JP2007297948A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To maintain appropriate cylinder inside temperature irrespective of a clogging condition of a PM collecting means in relation to a control device for an internal combustion engine. <P>SOLUTION: A filter 32 with a catalyst collecting PM is provided in an exhaust pipe 30. A low pressure exhaust gas reflux passage 38 is provided which is constructed to establish communication between the exhaust pipe 30 in a downstream of a turbine 22b of a turbocharger 22 and in a downstream of the filter 32 with the catalyst, and an intake pipe 14 in a downstream of a first intake throttle valve 20. A high pressure exhaust gas reflux passage 42 is provided which is constructed to establish communication between the exhaust pipe 30 in an upstream of the turbine 22b and the intake pipe 14 in a downstream of a second intake air throttle valve 26. A variable valve mechanism 48 is provided which variably controls open/close timing of an intake or exhaust valve. When degree of clogging of the filter 32 with the catalyst is relatively low, an actual compression ratio εis reduced. Also, when degree of clogging of the filter 32 with the catalyst is relatively high, internal EGR gas quantity is reduced further. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、PMの捕集手段より上流の排気通路から排気ガスを吸気通路に還流させる構成を備える内燃機関を制御する装置として好適な内燃機関の制御装置に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to an internal combustion engine control apparatus, and more particularly, to an internal combustion engine control apparatus suitable as an apparatus for controlling an internal combustion engine having a configuration in which exhaust gas is recirculated from an exhaust passage upstream of a PM collecting means to an intake passage. About.

従来、例えば特許文献1には、2系統の排気ガス還流通路を備えるディーゼル機関の排気浄化装置が開示されている。より具体的には、この従来のディーゼル機関の排気通路には、ターボチャージャのタービンが配置されている。このタービンの下流には、ディーゼル機関から排出される粒子状物質(PM)を捕集するためのDPF(Diesel Particulate Filter)が配置されている。   Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses an exhaust emission control device for a diesel engine having two exhaust gas recirculation passages. More specifically, a turbocharger turbine is disposed in the exhaust passage of the conventional diesel engine. Downstream of the turbine, a DPF (Diesel Particulate Filter) for collecting particulate matter (PM) discharged from the diesel engine is disposed.

また、上記従来のディーゼル機関は、DPFより下流の排気通路と、ターボチャージャのコンプレッサより上流の吸気通路とを連通する低圧排気ガス還流通路LPL-EGRを備え、更に、タービンより上流の排気通路と、コンプレッサより下流の吸気通路とを連通する高圧排気ガス還流通路HPL-EGRを備えている。   The conventional diesel engine includes a low-pressure exhaust gas recirculation passage LPL-EGR that communicates an exhaust passage downstream of the DPF and an intake passage upstream of the turbocharger compressor, and further includes an exhaust passage upstream of the turbine. The high-pressure exhaust gas recirculation passage HPL-EGR communicates with the intake passage downstream from the compressor.

特開2002−276405号公報JP 2002-276405 A 特開2005−76456号公報JP-A-2005-76456 特開2002−285875号公報JP 2002-285875 A

上述した従来のディーゼル機関が備えるDPFなどのPM捕集手段においては、捕集されるPM量が増加した状態、すなわち、PM捕集手段に詰まりが生じた状態になると、ディーゼル機関の排圧が上昇することで、高圧排気ガス還流通路HPL-EGRにおける排気側と吸気側との圧力差が大きくなる。このため、高圧排気ガス還流通路HPL-EGRによって吸気通路に還流される排気ガス再循環量が増大することとなる。その結果、ディーゼル機関の筒内に導入される全体の排気ガス再循環量に要求値とのずれが生ずることとなり、また、高圧排気ガス還流通路HPL-EGRと低圧排気ガス還流通路LPL-EGRとを併用する制御を行っていた場合には、両者による排気ガス再循環量の分配比率に要求値とのずれが生ずることとなる。   In the PM collection means such as DPF provided in the conventional diesel engine described above, when the amount of collected PM is increased, that is, when the PM collection means is clogged, the exhaust pressure of the diesel engine is reduced. By increasing, the pressure difference between the exhaust side and the intake side in the high-pressure exhaust gas recirculation passage HPL-EGR increases. For this reason, the exhaust gas recirculation amount recirculated to the intake passage by the high-pressure exhaust gas recirculation passage HPL-EGR increases. As a result, the exhaust gas recirculation amount introduced into the cylinder of the diesel engine will deviate from the required value, and the high pressure exhaust gas recirculation passage HPL-EGR and the low pressure exhaust gas recirculation passage LPL-EGR If the control using both is performed, the distribution ratio of the exhaust gas recirculation amount between the two will deviate from the required value.

上記のように、排気ガス再循環量を要求値に制御できなくなると、ディーゼル機関の筒内温度を良好な温度に維持できなくなる。その結果、ディーゼル機関の燃費性能や排気性能を良好に維持できなくなる可能性がある。   As described above, if the exhaust gas recirculation amount cannot be controlled to the required value, the in-cylinder temperature of the diesel engine cannot be maintained at a satisfactory temperature. As a result, the fuel efficiency and exhaust performance of the diesel engine may not be maintained well.

このような問題を、高圧排気ガス還流通路HPL-EGRの流量を低減させることで解消させようとすると、高圧排気ガス還流通路HPL-EGRや低圧排気ガス還流通路LPL-EGRの流量を調整する各種アクチュエータの調整が必要となる。このような手法によって、ディーゼル機関の各通路を流れる新気量や排気ガス再循環量を狙いの状態に維持しつつ、上記ずれの解消を実現させようとすると、その制御が非常に複雑化してしまう。   Various problems that adjust the flow rate of the high pressure exhaust gas recirculation passage HPL-EGR and the low pressure exhaust gas recirculation passage LPL-EGR can be solved by reducing the flow rate of the high pressure exhaust gas recirculation passage HPL-EGR. Adjustment of the actuator is required. With this method, if you try to solve the above deviation while maintaining the target amount of fresh air and exhaust gas recirculation through each passage of the diesel engine, the control becomes very complicated. End up.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、PM捕集手段の詰まりの状態によらずに、適切な筒内温度を維持させることのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an internal combustion engine control device capable of maintaining an appropriate in-cylinder temperature regardless of the clogged state of the PM trapping means. The purpose is to do.

第1の発明は、排気通路に配置され、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するPM捕集手段と、
前記PM捕集手段より上流の排気通路から排気ガスを吸気通路に還流させる排気ガス還流通路とを備える内燃機関において、
筒内に吸入される全ガス中に占める前記排気ガス還流通路からの排気ガス再循環量のガス割合の変化を検知するガス割合検知手段と、
前記ガス割合に基づいて、筒内温度を制御する筒内温度制御手段と、
を備えることを特徴とする。
1st invention is arrange | positioned at an exhaust passage, PM collection means which collects the particulate matter contained in exhaust gas,
In an internal combustion engine comprising an exhaust gas recirculation passage for recirculating exhaust gas from an exhaust passage upstream from the PM collecting means to an intake passage,
A gas ratio detection means for detecting a change in the gas ratio of the exhaust gas recirculation amount from the exhaust gas recirculation passage in the total gas sucked into the cylinder;
In-cylinder temperature control means for controlling the in-cylinder temperature based on the gas ratio;
It is characterized by providing.

また、第2の発明は、第1の発明において、前記内燃機関は、ターボチャージャと、当該内燃機関の実圧縮比を可変とする実圧縮比変更手段とを更に備え、
前記排気ガス還流通路は、前記ターボチャージャのタービンより上流の排気通路と、前記ターボチャージャのコンプレッサより下流の吸気通路とを連通する第1排気ガス還流通路であって、
前記内燃機関は、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連通する第2排気ガス還流通路を更に備え、
前記ガス割合検知手段は、筒内に吸入される全ガス中に占める前記第1排気ガス還流通路およびまたは前記第2排気ガス還流通路からの排気ガス再循環量のガス割合を検知する手段であって、
前記筒内温度制御手段は、当該ガス割合に基づいて、実圧縮比を制御することを特徴とする。
In a second aspect based on the first aspect, the internal combustion engine further comprises a turbocharger and an actual compression ratio changing means for changing the actual compression ratio of the internal combustion engine.
The exhaust gas recirculation passage is a first exhaust gas recirculation passage that communicates an exhaust passage upstream of a turbine of the turbocharger and an intake passage downstream of a compressor of the turbocharger,
The internal combustion engine further includes a second exhaust gas recirculation passage communicating the exhaust passage downstream from the turbine and the intake passage upstream from the compressor,
The gas ratio detection means is means for detecting a gas ratio of an exhaust gas recirculation amount from the first exhaust gas recirculation passage and / or the second exhaust gas recirculation passage in the total gas sucked into the cylinder. And
The in-cylinder temperature control means controls the actual compression ratio based on the gas ratio.

