ65から、主EGR通路49の第1切替バルブ61とEGRクーラー51の間まで延びる。そして高温時EGR通路59を通る排気は、矢印Cによって示すように、第2酸化触媒63によって酸化されて、次いでEGRクーラー51を通ってEGRバルブ53に到達するようになっており、この高温時EGR通路59は、本発明の第2EGR通路に相当する。   The high temperature EGR passage 59 extends from the second switching valve 65 provided on the downstream side of the second oxidation catalyst 63 at the low temperature EGR passage to the space between the first switching valve 61 of the main EGR passage 49 and the EGR cooler 51. Exhaust gas passing through the high temperature EGR passage 59 is oxidized by the second oxidation catalyst 63 as shown by an arrow C, and then reaches the EGR valve 53 through the EGR cooler 51. The EGR passage 59 corresponds to the second EGR passage of the present invention.

次に、図2及び図3を参照して排気還流装置1の動作を説明する。図2は、ECU17の動作を示すフロー図であり、図3は、エンジンの要求トルクTとエンジンの回転速度Neの関係を示すグラフである。   Next, the operation of the exhaust gas recirculation device 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the ECU 17, and FIG. 3 is a graph showing the relationship between the required torque T of the engine and the rotational speed Ne of the engine.

エンジン1が始動すると、ECU17は一連の処理を開始する。そして、S1においてECU17は、エンジン1の回転速度Ne、アクセル開度θa、フィルタ41の上下の差圧P、エンジン1の冷却水温度Tw、還流ガス温度Te等に関する各種パラメータを取得する。この処理は、ECU17が、回転速度センサ15、差圧センサ47、冷却水温度センサ13、ガス温度センサ55等の検出値を読み込むことで実行される。   When the engine 1 is started, the ECU 17 starts a series of processes. In S1, the ECU 17 acquires various parameters related to the rotational speed Ne of the engine 1, the accelerator opening degree θa, the differential pressure P between the upper and lower sides of the filter 41, the coolant temperature Tw of the engine 1, the reflux gas temperature Te, and the like. This process is executed by the ECU 17 reading detection values from the rotation speed sensor 15, the differential pressure sensor 47, the coolant temperature sensor 13, the gas temperature sensor 55, and the like.

次いでS2においてECU17は、エンジン1の回転速度Neとアクセル開度θaに基づいて要求トルクTを算出する。これによりECU17は、エンジン1の負荷を得ることができる。次いでS3においてECU17は、差圧Pに基づいてフィルタ41に捕捉されている排気微粒子量Mを算出する。これによりECU17は、フィルタ再生制御の要否を判断するためのパラメータを取得する。そしてこれらの処理は、ECU17が、S1で読み込んだパラメータに基づいて行う。   Next, in S2, the ECU 17 calculates the required torque T based on the rotational speed Ne of the engine 1 and the accelerator opening θa. Thereby, the ECU 17 can obtain the load of the engine 1. Next, in S <b> 3, the ECU 17 calculates the amount of exhaust particulate M captured by the filter 41 based on the differential pressure P. Thereby, ECU17 acquires the parameter for judging the necessity of filter regeneration control. These processes are performed by the ECU 17 based on the parameters read in S1.

次いでS4においてECU17は、フィルタ41に捕捉されている排気微粒子量Mが、予め設定されたフィルタ再生終了判定閾値Me以下であるか否かを判断する。フィルタ再生終了判定閾値Meは、フィルタ再生制御によりフィルタ41に捕捉されている微粒子の量が所定量以下に減少しフィルタ再生制御を終了させるときの閾値である。そして、フィルタ41に捕捉されている排気微粒子量Mがフィルタ再生終了判定閾値Me以下である場合にはフィルタ再生制御を行う必要がない、又はフィルタ再生制御中であれば、フィルタ41に捕捉されている微粒子が減少したためフィルタ再生制御を終了させてもよいこととなる。一方、排気微粒子量Mがフィルタ再生終了判定閾値Meよりも大きい場合には、ECU17はS5以降の処理を実行する。   Next, in S4, the ECU 17 determines whether or not the exhaust particulate amount M captured by the filter 41 is equal to or smaller than a preset filter regeneration end determination threshold Me. The filter regeneration end determination threshold Me is a threshold when the amount of fine particles captured by the filter 41 by the filter regeneration control is decreased to a predetermined amount or less and the filter regeneration control is terminated. If the exhaust particulate amount M captured by the filter 41 is equal to or less than the filter regeneration end determination threshold Me, it is not necessary to perform filter regeneration control, or if the filter regeneration control is being performed, the filter 41 is captured by the filter 41. The filter regeneration control may be terminated because the amount of fine particles has decreased. On the other hand, when the exhaust particulate amount M is larger than the filter regeneration end determination threshold Me, the ECU 17 executes the processes after S5.

