JP2007120455A - Exhaust emission control system for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification system for an internal combustion engine.
内燃機関から大気中に放出される窒素酸化物(以下、「NOx」という)の量を低減する技術として、排気再循環(以下、「EGR」という)装置及び吸蔵還元型NOx触媒(以下、「NOx触媒」という)を備えた排気浄化システムが知られている。 As a technique for reducing the amount of nitrogen oxides (hereinafter referred to as “NOx”) released from the internal combustion engine into the atmosphere, an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as “EGR”) device and an NOx storage reduction catalyst (hereinafter referred to as “NOX”). 2. Description of the Related Art Exhaust gas purification systems equipped with “NOx catalyst” are known.
このような排気浄化システムでは、NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元浄化するために内燃機関の排気枝管に添加された燃料などの還元剤(以下、「添加燃料」という)の一部が、EGRによる排気(以下、「EGRガス」という)とともに内燃機関の吸気系に搬送されることがある。 In such an exhaust purification system, a part of a reducing agent (hereinafter referred to as “added fuel”) such as fuel added to the exhaust branch pipe of the internal combustion engine in order to reduce and purify NOx occluded in the NOx catalyst, The exhaust gas may be transported to the intake system of the internal combustion engine together with exhaust gas by EGR (hereinafter referred to as “EGR gas”).
その場合、内燃機関の気筒に対して余分の燃料が供給されることになり、トルク変動や過早着火などの不具合が発生する可能性がある。 In this case, excess fuel is supplied to the cylinders of the internal combustion engine, which may cause problems such as torque fluctuations and pre-ignition.
それに対して、排気枝管における燃料添加装置、EGR用の排気取り出し口、及び気筒の位置関係に着目し、複数の気筒のうち排気行程中に排出された排気が排気取り出し口方向に流れる可能性がある場所に位置する気筒において排気行程が行われた時は、燃料添加装置による燃料添加を禁止することにより、添加燃料がEGRガスとともに吸気系へ搬送されることを抑制することを目的とした排気浄化システムが本願出願人により開発されている(特許文献1参照)。
上記の排気浄化システムにおいて燃料添加装置や排気取り出し口の設置形態、排気枝管の形状などを適切に設計することにより、添加燃料の吸気系への搬送量を極力低減することが望ましいが、搭載などの制約から添加燃料が吸気系へ搬送されることを完全に防止することは難しい場合もあり得る。 In the above exhaust purification system, it is desirable to reduce the amount of added fuel to the intake system as much as possible by appropriately designing the installation mode of the fuel addition device and exhaust outlet, the shape of the exhaust branch pipe, etc. It may be difficult to completely prevent the added fuel from being transported to the intake system due to restrictions such as the above.
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気系へ添加された燃料がEGRガスとともに内燃機関の吸気系に搬送された場合においても、内燃機関の運転状態に不具合が発生することを抑制する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and even when the fuel added to the exhaust system of the internal combustion engine is transported to the intake system of the internal combustion engine together with the EGR gas, the operation state of the internal combustion engine is defective. It aims at providing the technique which suppresses that generation | occurrence | production occurs.
上記目的を達成するための本発明は、内燃機関の排気系へ添加された燃料がEGRガスとともに内燃機関の吸気系に搬送された場合には、搬送された燃料量に応じて内燃機関の燃料噴射量を減量することを最大の特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the present invention, when the fuel added to the exhaust system of the internal combustion engine is transported together with the EGR gas to the intake system of the internal combustion engine, the fuel of the internal combustion engine depends on the amount of fuel transported. The greatest feature is to reduce the injection amount.
より詳しくは、本発明の内燃機関の排気浄化システムは、
内燃機関の気筒へ燃料を供給する燃料供給装置と、
前記内燃機関の排気枝管内に燃料を添加する燃料添加装置と、
前記排気枝管内を流れる排気の一部を前記内燃機関の吸気系に再循環させる排気再循環装置と、
前記燃料添加装置から添加された燃料が前記排気再循環装置によって排気とともに前記吸気系に搬送されたことを検出する検出手段と、
前記排気再循環装置によって排気とともに前記吸気系に搬送された燃料の量を推定する推定手段と、
前記推定手段の推定量に応じて前記燃料供給装置から供給される燃料を減量制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
More specifically, the exhaust gas purification system for an internal combustion engine of the present invention is
A fuel supply device for supplying fuel to a cylinder of the internal combustion engine;
A fuel addition device for adding fuel into the exhaust branch pipe of the internal combustion engine;
An exhaust gas recirculation device for recirculating a part of the exhaust gas flowing through the exhaust branch pipe to the intake system of the internal combustion engine;
Detecting means for detecting that the fuel added from the fuel adding device is conveyed to the intake system together with exhaust by the exhaust gas recirculation device;
Estimating means for estimating an amount of fuel conveyed to the intake system together with exhaust by the exhaust gas recirculation device;
Control means for reducing the amount of fuel supplied from the fuel supply device in accordance with the estimated amount of the estimating means;
It is characterized by providing.