また、第3の発明は、第2の発明において、前記第2排気ガス還流通路は、前記PM捕集手段より下流の排気通路と接続されたものであって、
前記ガス割合検知手段は、筒内に吸入される全ガス中に占める前記第1排気ガス還流通路からの排気ガス再循環量のガス割合を検知する手段であって、
前記筒内温度制御手段は、前記ガス割合が所定値より高い場合には、実圧縮比が減少するように前記実圧縮比変更手段を制御することを特徴とする。
In a third aspect based on the second aspect, the second exhaust gas recirculation passage is connected to an exhaust passage downstream of the PM collection means,
The gas ratio detecting means is a means for detecting a gas ratio of an exhaust gas recirculation amount from the first exhaust gas recirculation passage in the total gas sucked into the cylinder,
The in-cylinder temperature control means controls the actual compression ratio changing means so that the actual compression ratio decreases when the gas ratio is higher than a predetermined value.

また、第4の発明は、第2の発明において、前記第2排気ガス還流通路は、前記タービンより下流で、かつ前記PM捕集手段より上流の排気通路と接続されたものであって、
前記ガス割合検知手段は、筒内に吸入される全ガス中に占める前記第2排気ガス還流通路からの排気ガス再循環量のガス割合を検知する手段であって、
前記筒内温度制御手段は、前記ガス割合が所定値より高い場合には、実圧縮比が増加するように前記実圧縮比変更手段を制御することを特徴とする。
In a fourth aspect based on the second aspect, the second exhaust gas recirculation passage is connected to an exhaust passage downstream from the turbine and upstream from the PM collection means,
The gas ratio detection means is a means for detecting a gas ratio of an exhaust gas recirculation amount from the second exhaust gas recirculation passage in the total gas sucked into the cylinder,
The in-cylinder temperature control means controls the actual compression ratio changing means so that the actual compression ratio is increased when the gas ratio is higher than a predetermined value.

また、第5の発明は、第2の発明において、吸気弁開弁期間と排気弁開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間を可変とする可変動弁機構を駆動して内部排気ガス再循環量を増減させるバルブタイミング制御手段を更に備え、
前記筒内温度制御手段は、前記ガス割合の変化が比較的大きい場合には、前記の実圧縮比の制御に加え、内部排気ガス再循環量を制御することを特徴とする。
Further, the fifth aspect of the present invention is that, in the second aspect, the internal exhaust gas recirculation amount is driven by driving a variable valve mechanism that varies a valve overlap period in which the intake valve opening period and the exhaust valve opening period overlap. Further comprising valve timing control means for increasing or decreasing
The in-cylinder temperature control means controls the internal exhaust gas recirculation amount in addition to the control of the actual compression ratio when the change in the gas ratio is relatively large.

また、第6の発明は、第5の発明において、前記第2排気ガス還流通路は、前記PM捕集手段より下流の排気通路と接続されたものであって、
前記ガス割合検知手段は、筒内に吸入される全ガス中に占める前記第1排気ガス還流通路からの排気ガス再循環量のガス割合を検知する手段であって、
前記筒内温度制御手段は、前記ガス割合が前記所定値に比して高い第2所定値より高い場合には、内部排気ガス再循環量が減少するように前記バルブタイミング制御手段を制御することを特徴とする。
The sixth invention is the fifth invention, wherein the second exhaust gas recirculation passage is connected to an exhaust passage downstream of the PM collecting means,
The gas ratio detecting means is a means for detecting a gas ratio of an exhaust gas recirculation amount from the first exhaust gas recirculation passage in the total gas sucked into the cylinder,
The in-cylinder temperature control means controls the valve timing control means so that the internal exhaust gas recirculation amount decreases when the gas ratio is higher than a second predetermined value which is higher than the predetermined value. It is characterized by.

また、第7の発明は、第5の発明において、前記第2排気ガス還流通路は、前記タービンより下流で、かつ前記PM捕集手段より上流の排気通路と接続されたものであって、
前記ガス割合検知手段は、筒内に吸入される全ガス中に占める前記第2排気ガス還流通路からの排気ガス再循環量のガス割合を検知する手段であって、
前記筒内温度制御手段は、前記ガス割合が前記所定値に比して高い第2所定値より高い場合には、内部排気ガス再循環量が増加するように前記バルブタイミング制御手段を制御することを特徴とする。
The seventh invention is the fifth invention, wherein the second exhaust gas recirculation passage is connected to an exhaust passage downstream from the turbine and upstream from the PM collection means,
The gas ratio detection means is a means for detecting a gas ratio of an exhaust gas recirculation amount from the second exhaust gas recirculation passage in the total gas sucked into the cylinder,
The in-cylinder temperature control means controls the valve timing control means so that the internal exhaust gas recirculation amount increases when the gas ratio is higher than a second predetermined value which is higher than the predetermined value. It is characterized by.

第1の発明によれば、排気ガス再循環量のガス割合の変化に伴って筒内温度が適切な温度から外れるのを抑制することができる。   According to the first invention, it is possible to suppress the in-cylinder temperature from deviating from an appropriate temperature in accordance with the change in the gas ratio of the exhaust gas recirculation amount.

第2の発明によれば、排気ガス再循環量のガス割合の変化に伴う筒内温度の変化を、実圧縮比の制御によって効果的に抑制することができる。   According to the second invention, the change in the in-cylinder temperature accompanying the change in the gas ratio of the exhaust gas recirculation amount can be effectively suppressed by controlling the actual compression ratio.

第3の発明によれば、内燃機関本体に対して近い位置から排気ガスを還流させる第1排気ガス還流通路からの高温の排気ガス再循環量が増えた場合に、実圧縮比を減少させることにより、筒内温度が過大に上昇するのを抑制することができる。   According to the third invention, the actual compression ratio is decreased when the amount of high-temperature exhaust gas recirculation from the first exhaust gas recirculation passage for recirculating exhaust gas from a position close to the internal combustion engine body increases. Thus, it is possible to suppress an excessive increase in the in-cylinder temperature.

第4の発明によれば、内燃機関本体に対して遠い位置から排気ガスを還流させる第2排気ガス還流通路からの低温の排気ガス再循環量が増えた場合に、実圧縮比を増加させることにより、筒内温度を適切な温度に維持することができる。   According to the fourth invention, when the amount of low-temperature exhaust gas recirculation from the second exhaust gas recirculation passage for recirculating exhaust gas from a position far from the internal combustion engine body increases, the actual compression ratio is increased. Thus, the in-cylinder temperature can be maintained at an appropriate temperature.

第5の発明によれば、ガス割合の変化が比較的大きい場合に、内部排気ガス再循環量の制御をも行うことにより、排気ガス再循環量のガス割合の大きな変化に伴う筒内温度の大きな変化を効果的に抑制することができる。   According to the fifth invention, when the change in the gas ratio is relatively large, the internal exhaust gas recirculation amount is also controlled, so that the in-cylinder temperature associated with the large change in the gas ratio of the exhaust gas recirculation amount is controlled. Large changes can be effectively suppressed.

第6の発明によれば、内燃機関本体に対して近い位置から排気ガスを還流させる第1排気ガス還流通路からの高温の排気ガス再循環量が大きく増えた場合に、内部排気ガス再循環量の低減によって、筒内温度が過大に上昇するのを抑制することができる。   According to the sixth aspect of the invention, the internal exhaust gas recirculation amount when the high temperature exhaust gas recirculation amount from the first exhaust gas recirculation passage for recirculating the exhaust gas from a position close to the internal combustion engine body greatly increases. By reducing this, it is possible to suppress an excessive increase in the in-cylinder temperature.

第7の発明によれば、内燃機関本体に対して遠い位置から排気ガスを還流させる第2排気ガス還流通路からの低温の排気ガス再循環量が大きく増えた場合に、内部排気ガス再循環量の増加によって、筒内温度を適切な温度に維持することができる。   According to the seventh invention, when the amount of low-temperature exhaust gas recirculation from the second exhaust gas recirculation passage for recirculating exhaust gas from a position far from the internal combustion engine body greatly increases, the internal exhaust gas recirculation amount By increasing this, the in-cylinder temperature can be maintained at an appropriate temperature.

実施の形態1.
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1の構成を説明するための図である。図1に示すシステムは、複数の気筒(図1では4つの気筒)を有するディーゼル機関10と、ディーゼル機関10に空気を供給する吸気系と、ディーゼル機関10から排気ガスを排出する排気系と、ディーゼル機関10の運転を制御する制御系とを備えている。
Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the first embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes a diesel engine 10 having a plurality of cylinders (four cylinders in FIG. 1), an intake system that supplies air to the diesel engine 10, an exhaust system that exhausts exhaust gas from the diesel engine 10, And a control system that controls the operation of the diesel engine 10.

