JP2001082259A - Exhaust gas recycling control method for two cycle engine - Google Patents
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- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ターボチャージャ
及びスーパーチャージャを備える２サイクルエンジンの
排気ガス再循環制御方法に関する。The present invention relates to a method for controlling exhaust gas recirculation of a two-cycle engine having a turbocharger and a supercharger.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、２サイクルディーゼルエンジンに
おいて、過給システムとしてメカニカルロスを低減する
目的で、ターボチャージャとスーパーチャージャとを具
備したものが知られている。すなわち、ターボチャージ
ャで吸入空気を圧縮し、さらにスーパーチャージャで圧
縮してエンジンに過給空気を供給するものである。この
ようなシステムにおいて、特開平８−２８２９２号公報
に記載のもののように、スーパーチャージャの出口とタ
ーボチャージャの出口とを連通するバイパス通路を設
け、そのバイパス通路に逆止弁を設けて、この逆止弁を
開閉して発進時の吸気圧力を調整するようにしている。
また、実開昭６３−１９０５２５号公報には、ターボチ
ャージャ及びスーパーチャージャそれぞれに、その出口
と入口とを連通するバイパス通路を設け、そのそれぞれ
のバイパス通路に制御弁を設けて、ターボチャージャの
バイパス通路に設けた制御弁を運転状態に応じて制御す
るものが示されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a two-cycle diesel engine equipped with a turbocharger and a supercharger for the purpose of reducing mechanical loss as a supercharging system is known. That is, the intake air is compressed by the turbocharger and further compressed by the supercharger to supply the supercharged air to the engine. In such a system, a bypass passage communicating the outlet of the supercharger and the outlet of the turbocharger is provided and a check valve is provided in the bypass passage. The check valve is opened and closed to adjust the intake pressure when starting.
In Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. 63-190525, a turbocharger and a supercharger are each provided with a bypass passage communicating with an outlet and an inlet thereof, and a control valve is provided in each of the bypass passages. A control device that controls a control valve provided in a passage according to an operation state is shown.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、排気ガスの
一部を吸入空気に混合することにより、最高燃焼温度を
低下させてＮＯｘを低減することが知られている。この
ような排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムは、４サイク
ルエンジンの場合、排気行程と吸気行程とがピストンの
作動により別れているために、排気系から吸気系への循
環通路を設けて、その循環通路における排気ガスの流量
を制御することにより、排気ガスの再循環を実施してい
る。It is known that the maximum combustion temperature is reduced by mixing a part of the exhaust gas with the intake air to reduce NOx. In such an exhaust gas recirculation (EGR) system, in the case of a four-stroke engine, since the exhaust stroke and the intake stroke are separated by the operation of the piston, a circulation passage from the exhaust system to the intake system is provided. The exhaust gas is recirculated by controlling the flow rate of the exhaust gas in the circulation passage.
【０００４】ところが、上記のような２サイクルエンジ
ンでは、排気行程と吸気行程とが同時に起こる、つまり
新気を吸入してその新気によりシリンダ内の燃焼ガスを
掃気するので、４サイクルエンジンの排気ガス再循環シ
ステムを適用することはできない。そこで、上記のよう
な過給システムを備えた２サイクルエンジンでは、新気
を吸入してその新気によりシリンダ内の燃焼ガスを掃気
する際に、過給圧を下げて、排気ガスの一部がシリンダ
内に残るように掃気するものである。However, in the above-described two-cycle engine, the exhaust stroke and the intake stroke occur at the same time, that is, fresh air is sucked in and the combustion gas in the cylinder is scavenged by the fresh air. Gas recirculation systems cannot be applied. Therefore, in the two-stroke engine equipped with the above-described supercharging system, when the fresh air is sucked and the combustion gas in the cylinder is scavenged by the fresh air, the supercharging pressure is reduced and a part of the exhaust gas is reduced. Is purged so as to remain in the cylinder.
【０００５】この場合、過給システムのバイパス通路に
設けた制御弁をエンジン回転数と燃料噴射量とに基づい
て計算した値により、オープンループ制御するものが一
般的である。しかしながら、このようなオープンループ
制御では、ターボチャージャの作動状態、つまりエンジ
ンの負荷の高低で決まるターボチャージャの過給状態に
より、バイパス通路の過給空気の流量が異なることがあ
る。このために、適正な量の排気ガスがシリンダ内に残
留しないために、排気ガス再循環の効果が生じず、ディ
ーゼルエンジンの場合では、黒煙、ＮＯｘ、ＣＯ、ＴＨ
Ｃ、ＰＭ（煤を主成分とする微粒子状物質）等の排出量
が一定しないことがあった。In this case, a control valve provided in a bypass passage of a supercharging system is generally controlled in an open loop by a value calculated based on an engine speed and a fuel injection amount. However, in such open-loop control, the flow rate of the supercharged air in the bypass passage may vary depending on the operating state of the turbocharger, that is, the supercharged state of the turbocharger determined by the level of the engine load. For this reason, since an appropriate amount of exhaust gas does not remain in the cylinder, the effect of exhaust gas recirculation does not occur, and in the case of a diesel engine, black smoke, NOx, CO, TH
In some cases, the discharge amount of C, PM (particulate matter mainly composed of soot) and the like was not constant.