燃料添加装置と排気再循環装置とを備えた排気浄化システムでは、燃料添加装置から内燃機関の排気系へ添加された燃料がEGRガスとともに内燃機関の吸気系に搬送されてしまうことがある。 In an exhaust purification system including a fuel addition device and an exhaust gas recirculation device, fuel added from the fuel addition device to the exhaust system of the internal combustion engine may be transported together with EGR gas to the intake system of the internal combustion engine.
そこで、本発明の排気浄化システムでは、添加燃料が排気再循環装置によって吸気系に搬送された場合は、搬送された添加燃料量に応じて燃料供給装置による燃料供給量を減量制御するようにした。 Therefore, in the exhaust purification system of the present invention, when the added fuel is transferred to the intake system by the exhaust gas recirculation device, the amount of fuel supplied by the fuel supply device is controlled to decrease according to the amount of added fuel transferred. .
これにより、気筒に供給される燃料の総量が過剰になることが抑制され、空燃比の乱れやトルク変動の発生を抑制することが可能になる。その結果、添加燃料が排気再循環装置によって内燃機関の吸気系に搬送された場合においても、内燃機関の運転状態に不具合が発生することを抑制できる。 As a result, it is possible to suppress the total amount of fuel supplied to the cylinder from becoming excessive, and to suppress the occurrence of air-fuel ratio disturbance and torque fluctuation. As a result, even when the added fuel is transferred to the intake system of the internal combustion engine by the exhaust gas recirculation device, it is possible to suppress the occurrence of problems in the operating state of the internal combustion engine.
本発明の排気浄化システムでは、排気再循環装置による添加燃料の搬送量を推定手段によって推定するようにしている。添加燃料の搬送量を推定する方法としては、EGR率及び燃料添加量に基づいて推定する方法を例示することができる。これは、燃料添加装置から添加された燃料のうち吸気系に搬送される燃料の割合がEGR率と正の相関関係を有するからである。ここでいうEGR率は、内燃機関の吸気系に再循環する排気の量(以下、「EGRガス量」という)と吸入空気量との和に対するEGRガス量の比率を表す。 In the exhaust purification system of the present invention, the amount of fuel added by the exhaust gas recirculation device is estimated by the estimating means. As a method for estimating the amount of the added fuel conveyed, a method for estimating based on the EGR rate and the amount of fuel added can be exemplified. This is because the proportion of the fuel transferred from the fuel addition device to the intake system has a positive correlation with the EGR rate. Here, the EGR rate represents the ratio of the amount of EGR gas to the sum of the amount of exhaust gas recirculated to the intake system of the internal combustion engine (hereinafter referred to as “EGR gas amount”) and the amount of intake air.
本発明の排気浄化システムでは、排気再循環装置による添加燃料の搬送が検出された場合にのみ減量制御が行われるようにしている。これは、燃料添加装置によって燃料が添加されている場合であっても添加燃料が吸気系へ搬送されない場合もあり得るからである。本発明の排気浄化システムでは、そのような場合には減量制御が行われないので、気筒への燃料供給量が過少になることが抑制される。 In the exhaust purification system of the present invention, the reduction control is performed only when the transport of the added fuel by the exhaust gas recirculation device is detected. This is because the added fuel may not be transferred to the intake system even when the fuel is added by the fuel addition device. In the exhaust purification system of the present invention, since the reduction control is not performed in such a case, the fuel supply amount to the cylinder is suppressed from becoming excessive.
添加燃料の吸気系への搬送を検出する方法としては、EGRガスに含まれる燃料の量が通常の場合より多い場合や、排気枝管より下流の排気に含まれる燃料の量が通常の場合より少ない場合に、添加燃料の一部が排気再循環装置によって吸気系へ搬送されていると判定する方法を例示することができる。 As a method for detecting the conveyance of the added fuel to the intake system, the amount of fuel contained in the EGR gas is larger than usual, or the amount of fuel contained in the exhaust downstream of the exhaust branch pipe is larger than usual. In a case where the amount of the added fuel is small, a method of determining that a part of the added fuel is conveyed to the intake system by the exhaust gas recirculation device can be exemplified.
また、排気枝管における燃料添加装置、EGR用の排気取り出し口、及び排気行程中の気筒の位置関係から添加燃料が吸気系に搬送されるか否かを判別するようにしてもよい。その際、何れの気筒が排気行程となる時に燃料が吸気系へ搬送されるかを予め実験的に求めておくようにしても良い。 Further, it may be determined whether or not the added fuel is conveyed to the intake system from the positional relationship among the fuel addition device in the exhaust branch pipe, the exhaust outlet for EGR, and the cylinder in the exhaust stroke. At that time, it may be experimentally determined in advance which cylinder is in the exhaust stroke and the fuel is transferred to the intake system.
ところで、EGRガスが排気枝管から吸気系に到達するまでにはある程度の時間を要するため、燃料添加装置の添加燃料が内燃機関の吸気系に到達するまでにも同程度の時間がかかることになる。 By the way, since it takes a certain amount of time for the EGR gas to reach the intake system from the exhaust branch pipe, it takes a similar amount of time for the added fuel of the fuel addition device to reach the intake system of the internal combustion engine. Become.