S5においてECU17は、排気微粒子量Mがフィルタ再生開始判定閾値Ms(Ms>Me)以上であるか否かを判断する。フィルタ再生開始判定閾値Msは、フィルタ再生制御を開始する必要があることを示す閾値であり、排気微粒子量Mがフィルタ再生開始判定閾値Ms以上である場合には、フィルタ再生制御を開始する必要があると判断する。そして、フィルタ再生制御を実行する必要があると判断した場合には、ECU17は、S6以降の処理を実行する。   In S5, the ECU 17 determines whether or not the exhaust particulate amount M is equal to or greater than the filter regeneration start determination threshold Ms (Ms> Me). The filter regeneration start determination threshold Ms is a threshold indicating that the filter regeneration control needs to be started. When the exhaust particulate amount M is equal to or greater than the filter regeneration start determination threshold Ms, it is necessary to start the filter regeneration control. Judge that there is. If it is determined that the filter regeneration control needs to be executed, the ECU 17 executes the processes after S6.

S6においてECU17は、フィルタ再生制御を実行中であることを示すために再生実行フラグとして値1を立て、次いでS7においてフィルタ再生制御を開始する。フィルタ再生制御は、上述のようにECU17が燃料噴射弁9を制御して、エンジン1の膨張行程において燃料噴射弁9から燃料を噴射する副噴射制御によって実行される。そして副噴射制御が行われると、エンジン1から第1酸化触媒39に未燃燃料が供給される。その後、未燃燃料は第1酸化触媒39によって酸化され、これによりフィルタ41に捕捉されている微粒子を燃焼させる。   In S6, the ECU 17 sets a value 1 as a regeneration execution flag to indicate that filter regeneration control is being executed, and then starts filter regeneration control in S7. The filter regeneration control is executed by the sub-injection control in which the ECU 17 controls the fuel injection valve 9 as described above and injects fuel from the fuel injection valve 9 in the expansion stroke of the engine 1. When the sub-injection control is performed, unburned fuel is supplied from the engine 1 to the first oxidation catalyst 39. Thereafter, the unburned fuel is oxidized by the first oxidation catalyst 39, thereby burning the particulates captured by the filter 41.

次いで、S8においてECU17は、要求トルクT及びエンジン回転速度Neに基づいてEGR率を設定する。   Next, in S8, the ECU 17 sets the EGR rate based on the required torque T and the engine speed Ne.

図3に示すようにエンジンの要求トルクTと回転速度Neが所定値よりも低いような領域A1では、EGR制御を行い、一方で高回転高負荷時(領域A1以外)には、EGR制御を行わない。そして、領域A1内において、要求トルクTが比較的少なく、エンジン1の回転速度Neが比較的遅いような低回転低負荷時にはEGR率は低くなり、中回転中負荷時には、EGR率は高く設定される。   As shown in FIG. 3, EGR control is performed in the region A1 where the required torque T and the rotational speed Ne of the engine are lower than the predetermined values, while the EGR control is performed at the time of high rotation and high load (other than the region A1). Not performed. In the region A1, the EGR rate is low at a low rotation and low load when the required torque T is relatively small and the rotation speed Ne of the engine 1 is relatively slow, and the EGR rate is set high at a middle rotation during a load. The

次いで、S9においてECU17は、還流ガス温度Teが、還流ガス温度判定閾値Xよりも低いか否かを判断する。還流ガス温度判定閾値Xは、還流したガスによってEGRバルブ53が損傷しないような温度に関する閾値である。そして還流ガス温度Teが、還流ガス温度判定閾値Xよりも高い場合には、ECU17は、S10以降の処理を実行する。   Next, in S9, the ECU 17 determines whether or not the recirculation gas temperature Te is lower than the recirculation gas temperature determination threshold value X. The reflux gas temperature determination threshold value X is a threshold value related to a temperature at which the EGR valve 53 is not damaged by the refluxed gas. When the recirculation gas temperature Te is higher than the recirculation gas temperature determination threshold value X, the ECU 17 executes the processes after S10.