ディーゼル機関10の吸気系は、吸気マニホールド12と、吸気マニホールド12に接続される吸気管(吸気通路)14とを備えている。空気は大気中から吸気管14に取り込まれ、吸気マニホールド12を介して各気筒の燃焼室に分配される。吸気管14の入口には、エアクリーナ16が取り付けられている。エアクリーナ16の下流近傍には、吸気管14に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ18が設けられている。   The intake system of the diesel engine 10 includes an intake manifold 12 and an intake pipe (intake passage) 14 connected to the intake manifold 12. Air is taken into the intake pipe 14 from the atmosphere and distributed to the combustion chambers of the respective cylinders via the intake manifold 12. An air cleaner 16 is attached to the inlet of the intake pipe 14. An air flow meter 18 that outputs a signal corresponding to the flow rate of air sucked into the intake pipe 14 is provided in the vicinity of the downstream side of the air cleaner 16.

エアフローメータ18の下流には、吸気管14を流れる空気量を調整するための第1吸気絞り弁20が配置されている。第1吸気絞り弁20の下流には、ターボチャージャ22のコンプレッサ22aが配置されている。また、コンプレッサ22aの下流には、コンプレッサ22aにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ24が配置されている。更に、インタークーラ24の下流には、吸気管14を流れる空気量を調整するための第2吸気絞り弁26が配置されている。   A first intake throttle valve 20 for adjusting the amount of air flowing through the intake pipe 14 is disposed downstream of the air flow meter 18. A compressor 22 a of the turbocharger 22 is disposed downstream of the first intake throttle valve 20. An intercooler 24 that cools the air compressed by the compressor 22a is disposed downstream of the compressor 22a. Further, a second intake throttle valve 26 for adjusting the amount of air flowing through the intake pipe 14 is disposed downstream of the intercooler 24.

ディーゼル機関10の排気系は、排気マニホールド28と、排気マニホールド28に接続される排気管30とを備えている。ディーゼル機関10の各気筒から排出される排気ガスは、排気マニホールド28に集められ、排気マニホールド28を介して排気管30へ排出される。排気マニホールド28の下流の排気管30には、ターボチャージャ22のタービン22bが配置されている。   The exhaust system of the diesel engine 10 includes an exhaust manifold 28 and an exhaust pipe 30 connected to the exhaust manifold 28. Exhaust gas discharged from each cylinder of the diesel engine 10 is collected in the exhaust manifold 28 and discharged to the exhaust pipe 30 via the exhaust manifold 28. A turbine 22 b of the turbocharger 22 is disposed in the exhaust pipe 30 downstream of the exhaust manifold 28.

タービン22bの下流には、ディーゼル機関10から排出される排気ガス中の粒子状物質(PM)を捕集するためのPM捕集手段としてのDPF(Diesel Particulate Filter)と、このDPFに酸化触媒を組み合わせた触媒付きフィルタ32が組み込まれている。この触媒付きフィルタ32の下流には、排気管30を流れる排気ガス量を調整するための排気絞り弁34が配置されている。また、排気管30には、触媒付きフィルタ32の前後の差圧を検出するための差圧センサ36が取り付けられている。   Downstream of the turbine 22b, a DPF (Diesel Particulate Filter) as a PM collecting means for collecting particulate matter (PM) in exhaust gas discharged from the diesel engine 10, and an oxidation catalyst for this DPF. A combined filter 32 with catalyst is incorporated. An exhaust throttle valve 34 for adjusting the amount of exhaust gas flowing through the exhaust pipe 30 is disposed downstream of the filter 32 with catalyst. Further, a differential pressure sensor 36 for detecting a differential pressure before and after the filter 32 with catalyst is attached to the exhaust pipe 30.

また、図1に示すシステムは、低圧排気ガス還流通路(以下、単に「LPL-EGR」と略することがある)38を備えている。低圧排気ガス還流通路38は、タービン22bより下流であって触媒付きフィルタ32より下流の排気管30と、第1吸気絞り弁20より下流の吸気管14とを連通するように構成されている。この低圧排気ガス還流通路38の途中には、当該通路38を開閉するための第1EGRバルブ40が設けられている。   Further, the system shown in FIG. 1 includes a low-pressure exhaust gas recirculation passage (hereinafter sometimes simply referred to as “LPL-EGR”) 38. The low-pressure exhaust gas recirculation passage 38 is configured to communicate the exhaust pipe 30 downstream of the turbine 22 b and downstream of the filter 32 with catalyst and the intake pipe 14 downstream of the first intake throttle valve 20. A first EGR valve 40 for opening and closing the passage 38 is provided in the middle of the low pressure exhaust gas recirculation passage 38.

また、図1に示すシステムは、高圧排気ガス還流通路(以下、単に「HPL」と略することがある)42を備えている。高圧排気ガス還流通路42は、タービン22bより上流の排気管30と、第2吸気絞り弁26より下流の吸気管14とを連通するように構成されている。この高圧排気ガス還流通路42の途中には、当該通路42を開閉するための第2EGRバルブ44が設けられている。   Further, the system shown in FIG. 1 includes a high-pressure exhaust gas recirculation passage (hereinafter sometimes simply referred to as “HPL”) 42. The high-pressure exhaust gas recirculation passage 42 is configured to communicate the exhaust pipe 30 upstream from the turbine 22 b and the intake pipe 14 downstream from the second intake throttle valve 26. In the middle of the high pressure exhaust gas recirculation passage 42, a second EGR valve 44 for opening and closing the passage 42 is provided.

また、図1に示すシステムは、各気筒の吸気弁および排気弁を駆動するための可変動弁機構46を備えている。可変動弁機構46は、吸気弁を駆動するための構成と、排気弁を駆動するための構成とをそれぞれ備えているものとする。そして、ここでは、可変動弁機構46は、吸気弁の閉じ時期を可変に制御できる機能を備え、かつ、吸気弁および排気弁のそれぞれの開閉時期を作用角一定のままで変更できる機能をも備えているものとする。具体的には、例えば、吸気側には、吸気弁の作用角およびリフト量を機械的に連続可変させられる機構を備え、かつ、吸気側および排気側のそれぞれに、それらの開閉時期を制御するためのVVT機構を備えることによって、上記の機能を実現することができる。尚、可変動弁機構46は、このような構成に限らず、例えば、電磁駆動弁などであってもよい。   Further, the system shown in FIG. 1 includes a variable valve mechanism 46 for driving the intake valve and the exhaust valve of each cylinder. The variable valve mechanism 46 is assumed to have a configuration for driving the intake valve and a configuration for driving the exhaust valve. Here, the variable valve mechanism 46 has a function of variably controlling the closing timing of the intake valve, and also has a function of changing the opening / closing timings of the intake valve and the exhaust valve while keeping the operating angle constant. It shall be provided. Specifically, for example, the intake side is provided with a mechanism capable of continuously varying the working angle and lift amount of the intake valve, and the opening and closing timings are controlled on the intake side and the exhaust side, respectively. Therefore, the above function can be realized. The variable valve mechanism 46 is not limited to such a configuration, and may be, for example, an electromagnetically driven valve.

ディーゼル機関10の制御系は、ECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50には、上述した各種センサおよび各種アクチュエータが接続されている。ECU50には、これらの機器やセンサ以外にも複数の機器やセンサが接続されているが、ここではその説明は省略する。ECU50は、各センサの出力に基づき、所定の制御プログラムに従って各機器を駆動するようになっている。   The control system of the diesel engine 10 includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. The ECU 50 is connected to the above-described various sensors and various actuators. In addition to these devices and sensors, a plurality of devices and sensors are connected to the ECU 50, but the description thereof is omitted here. The ECU 50 drives each device according to a predetermined control program based on the output of each sensor.

以上説明したように、本実施形態のシステムは、2系統の排気ガス還流通路を備えている。先ず、低圧排気ガス還流通路LPL-EGR38によれば、第1EGRバルブ40の開度を適当に調整することにより、触媒付きフィルタ32を通過して浄化された排気ガスを、コンプレッサ22aより上流の吸気管14に導入することができる。このような低圧排気ガス還流通路LPL-EGR38によって導入された還流排気ガス(以下、EGRガス)は、インタークーラ24によって冷却された後に筒内に導入される。このため、低圧排気ガス還流通路LPL-EGR38によれば、低温のEGRガスの導入が可能となる。   As described above, the system of this embodiment includes two exhaust gas recirculation passages. First, according to the low-pressure exhaust gas recirculation passage LPL-EGR 38, the exhaust gas purified by passing through the filter 32 with the catalyst is adjusted to the intake air upstream from the compressor 22a by appropriately adjusting the opening degree of the first EGR valve 40. It can be introduced into the tube 14. The recirculated exhaust gas (hereinafter referred to as EGR gas) introduced through the low-pressure exhaust gas recirculation passage LPL-EGR 38 is cooled by the intercooler 24 and then introduced into the cylinder. For this reason, according to the low pressure exhaust gas recirculation passage LPL-EGR 38, it is possible to introduce a low temperature EGR gas.

