JP2007255323A - 内燃機関の排気浄化システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高圧EGR装置によって再循環する排気の量と低圧EGR装置によって再循環する排気の量との比率(混合比率)を、内燃機関の運転状態、及び、内燃機関の燃料消費率と混合比率との相関関係に基づいて制御する。その結果、燃料消費率を極小値或いは極小値近傍とする混合比率(最適比率)で高圧EGR及び低圧EGRを行う事ができる。
【選択図】図6
Description
大きくするために排気絞り弁や吸気絞り弁を絞る場合がある。この場合、排気絞り弁や吸気絞り弁の前後差圧が上昇し、それによるポンプ損失に起因して燃料消費率が増加する可能性がある。
内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサ及び排気通路に設けられたタービンを有するターボチャージャと、
前記タービンより上流の排気通路と前記コンプレッサより下流の吸気通路とを接続する高圧EGR通路を有し、該高圧EGR通路を介して排気の一部を内燃機関に再循環させる高圧EGR装置と、
前記タービンより下流の排気通路と前記コンプレッサより上流の吸気通路とを接続する低圧EGR通路を有し、該低圧EGR通路を介して排気の一部を内燃機関に再循環させる低圧EGR装置と、
を備え、前記高圧EGR装置と前記低圧EGR装置とを切り替えて、或いは併用して排気の再循環を行う内燃機関の排気浄化システムにおいて、
前記高圧EGR装置によって再循環する排気と前記低圧EGR装置によって再循環する排気との混合比率が、該混合比率と内燃機関の燃料消費率との相関関係に基づいて制御されることを特徴とする。
れていることを表しており、必ずしも燃料消費率が最小値又は極小値とされるとは限らない。
の相関関係によって特徴付けられる。
型NOx触媒や尿素選択還元型NOx触媒、排気中の未燃燃料等を酸化する酸化触媒等の排気浄化装置が備えられていても良い。
R通路23の分岐箇所の排気の圧力を増減することによって調節することができる。例えば、排気絞り弁11の開度を閉弁側に調節すると、排気通路19における低圧EGR通路23の分岐箇所における排気の圧力が上昇するため、低圧EGR通路23の上流と下流の差圧が増大し、低圧EGRガス量が増える。
比率Rを表している。
ラフの極小値を与える混合比率Rtrgになるように高圧EGR弁開度、低圧EGR弁開度、スロットル弁12の開度、排気絞り弁11の開度等を制御することによって、燃料消費率を可及的に抑制しつつ所望のEGR率でEGRを行うことが可能になる。これにより、NOx低減効果を高めるべくEGRのさらなる高EGR率化が必要になった場合においても、燃料消費率の増加を可及的に抑制しつつEGR率を高めることが可能になる。
グラフである。図11(B)は入りガス温度TBと混合比率Rとの相関関係を示すグラフである。図11(C)は絞り弁前後差圧ΔPと混合比率Rとの相関関係を示すグラフである。
Mの堆積量が減少してフィルタにおける圧力損失が低減され、低圧EGR通路23の上流と下流の間に十分な差圧が生じるようになる。よって低圧EGRガス量が増加し、混合比率を目標混合比率Rtrgに近付ける事ができる。
も、ノズルベーン32の開度を絞り側にすることで過給圧の低下を抑制する事ができる。しかし、この場合タービン前後差圧が増加するため、タービンにおけるポンプ損失が増加し、燃料消費率を増加させる原因となる可能性がある。
(ΔP)は混合比率Rに対して低圧EGR正相関傾向を有することがわかる。すなわち、本実施例の絞り弁燃料消費率成分SFC(ΔP)は本発明における低圧EGR正相関燃料消費率成分である。
通路長が短いため、高圧EGR弁開度補正に対する応答(実施例1の場合入ガス温度TBの変化)が速いのに対し、低圧EGR通路は通路長が長いため、低圧EGR弁開度補正に対する応答(実施例1の場合入ガス温度TBの変化)が遅い傾向がある。従って、この弁開度補正制御においては、高圧EGR弁開度の補正をフィードバック制御により行い、低圧EGR弁開度の補正をオープンループ制御により行うようにしても良い。
2 気筒
3 燃料噴射弁
4 エアクリーナ
5 低圧EGR弁
6 コンプレッサハウジング
7 タービンハウジング
8 吸気マニホールド
9 吸気通路
10 ターボチャージャ
11 排気絞り弁
12 スロットル弁
13 インタークーラ
14 低圧EGRクーラ
15 高圧EGR通路
17 高圧EGRクーラ
18 排気マニホールド
19 排気通路
20 排気浄化装置
21 高圧EGR弁
22 ECU
23 低圧EGR通路
24 アクセル開度センサ
25 クランクポジションセンサ
26 差圧センサ
27 エアフローメータ
28 入ガス温度センサ
29 入ガス圧力センサ
30 出ガス圧力センサ
31 アクセルペダル
32 ノズルベーン
Claims (11)
- 内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサ及び排気通路に設けられたタービンを有するターボチャージャと、
前記タービンより上流の排気通路と前記コンプレッサより下流の吸気通路とを接続する高圧EGR通路を有し、該高圧EGR通路を介して排気の一部を内燃機関に再循環させる高圧EGR装置と、
前記タービンより下流の排気通路と前記コンプレッサより上流の吸気通路とを接続する低圧EGR通路を有し、該低圧EGR通路を介して排気の一部を内燃機関に再循環させる低圧EGR装置と、