S10においてECU17は、排気の還流通路を高温時EGR通路59(矢印C)に設定する。これにより、排気が第2酸化触媒63及びEGRクーラー51を介してエンジン1に還流されるようになる。次いでS11においてECU17は、設定されたEGR通路に応じて第1切替バルブ61、及び第2切替バルブ65を制御する。次いでS12においてECU17は、EGR率に応じてEGRバルブ53を制御する。そしてS10において高温時EGR通路59が設定されて排気が高温時EGR通路59を通って還流されることにより、フィルタ再生制御によって排気中に混合している未燃燃料を第2酸化触媒63で酸化させ、未燃燃料が還流されることによるエンジン1の異常燃焼を防止することができ、さらに第2酸化触媒63で上昇した排気の温度をEGRクーラー51によって低下させてEGRバルブ53が損傷するのを防止することができる。   In S10, the ECU 17 sets the exhaust gas recirculation passage to the high temperature EGR passage 59 (arrow C). As a result, the exhaust gas is recirculated to the engine 1 via the second oxidation catalyst 63 and the EGR cooler 51. Next, in S11, the ECU 17 controls the first switching valve 61 and the second switching valve 65 in accordance with the set EGR passage. Next, in S12, the ECU 17 controls the EGR valve 53 according to the EGR rate. In S10, the high temperature EGR passage 59 is set and the exhaust gas is recirculated through the high temperature EGR passage 59, so that the unburned fuel mixed in the exhaust gas is oxidized by the second oxidation catalyst 63 by the filter regeneration control. Thus, abnormal combustion of the engine 1 due to recirculation of unburned fuel can be prevented, and further, the temperature of the exhaust gas raised by the second oxidation catalyst 63 is lowered by the EGR cooler 51 and the EGR valve 53 is damaged. Can be prevented.

また、S9において還流ガス温度Teが、還流ガス温度判定閾値Xよりも低いと判断された場合、S13においてECU17は、EGR通路を低温時EGR通路57(矢印B)に設定し、次いでS11以降の処理を実行する。そして低温時EGR通路57が設定されると、排気は、第2酸化触媒63を通って、EGRクーラー51を迂回してEGRバルブ53の方向に流れるようになる。排気が低温時EGR通路57を通ることにより、排気中に含まれる未燃燃料を第2酸化触媒63で酸化させ、未燃燃料が供給されることによるエンジン1の異常燃焼を防止することができ、さらに第2酸化触媒63によって排気の温度を上昇させることによりエンジン1を暖機させることができる。   When it is determined in S9 that the recirculation gas temperature Te is lower than the recirculation gas temperature determination threshold X, in S13, the ECU 17 sets the EGR passage to the low temperature EGR passage 57 (arrow B), and then the steps after S11 are performed. Execute the process. When the low temperature EGR passage 57 is set, the exhaust gas passes through the second oxidation catalyst 63, bypasses the EGR cooler 51, and flows toward the EGR valve 53. By passing the exhaust gas through the EGR passage 57 at a low temperature, unburned fuel contained in the exhaust is oxidized by the second oxidation catalyst 63, and abnormal combustion of the engine 1 due to the supply of unburned fuel can be prevented. Further, the engine 1 can be warmed up by raising the temperature of the exhaust gas by the second oxidation catalyst 63.