従って、減量制御が実行される時期は、燃料添加装置による燃料添加が開始されてから添加燃料が吸気系に到達するまでに要する時間を考慮して定められることが好ましい。 Therefore, it is preferable that the timing when the reduction control is executed is determined in consideration of the time required for the added fuel to reach the intake system after the fuel addition by the fuel addition device is started.
そこで、本発明の排気浄化システムでは、EGRガスの流量に応じて減量制御が行われる時期が定められるようにしてもよい。これは、EGRガスの流量と添加燃料が吸気系に到達するまでに要する時間とは負の相関関係を有するからである。 Therefore, in the exhaust purification system of the present invention, the time when the reduction control is performed may be determined according to the flow rate of the EGR gas. This is because the EGR gas flow rate and the time required for the added fuel to reach the intake system have a negative correlation.
これにより、気筒に供給される燃料が実際に増加し始めるタイミングと同期して減量制御を行うことができる。その結果、気筒に対する燃料供給量の変動をより確実に抑制することが可能になる。 Thereby, the reduction control can be performed in synchronization with the timing at which the fuel supplied to the cylinder actually starts to increase. As a result, it is possible to more reliably suppress fluctuations in the fuel supply amount to the cylinder.
燃料添加装置からの燃料添加が開始された直後の添加燃料は排気枝管内に局所的に偏在するため、EGRガスとともに内燃機関の吸気系へ搬送される添加燃料は徐々に増加する。それに応じて気筒に流入する添加燃料量も急激に増加するのではなく、徐々に増加する。また、燃料添加装置からの燃料添加が停止された場合も、気筒に吸入される添加燃料量は徐々に減少して通常時の燃料供給量に戻る。 Since the added fuel immediately after the fuel addition from the fuel adding device is locally unevenly distributed in the exhaust branch pipe, the added fuel conveyed to the intake system of the internal combustion engine together with the EGR gas gradually increases. Accordingly, the amount of added fuel flowing into the cylinder does not increase rapidly but gradually increases. Also, when the fuel addition from the fuel addition device is stopped, the amount of added fuel sucked into the cylinder gradually decreases and returns to the normal fuel supply amount.
そこで、本発明の排気浄化システムでは、減量制御の開始時及び終了時に筒内噴射量を徐々に増減させるようにしてもよい。これにより、気筒に供給される燃料量の添加燃料の搬送による変動をより確実に抑制することができる。その結果、添加燃料が搬送された場合であっても、内燃機関の運転状態に不具合が発生することを抑制することが可能になる。 Therefore, in the exhaust purification system of the present invention, the in-cylinder injection amount may be gradually increased or decreased at the start and end of the reduction control. Thereby, the fluctuation | variation by the conveyance of the addition fuel of the fuel quantity supplied to a cylinder can be suppressed more reliably. As a result, even when the added fuel is conveyed, it is possible to suppress the occurrence of problems in the operating state of the internal combustion engine.
本発明により、燃料添加装置から内燃機関の排気系に添加された燃料の一部がEGRガスとともに内燃機関の吸気系に搬送された場合においても、内燃機関の運転状態に不具合が発生することを抑制することが可能になる。 According to the present invention, even when a part of the fuel added from the fuel addition device to the exhaust system of the internal combustion engine is transported together with the EGR gas to the intake system of the internal combustion engine, a malfunction occurs in the operation state of the internal combustion engine. It becomes possible to suppress.
以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムを実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out an exhaust purification system for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明を適用する内燃機関の一実施形態を模式的に示したものである。図1に示す内燃機関1は、4つの気筒2を有するディーゼル機関である。内燃機関1は、各気筒2の燃焼室(図示省略)に直接燃料を噴射する燃料噴射弁3を備えている。
FIG. 1 schematically shows an embodiment of an internal combustion engine to which the present invention is applied. An
内燃機関1には、吸気枝管8が接続されており、吸気枝管8の各枝管は各気筒2の燃焼室と吸気ポート(図示省略)を介して連通している。吸気枝管8に接続された吸気管9の途中には、排気のエネルギーを駆動源として作動するターボチャージャ15のコンプレッサハウジング15aが設けられている。コンプレッサハウジング15aの上流にはエアフローメータ11が設けられている。
An intake branch pipe 8 is connected to the
内燃機関1には、排気枝管18が接続されており、排気枝管18と吸気枝管8とは、排気枝管18内を流通する排気の一部を吸気枝管8へ再循環させるEGR通路25を介して連通されている。このEGR通路25は、排気枝管18内に形成された排気取り出し口25aによって排気枝管18と接続されている。
An
このEGR通路25の途中には、電磁弁などで構成され、印加電圧の大きさに応じてEGR通路25を流通する排気(以下、「EGRガス」という)の流量を変更するEGR流量調整弁26が設けられている。EGR流量調整弁26より上流には、EGRガスを冷却するEGRクーラ27が設けられている。EGRクーラ27の上流にはEGRガスを浄化するEGRクーラ前触媒29が設けられている。EGRクーラ前触媒29の上流にはEG
Rガスの空燃比を検出する空燃比センサ4が設けられている。
In the middle of the
An air-fuel ratio sensor 4 for detecting the air-fuel ratio of R gas is provided.