また、高圧排気ガス還流通路HPL-EGR42によれば、第2EGRバルブ44の開度を適当に調整することにより、ディーゼル機関10から排出された直後の高温の排気ガスを、インタークーラ24より下流の吸気管14に導入することができる。このため、高圧排気ガス還流通路HPL-EGR42によれば、低圧排気ガス還流通路LPL-EGR38に比して、より高温のEGRガスの導入が可能となる。   Further, according to the high pressure exhaust gas recirculation passage HPL-EGR 42, by appropriately adjusting the opening degree of the second EGR valve 44, the high-temperature exhaust gas immediately after being discharged from the diesel engine 10 is made downstream of the intercooler 24. It can be introduced into the intake pipe 14. Therefore, according to the high pressure exhaust gas recirculation passage HPL-EGR 42, it is possible to introduce a higher temperature EGR gas than the low pressure exhaust gas recirculation passage LPL-EGR38.

低圧排気ガス還流通路LPL-EGR38によって導入されるEGRガス量は、ECU50によって、第1EGRバルブ40、第1吸気絞り弁20、或いは排気絞り弁34のそれぞれの開度が適当に調整されることによって、任意に調整可能である。同様に、高圧排気ガス還流通路HPL-EGR42によって導入されるEGRガス量は、ECU50によって、第2EGRバルブ44、或いは第2吸気絞り弁26のそれぞれの開度が適当に調整されることによって、任意に調整可能である。   The amount of EGR gas introduced by the low pressure exhaust gas recirculation passage LPL-EGR 38 is adjusted by the ECU 50 by appropriately adjusting the respective opening degrees of the first EGR valve 40, the first intake throttle valve 20, or the exhaust throttle valve 34. Can be adjusted arbitrarily. Similarly, the amount of EGR gas introduced by the high-pressure exhaust gas recirculation passage HPL-EGR 42 can be set arbitrarily by adjusting the opening degree of the second EGR valve 44 or the second intake throttle valve 26 by the ECU 50. Can be adjusted.

ECU50は、そのような手法で、ディーゼル機関10の運転状態に応じて、要求されるEGR率(筒内に吸入された全吸入ガス量中に占めるEGRガスの割合)が得られるように、それぞれの通路によって導入されるEGRガス量を制御する。その際、ECU50は、LPL-EGR38およびHPL-EGR42により導入される合計のEGRガス量が要求されるEGR率となるようにしつつ、LPL-EGR38とHPL-EGR42との間でEGRガスの分配比率が運転状態に応じて必要とされる値となるように制御する。   The ECU 50 uses such a method so that the required EGR rate (the ratio of EGR gas in the total amount of intake gas sucked into the cylinder) can be obtained in accordance with the operation state of the diesel engine 10. The amount of EGR gas introduced by the passage is controlled. At that time, the ECU 50 distributes the EGR gas between the LPL-EGR 38 and the HPL-EGR 42 while maintaining the total EGR gas amount introduced by the LPL-EGR 38 and the HPL-EGR 42 to the required EGR rate. Is controlled to be a value required according to the operating state.

[実施の形態1の特徴部分]
上述した触媒付きフィルタ32では、DPFに捕集されるPM量が増えてくると、すなわち、DPFの詰まりの程度が大きくなると、排圧が上昇する。排圧が上昇すると、HPL-EGR42における排気側と吸気側との圧力差が大きくなる。その結果、HPL-EGR42によって吸気管14に還流されるEGRガス量が増大することとなる。HPL-EGR42から導入される高温のEGRガス量が増えると、筒内温度が上昇し、その結果として、NOx排出量が増加し、更には着火遅れの低減によりスモーク排出量が増加する。
[Characteristics of Embodiment 1]
In the above-mentioned filter 32 with a catalyst, when the amount of PM collected in the DPF increases, that is, when the degree of clogging of the DPF increases, the exhaust pressure increases. When the exhaust pressure increases, the pressure difference between the exhaust side and the intake side in the HPL-EGR 42 increases. As a result, the amount of EGR gas recirculated to the intake pipe 14 by the HPL-EGR 42 increases. When the amount of high-temperature EGR gas introduced from the HPL-EGR 42 increases, the in-cylinder temperature rises. As a result, the NOx emission amount increases, and further, the smoke emission amount increases due to the reduction of the ignition delay.

このような場合に、HPL-EGR42からのEGRガス量を減少させることで筒内温度の上昇を回避すべく、HPL-EGR42の第2EGRバルブ44を閉じ側に制御することが考えられる。しかしながら、現実には、HPL-EGR42からのEGRガス量が大きく増えた状況下で、LPL-EGR38とHPL-EGR42との間でEGRガスの分配比率を変えることなく、両者による合計のEGRガス量を同じとなるように、HPL-EGR42からのEGRガス量を調整することは困難である。また、第2EGRバルブ44の調整によってHPL-EGR42によるEGRガス量を減量させると、筒内から触媒付きフィルタ32に向かう排気ガス量が増えるため、排圧が更に上昇する。排圧が上昇すると、燃料噴射量を増加する必要が生ずるため、燃費が悪化する。また、燃料噴射量が増加したことで、要求EGR率が変化した場合に筒内温度の上昇を抑制するには、高温のHPL-EGR42ではなく低温のLPL-EGR38の方でEGRガスを増やす必要が生ずる。そこで、LPL-EGR38からのEGRガス量を増やそうとして、第1吸気絞り弁20を絞るようにすれば、ポンプ損失の増大を招き、また、排気絞り弁34を絞るようにすれば、更なる排圧の上昇を招く。これらは、何れも燃費を悪化させる要因となる。   In such a case, it is conceivable to control the second EGR valve 44 of the HPL-EGR 42 to the closed side in order to avoid an increase in the in-cylinder temperature by reducing the amount of EGR gas from the HPL-EGR 42. However, in reality, under the situation where the amount of EGR gas from HPL-EGR 42 has greatly increased, the total EGR gas amount by both of them without changing the distribution ratio of EGR gas between LPL-EGR 38 and HPL-EGR 42 It is difficult to adjust the amount of EGR gas from the HPL-EGR 42 so as to be the same. Further, when the amount of EGR gas by the HPL-EGR 42 is reduced by adjusting the second EGR valve 44, the amount of exhaust gas directed from the inside of the cylinder toward the filter 32 with catalyst increases, so that the exhaust pressure further increases. When the exhaust pressure rises, it becomes necessary to increase the fuel injection amount, so that the fuel consumption deteriorates. Further, in order to suppress the rise in the in-cylinder temperature when the required EGR rate changes due to the increase in the fuel injection amount, it is necessary to increase the EGR gas in the low temperature LPL-EGR 38 instead of the high temperature HPL-EGR 42. Will occur. Therefore, if the first intake throttle valve 20 is throttled in an attempt to increase the amount of EGR gas from the LPL-EGR 38, the pump loss will increase, and if the exhaust throttle valve 34 is throttled, it will be further increased. Increases exhaust pressure. These are all factors that deteriorate fuel consumption.

以上説明したように、触媒付きフィルタ32の詰まりに起因するHPL-EGR42からのEGRガス量の増加と、それに伴う筒内温度の上昇を解消させようとすると、LPL-EGR38からのEGRガス量の更なる調整などを既述したアクチュエータを用いて行う必要が生じ、その制御が非常に複雑化してしまう。そこで、本実施形態のシステムでは、制御を複雑化させることなく、触媒付きフィルタ32の詰まりの状態によらずに、適切な筒内温度を維持できるようにすべく、ECU50に、以下の図2に示すルーチンの処理を実行させることとした。   As described above, if the increase in the EGR gas amount from the HPL-EGR 42 caused by the clogging of the catalyst-equipped filter 32 and the increase in the in-cylinder temperature associated therewith are to be eliminated, the EGR gas amount from the LPL-EGR 38 is reduced. Further adjustment or the like needs to be performed using the actuator described above, and the control becomes very complicated. Therefore, in the system of the present embodiment, the ECU 50 is connected to the ECU 50 in order to maintain an appropriate in-cylinder temperature without complicating the control and regardless of the clogged state of the filter 32 with the catalyst. The routine processing shown in FIG.