一方、S4においてフィルタ33に捕捉されている排気微粒子量Mが、予め設定されたフィルタ再生終了判定閾値Me以下であると判断され、フィルタ再生制御を行う必要がないと判断された場合について説明する。この場合、S14においてECU17は、フィルタ再生制御を実行中でないことを示すために再生実行フラグとして値0を立てた後、副噴射制御を行うことなく、S15においてEGR率を設定する。S15における処理は、S8における処理と同様であり、高負荷高回転時を除いてエンジンの負荷に応じたEGR率が設定される。次いで、S16においてECU17は、冷却水温度Twが、低水温判定閾値Yよりも低いか否かを判断する。冷却水温度Twが、低水温判定閾値Yよりも低い場合には、エンジン1を暖機すべく、S13以降の処理を実行する。一方で、冷却水温度Twが、低水温判定閾値Yよりも高い場合には、エンジン1を暖機する必要がないため、ECU17は、EGR通路を主EGR通路49(矢印A)に設定する。これにより排気が第2酸化触媒63を通らずにエンジン1に還流されるようになる。その後、ECU17は、S11以降の処理を実行する。   On the other hand, a case will be described in which it is determined in S4 that the amount M of exhaust particulate trapped by the filter 33 is equal to or smaller than a preset filter regeneration end determination threshold Me and it is not necessary to perform filter regeneration control. . In this case, the ECU 17 sets the EGR rate in S15 without performing the sub-injection control after setting the value 0 as the regeneration execution flag to indicate that the filter regeneration control is not being executed in S14. The process in S15 is the same as the process in S8, and an EGR rate corresponding to the engine load is set except during high-load high-speed rotation. Next, in S16, the ECU 17 determines whether or not the coolant temperature Tw is lower than the low water temperature determination threshold Y. When the cooling water temperature Tw is lower than the low water temperature determination threshold Y, the processing after S13 is executed to warm up the engine 1. On the other hand, when the cooling water temperature Tw is higher than the low water temperature determination threshold Y, it is not necessary to warm up the engine 1, so the ECU 17 sets the EGR passage to the main EGR passage 49 (arrow A). As a result, the exhaust gas is recirculated to the engine 1 without passing through the second oxidation catalyst 63. Thereafter, the ECU 17 executes the processes after S11.

さらに上述のS5において排気微粒子量Mがフィルタ再生開始判定閾値Ms以上でなく、フィルタ再生制御を開始する必要がないと判断された場合、S18においてECU17は、再生実行フラグが値1を示しているか否かを判断する。これにより、フィルタ再生制御を実行中であるか否かを判断することができる。そして再生実行フラグが値1を示している場合には、フィルタ再生制御を実行中であるとして、S6以降の処理を実行する。一方で、再生実行フラグが値1を示していないと判断した場合には、フィルタ再生制御を実行中でないとして、S14以降の処理を実行する。   Further, if it is determined in S5 that the exhaust particulate amount M is not equal to or greater than the filter regeneration start determination threshold Ms and it is not necessary to start the filter regeneration control, the ECU 17 determines in S18 whether the regeneration execution flag indicates a value of 1. Judge whether or not. Thereby, it is possible to determine whether or not the filter regeneration control is being executed. If the regeneration execution flag indicates the value 1, it is determined that the filter regeneration control is being executed, and the processes after S6 are executed. On the other hand, if it is determined that the regeneration execution flag does not indicate the value 1, the processing after S14 is executed assuming that the filter regeneration control is not being performed.

このように本発明の実施形態によれば、フィルタ41の再生制御時にもエンジンの排気を還流させることができ、さらにEGRバルブ53近傍の温度に応じて排気のEGR通路を切り替えることで、EGRバルブ53の故障を抑制することができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, the exhaust gas of the engine can be recirculated even during the regeneration control of the filter 41, and further, the EGR valve is switched by switching the EGR passage of the exhaust gas according to the temperature in the vicinity of the EGR valve 53. 53 failures can be suppressed.