【０００６】本発明は、このような不具合を解消するこ
とを目的としている。An object of the present invention is to solve such a problem.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、本発明に係る２サイクルエンジンの排気
ガス再循環制御方法は、ターボチャージャとスーパーチ
ャージャとを備え、スーパーチャージャの過給圧を迂回
させる迂回路を設けた過給システムを有する２サイクル
エンジンにおいて、吸気経路に吸入空気の状態を検出す
る検出手段を設けて、検出手段の検出値が目標値となる
よう迂回路に設けた制御弁をフィードバック制御する構
成である。In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures. That is, the exhaust gas recirculation control method for a two-cycle engine according to the present invention relates to a two-cycle engine having a supercharging system including a turbocharger and a supercharger, and having a bypass circuit for bypassing the supercharging pressure of the supercharger. In addition, a detection means for detecting the state of intake air is provided in the intake path, and a control valve provided in the bypass circuit is feedback-controlled so that a detection value of the detection means becomes a target value.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】本発明は、シリンダに吸気経路と
連通する掃気口を有する２サイクルエンジンにおいて、
排気エネルギを利用して吸入空気を過給するターボチャ
ージャとエンジン回転を利用して吸入空気を過給するス
ーパーチャージャとを備える過給システムを吸気経路に
設けてなり、過給システムがスーパーチャージャの過給
圧を制御弁により選択的に迂回させる迂回路を有し、そ
の迂回路の制御弁を制御することにより２サイクルエン
ジンの過給圧を制御するものであって、吸気経路に設け
て吸入空気の状態を検出する吸入空気状態検出手段の検
出値が目標値となるように制御弁をフィードバック制御
することを特徴とする２サイクルエンジンの排気ガス再
循環制御方法である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a two-stroke engine having a scavenging port communicating with an intake passage in a cylinder.
A supercharging system including a turbocharger that supercharges intake air using exhaust energy and a supercharger that supercharges intake air using engine rotation is provided in an intake path. It has a detour that selectively bypasses the supercharging pressure by a control valve, and controls the supercharging pressure of the two-cycle engine by controlling the control valve of the detour. An exhaust gas recirculation control method for a two-stroke engine, wherein a feedback control of a control valve is performed so that a detection value of an intake air state detecting means for detecting an air state becomes a target value.
【０００９】このような構成のものであれば、吸入空気
の圧力及び吸入量を、吸気経路の吸入空気の状態を吸入
空気状態検出手段により検出して、その検出値が目標値
になるように迂回路の制御弁をフィードバック制御する
ので、２サイクルエンジンの過給圧が適正なものとな
り、シリンダ内に残留する排気ガス量が制御される。つ
まり、実際の吸入空気の過給状態を吸入空気状態検出手
段で検出しているので、過給システムにおける過給状態
を考慮して制御弁を制御することになる。このため、例
えばエンジン回転数が高いがエンジン負荷が低いような
運転状態において、ターボチャージャにおける過給圧が
低いにもかかわらずエンジン回転数と燃料噴射量とに基
づいてオープンループ制御している場合と異なり、制御
弁を過度に開きすぎて、過給圧及び吸入空気量を必要以
上に低く及び少なくすると言った状態を回避することが
できる。この結果、過給圧に基づいて決まる掃気圧及び
掃気量は、エンジン回転数の高低にかかわらずその時の
運転状態に対応したものとなり、安定して排気ガスの一
部をシリンダ内に確実に残留させて排気ガスをシリンダ
内で再循環させることが可能になる。このため、排気ガ
ス中の有害物質の排出量を減少させることが可能になる
とともに、排出量のばらつきを抑制することが可能にな
る。With such a structure, the pressure and amount of intake air are detected by the intake air state detecting means by detecting the state of the intake air in the intake path so that the detected values become the target values. Since the control valve of the bypass is feedback-controlled, the supercharging pressure of the two-cycle engine becomes appropriate, and the amount of exhaust gas remaining in the cylinder is controlled. That is, since the actual supercharging state of the intake air is detected by the intake air state detecting means, the control valve is controlled in consideration of the supercharging state in the supercharging system. Therefore, for example, in an operating state where the engine speed is high but the engine load is low, open-loop control is performed based on the engine speed and the fuel injection amount despite the low supercharging pressure in the turbocharger. Unlike this, it is possible to avoid a situation in which the control valve is excessively opened to reduce the supercharging pressure and the intake air amount lower and lower than necessary. As a result, the scavenging pressure and the scavenging amount determined based on the supercharging pressure correspond to the operating state at that time regardless of the level of the engine speed, and a part of the exhaust gas remains in the cylinder stably. This allows the exhaust gas to be recirculated in the cylinder. For this reason, it becomes possible to reduce the emission amount of the harmful substance in the exhaust gas, and to suppress the variation in the emission amount.
【００１０】吸入空気量と過給圧との少なくともいずれ
か一方を正確に検出するためには、吸入空気状態検出手
段が、スーパーチャージャと２サイクルエンジンとの間
に設けられてなるものが好ましい。このような吸入空気
状態検出手段としては、吸入空気の圧力を検出する吸気
圧センサが挙げられる。このように、吸入空気状態検出
手段を吸気圧センサとすれば、２サイクルエンジンの過
給圧を検出することにより、２サイクルエンジンの背圧
を確認することが可能になる。In order to accurately detect at least one of the intake air amount and the supercharging pressure, it is preferable that the intake air state detecting means is provided between the supercharger and the two-stroke engine. An example of such an intake air state detecting means is an intake pressure sensor that detects the pressure of intake air. As described above, if the intake air state detecting means is an intake pressure sensor, the back pressure of the two-cycle engine can be confirmed by detecting the supercharging pressure of the two-cycle engine.