図2は、上記の目的を達成するために、本実施の形態1においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。図2に示すルーチンでは、先ず、触媒付きフィルタ32の詰まりの程度が検知される(ステップ100)。具体的には、本ステップ100では、上記の差圧センサ36の出力に基づいて、触媒付きフィルタ32の前後の差圧が所定値以上であるときには、詰まりが発生したと判断され、また、当該差圧が高くなるほど、詰まりの程度が高いと判断される。   FIG. 2 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in the first embodiment to achieve the above object. In the routine shown in FIG. 2, first, the degree of clogging of the filter 32 with catalyst is detected (step 100). Specifically, in step 100, based on the output of the differential pressure sensor 36, it is determined that clogging has occurred when the differential pressure before and after the catalyst-equipped filter 32 is greater than or equal to a predetermined value. The higher the differential pressure, the higher the degree of clogging.

次に、触媒付きフィルタ32に詰まりが生じているか否かが判別される(ステップ102)。その結果、触媒付きフィルタ32に詰まりが生じていないと判定される場合、すなわち、この詰まりに起因する排圧上昇が生じていないと推定できる場合には、今回起動時のルーチンの処理が速やかに終了される。   Next, it is determined whether or not the filter with catalyst 32 is clogged (step 102). As a result, when it is determined that the clogged filter 32 is not clogged, that is, when it can be estimated that the exhaust pressure increase due to this clogging has not occurred, the routine processing at the time of starting this time is promptly performed. Is terminated.

一方、触媒付きフィルタ32に詰まりが生じていると判定された場合、すなわち、この詰まりに起因する排圧上昇が生じていると推定できる場合には、次いで、今回生じている詰まりの程度が低いか否か、すなわち、差圧センサ36の出力値に基づき、排圧が所定値以上に上昇していると推定できる状況下であるか否か、が判別される(ステップ104)。   On the other hand, if it is determined that the clogged filter 32 is clogged, that is, if it can be estimated that the exhaust pressure increase due to this clogging has occurred, then the degree of clogging that has occurred this time is low. Is determined based on the output value of the differential pressure sensor 36, whether or not the exhaust pressure is estimated to be higher than a predetermined value (step 104).

その結果、詰まりの程度が低いと判定された場合、すなわち、排圧の上昇が比較的小さいと推定できる場合には、ディーゼル機関10の実圧縮比εを減少させる処理が実行される(ステップ106)。具体的には、実圧縮比εの減少は、可変動弁機構46による吸気弁の閉じ時期の制御によって実現される。   As a result, when it is determined that the degree of clogging is low, that is, when it can be estimated that the increase in exhaust pressure is relatively small, processing for reducing the actual compression ratio ε of the diesel engine 10 is executed (step 106). ). Specifically, the reduction of the actual compression ratio ε is realized by controlling the closing timing of the intake valve by the variable valve mechanism 46.

図3は、そのような吸気弁の閉じ時期の制御を説明するための図である。図3中に実線で表された波形は、ディーゼル機関10の運転状態に応じて決定される吸気弁のベースのリフトカーブを示している。本ステップ106では、このようなベースのリフトカーブの閉じ時期に対し、下死点(BDC)を基準として、より上死点に近い位置で閉じ時期が到来するように、吸気弁が制御される。そのためには、図3中に破線で表された2つの波形のように、2通りの手法が考えられる。すなわち、ベースのリフトカーブの閉じ時期よりも早閉じ側に制御する手法と、ベースのリフトカーブの閉じ時期よりも遅閉じ側に制御する手法である。   FIG. 3 is a diagram for explaining the control of the intake valve closing timing. A waveform represented by a solid line in FIG. 3 indicates a lift curve of the base of the intake valve determined according to the operating state of the diesel engine 10. In this step 106, the intake valve is controlled so that the closing timing comes closer to the top dead center with reference to the bottom dead center (BDC) with respect to the closing timing of the base lift curve. . For this purpose, two methods are conceivable, such as two waveforms represented by broken lines in FIG. That is, there are a method of controlling the base lift curve closer to the closing time than the closing timing of the base and a method of controlling the base lifting curve to the closing side later than the closing timing.

一方、上記ステップ104において、触媒付きフィルタ32に生じた詰まりの程度が低くないと判定された場合、すなわち、排圧の上昇が比較的大きいと推定できる場合には、ディーゼル機関10の実圧縮比εを減少させる処理とともに、内部EGRガス量を減少させる処理が実行される(ステップ108)。具体的には、内部EGRガス量の減少は、可変動弁機構46による吸気弁および排気弁のそれぞれの開閉時期の制御によって実現される。この場合の内部EGRガス量は、HPL-EGR42によるEGRガス量の増加分に対応する分だけ減量される。   On the other hand, when it is determined in step 104 that the degree of clogging generated in the filter 32 with catalyst is not low, that is, when it can be estimated that the increase in exhaust pressure is relatively large, the actual compression ratio of the diesel engine 10 is determined. A process for reducing the amount of internal EGR gas is executed together with a process for reducing ε (step 108). Specifically, the reduction of the internal EGR gas amount is realized by controlling the opening / closing timings of the intake valve and the exhaust valve by the variable valve mechanism 46. In this case, the internal EGR gas amount is reduced by an amount corresponding to the increase in the EGR gas amount by the HPL-EGR 42.

図4は、可変動弁機構46による内部EGRガス量の調整手法を説明するための図である。より具体的には、図4(A)は、負のオーバーラップ量の変更による内部EGRガス量の調整手法を示しており、図4(B)は、正のオーバーラップ量の変更による内部EGRガス量の調整手法を示している。また、図4において、実線で表した波形が排気弁のリフトカーブを、破線で表した波形が吸気弁のリフトカーブをそれぞれ示している。尚、本実施形態のシステムにおいては、図4(A)および図4(B)の何れかの手法によって、ディーゼル機関10の運転状態に応じた量の内部EGRガスが、導入されているものとする。   FIG. 4 is a view for explaining a method of adjusting the internal EGR gas amount by the variable valve mechanism 46. More specifically, FIG. 4 (A) shows a method of adjusting the internal EGR gas amount by changing the negative overlap amount, and FIG. 4 (B) shows the internal EGR by changing the positive overlap amount. This shows how to adjust the amount of gas. In FIG. 4, the waveform represented by the solid line represents the lift curve of the exhaust valve, and the waveform represented by the broken line represents the lift curve of the intake valve. In the system of the present embodiment, an amount of internal EGR gas corresponding to the operation state of the diesel engine 10 is introduced by any one of the methods shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B). To do.

図4(A)に示す手法によれば、排気弁(EX)の閉じ時期を進角させ、かつ、吸気弁(IN)の開き時期を遅角させることにより、負のバルブオーバーラップ期間、つまり、吸気弁と排気弁とが共に閉弁状態となる期間を延ばすことができる。その結果、排気行程中に筒内に閉じ込めておく排気ガス量を増大させることができ、内部EGRガス量を増加させることができる。本ステップ108では、そのような負のバルブオーバーラップ期間の延長による内部EGR制御が行われている場合には、内部EGRガス量を減少させるべく、そのような負のバルブオーバーラップ期間が短くなるように、可変動弁機構46が制御される。   According to the technique shown in FIG. 4 (A), the closing timing of the exhaust valve (EX) is advanced and the opening timing of the intake valve (IN) is retarded, so that a negative valve overlap period, that is, The period during which both the intake valve and the exhaust valve are closed can be extended. As a result, the amount of exhaust gas confined in the cylinder during the exhaust stroke can be increased, and the amount of internal EGR gas can be increased. In step 108, when the internal EGR control is performed by extending the negative valve overlap period, the negative valve overlap period is shortened to reduce the internal EGR gas amount. Thus, the variable valve mechanism 46 is controlled.

また、図4(B)に示す手法によれば、排気弁(EX)の閉じ時期を遅角させ、かつ、吸気弁(IN)の開き時期を進角させることにより、正のバルブオーバーラップ期間、つまり、吸気弁と排気弁とが共に開弁状態となる期間を延ばすことができる。その結果、吸気弁の開弁後に吸気管14に逆流する既燃ガス量、つまり、内部EGRガス量を増加させることができる。本ステップ108では、そのような正のバルブオーバーラップ期間の延長による内部EGR制御が行われている場合には、上記の負のバルブオーバーラップ期間を短くする制御に代え、正のバルブオーバーラップ期間が短くなるように、可変動弁機構46を制御してもよい。   Further, according to the method shown in FIG. 4B, the positive valve overlap period can be obtained by retarding the closing timing of the exhaust valve (EX) and advancing the opening timing of the intake valve (IN). That is, the period during which both the intake valve and the exhaust valve are open can be extended. As a result, it is possible to increase the amount of burnt gas that flows back to the intake pipe 14 after the intake valve is opened, that is, the amount of internal EGR gas. In this step 108, when the internal EGR control is performed by extending the positive valve overlap period, the positive valve overlap period is replaced with the control for shortening the negative valve overlap period. The variable valve mechanism 46 may be controlled so as to be shorter.