を備え、前記高圧EGR装置と前記低圧EGR装置とを切り替えて、或いは併用して排気の再循環を行う内燃機関の排気浄化システムにおいて、
前記高圧EGR装置によって再循環する排気と前記低圧EGR装置によって再循環する排気との混合比率が、該混合比率と内燃機関の燃料消費率との相関関係に基づいて制御されることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 - 請求項1において、
前記混合比率は、混合比率と燃料消費率との前記相関関係において燃料消費率が略極小値となる混合比率に制御されることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 - 請求項1又は2において、
前記混合比率は、さらに、混合比率と燃料消費率との前記相関関係が有する内燃機関の運転状態に対する依存関係に基づいて制御されることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 - 請求項1又は2において、
混合比率と燃料消費率との前記相関関係は、燃料消費率へ寄与する複数の燃料消費率成分と混合比率との相関関係に基づいて定められることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 - 請求項4において、
混合比率と燃料消費率との前記相関関係は、さらに、混合比率と前記燃料消費率成分との前記相関関係が有する内燃機関の運転状態に対する依存関係に基づいて定められることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 - 請求項4において、
混合比率と燃料消費率との前記相関関係は、
前記低圧EGR装置によって再循環する排気の量が多くなるほど燃料消費率を増加させるように燃料消費率に寄与する燃料消費率成分である低圧EGR正相関燃料消費率成分と混合比率との相関関係と、
前記高圧EGR装置によって再循環する排気の量が多くなるほど燃料消費率を増加させるように燃料消費率に寄与する燃料消費率成分である高圧EGR正相関燃料消費率成分と混合比率との相関関係と、
の少なくとも一方に基づいて定められることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 - 請求項6において、
混合比率と燃料消費率との前記相関関係は、さらに、
混合比率と前記低圧EGR正相関燃料消費率成分との前記相関関係が有する内燃機関の運転状態に対する依存関係と、
混合比率と前記高圧EGR正相関燃料消費率成分との前記相関関係が有する内燃機関の
運転状態に対する依存関係と、
に基づいて定められることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 - 請求項7において、
混合比率と前記低圧EGR正相関燃料消費率成分との前記相関関係は、
内燃機関の運転状態が高負荷になるほど燃料消費率を増加させるように燃料消費率に寄与する低圧EGR正相関燃料消費率成分と混合比率との相関関係と、
内燃機関の運転状態が低負荷になるほど燃料消費率を増加させるように燃料消費率に寄与する低圧EGR正相関燃料消費率成分と混合比率との相関関係と、
の少なくとも一方に基づいて定められることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 - 請求項7において、
混合比率と前記高圧EGR正相関燃料消費率成分との前記相関関係は、
内燃機関の運転状態が高負荷になるほど燃料消費率を増加させるように燃料消費率に寄与する高圧EGR正相関燃料消費率成分と混合比率との相関関係と、
内燃機関の運転状態が低負荷になるほど燃料消費率を増加させるように燃料消費率に寄与する高圧EGR正相関燃料消費率成分と混合比率との相関関係と、
の少なくとも一方に基づいて定められることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 - 請求項6〜9のいずれかにおいて、
前記排気通路と前記低圧EGR通路との接続箇所より下流の排気通路及び/又は前記吸気通路と前記低圧EGR通路との接続箇所より上流の吸気通路に設けられた絞り弁を更に備え、
前記低圧EGR正相関燃料消費率成分は、前記絞り弁の前後差圧の前記燃料消費率への寄与による燃料消費率成分であり、
前記高圧EGR正相関燃料消費率成分は、前記内燃機関の燃焼室に流入するガスの温度の前記燃料消費率への寄与による燃料消費率成分である
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 - 請求項6〜9のいずれかにおいて、
前記排気通路と前記低圧EGR通路との接続箇所より下流の排気通路及び/又は前記吸気通路と前記低圧EGR通路との接続箇所より上流の吸気通路に設けられた絞り弁を更に備え、
前記ターボチャージャは可変ノズル式タービンを有する可変容量ターボチャージャであり、
前記低圧EGR正相関燃料消費率成分は、前記絞り弁の前後差圧の前記燃料消費率への寄与による燃料消費率成分であり、
前記高圧EGR正相関燃料消費率成分は、前記可変ノズル式タービンの前後差圧の前記燃料消費率への寄与による燃料消費率成分である
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
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