【００１１】また、吸入空気量を精度よく検出するため
には、吸入空気状態検出手段が、ターボチャージャの吸
気経路上流に設けられ、迂回路の出口が吸入空気状態検
出手段の下流側に接続されるものが好適である。加え
て、２サイクルエンジンの背圧を正確に、かつ容易に制
御するためには、ターボチャージャが、コンプレッサの
駆動力を調整して掃気圧を制御する駆動力可変手段を備
え、吸入空気状態検出手段が、スーパーチャージャから
過給される吸入空気の圧力を検出する吸気圧センサであ
るものが好ましい。In order to accurately detect the intake air amount, the intake air condition detecting means is provided upstream of the intake path of the turbocharger, and the outlet of the bypass is connected to the downstream side of the intake air condition detecting means. Are preferred. In addition, in order to accurately and easily control the back pressure of the two-stroke engine, the turbocharger is provided with a driving force variable means for adjusting the driving force of the compressor to control the scavenging pressure and detecting the intake air condition. Preferably, the means is an intake pressure sensor that detects the pressure of intake air supercharged from the supercharger.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。図１に概略構成を示す内燃機関は、ユニフロ
ー２サイクルディーゼルエンジン１（以下、エンジンと
略称する）で、シリンダ１ａの側壁部に掃気口１ｂを有
し、シリンダヘッド１ｃに設けられた排気口１ｅを開閉
する排気弁１ｄが取り付けられるもので、掃気口１ｂに
連通する吸気経路２には過給システム３が設けてある。
エンジン１は、掃気口１ｂから吸入された新気が排気口
１ｅの方向にのみすなわち単一方向に流れる構成であ
る。掃気口１ｂは、シリンダ１ａの周囲を取り巻くよう
にして複数カ所に開口しており、下死点前の所定クラン
ク角度、例えば５０°ＣＡで開き、下死点後の所定クラ
ンク角度、例えば５０°ＣＡで閉じるように配設してあ
り、それぞれが吸気経路２に連通している。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The internal combustion engine schematically shown in FIG. 1 is a uniflow two-stroke diesel engine 1 (hereinafter abbreviated as engine), having a scavenging port 1b on a side wall of a cylinder 1a, and an exhaust port 1e provided in a cylinder head 1c. An exhaust valve 1d that opens and closes the air is attached, and a supercharging system 3 is provided in an intake path 2 that communicates with the scavenging port 1b.
The engine 1 is configured such that fresh air sucked from the scavenging port 1b flows only in the direction of the exhaust port 1e, that is, in a single direction. The scavenging port 1b is opened at a plurality of locations so as to surround the periphery of the cylinder 1a, and opens at a predetermined crank angle before bottom dead center, for example, 50 ° CA, and a predetermined crank angle after bottom dead center, for example, 50 °. They are arranged so as to be closed by CA, each of which communicates with the intake path 2.
【００１３】過給システム３は、ターボチャージャ４と
スーパーチャージャ５とを備えている。ターボチャージ
ャ４は、エンジン１から見て吸気経路２の上流側に設け
られ、ターボチャージャ４で過給された過給空気を冷却
するためのインタークーラ６を介して、吸気経路２の下
流側にスーパーチャージャ５が直列に設けてある。ま
た、この過給システム３には、ターボチャージャ４とそ
の上流に設けられるエアクリーナ７との間に、吸入空気
量を検出するために吸入空気状態検出手段であるエアフ
ロメータ８が設けてあるとともに、エンジン１の入り口
すなわちスーパーチャージャ５とエンジン１との間に、
過給圧つまり掃気圧を検出するための吸入空気状態検出
手段である吸気圧センサ９が設けてある。さらに、この
過給システム３には、スーパーチャージャ５の出口と、
ターボチャージャ４にて上昇した吸気温度を下げるため
のインタークーラ６の入口との間を連通する迂回路であ
るバイパス通路１０が設けてあり、そのバイパス通路１
０には制御弁であるエアバイパスバルブ１０ａが設けて
ある。このエアバイパスバルブ１０ａは、エアフロメー
タ８により検出された空気量が、その時の運転状態に応
じた適正値となる目標値である目標空気量（目標掃気
量）ＧＡＴとなるように、電子制御装置１１により制御
される。ターボチャージャ４は、いわゆる可変ノズルタ
イプのもので、排気ガスを噴出するノズルのタービンに
対する角度を駆動力可変手段であるアクチュエータ４ａ
により変えることにより、低負荷からの加速時の過給圧
が効きはじめるまでのタイムラグをなくすことができ、
またコンプレッサ４ｂの駆動力を調整してエンジン１の
出口の背圧を変えることができるものである。このアク
チュエータ４ａは、後述するエンジン１を制御する電子
制御装置１１により、吸気圧センサ９による検出値であ
る掃気圧が、目標値である目標吸気管圧力ＰＩＭＴとな
るように制御される。The supercharging system 3 includes a turbocharger 4 and a supercharger 5. The turbocharger 4 is provided on the upstream side of the intake path 2 when viewed from the engine 1, and is provided on the downstream side of the intake path 2 via an intercooler 6 for cooling the supercharged air supercharged by the turbocharger 4. A supercharger 5 is provided in series. The supercharging system 3 further includes an air flow meter 8 serving as intake air condition detecting means for detecting an intake air amount between the turbocharger 4 and an air cleaner 7 provided upstream thereof. At the entrance of the engine 1, that is, between the supercharger 5 and the engine 1,
An intake pressure sensor 9 is provided as intake air state detecting means for detecting a supercharging pressure, that is, a scavenging pressure. Further, the supercharging system 3 includes an outlet of the supercharger 5,
A bypass passage 10 is provided, which is a detour that communicates with the inlet of the intercooler 6 for lowering the intake air temperature raised by the turbocharger 4.