図5は、本実施形態のシステムによって得られる効果を説明するための図である。より具体的には、図5(A)は、対比のために、可変動弁機構を備えていないシステムにおけるEGRガスの分配比率の変化を、図5(B)は、本実施形態のシステムの制御が実行された結果としてのEGRガスの分配比率の変化を、それぞれ説明するための図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining the effects obtained by the system of the present embodiment. More specifically, FIG. 5 (A) shows the change in the distribution ratio of EGR gas in a system not equipped with a variable valve mechanism for comparison, and FIG. 5 (B) shows the system of this embodiment. It is a figure for demonstrating each change of the distribution ratio of EGR gas as a result of having performed control.

先ず、本実施形態の可変動弁機構46のような機構を備えていないシステムにおいて、DPFなどのPM捕集手段に詰まりが発生した場合には、図5(A)に示すように、詰まりの程度が比較的低いときは、EGRバルブや吸気絞り弁などを用いてLPL-EGRおよびHPL-EGRによるEGRガスの分配比率を変更することにより、筒内温度を適切な温度に維持することもできる。しかしながら、既述したように、筒内温度を適温に維持するためには、制御が複雑化してしまう。また、詰まりの程度が比較的高い場合には、既述したように、HPL-EGRによるEGRガス量が増大するため、詰まりの程度が比較的低いときと等EGR率に制御されていても、図5(A)に示すようにHPL-EGR比率が高くなるために筒内温度が上昇し、NOx排出量などが増加してしまう。また、これを回避しようとして、HPL-EGRによるEGRガス量を単に減少させることとすれば、合計のEGRガス量が減少し、新気が増えるため、NOx排出量が更に増加してしまう。   First, in a system that does not include a mechanism such as the variable valve mechanism 46 of this embodiment, when clogging occurs in PM collection means such as DPF, as shown in FIG. When the degree is relatively low, the in-cylinder temperature can be maintained at an appropriate temperature by changing the EGR gas distribution ratio by LPL-EGR and HPL-EGR using an EGR valve, an intake throttle valve, etc. . However, as described above, control is complicated in order to maintain the in-cylinder temperature at an appropriate temperature. In addition, when the degree of clogging is relatively high, as described above, the amount of EGR gas by HPL-EGR increases, so even if the degree of clogging is relatively low and the EGR rate is controlled to be equal, As shown in FIG. 5 (A), the HPL-EGR ratio becomes high, so that the in-cylinder temperature rises and the NOx emission amount and the like increase. In order to avoid this, if the amount of EGR gas by HPL-EGR is simply reduced, the total amount of EGR gas is reduced and fresh air is increased, so that the NOx emission amount is further increased.

これに対し、本実施形態の手法によれば、図5(B)に示すように、触媒付きフィルタ32に詰まりが生じていない場合には、LPL-EGR38とHPL-EGR42との間でEGRガスの分配比率を適切な値とし、かつ、可変動弁機構46の制御によって適切な内部EGRガスも導入することで、狙いの筒内温度を維持することができ、NOx排出量を効果的に低減させることができる。   On the other hand, according to the method of the present embodiment, as shown in FIG. 5B, when the clogged filter 32 is not clogged, the EGR gas is interposed between the LPL-EGR 38 and the HPL-EGR 42. The appropriate distribution ratio and the introduction of an appropriate internal EGR gas through control of the variable valve mechanism 46 can maintain the target in-cylinder temperature, effectively reducing NOx emissions. Can be made.

そして、本実施形態の手法によれば、詰まりの程度が比較的低い場合には、HPL-EGR42によるEGRガス量の比率が増えることで、筒内温度が上昇するが、上記のように、可変動弁機構46による吸気弁の閉じ時期の制御によって、実圧縮比εが減少される。このような手法によれば、吸気弁の閉じ時期の制御のみという比較的簡便な手法によって、LPL-EGR38とHPL-EGR42との分配比率を変更する必要なく、筒内温度の上昇を抑制することができ、NOx排出量の増加を効果的に抑制することができる。   According to the method of the present embodiment, when the degree of clogging is relatively low, the ratio of the amount of EGR gas by the HPL-EGR 42 increases, so that the in-cylinder temperature rises. By controlling the closing timing of the intake valve by the variable valve mechanism 46, the actual compression ratio ε is reduced. According to such a method, it is possible to suppress an increase in the in-cylinder temperature without having to change the distribution ratio between the LPL-EGR 38 and the HPL-EGR 42 by a relatively simple method that only controls the closing timing of the intake valve. And increase in NOx emissions can be effectively suppressed.

また、本実施形態の手法によれば、詰まりの程度が比較的高い場合、言い換えれば、HPL-EGR42によるEGRガス量の増加量が多く、実圧縮比εの減少だけでは筒内温度を適温に維持できないような場合には、図5(B)に示すように、高温のEGRガス量が導入される内部EGRガス量を、HPL-EGR42によるEGRガスの増加分だけ減少させることにより、等EGR率の下で筒内温度を適温に維持することができるようになり、NOx排出量を効果的に低減させることが可能となる。また、このような詰まりの程度が比較的高い場合の制御も、可変動弁機構46による吸排気弁の開閉時期の制御のみという比較的簡便な手法によって実現することができる。   Further, according to the method of the present embodiment, when the degree of clogging is relatively high, in other words, the amount of increase in the EGR gas amount by the HPL-EGR 42 is large, and the in-cylinder temperature is set to an appropriate temperature only by reducing the actual compression ratio ε. In the case where it cannot be maintained, as shown in FIG. 5 (B), the internal EGR gas amount into which the high-temperature EGR gas amount is introduced is reduced by the amount of increase in the EGR gas by the HPL-EGR 42, thereby equal EGR. It becomes possible to maintain the in-cylinder temperature at an appropriate temperature at a lower rate, and to effectively reduce the NOx emission amount. Further, control when such a degree of clogging is relatively high can also be realized by a relatively simple method of only controlling the opening / closing timing of the intake / exhaust valve by the variable valve mechanism 46.

ところで、上述した実施の形態1においては、差圧センサ36の出力変化を検知することで、触媒付きフィルタ32の詰まりの程度を判断し、その詰まりに起因する排圧の変化を推定するようにしている。しかしながら、排圧情報の取得は、そのような推定でなくてもよく、例えば、触媒付きフィルタ32より上流の排気管30に排圧を検出する圧力センサを設けて、排圧を直接検出するようにしてもよい。   By the way, in the first embodiment described above, by detecting the change in the output of the differential pressure sensor 36, the degree of clogging of the filter with catalyst 32 is judged, and the change in exhaust pressure caused by the clogging is estimated. ing. However, the acquisition of the exhaust pressure information may not be such an estimation. For example, a pressure sensor that detects the exhaust pressure is provided in the exhaust pipe 30 upstream of the catalyst-equipped filter 32 so as to directly detect the exhaust pressure. It may be.

また、上述した実施の形態1においては、差圧センサ36の出力から得た排圧情報に基づいて、実圧縮比εや内部EGRガス量の制御を行うこととしているが、本発明におけるガス割合は、排圧情報から得る手法に限られるものではない。すなわち、例えば、HPL-EGR42の接続点より下流の吸気管14に、筒内に吸入されるガスの酸素濃度を検出するための吸気O2センサや当該ガスの温度を検出するための吸気温度センサを設けることとして、筒内に吸入されるガスの酸素濃度や温度に基づいて、ガス割合を取得するようにしてもよい。 In the first embodiment described above, the actual compression ratio ε and the internal EGR gas amount are controlled based on the exhaust pressure information obtained from the output of the differential pressure sensor 36, but the gas ratio in the present invention. Is not limited to the method obtained from the exhaust pressure information. That is, for example, in the intake pipe 14 downstream from the connection point of the HPL-EGR 42, an intake O 2 sensor for detecting the oxygen concentration of the gas sucked into the cylinder, or an intake temperature sensor for detecting the temperature of the gas The gas ratio may be acquired based on the oxygen concentration or temperature of the gas sucked into the cylinder.

また、上述した実施の形態1においては、触媒付きフィルタ32に詰まりが生じた場合に、実圧縮比εを減少させるようにしているが、この場合に筒内温度を低減させる手段はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、水冷式のインタークーラやHPL-EGRに水冷式EGRクーラを備える内燃機関においては、詰まりが生じた場合に、インタークーラによる吸気の冷却量やEGRクーラによるEGRガスの冷却量を増やすようにしてもよい。   In Embodiment 1 described above, when the catalyst-equipped filter 32 is clogged, the actual compression ratio ε is reduced. In this case, the means for reducing the in-cylinder temperature is limited to this. Is not to be done. That is, for example, in a water-cooled intercooler or an internal combustion engine equipped with a water-cooled EGR cooler in HPL-EGR, when the clogging occurs, the intake air cooling amount by the intercooler and the EGR gas cooling amount by the EGR cooler are increased. You may do it.