本発明の実施形態によるエンジンの排気還流装置及びその周辺を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an exhaust gas recirculation device for an engine and its surroundings according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態によるエンジンの排気還流装置の動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows operation | movement of the exhaust gas recirculation apparatus of the engine by embodiment of this invention. 本発明の実施形態によるエンジンの要求トルクTとエンジンの回転速度Neの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the required torque T of the engine by embodiment of this invention, and the rotational speed Ne of an engine.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
5 排気通路
9 燃料噴射弁
13 冷却水温度センサ
17 ECU
49 主EGR通路(第3EGR通路)
51 EGRクーラー
53 EGRバルブ
57 低温時EGR通路(第1EGR通路)
59 高温時EGR通路(第2EGR通路)
61 第1切替バルブ
63 第2酸化触媒
65 第2切替バルブ
1 Engine 5 Exhaust passage 9 Fuel injection valve 13 Cooling water temperature sensor 17 ECU
49 Main EGR passage (3rd EGR passage)
51 EGR cooler 53 EGR valve 57 EGR passage at low temperature (first EGR passage)
59 EGR passage at high temperature (second EGR passage)
61 1st switching valve 63 2nd oxidation catalyst 65 2nd switching valve

Claims (1)

エンジンの排気微粒子を捕集するフィルタを再生しているときにエンジンの排気を還流する排気還流装置であって、
所定条件下で前記エンジンの排気通路に設けられた第1酸化触媒に未燃燃料を供給することにより前記フィルタに捕集されている排気微粒子を燃焼させて前記フィルタを再生する再生手段と、
前記第1酸化触媒よりも排気通路上流側でこの排気通路から分岐し前記エンジンに排気を還流するための第1EGR通路であって、第2酸化触媒及びEGRバルブを経由して前記エンジンの吸気通路に排気を還流するようになっている第1EGR通路と、
前記第2酸化触媒、EGRクーラー、及び前記EGRバルブを経由して前記エンジンの吸気通路に排気を還流するようになっている第2EGR通路と、
前記EGRバルブの温度に関連するパラメータ値を検出するパラメータ値検出手段と、 前記再生手段により前記フィルタが再生されているときに、前記パラメータ値検出手段により検出された前記EGRバルブの温度が所定温度未満である場合には前記第1EGR通路から排気を還流し、所定温度以上である場合には前記第2EGR通路から排気を還流するように前記第1EGR通路と前記第2EGR通路を切り替える切替手段と、
前記エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段と、
前記EGRクーラー及び前記EGRバルブとを経由して前記エンジンの吸気通路に排気を還流するようになっている第3EGR通路とを備え、
前記切替手段は、前記再生手段により前記フィルタが再生されていないときに、前記冷却水温度検出手段により検出された前記エンジンの冷却水温度が所定温度未満である場合には前記第1EGR通路から排気を還流し、所定温度以上である場合には前記第3EGR通路から排気を還流するように前記第1EGR通路と前記第3EGR通路を切り替えるようになっていることを特徴とするエンジンの排気還流装置。
An exhaust gas recirculation device for recirculating engine exhaust when regenerating a filter that collects engine exhaust particulates,
Regeneration means for regenerating the filter by burning exhaust particulates collected in the filter by supplying unburned fuel to a first oxidation catalyst provided in an exhaust passage of the engine under a predetermined condition;
A first EGR passage for branching from the exhaust passage upstream of the first oxidation catalyst to recirculate exhaust gas to the engine, wherein the intake passage of the engine passes through a second oxidation catalyst and an EGR valve. A first EGR passage adapted to recirculate exhaust gas to,
A second EGR passage configured to recirculate exhaust gas to an intake passage of the engine via the second oxidation catalyst, an EGR cooler, and the EGR valve;
Parameter value detection means for detecting a parameter value related to the temperature of the EGR valve; and when the filter is regenerated by the regeneration means, the temperature of the EGR valve detected by the parameter value detection means is a predetermined temperature. Switching means for switching the first EGR passage and the second EGR passage so that the exhaust gas is recirculated from the first EGR passage when the temperature is less than the predetermined temperature, and the exhaust gas is recirculated from the second EGR passage when the temperature is higher than a predetermined temperature;
Cooling water temperature detecting means for detecting the cooling water temperature of the engine;
A third EGR passage adapted to recirculate exhaust gas to the intake passage of the engine via the EGR cooler and the EGR valve;
The switching means exhausts air from the first EGR passage when the engine coolant temperature detected by the coolant temperature detection means is lower than a predetermined temperature when the filter is not regenerated by the regeneration means. The engine exhaust gas recirculation device is configured to switch between the first EGR passage and the third EGR passage so that the exhaust gas is recirculated from the third EGR passage when the temperature is equal to or higher than a predetermined temperature .
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