0 is provided with an air bypass valve 10a as a control valve. The air bypass valve 10a controls the electronic control unit so that the air amount detected by the air flow meter 8 becomes a target air amount (target scavenging amount) GAT which is a target value that is an appropriate value according to the operation state at that time. 11. The turbocharger 4 is of a so-called variable nozzle type, in which the angle of the nozzle for ejecting exhaust gas with respect to the turbine is changed to an actuator 4a as a driving force varying means.
By changing the time, it is possible to eliminate the time lag until the boost pressure at the time of acceleration from low load starts to work,
Further, the back pressure at the outlet of the engine 1 can be changed by adjusting the driving force of the compressor 4b. The actuator 4a is controlled by an electronic control unit 11 for controlling the engine 1 described later so that the scavenging pressure detected by the intake pressure sensor 9 becomes the target intake pipe pressure PIMT which is the target value.
【００１４】電子制御装置１１は、マイクロコンピュー
タを主要な構成要素として、各種センサ類からの入力信
号に応じて、内蔵されている制御プログラムを実行する
ことにより、エンジンの運転状態を制御するものであ
る。この電子制御装置１１には、エンジン回転数ＮＥを
検出する回転数センサ１２から回転数信号ｎｅが、エア
フロメータ８から空気量信号ａｒが、及び吸気圧センサ
９から吸気管圧力信号ｐｐがそれぞれ入力されるととも
に、アクチュエータ４ａに対して可変ノズル制御信号ｖ
ｎを、エアバイパスバルブ１０ａに対して制御デューテ
ィ信号ｄｓをそれぞれ出力する。さらに、この電子制御
装置１１は、図２及び図３に概略構成を示す排気ガス再
循環（内部ＥＧＲ）制御プログラムを内蔵しており、エ
アバイパスバルブ１０及びアクチュエータを空気量信号
ａｒと吸気管圧力信号ｐｐとに基づいて制御する。制御
手順は、以下の通りである。The electronic control unit 11 controls the operation state of the engine by executing a built-in control program in accordance with input signals from various sensors using a microcomputer as a main component. is there. The electronic control unit 11 receives a rotational speed signal ne from a rotational speed sensor 12 for detecting an engine rotational speed NE, an air amount signal ar from an air flow meter 8, and an intake pipe pressure signal pp from an intake pressure sensor 9. And a variable nozzle control signal v for the actuator 4a.
and outputs a control duty signal ds to the air bypass valve 10a. Further, the electronic control unit 11 has a built-in exhaust gas recirculation (internal EGR) control program schematically shown in FIGS. 2 and 3, and controls the air bypass valve 10 and the actuator to control the air amount signal ar and the intake pipe pressure. The control is performed based on the signal pp. The control procedure is as follows.
【００１５】シリンダ１ａ内に排気ガスの一部の残留さ
せる内部ＥＧＲ制御は、実際の空気量ＧＡＲが目標空気
量ＧＡＴとなるように、エアバイパスバルブ１０ａの制
御デューティを決定し、決定した制御デューティにより
エアバイパスバルブ１０ａを制御してシリンダ１ａに残
留する一部の排気ガスの量を制御するものである。まず
ステップＳ１において、あらかじめマップにより設定さ
れたエンジン回転数ＮＥと燃料噴射量ＱＦＩＮとに基づ
いて、エアフロメータ８が吸入空気量を検出した時点の
運転状態に対応する目標空気量ＧＡＴを演算する。この
マップには、代表的なエンジン回転数ＮＥと燃料噴射量
ＱＦＩＮとが設定してあり、それ以外のものについて
は、補間計算により求めるものである。ステップＳ２で
は、エアフロメータ８により検出した空気量信号ａｒに
より実際の空気量ＧＡＲを計測する。ステップＳ３で
は、エンジン回転数ＮＥと燃料噴射量ＱＦＩＮとによ
り、エアバイパスバルブ１０ａの基本デューティＤＢＡ
ＳＥを演算する。ステップＳ４では、目標空気量ＧＡＴ
と実際の空気量ＧＡＲとの差に基づいて、下式により最
終デューティＦＤＵＴＹを決定する。 ＦＤＵＴＹ＝ＤＢＡＳＥ＋ＫＰ（ＧＡＴ−ＧＡＲ） ただし、ＫＰは、フィードバック制御を行うための補正
係数である。The internal EGR control in which a part of the exhaust gas remains in the cylinder 1a is performed by determining the control duty of the air bypass valve 10a so that the actual air amount GAR becomes equal to the target air amount GAT. Controls the amount of the exhaust gas remaining in the cylinder 1a by controlling the air bypass valve 10a. First, in step S1, a target air amount GAT corresponding to the operating state at the time when the air flow meter 8 detects the intake air amount is calculated based on the engine speed NE and the fuel injection amount QFIN set in advance in the map. In this map, a typical engine speed NE and a fuel injection amount QFIN are set, and the other values are obtained by interpolation calculation. In step S2, the actual air amount GAR is measured based on the air amount signal ar detected by the air flow meter 8. In step S3, the basic duty DBA of the air bypass valve 10a is calculated based on the engine speed NE and the fuel injection amount QFIN.
Calculate SE. In step S4, the target air amount GAT
And the actual air amount GAR, a final duty FDUTY is determined by the following equation. FDUTY = DBASE + KP (GAT-GAR) where KP is a correction coefficient for performing feedback control.