このように構成されたEGR装置では、EGR流量調整弁26が開弁されると、EGR通路25が導通状態となり、排気枝管18内を流通する排気の一部が排気取り出し口25aからEGR通路25へ流入し、EGRクーラ前触媒29、EGRクーラ27を経て吸気枝管8へ導かれる。
In the EGR device configured as described above, when the EGR flow
吸気枝管8へ再循環したEGRガスは、吸気枝管8の上流から流れてきた新気と混合され、各気筒2の燃焼室へ導かれる。
The EGR gas recirculated to the intake branch pipe 8 is mixed with fresh air flowing from the upstream side of the intake branch pipe 8, and is guided to the combustion chamber of each
排気枝管18の各枝管は各気筒2の燃焼室と排気ポートを介して連通している。排気枝管18は集合部16を介してターボチャージャ15のタービンハウジング15bと接続されている。タービンハウジング15bは排気管19と接続され、排気管19は下流にて大気と通じている。
Each branch pipe of the
排気管19の途中には吸蔵還元型NOx触媒20(以下、「NOx触媒」という)が設けられている。
An NOx storage reduction catalyst 20 (hereinafter referred to as “NOx catalyst”) is provided in the middle of the
NOx触媒20は、流入する排気の酸素濃度が高い時は排気中のNOxを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下した時は吸蔵しているNOxを放出する。その際、排気中に燃料などの還元成分が存在していれば、放出されたNOxが還元・浄化される。
The
排気枝管18には、排気枝管18内に噴孔が臨むように燃料添加弁28が設けられている。燃料添加弁28から排気枝管18内に添加された還元剤としての燃料は、排気枝管18内を流れる排気の酸素濃度を低下させるとともに、排気管19を経由してNOx触媒20に到達する。これにより、NOx触媒20に吸蔵されたNOxを適宜NOx触媒20から放出・還元させることができる。
A fuel addition valve 28 is provided in the
内燃機関1にはクランクシャフトの回転位置に応じた電気信号を出力するクランクポジションセンサ33が設けられている。
The
燃料噴射弁3、EGR流量調整弁26、燃料添加弁28はそれぞれECU35と電気的に接続され、ECU35から出力される制御信号によって制御される。また、空燃比センサ4、エアフローメータ11、クランクポジションセンサ33はそれぞれECU35と電気的に接続され、その出力信号がECU35に入力される。ECU35は各センサから入力された信号に基づいて内燃機関1の運転状態を制御するとともに、本発明の本旨となる燃料噴射量の減量制御を行う。
The fuel injection valve 3, the EGR flow
以上のように構成された排気浄化システムにおいては、EGR流量調整弁26が開弁されてEGRが行われている時は、排気枝管18内には排気取り出し口25aに流入する排気の流れが形成される。
In the exhaust purification system configured as described above, when the EGR flow
この時燃料添加弁28から燃料が添加されると、添加燃料の一部が排気取り出し口25aに流入する排気とともにEGR通路25を流通し吸気枝管8に搬送される場合がある。
At this time, if fuel is added from the fuel addition valve 28, a part of the added fuel may be conveyed to the intake branch pipe 8 through the
その場合、想定されていない余分な燃料が気筒2に供給されることになるため、燃料噴射弁3から気筒2に通常の量の燃料が噴射されると、気筒2に供給される燃料の総量(以下、「筒内燃料供給量」という)が過剰となり、トルク変動や過早燃焼を発生させる可能性がある。
In this case, since an extra fuel that is not assumed is supplied to the
それに対し、本実施例では、添加燃料の一部がEGRガスとともに吸気枝管8に搬送されたことが検出された場合、吸気枝管8に搬送された燃料の量(以下、「搬送量」という)を推定し、その推定量に応じて燃料噴射弁3から気筒2に噴射される燃料の量(以下、「筒内噴射量」という)を減量制御するようにしている。 On the other hand, in this embodiment, when it is detected that a part of the added fuel is transported to the intake branch pipe 8 together with the EGR gas, the amount of fuel transported to the intake branch pipe 8 (hereinafter referred to as “transport amount”). The amount of fuel injected from the fuel injection valve 3 into the cylinder 2 (hereinafter referred to as “in-cylinder injection amount”) is controlled to be reduced according to the estimated amount.