尚、上述した実施の形態1においては、触媒付きフィルタ32のDPFが前記第1の発明における「PM捕集手段」に、高圧排気ガス還流通路HPL-EGR42が前記第1の発明における「排気ガス還流通路」に、それぞれ相当している。また、ECU50が、上記ステップ100の処理を実行することにより前記第1の発明における「ガス割合検知手段」が、ステップ102〜108の一連の処理を実行することにより前記第1の発明における「筒内温度制御手段」が、それぞれ実現されている。
また、可変動弁機構46が前記第2の発明における「実圧縮比変更手段」に、高圧排気ガス還流通路HPL-EGR42が前記第2の発明における第1排気ガス還流通路「」に、低圧排気ガス還流通路LPL-EGR38が前記第2の発明における「第2排気ガス還流通路」に、それぞれ相当している。
また、ECU50による上記ステップ104の判定が成立する場合が前記第3または第4の発明における「前記ガス割合が所定値より高い場合」に相当している。
また、可変動弁機構46が前記第5の発明における「バルブタイミング制御手段」に相当している。
また、ECU50による上記ステップ104の判定が不成立となる場合が前記第6または第7の発明における「前記ガス割合が前記所定値に比して高い第2所定値より高い場合」に相当している。
In the first embodiment described above, the DPF of the filter with catalyst 32 is the “PM collecting means” in the first invention, and the high-pressure exhaust gas recirculation passage HPL-EGR 42 is the “exhaust gas” in the first invention. Each of them corresponds to a “reflux passage”. Further, when the ECU 50 executes the processing of step 100 described above, the “gas ratio detecting means” in the first invention executes the series of processing of steps 102 to 108 to thereby execute the “cylinder” in the first invention. "Internal temperature control means" is realized respectively.
In addition, the variable valve mechanism 46 serves as the “actual compression ratio changing means” in the second invention, and the high pressure exhaust gas recirculation passage HPL-EGR 42 serves as the low pressure exhaust gas in the first exhaust gas recirculation passage “” in the second invention. The gas recirculation passage LPL-EGR 38 corresponds to the “second exhaust gas recirculation passage” in the second aspect of the present invention.
Further, the case where the determination of step 104 by the ECU 50 is established corresponds to “the case where the gas ratio is higher than a predetermined value” in the third or fourth invention.
The variable valve mechanism 46 corresponds to the “valve timing control means” in the fifth aspect of the invention.
Further, the case where the determination of step 104 by the ECU 50 is not satisfied corresponds to “when the gas ratio is higher than the second predetermined value which is higher than the predetermined value” in the sixth or seventh invention. .

実施の形態2.
次に、図6および図7を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
[システム構成]
図6は、本発明の実施の形態2の構成を説明するための図である。尚、図6において、上述した図1に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6 and FIG.
[System configuration]
FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration of the second embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same components as those shown in FIG. 1 described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図6に示すシステムは、ディーゼル機関60に、比較的低温のEGRガスを導入するための低圧排気ガス還流通路LPL-EGR62の配置場所が異なる点を除き、上述した図1に示すシステムと同様の構成を有している。すなわち、図6に示すように、本実施形態のLPL-EGR62は、タービン22bより下流であって触媒付きフィルタ32より上流の排気管30と、第1吸気絞り弁20より下流の吸気管14とを連通するように構成されている。このLPL-EGR62の途中には、当該通路62を開閉するための第1EGRバルブ64が設けられている。   The system shown in FIG. 6 is the same as the system shown in FIG. 1 described above except that the location of the low-pressure exhaust gas recirculation passage LPL-EGR 62 for introducing relatively low temperature EGR gas into the diesel engine 60 is different. It has a configuration. That is, as shown in FIG. 6, the LPL-EGR 62 of the present embodiment includes an exhaust pipe 30 downstream from the turbine 22b and upstream from the filter 32 with catalyst, and an intake pipe 14 downstream from the first intake throttle valve 20. Are configured to communicate with each other. In the middle of the LPL-EGR 62, a first EGR valve 64 for opening and closing the passage 62 is provided.

[実施の形態2の特徴部分]
触媒付きフィルタ32より上流の排気管30と連通するLPL-EGR62を有する上記図6に示すシステムにおいて、触媒付きフィルタ32に詰まりが生じた場合には、触媒付きフィルタ32より下流の排気管30と連通するLPL-EGR38を有するシステムに比して、より排圧の高い位置から吸気管14に向けて、より多量のEGRガスが導入され易くなる。また、図6に示すLPL-EGR62とHPL-EGR42とを比較した場合においても、コンプレッサ22aより上流に吸気管14との接続点のあるLPL-EGR62側の方が、HPL-EGR42側に比して吸気管14内の圧力が低くなる。このため、触媒付きフィルタ32に詰まりが発生した場合には、LPL-EGR62の方がHPL-EGR42に比して導入されるEGRガス量が多くなる。
[Characteristics of Embodiment 2]
In the system shown in FIG. 6 having the LPL-EGR 62 communicating with the exhaust pipe 30 upstream from the catalyst-equipped filter 32, when the clogged filter 32 is clogged, the exhaust pipe 30 downstream from the catalyst-equipped filter 32 Compared with the system having the LPL-EGR 38 that communicates, a larger amount of EGR gas is easily introduced from the position where the exhaust pressure is higher toward the intake pipe 14. In addition, even when the LPL-EGR 62 and the HPL-EGR 42 shown in FIG. 6 are compared, the LPL-EGR 62 side having a connection point with the intake pipe 14 upstream of the compressor 22a is compared with the HPL-EGR 42 side. As a result, the pressure in the intake pipe 14 is lowered. For this reason, when the clogged filter 32 is clogged, the LPL-EGR 62 introduces more EGR gas than the HPL-EGR 42.

LPL-EGR62側からのEGRガスの導入量が増えるということは、低温のEGRガスが多量に筒内に導入されることを意味する。従って、詰まりの程度いかんで、LPL-EGR62からの低温のEGRガス量の導入量が過大となると、筒内温度が良好な温度に維持されなくなってしまう。そこで、本実施形態のシステムでは、制御を複雑化させることなく、触媒付きフィルタ32の詰まりの状態によらずに、適切な筒内温度を維持できるようにすべく、ECU50に、以下の図7に示すルーチンの処理を実行させることとした。   An increase in the amount of EGR gas introduced from the LPL-EGR 62 side means that a large amount of low-temperature EGR gas is introduced into the cylinder. Therefore, if the amount of low-temperature EGR gas introduced from the LPL-EGR 62 becomes excessive due to the degree of clogging, the in-cylinder temperature cannot be maintained at a good temperature. Therefore, in the system according to the present embodiment, the ECU 50 is connected to the ECU 50 in order to maintain an appropriate in-cylinder temperature without complicating the control and irrespective of the clogged state of the filter 32 with the catalyst. The routine processing shown in FIG.

図7は、上記の目的を達成するために、本実施の形態2においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図7において、実施の形態1における図2に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。   FIG. 7 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in the second embodiment to achieve the above object. In FIG. 7, the same steps as those shown in FIG. 2 in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図7に示すルーチンでは、触媒付きフィルタ32の詰まりの程度が低いと判定された場合、すなわち、排圧の上昇が比較的小さいと推定できる場合には(ステップ104)、ディーゼル機関10の実圧縮比εを増加させる処理が実行される(ステップ200)。具体的には、実圧縮比εの増加は、既述した実施の形態1と同様に、可変動弁機構46による吸気弁の閉じ時期の制御によって実現されるものである。ここでは図示を省略するが、本ステップ200では、実施の形態1とは逆方向の制御、すなわち、ベースのリフトカーブに対し、下死点(BDC)を基準として、より下死点に近い位置に閉じ時期が到来するように、吸気弁が制御される。   In the routine shown in FIG. 7, when it is determined that the degree of clogging of the filter with catalyst 32 is low, that is, when it can be estimated that the increase in exhaust pressure is relatively small (step 104), the actual compression of the diesel engine 10 is performed. A process for increasing the ratio ε is executed (step 200). Specifically, the increase in the actual compression ratio ε is realized by controlling the closing timing of the intake valve by the variable valve mechanism 46 as in the first embodiment described above. Although illustration is omitted here, in this step 200, the control in the direction opposite to that of the first embodiment, that is, the position closer to the bottom dead center with respect to the base lift curve with reference to the bottom dead center (BDC). The intake valve is controlled so that the closing time arrives.