【００１６】次に、ＥＧＲ制御の精度を高くするための
ターボチャージャ４の可変ノズル制御は、まずステップ
Ｓ１１では、エンジン回転数ＮＥと燃料噴射量ＱＦＩＮ
とにより吸気圧センサ９がエンジン１に過給される空気
の過給圧を検出した時点の運転状態に対応する基本吸気
管圧力ＰＩＭＢを演算する。ステップＳ１２では、ター
ボチャージャ４やエンジン１が運転限界とならないため
の限界吸気管圧力ＰＩＭＬを演算する。この限界吸気管
圧力ＰＩＭＬは、エンジン１及びターボチャージャ４の
上限における限界となる回転数に基づいて設定するもの
である。ステップＳ１３では、目標吸気管圧力ＰＩＭＴ
を、基本吸気管圧力ＰＩＭＢと限界吸気管圧力ＰＩＭＬ
とのいずれか小さい方に設定する。すなわち、ステップ
Ｓ１１で得られた基本吸気管圧力ＰＩＭＢが限界吸気管
圧力ＰＩＭＬより小さい場合は、目標吸気管圧力ＰＩＭ
Ｔを基本吸気管圧力ＰＩＭＢで、基本吸気管圧力ＰＩＭ
Ｂが限界吸気管圧力ＰＩＭＬより大きい場合は、目標吸
気管圧力ＰＩＭＴを限界吸気管圧力ＰＩＭＬで、それぞ
れ設定する。Next, in the variable nozzle control of the turbocharger 4 for increasing the accuracy of the EGR control, first, in step S11, the engine speed NE and the fuel injection amount QFIN
Then, the basic intake pipe pressure PIMB corresponding to the operating state at the time when the intake pressure sensor 9 detects the supercharging pressure of the air supercharged to the engine 1 is calculated. In step S12, a limit intake pipe pressure PIML is calculated so that the turbocharger 4 and the engine 1 do not reach the operation limit. The limit intake pipe pressure PIML is set based on the upper limit rotation speed of the engine 1 and the turbocharger 4. In step S13, the target intake pipe pressure PIMT
To the basic intake pipe pressure PIMB and the limit intake pipe pressure PIML
Set to the smaller of That is, when the basic intake pipe pressure PIMB obtained in step S11 is smaller than the limit intake pipe pressure PIML, the target intake pipe pressure PIM
T is the basic intake pipe pressure PIM and the basic intake pipe pressure PIM
When B is larger than the limit intake pipe pressure PIML, the target intake pipe pressure PIMT is set by the limit intake pipe pressure PIML.
【００１７】ステップＳ１４では、吸気圧センサ９にて
検出した吸気圧信号ｐｐにより実際の吸気管圧力ＰＩＭ
Ｒを計測する。このように実際の吸気管圧力ＰＩＭＲを
計測することにより、エンジン１の出口の圧力すなわち
背圧を推定的に測定できるものとなる。ステップＳ１５
では、エンジン回転数ＮＥと燃料噴射量ＱＦＩＮとによ
り、アクチュエータ４ａの基本デューティＤＥＢＡＳＥ
を演算する。ステップＳ１６では、実際の吸気管圧力Ｐ
ＩＭＲと目標吸気管圧力ＰＩＭＴとの差に基づいて最終
デューティＦＡＤＵＴＹを下式により決定する。 ＦＡＤＵＴＹ＝ＤＥＢＡＳＥ＋ＫＰ（ＰＩＭＲ−ＰＩＭ
Ｔ） そして、この最終デューティＦＡＤＵＴＹにより可変ノ
ズル制御信号ｖｎを制御して、ターボチャージャ４のア
クチュエータ４ａを制御するものである。In step S14, the actual intake pipe pressure PIM is calculated based on the intake pressure signal pp detected by the intake pressure sensor 9.
Measure R. Thus, by measuring the actual intake pipe pressure PIMR, the pressure at the outlet of the engine 1, that is, the back pressure can be estimated and measured. Step S15
Then, the basic duty DEBASE of the actuator 4a is determined based on the engine speed NE and the fuel injection amount QFIN.
Is calculated. In step S16, the actual intake pipe pressure P
The final duty FADUTY is determined by the following equation based on the difference between the IMR and the target intake pipe pressure PIMT. FADUTY = DEBASE + KP (PIMR-PIM
T) The variable nozzle control signal vn is controlled by the final duty FADUTY to control the actuator 4a of the turbocharger 4.
【００１８】このような構成において、エンジン１が運
転されると、エアクリーナ７を介して吸気系路２に吸入
される空気は、過給システム３を介して掃気口１ｂから
シリンダ１ａに過給される。すなわち、このエンジン１
にあっては、爆発行程の後にピストン１ｆが降下し掃気
口１ｂが開成した時点から、燃焼ガスの掃気が行われ、
排気弁１ｄを介して排気エネルギである排気ガスがター
ボチャージャ４に供給される。これによりターボチャー
ジャ４が作動するとともにスーパーチャージャ５が作動
し、エンジン１に吸入空気が過給される。In such a configuration, when the engine 1 is operated, the air sucked into the intake passage 2 through the air cleaner 7 is supercharged from the scavenging port 1b to the cylinder 1a through the supercharging system 3. You. That is, this engine 1
In the case, after the piston 1f descends after the explosion stroke and the scavenging port 1b is opened, scavenging of the combustion gas is performed,
Exhaust gas as exhaust energy is supplied to the turbocharger 4 via the exhaust valve 1d. As a result, the turbocharger 4 operates and the supercharger 5 operates, and the intake air is supercharged to the engine 1.