以下、ECU35により行われる筒内噴射量の減量制御について、図2のフローチャートに基づいて説明する。図2のフローチャートは筒内噴射量の減量制御を行うためのルーチンを示すフローチャートであり、このルーチンはECU35によって所定期間毎に繰り返し実行される。
Hereinafter, the reduction control of the in-cylinder injection amount performed by the
まず、ステップS201において、ECU35は、NOx触媒20のNOx吸蔵量Mが所定の基準吸蔵量M0より多いか否かを判定する。すなわち、ECU35は、燃料添加弁28によってNOx触媒20に燃料を添加すべきか否かを判定する。
First, in step S201, the
基準吸蔵量M0はNOx触媒20のNOx吸蔵能力が飽和しないNOx吸蔵量の上限量に基づいて定めらる。NOx吸蔵量Mを推定又は検出する方法としては、ECU35に記憶されている内燃機関1の運転状態の履歴に基づいて推定する方法を例示することができる。
The reference storage amount M0 is determined based on the upper limit amount of the NOx storage amount at which the NOx storage capacity of the
ステップS201において肯定判定された場合は、ECU35は、燃料添加を実施すべくステップS202以降の処理を実行する。一方、前記ステップS201において否定判定された場合は、ECU35は、燃料添加を実施する必要はないと判定し、本ルーチンの実行を終了する。
If an affirmative determination is made in step S201, the
燃料添加は、NOx触媒20の周囲雰囲気を還元雰囲気にするとともに、NOx触媒周囲の排気中に還元剤としての燃料を供給するために実施されるものである。NOx触媒20を流れる排気の空燃比は内燃機関1の運転状態に依存して変化するため、NOx触媒20の周囲雰囲気を還元雰囲気にするために添加される燃料の量は、内燃機関1の運転状態に応じて定められることが好ましい。
The fuel addition is performed in order to change the ambient atmosphere of the
そこで、本実施例では、ステップS202〜S203において、内燃機関1の運転状態として機関回転数Ne及び筒内噴射量Qfを検出し、機関回転数Ne及び筒内噴射量Qfをパラメータとして燃料添加弁28の燃料添加量Qadを算出するようにしている。
Therefore, in this embodiment, in steps S202 to S203, the engine speed Ne and the in-cylinder injection amount Qf are detected as the operating state of the
具体的には、ECU35は、まずステップS202においてクランクポジションセンサ33による検出信号を機関回転数Neとして記憶するとともに、燃料噴射弁3に対する制御信号から筒内噴射量Qfを読み込む。続いてステップS203において、ECU35は、機関回転数Ne及び筒内噴射量Qfをパラメータとする関数又はマップに基づいて燃料添加量Qadを算出する。この関数又はマップは予め実験により求められ、ECU35のROMに記憶されている。
Specifically, the
ステップS204では、ECU35は、燃料添加弁28に対して、前記ステップS203で算出した燃料添加量Qadで燃料添加を実施すべく制御信号を出力し、燃料添加を開始する。
In step S204, the
ステップS205では、ECU35は、前記ステップS204で燃料添加が開始されてからの経過時間をカウントするタイマーカウンタtを開始させる。
In step S205, the
ステップS206では、ECU35は、燃料添加弁28によって排気枝管18内に添加された燃料が、EGRガスとともにEGR通路25を流通して吸気枝管8に搬送されたか
否かを判定する。具体的には、EGR通路25に設けられた空燃比センサ4の検出値A/Fが所定の基準空燃比A/F0より低い場合に、添加燃料が吸気枝管8に搬送されていると判定するようにしている。
In step S <b> 206, the
これは、添加燃料が吸気枝管8に搬送されている場合は、EGRガスの空燃比は内燃機関1から排出される排気の空燃比と略等しいのに対して、添加燃料が吸気枝管8に搬送されている時は、EGRガス中に含まれる燃料の量が増加しているため、EGRガスの空燃比が低くなるからである。
This is because when the added fuel is conveyed to the intake branch pipe 8, the air-fuel ratio of the EGR gas is substantially equal to the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the
基準空燃比A/F0は固定値であっても良いが、内燃機関1の運転状態に応じて変更される可変値としてもよい。これは、添加燃料が吸気枝管8に搬送されていない場合のEGRガスの空燃比は内燃機関1から排出される排気の空燃比と略等しく、内燃機関1の排気の空燃比は内燃機関1の運転状態に応じて変化するからである。
The reference air-fuel ratio A / F0 may be a fixed value, but may be a variable value that is changed according to the operating state of the
ステップS206で肯定判定された場合は、ECU35は、ステップS207以降の筒内噴射量の減量制御を実行する。一方、ステップS206で否定判定された場合は、ECU35は、ステップS218に進み、タイマーカウンタtを停止するとともにタイマーカウンタtを0にリセットし、本ルーチンの実行を終了する。
When an affirmative determination is made in step S206, the
ステップS207〜S210において、ECU35は、内燃機関1の吸気枝管8に搬送された添加燃料の量を推定し、筒内噴射量の減量制御量を算出する。
In steps S207 to S210, the
まずステップS207及びS208では、ECU35は、EGR率Rを算出する。具体的には、ECU35は、エアフローメータ11により吸入空気量Gaを検出し、この検出値に基づいてEGRガス流量Ge及びEGR率Rを算出する。EGRガス流量Geは排気圧力と吸気圧力の差圧に基づいて推定するようにしてもよい。EGR率RはGe/(Ge+Ga)を演算することによって算出する。
First, in steps S207 and S208, the
ステップS209では、ECU35は、添加燃料の搬送率kを算出する。添加燃料の搬送率kは、燃料添加弁28によって添加された燃料のうち、EGRガスとともにEGR通路25を流通して吸気枝管8に搬送される燃料の割合を表す。
In step S209, the
添加燃料の搬送率kはEGR率Rに依存する。図3はEGR率Rと添加燃料の搬送率kの関係を示す図である。図3中の横軸はEGR率Rを表し、縦軸は添加燃料の搬送率kを表す。図3に示されるように、EGR率Rが大きくなるほど添加燃料の搬送率kは大きくなる。 The conveyance rate k of the added fuel depends on the EGR rate R. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the EGR rate R and the added fuel conveyance rate k. The horizontal axis in FIG. 3 represents the EGR rate R, and the vertical axis represents the transport rate k of the added fuel. As shown in FIG. 3, as the EGR rate R increases, the conveyance rate k of the added fuel increases.