【００１９】このような運転状態で、ステップＳ１〜ス
テップＳ４を実行し、エアバイパスバルブ１０ａをステ
ップＳ４にて決定した最終デューティＦＤＵＴＹに基づ
いて開閉制御し、スーパーチャージャ５からエンジン１
に入る吸入空気の一部をバイパス通路１０に迂回させ
て、実際にエンジン１に入る空気量が目標空気量ＧＡＴ
となるようにフィードバック制御する。これにより、ス
ーパーチャージャ５の過給圧が低下してスーパーチャー
ジャ５の仕事量が減少し、掃気に係わる空気量が減少し
て目標空気量ＧＡＴになる。したがって、エンジンの運
転状態に応じて、燃焼ガスの全てが新気と入れ代わるこ
となく、排気ガスの一部がシリンダ１ａ内に残留するこ
とになり、次回の爆発において混合気に排気ガスの一部
が混合して内部ＥＧＲ制御を行うことができる。しかも
この場合、エンジン１に吸入される空気量をエアバイパ
スバルブ１０ａを調整してフィードバック制御するの
で、スーパーチャージャ５はエンジン負荷の大小にかか
わらず適正な量に制御され、エンジン１の運転状態によ
り排気ガス中のエミッションの量がばらつくのを防止す
ることができる。In such an operating state, steps S1 to S4 are executed, and the air bypass valve 10a is opened and closed based on the final duty FDUTY determined in step S4.
Part of the intake air entering the engine 1 is bypassed to the bypass passage 10, and the amount of air actually entering the engine 1 is reduced to the target air amount GAT.
Feedback control is performed so that As a result, the supercharging pressure of the supercharger 5 decreases, the work amount of the supercharger 5 decreases, and the amount of air related to scavenging decreases to reach the target air amount GAT. Therefore, depending on the operating state of the engine, all of the combustion gas does not replace the fresh air, and part of the exhaust gas remains in the cylinder 1a. Are mixed to perform internal EGR control. Moreover, in this case, the amount of air taken into the engine 1 is feedback-controlled by adjusting the air bypass valve 10a, so that the supercharger 5 is controlled to an appropriate amount regardless of the magnitude of the engine load. Variations in the amount of emissions in the exhaust gas can be prevented.
【００２０】これに並行して、ステップＳ１１〜ステッ
プＳ１６を実行し、エンジン１の入口における吸入空気
の圧力が、目標吸気管圧力ＰＩＭＴとなるようにターボ
チャージャ４のアクチュエータ４ａを、決定した最終デ
ューティＦＡＤＵＴＹによりフィードバック制御する。
すなわち、アクチュエータ４ａを変化させることによ
り、図示しないターボシャージャ４のノズル部分で排気
抵抗が増加し、よって背圧が上昇することになる。この
結果、エンジン１が２サイクルであるため、掃気口１ｂ
から入る新気はシリンダ１ａ内に入りにくくなり、掃気
圧が減少することになる。つまり、アクチュエータ４ａ
を最終デューティＦＡＤＵＴＹによりエンジン１の背圧
が上昇する方向に制御し、ターボチャージャ４からの過
給気による掃気圧を下げるように制御することができ
る。このように、エンジン１の出口の圧力つまり背圧を
制御することにより、掃気に際しての掃気圧が制御され
るので、掃気圧の高低により残留する一部の排気ガスの
量を運転状態に対して適正なものとすることができ、掃
気における空気量を適正量に制御することと相乗して精
度よく内部ＥＧＲ制御を行うことができる。この結果、
排気ガスに含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等の排出量を低
減することができ、エミッションを向上させることがで
きる。At the same time, steps S11 to S16 are executed, and the actuator 4a of the turbocharger 4 is adjusted to the final duty ratio so that the pressure of the intake air at the inlet of the engine 1 becomes the target intake pipe pressure PIMT. Feedback control is performed by FADUTY.
In other words, by changing the actuator 4a, the exhaust resistance increases at the nozzle portion of the turbo-sharger 4 (not shown), and the back pressure increases. As a result, since the engine 1 has two cycles, the scavenging port 1b
It becomes difficult for fresh air entering from the cylinder 1a to enter, and the scavenging pressure decreases. That is, the actuator 4a
Can be controlled by the final duty FADUTY in the direction in which the back pressure of the engine 1 increases, and the scavenging pressure due to the supercharging from the turbocharger 4 can be controlled to be reduced. Thus, by controlling the pressure at the outlet of the engine 1, that is, the back pressure, the scavenging pressure at the time of scavenging is controlled. Therefore, the amount of a part of the exhaust gas remaining due to the level of the scavenging pressure is changed with respect to the operating state. The internal EGR control can be accurately performed in synergy with controlling the air amount in the scavenging to an appropriate amount. As a result,
The emission amount of HC, CO, NOx and the like contained in the exhaust gas can be reduced, and the emission can be improved.
【００２１】なお、本発明は以上に説明した実施例に限
定されるものではない。上記実施例にあっては、ユニフ
ロー２サイクルディーゼルエンジンの例を説明したが、
ユニフロー２サイクルガソリンエンジンであってもよ
い。また、ターボチャージャとスーパーチャージャとが
吸気系路において直列に配置される過給システムを説明
したが、これらが並列に配置されるものであってもよ
い。また、エアバイパス通路は、スーパーチャージャの
出口から大気に開放するように、あるいはエアクリーナ
の下流に接続するように構成するものであってもよい。The present invention is not limited to the embodiment described above. In the above embodiment, the example of the uniflow two-cycle diesel engine has been described.
It may be a uniflow two-cycle gasoline engine. In addition, the turbocharger and the supercharger have been described as the supercharging system arranged in series in the intake passage, but they may be arranged in parallel. Further, the air bypass passage may be configured to be open to the atmosphere from the outlet of the supercharger or to be connected downstream of the air cleaner.
【００２２】さらに、ターボチャージャにあっては、可
変ノズル式のもの以外に、タービンのフィンの傾斜角を
可変して、過給圧を制御するものであってもよい。その
他、各部の構成は図示例に限定されるものではなく、本
発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。Further, in the turbocharger, besides the variable nozzle type, the turbocharger may be configured to control the supercharging pressure by changing the inclination angle of the fin of the turbine. In addition, the configuration of each unit is not limited to the illustrated example, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、吸入空
気の圧力及び吸入量を、吸気経路の吸入空気の状態を吸
入空気状態検出手段により検出して、その検出値が目標
値になるように迂回路の制御弁をフィードバック制御す
るので、燃焼ガスの一部をシリンダ内に確実に残留させ
ることができ、内部ＥＧＲ制御における排気ガス量を正
確に制御することができ、エミッションを向上させるこ
とができる。また、フィードバック制御により吸入空気
の状態を目標値に制御するため、排気ガス中のＨＣ、Ｃ
Ｏ、ＮＯｘ等の排出量のばらつきを抑制することができ
る。As described above, according to the present invention, the pressure and the intake amount of the intake air are detected by the intake air state detecting means for the state of the intake air in the intake path, and the detected values are set to the target values. Since the detour control valve is feedback-controlled so that a part of the combustion gas remains in the cylinder, the amount of exhaust gas in the internal EGR control can be accurately controlled and the emission is improved. Can be done. Further, since the state of the intake air is controlled to a target value by the feedback control, HC and C in the exhaust gas are controlled.
Variations in the emission amounts of O, NOx, etc. can be suppressed.
【００２４】吸入空気状態検出手段が、スーパーチャー
ジャと２サイクルエンジンとの間に設けられてなるもの
であれば、吸入空気量と過給圧との少なくともいずれか
一方を正確に検出することができる。このように吸入空
気状態検出手段を配置することにより、吸入空気量ある
いは過給圧を２サイクルエンジンの入口において検出で
き、迂回路の接続構造の自由度を高くすることができ
る。If the intake air condition detecting means is provided between the supercharger and the two-stroke engine, it is possible to accurately detect at least one of the intake air amount and the supercharging pressure. . By arranging the intake air condition detecting means in this manner, the intake air amount or the supercharging pressure can be detected at the inlet of the two-stroke engine, and the degree of freedom of the detour connection structure can be increased.
【００２５】また、吸入空気状態検出手段が、ターボチ
ャージャの吸気経路上流に設けられ、迂回路の出口が吸
入空気状態検出手段の下流側に接続されるものであれ
ば、迂回路の配置のいかんにかかわらず、吸入空気量を
精度よく検出することができる。したがって、吸気系路
に吸入される吸入空気量言い換えれば２サイクルエンジ
ンに吸入される空気量が、目標値となるように正確に制
御できるので、シリンダ内に残留させる排気ガスの量を
正確にフィードバック制御することができる。If the intake air condition detecting means is provided upstream of the intake path of the turbocharger, and the outlet of the bypass is connected to the downstream side of the intake air condition detecting means, the arrangement of the bypass is not limited. Irrespective of this, the amount of intake air can be accurately detected. Therefore, the amount of intake air taken into the intake passage, in other words, the amount of air taken into the two-stroke engine can be accurately controlled so as to be a target value, so that the amount of exhaust gas remaining in the cylinder is accurately fed back. Can be controlled.
【００２６】加えて、ターボチャージャが、コンプレッ
サの駆動力を調整して掃気圧を制御する駆動力可変手段
を備え、吸入空気状態検出手段が、スーパーチャージャ
から過給される吸入空気の圧力を検出する吸気圧センサ
であるものであれば、２サイクルエンジンの背圧を正確
に、かつ容易に制御することができる。したがって、吸
入空気の状態、つまり目標空気量となるように吸入空気
量を制御し、２サイクルエンジンの入口における圧力を
目標値となるように出口の背圧を制御でき、運転状態に
応じた吸入空気量及び背圧を保持でき、シリンダ内に残
留させる排気ガスの量を正確にフィードバック制御する
ことができる。In addition, the turbocharger is provided with a driving force variable means for adjusting the driving force of the compressor to control the scavenging pressure, and the intake air state detecting means detects the pressure of the intake air supercharged from the supercharger. If it is an intake pressure sensor that performs the control, the back pressure of the two-cycle engine can be accurately and easily controlled. Therefore, the state of the intake air, that is, the intake air amount can be controlled so as to become the target air amount, and the back pressure at the outlet can be controlled so that the pressure at the inlet of the two-stroke engine becomes the target value. The amount of air and the back pressure can be maintained, and the amount of exhaust gas remaining in the cylinder can be accurately feedback controlled.
【図１】本発明の一実施例を適用するユニフロー２サイ
クルエンジンの概略構成を示す構成説明図。FIG. 1 is a configuration explanatory view showing a schematic configuration of a uniflow two-cycle engine to which an embodiment of the present invention is applied.
【図２】同実施例の制御手順の概略を示すフローチャー
ト。FIG. 2 is a flowchart showing an outline of a control procedure of the embodiment.
【図３】同実施例の制御手順の概略を示すフローチャー
ト。FIG. 3 is a flowchart showing an outline of a control procedure of the embodiment.