これは、添加燃料は排気枝管18内に形成されるEGRガスの流れによって排気取り出し口25aに流入し、EGRガスとともに吸気枝管8に搬送されるため、EGRガス流量Geが多くなるほど添加燃料の搬送率kは高くなる傾向があるからである。
This is because the added fuel flows into the
EGR率Rと添加燃料の搬送率kとの関係は予め実験により求められ、マップ又は関数としてECU35のROMに記録されている。ステップS209では、ECU35は、このマップ又は関数に基づいて、前記ステップS208において算出されたEGR率Rに応じた添加燃料の搬送率kを算出する。
The relationship between the EGR rate R and the added fuel transfer rate k is obtained in advance by experiments and recorded in the ROM of the
ステップS210では、ECU35は、筒内噴射量に対する減量制御量Qkを算出する。具体的には、前記ステップS203において算出した燃料添加量Qadと前記ステップS209において算出した添加燃料の搬送率kとの積を演算することによって添加燃料の搬送量Qkを推定し、これを減量制御量とする。
In step S210, the
添加燃料が吸気枝管8に搬送されることによる筒内燃料供給量の増加量は添加燃料の搬送量Qkとほぼ等しいので、筒内噴射量から添加燃料の搬送量Qkに相当する量を減量することで、筒内燃料供給量を当初の筒内噴射量Qfと略等しくすることができる。 Since the increase amount of the in-cylinder fuel supply amount due to the addition fuel being conveyed to the intake branch pipe 8 is substantially equal to the addition fuel conveyance amount Qk, the amount corresponding to the addition fuel conveyance amount Qk is reduced from the in-cylinder injection amount. Thus, the in-cylinder fuel supply amount can be made substantially equal to the initial in-cylinder injection amount Qf.
これにより、添加燃料が搬送された場合でも、筒内燃料供給量が過剰になることが抑制され、内燃機関1の運転状態に不具合が発生することを抑制できる。
Thereby, even when the added fuel is conveyed, it is possible to suppress the in-cylinder fuel supply amount from becoming excessive, and it is possible to suppress the occurrence of a malfunction in the operating state of the
ステップS211では、ECU35は、筒内噴射量に対する減量制御を開始する時期を決定する。具体的には、ECU35は、燃料添加が開始されてから実際に筒内燃料供給量が増加し始めるまでの遅延時間Tdを算出する。
In step S211, the
遅延時間Tdは添加燃料がEGR通路25を流通して吸気枝管8に到達するまでに要する時間である。添加燃料はEGRガスとともに吸気枝管8に搬送されるので、遅延時間TdはEGRガスがEGR通路25を流通して排気枝管8に到達するために要する時間とほぼ等しく、EGRガス流量Geに依存して変化する。
The delay time Td is the time required for the added fuel to flow through the
図4はEGRガス流量Geと遅延時間Tdの関係を示す図である。図4中の横軸はEGRガス流量Geを表し、縦軸は遅延時間Tdを表す。図4に示されるように、EGRガス流量Geと遅延時間Tdとは負の相関関係を有する。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the EGR gas flow rate Ge and the delay time Td. The horizontal axis in FIG. 4 represents the EGR gas flow rate Ge, and the vertical axis represents the delay time Td. As shown in FIG. 4, the EGR gas flow rate Ge and the delay time Td have a negative correlation.