１…ユニフロー２サイクルエンジン １ａ…シリンダ １ｂ…掃気口 ２…吸気経路 ３…過給システム ４…ターボチャージャ ５…スーパーチャージャ ８…エアフロメータ ９…吸気圧センサ １０…バイパス通路 １０ａ…エアバイパスバルブ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Uniflow 2 cycle engine 1a ... Cylinder 1b ... Scavenging port 2 ... Intake path 3 ... Supercharging system 4 ... Turbocharger 5 ... Supercharger 8 ... Air flow meter 9 ... Intake pressure sensor 10 ... Bypass passage 10a ... Air bypass valve
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｂ 33/00 Ｆ０２Ｂ 33/00 Ｃ 37/00 ３０２ 37/00 ３０２Ｆ 37/16 37/04 Ａ 37/04 39/02 37/24 Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１Ｈ 39/02 ３０１Ｂ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１ ３１１Ｂ 23/00 Ａ ３１１ Ｊ 23/00 41/02 ３０１Ｂ ３０１Ｄ 41/02 ３０１ ３０１Ｅ 43/00 ３０１Ｒ ３０１Ｎ 43/00 ３０１ 45/00 ３６４Ｅ Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０３Ｇ 45/00 ３６４ 37/12 ３０１Ｑ Ｆターム(参考） 3G005 DA04 EA15 EA16 EA23 FA35 FA54 GA04 GB18 GB24 GD11 GD16 GE01 HA12 JA24 JA45 3G062 AA02 AA05 AA10 ED06 FA08 GA01 GA06 GA14 GA15 3G084 AA02 BA07 BA20 DA10 FA07 FA11 FA12 3G092 AA02 AA03 AA18 DB02 DB03 DB05 DC04 DC12 DE15S DF01 DF06 EA09 EC01 EC08 FA17 FA18 FA21 HA01X HA01Z HA05Z HA16Z HB01Z HE01Z 3G301 HA03 HA11 HA13 JA21 LA00 ND01 PA01Z PA07Z PA16A PA16Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02B 33/00 F02B 33/00 C 37/00 302 37/00 302F 37/16 37/04 A 37/04 39/02 37/24 F02D 21/08 301H 39/02 301B F02D 21/08 301 311B 23/00 A 311 J 23/00 41/02 301B 301D 41/02 301 301E 43/00 301R 301N 43/00 301 45 / 00364E F02B 37/00 303G 45/00 364 37/12 301Q F-term (reference) 3G005 DA04 EA15 EA16 EA23 FA35 FA54 GA04 GB18 GB24 GD11 GD16 GE01 HA12 JA24 JA45 3G062 AA02 AA05 AA10 ED06 FA08 GA01 GA08 GA14 GA07 BA20 DA10 FA07 FA11 FA12 3G092 AA02 AA03 AA18 DB02 DB03 DB05 DC04 DC12 DE15S DF01 DF06 EA09 EC01 EC08 FA17 FA18 FA21 HA01X HA01Z HA05Z HA16Z HB0 1Z HE01Z 3G301 HA03 HA11 HA13 JA21 LA00 ND01 PA01Z PA07Z PA16A PA16Z
Claims (4)
する２サイクルエンジンにおいて、排気エネルギを利用
して吸入空気を過給するターボチャージャとエンジン回
転を利用して吸入空気を過給するスーパーチャージャと
を備える過給システムを吸気経路に設けてなり、過給シ
ステムがスーパーチャージャの過給圧を制御弁により選
択的に迂回させる迂回路を有し、その迂回路の制御弁を
制御することにより２サイクルエンジンの過給圧を制御
するものであって、吸気経路に設けて吸入空気の状態を
検出する吸入空気状態検出手段の検出値が目標値となる
ように制御弁をフィードバック制御することを特徴とす
る２サイクルエンジンの排気ガス再循環制御方法。1. A two-cycle engine having a scavenging port communicating with an intake passage in a cylinder, a turbocharger for supercharging intake air using exhaust energy and a supercharger for supercharging intake air using engine rotation. By providing a supercharging system provided in the intake path, the supercharging system has a bypass that selectively bypasses the supercharging pressure of the supercharger by a control valve, and by controlling the control valve of the bypass. A control method for controlling a supercharging pressure of a two-stroke engine, wherein feedback control of a control valve is provided such that a control value provided by an intake air condition detecting means for detecting a condition of intake air provided in an intake passage becomes a target value. A method for controlling exhaust gas recirculation of a two-cycle engine.
ジャと２サイクルエンジンとの間に設けられてなること
を特徴とする請求項１記載の２サイクルエンジンの排気
ガス再循環制御方法。2. The exhaust gas recirculation control method for a two-stroke engine according to claim 1, wherein said intake air condition detecting means is provided between the supercharger and the two-stroke engine.
ャの吸気経路上流に設けられ、迂回路の出口が吸入空気
状態検出手段の下流側に接続されることを特徴とする請
求項１記載の２サイクルエンジンの排気ガス再循環制御
方法。3. The intake air condition detecting means is provided upstream of an intake path of a turbocharger, and an outlet of a bypass is connected to a downstream side of the intake air condition detecting means. Exhaust gas recirculation control method for cycle engine.
力を調整して掃気圧を制御する駆動力可変手段を備え、
吸入空気状態検出手段が、スーパーチャージャから過給
される吸入空気の圧力を検出する吸気圧センサであるこ
とを特徴とする請求項１、２又は３記載の２サイクルエ
ンジンの排気ガス再循環制御方法。4. A turbocharger includes driving force variable means for controlling a scavenging pressure by adjusting a driving force of a compressor,
4. The exhaust gas recirculation control method for a two-stroke engine according to claim 1, wherein the intake air condition detecting means is an intake pressure sensor for detecting a pressure of intake air supercharged from a supercharger. .
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