これは、EGRガス流量Geが多いほどEGRガスが排気枝管18から吸気枝管8に到達するのに要する時間が短くなるため、EGRガスとともに吸気枝管8に搬送される添加燃料も短時間で吸気枝管8に到達するようになるからである。
This is because, as the EGR gas flow rate Ge increases, the time required for the EGR gas to reach the intake branch pipe 8 from the
EGRガス流量Geと遅延時間Tdの関係は予め実験により求められ、EGRガス流量Geをパラメータとする関数又はマップとしてECU35のROMに記憶されている。ステップS211では、ECU35は、この関数又はマップに基づいて前記ステップS207において検出したEGRガス流量Geに応じた遅延時間Tdを算出する。
The relationship between the EGR gas flow rate Ge and the delay time Td is obtained in advance by experiments, and is stored in the ROM of the
ステップS212では、ECU35は、燃料添加を開始してからの経過時間が前記ステップS211で求めた遅延時間Tdを超えたか否かを判定する。具体的には、ECU35は、タイマーカウンタtの現時点の値が遅延時間Tdより大きいか否かを判定する。ECU35は、肯定判定されるまでステップS212を繰り返し実行する。
In step S212, the
ステップS212において肯定判定されると、ECU35は、ステップS213に進み、筒内噴射量に対する減量制御を開始する。具体的には、ECU35は、前記ステップS202において検出した当初の筒内噴射量Qfから、前記ステップS210において算出した筒内噴射量に対する減量制御量Qkを減算し、補正筒内噴射量Qf’(=Qf−Qk)を算出する。そして、ECU35は燃料噴射弁3を制御して筒内噴射量を当初の筒内噴射量Qfから補正筒内噴射量Qf’に減量する。
If an affirmative determination is made in step S212, the
この時、ECU35は、筒内噴射量を当初の筒内噴射量Qfから補正筒内噴射量Qf’まで所定の時間間隔ΔTかけて減量制御する。これは、EGRガスとともに吸気枝管8に搬送される添加燃料は徐々に増加するので、筒内燃料供給量も徐々に増加するからである。それに応じて、筒内噴射量の減量制御を徐々に減量することによって、筒内燃料供給量が過剰になることをより確実に抑制することができる。時間間隔ΔTは予め実験により求められている。
At this time, the
ステップS214において、ECU35は、燃料添加を停止すべきか否かを判定する。
具体的には、タイマーカウンタtの現時点の値が燃料添加時間Tgより大きいか否かを判定する。燃料添加時間Tgは、NOx触媒20に吸蔵されたNOxを放出・還元すべく燃料添加を開始してから、NOx吸蔵能力が十分回復するまでに要する時間であり、予め実験により求められている。
In step S214, the
Specifically, it is determined whether or not the current value of the timer counter t is greater than the fuel addition time Tg. The fuel addition time Tg is the time required from the start of fuel addition to release and reduce NOx occluded in the
ECU35は、肯定判定されるまでステップS214を繰り返し実行する。ステップS214において肯定判定されると、ECU35は、ステップS215に進み、燃料添加を停止すべく燃料添加弁28に対して制御信号を出力する。
The
続いて、ステップS216では、ECU35は、前記ステップS213において開始された筒内噴射量に対する減量制御を停止すべきか否かを判定する。具体的には、タイマーカウンタtの現時点の値が遅延時間Tdと燃料添加時間Tgとの和Td+Tgより大きいか否かを判定する。
Subsequently, in step S216, the
これは、燃料添加が開始されてから実際に筒内燃料供給量が増加し始めるまでに時間的なずれが生じたのと同様の機序によって、燃料添加が停止されてから実際に筒内燃料供給量が当初の量に戻り始めるまでにも時間的なずれが生じるからである。 This is because the in-cylinder fuel is actually stopped after the fuel addition is stopped by a mechanism similar to that in which a time lag has occurred since the start of fuel addition until the in-cylinder fuel supply amount actually starts to increase. This is because there is a time lag until the supply amount starts to return to the original amount.
燃料添加が停止されてから吸気枝管8への添加燃料の搬送量がほぼ無視できる量になるまでの遅延時間としては、前記ステップS211において算出した遅延時間Tdで代用しても良い。 The delay time Td calculated in step S211 may be substituted for the delay time from when the fuel addition is stopped until the amount of fuel added to the intake branch pipe 8 becomes almost negligible.
ECU35は、肯定判定されるまでステップS216を繰り返し実行する。
The
ステップS216において肯定判定されると、ECU35は、ステップS217に進み、筒内噴射量に対する減量制御を停止する。具体的には、ECU35は、燃料噴射弁3を制御して筒内噴射量を補正筒内噴射量Qf’から当初の筒内噴射量Qfに増量する。
If an affirmative determination is made in step S216, the
この時、ECU35は、前記ステップS213において実行した制御と同様に、所定の時間間隔ΔTかけて筒内噴射量に対する増量制御を行う。
At this time, the
ステップS218では、ECU35は、タイマーカウンタtをストップするとともにタイマーカウンタtを0にリセットし、本ルーチンの実行を終了する。
In step S218, the
図5は、ECU35によって上記のような筒内噴射量に対する減量制御ルーチンが実行された時の、燃料添加量、筒内噴射量、添加燃料の搬送量、及び筒内燃料供給量の時間変化を示す図である。図5中、図I〜図IVの横軸は時間を表し、図Iの縦軸は燃料添加量、図IIの縦軸は筒内噴射量、図IIIの縦軸は添加燃料の搬送量、図IVの縦軸は筒内燃料供給量
を表す。
FIG. 5 shows changes over time in the fuel addition amount, the in-cylinder injection amount, the transport amount of the added fuel, and the in-cylinder fuel supply amount when the
図5では、燃料添加弁28による燃料添加が開始された時点が時間tの原点として設定されている(図I、A)。従って、図5の横軸で表される時間tは上記のルーチンにおけ
るタイマーカウンタtの値と等しい。
In FIG. 5, the time point at which fuel addition by the fuel addition valve 28 is started is set as the origin of time t (FIGS. I and A). Therefore, the time t represented by the horizontal axis in FIG. 5 is equal to the value of the timer counter t in the above routine.
燃料添加が開始されてから(図I、A)遅延時間Td経過後(t=Td)、添加燃料が
実際に内燃機関の吸気枝管8に搬送され始め(図III、B1)、それに応じて筒内噴射量
に対する減量制御が開始される(図II、B2)。その後、添加燃料の搬送量は徐々に増加してQkに達し(図III、C1)、それに応じて筒内噴射量がQfからQf’に徐々に減
量制御される(図II、C2)。
After the start of fuel addition (FIGS. I and A), after the delay time Td has elapsed (t = Td), the added fuel actually starts to be conveyed to the intake branch pipe 8 of the internal combustion engine (FIGS. III and B1). Reduction control with respect to the in-cylinder injection amount is started (FIG. II, B2). Thereafter, the transport amount of the added fuel gradually increases to reach Qk (FIG. III, C1), and the in-cylinder injection amount is controlled to gradually decrease from Qf to Qf ′ accordingly (FIG. II, C2).
燃料添加が開始されてから燃料添加時間Tg経過後(t=Tg)、燃料添加が停止される(図I、D)。燃料添加が停止されてから遅延時間Td経過後(t=Td+Tg)、吸
気枝管8に搬送される添加燃料の量が減少し始め(図III、E1)、それに応じて筒内噴
射量に対する減量制御が停止される(図II,E2)。その後、添加燃料の搬送量は徐々に減少して0になり(図III、F1)、それに応じて筒内噴射量がQf’からQfに徐々に
増量制御される(図II、F2)。
After the fuel addition time Tg has elapsed since the start of fuel addition (t = Tg), the fuel addition is stopped (FIGS. I and D). After the delay time Td elapses after the fuel addition is stopped (t = Td + Tg), the amount of the added fuel conveyed to the intake branch pipe 8 starts to decrease (FIG. III, E1), and correspondingly decreases with respect to the in-cylinder injection amount. Control is stopped (Fig. II, E2). Thereafter, the transport amount of the added fuel gradually decreases to zero (FIG. III, F1), and the in-cylinder injection amount is gradually increased from Qf ′ to Qf accordingly (FIG. II, F2).
このように、添加燃料の搬送量に応じて筒内噴射量が減量制御されるため、筒内燃料供給量は当初のQfのまま維持される(図IV)。 In this way, the in-cylinder injection amount is controlled to decrease in accordance with the amount of fuel added, so that the in-cylinder fuel supply amount is maintained at the original Qf (FIG. IV).
上記のようにECU35が筒内噴射量に対する減量制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る検出手段、推定手段、及び制御手段が実現されることになる。その結果、添加燃料の一部が内燃機関1の吸気系に搬送された場合においても、内燃機関1の運転状態に不具合が発生することを抑制することが可能になる。
As described above, the
なお、以上述べた実施の形態は本発明を説明するための一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において上記の実施形態には種々の変更を加え得る。例えば、図5のC2及びF2においては筒内噴射量の変化が滑らかになるように減量制御が行われているが、筒内噴射量が階段状に徐々に変化するように減量制御を行うようにしても上記のような本発明に特有の諸効果は失われない。 The embodiment described above is an example for explaining the present invention, and various modifications can be made to the above-described embodiment without departing from the gist of the present invention. For example, in C2 and F2 in FIG. 5, the reduction control is performed so that the change in the in-cylinder injection amount is smooth, but the reduction control is performed so that the in-cylinder injection amount gradually changes in a stepped manner. However, the various effects peculiar to the present invention as described above are not lost.
1・・・内燃機関
2・・・気筒
3・・・燃料噴射弁
4・・・空燃比センサ
8・・・吸気枝管
9・・・吸気管
11・・・エアフローメータ
15・・・ターボチャージャ
15a・・・コンプレッサハウジング
15b・・・タービンハウジング
16・・・集合部
18・・・排気枝管
19・・・排気管
20・・・NOx触媒
25・・・EGR通路
25a・・・排気取り出し口
26・・・EGR流量調整弁
27・・・EGRクーラ
28・・・燃料添加弁
29・・・EGRクーラ前触媒
33・・・クランクポジションセンサ
35・・・ECU
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記内燃機関の排気枝管内に燃料を添加する燃料添加装置と、
前記排気枝管内を流れる排気の一部を前記内燃機関の吸気系に再循環させる排気再循環装置と、
前記燃料添加装置から添加された燃料が前記排気再循環装置によって排気とともに前記吸気系に搬送されたことを検出する検出手段と、
前記排気再循環装置によって排気とともに前記吸気系に搬送された燃料の量を推定する推定手段と、
前記推定手段の推定量に応じて前記燃料供給装置から供給される燃料を減量制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 A fuel supply device for supplying fuel to a cylinder of the internal combustion engine;
A fuel addition device for adding fuel into the exhaust branch pipe of the internal combustion engine;
An exhaust gas recirculation device for recirculating a part of the exhaust gas flowing through the exhaust branch pipe to the intake system of the internal combustion engine;
Detecting means for detecting that the fuel added from the fuel adding device is conveyed to the intake system together with exhaust by the exhaust gas recirculation device;
Estimating means for estimating an amount of fuel conveyed to the intake system together with exhaust by the exhaust gas recirculation device;
Control means for reducing the amount of fuel supplied from the fuel supply device in accordance with the estimated amount of the estimating means;
An exhaust gas purification system for an internal combustion engine, comprising:
3. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control means gradually increases or decreases the fuel supplied from the fuel supply device at the start and end of the reduction control.
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