また、本ルーチンでは、触媒付きフィルタ32に生じた詰まりの程度が低くないと判定された場合、すなわち、排圧の上昇が比較的大きいと推定できる場合には(ステップ104)、ディーゼル機関10の実圧縮比εを増加させる処理とともに、内部EGRガス量を増加させる処理が実行される(ステップ202)。本ステップ202における内部EGRガス量の増加は、上記ステップ108の処理と逆方向への吸排気弁の開閉時期の制御によって実現される。この場合の内部EGRガス量は、LPL-EGR62によるEGRガス量の増加分に対応する分だけ増量される。   Further, in this routine, when it is determined that the degree of clogging generated in the catalyst-equipped filter 32 is not low, that is, when it can be estimated that the increase in exhaust pressure is relatively large (step 104), the diesel engine 10 A process of increasing the internal EGR gas amount is executed together with a process of increasing the actual compression ratio ε (step 202). The increase in the amount of internal EGR gas in this step 202 is realized by controlling the opening / closing timing of the intake / exhaust valve in the reverse direction to the processing in step 108. In this case, the internal EGR gas amount is increased by an amount corresponding to the increase in the EGR gas amount by the LPL-EGR 62.

以上説明した図7に示すルーチンによれば、触媒付きフィルタ32の詰まりの程度が比較的低い場合には、実圧縮比εを増加させることにより、筒内温度を適切な温度に維持させることができる。また、詰まりの程度が比較的高い場合には、実圧縮比εの増加に加え、内部EGRガス量が増量されるため、LPL-EGR62からのEGRガス量が大きく増えた状況下であっても、筒内温度を適切な温度に維持することができる。このように、本実施形態のシステムによれば、詰まりが生じた場合にLPL-EGRからのEGRガス量がHPからのEGRガス量に比して増加する構成を有するディーゼル機関においても、可変動弁機構46の制御のみという比較的簡便な手法によって、筒内温度を適温に維持させることが可能となる。   According to the routine shown in FIG. 7 described above, when the degree of clogging of the filter with catalyst 32 is relatively low, the in-cylinder temperature can be maintained at an appropriate temperature by increasing the actual compression ratio ε. it can. In addition, when the degree of clogging is relatively high, the internal EGR gas amount is increased in addition to the increase in the actual compression ratio ε, so even if the amount of EGR gas from the LPL-EGR 62 is greatly increased The in-cylinder temperature can be maintained at an appropriate temperature. As described above, according to the system of the present embodiment, even in a diesel engine having a configuration in which the amount of EGR gas from LPL-EGR increases as compared with the amount of EGR gas from HP when clogging occurs, The in-cylinder temperature can be maintained at an appropriate temperature by a relatively simple method of only controlling the valve mechanism 46.

本発明の実施の形態1の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention. 図2に示すルーチン中における吸気弁の閉じ時期の制御を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for describing control of intake valve closing timing during the routine shown in FIG. 2. 可変動弁機構による内部EGRガス量の調整手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the adjustment method of the amount of internal EGR gas by a variable valve mechanism. 本発明の実施の形態1のシステムによって得られる効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect acquired by the system of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10、60 ディーゼル機関
14 吸気管
20 第1吸気絞り弁
22 ターボチャージャ
22a コンプレッサ
22b タービン
26 第2吸気絞り弁
30 排気管
32 触媒付きフィルタ
34 排気絞り弁
36 差圧センサ
38、62 低圧排気ガス還流通路LPL-EGR
40、64 第1EGRバルブ
42 高圧排気ガス還流通路HPL-EGR
44 第2EGRバルブ
46 可変動弁機構
50 ECU(Electronic Control Unit)
10, 60 Diesel engine 14 Intake pipe 20 First intake throttle valve 22 Turbocharger 22a Compressor 22b Turbine 26 Second intake throttle valve 30 Exhaust pipe 32 Filter with catalyst 34 Exhaust throttle valve 36 Differential pressure sensor 38, 62 Low pressure exhaust gas recirculation passage LPL-EGR
40, 64 1st EGR valve 42 High pressure exhaust gas recirculation passage HPL-EGR
44 Second EGR valve 46 Variable valve mechanism 50 ECU (Electronic Control Unit)

Claims (7)

排気通路に配置され、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するPM捕集手段と、
前記PM捕集手段より上流の排気通路から排気ガスを吸気通路に還流させる排気ガス還流通路とを備える内燃機関において、
筒内に吸入される全ガス中に占める前記排気ガス還流通路からの排気ガス再循環量のガス割合の変化を検知するガス割合検知手段と、
前記ガス割合に基づいて、筒内温度を制御する筒内温度制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
PM collecting means disposed in the exhaust passage for collecting particulate matter contained in the exhaust gas,
In an internal combustion engine comprising an exhaust gas recirculation passage for recirculating exhaust gas from an exhaust passage upstream from the PM collecting means to an intake passage,
A gas ratio detection means for detecting a change in the gas ratio of the exhaust gas recirculation amount from the exhaust gas recirculation passage in the total gas sucked into the cylinder;
In-cylinder temperature control means for controlling the in-cylinder temperature based on the gas ratio;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記内燃機関は、ターボチャージャと、当該内燃機関の実圧縮比を可変とする実圧縮比変更手段とを更に備え、
前記排気ガス還流通路は、前記ターボチャージャのタービンより上流の排気通路と、前記ターボチャージャのコンプレッサより下流の吸気通路とを連通する第1排気ガス還流通路であって、
前記内燃機関は、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連通する第2排気ガス還流通路を更に備え、
前記ガス割合検知手段は、筒内に吸入される全ガス中に占める前記第1排気ガス還流通路およびまたは前記第2排気ガス還流通路からの排気ガス再循環量のガス割合を検知する手段であって、
前記筒内温度制御手段は、当該ガス割合に基づいて、実圧縮比を制御することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
The internal combustion engine further includes a turbocharger, and an actual compression ratio changing means for changing the actual compression ratio of the internal combustion engine,
The exhaust gas recirculation passage is a first exhaust gas recirculation passage that communicates an exhaust passage upstream of a turbine of the turbocharger and an intake passage downstream of a compressor of the turbocharger,
The internal combustion engine further includes a second exhaust gas recirculation passage communicating the exhaust passage downstream from the turbine and the intake passage upstream from the compressor,
The gas ratio detection means is means for detecting a gas ratio of an exhaust gas recirculation amount from the first exhaust gas recirculation passage and / or the second exhaust gas recirculation passage in the total gas sucked into the cylinder. And
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the in-cylinder temperature control means controls the actual compression ratio based on the gas ratio.
前記第2排気ガス還流通路は、前記PM捕集手段より下流の排気通路と接続されたものであって、
前記ガス割合検知手段は、筒内に吸入される全ガス中に占める前記第1排気ガス還流通路からの排気ガス再循環量のガス割合を検知する手段であって、
前記筒内温度制御手段は、前記ガス割合が所定値より高い場合には、実圧縮比が減少するように前記実圧縮比変更手段を制御することを特徴とする請求項2記載の内燃機関の制御装置。
The second exhaust gas recirculation passage is connected to an exhaust passage downstream from the PM collecting means,
The gas ratio detecting means is a means for detecting a gas ratio of an exhaust gas recirculation amount from the first exhaust gas recirculation passage in the total gas sucked into the cylinder,
3. The internal combustion engine according to claim 2, wherein the in-cylinder temperature control means controls the actual compression ratio changing means so that the actual compression ratio decreases when the gas ratio is higher than a predetermined value. Control device.
前記第2排気ガス還流通路は、前記タービンより下流で、かつ前記PM捕集手段より上流の排気通路と接続されたものであって、
前記ガス割合検知手段は、筒内に吸入される全ガス中に占める前記第2排気ガス還流通路からの排気ガス再循環量のガス割合を検知する手段であって、
前記筒内温度制御手段は、前記ガス割合が所定値より高い場合には、実圧縮比が増加するように前記実圧縮比変更手段を制御することを特徴とする請求項2記載の内燃機関の制御装置。
The second exhaust gas recirculation passage is connected to an exhaust passage downstream from the turbine and upstream from the PM collection means,
The gas ratio detection means is a means for detecting a gas ratio of an exhaust gas recirculation amount from the second exhaust gas recirculation passage in the total gas sucked into the cylinder,
3. The internal combustion engine according to claim 2, wherein the in-cylinder temperature control means controls the actual compression ratio changing means so that the actual compression ratio increases when the gas ratio is higher than a predetermined value. Control device.
吸気弁開弁期間と排気弁開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間を可変とする可変動弁機構を駆動して内部排気ガス再循環量を増減させるバルブタイミング制御手段を更に備え、
前記筒内温度制御手段は、前記ガス割合の変化が比較的大きい場合には、前記の実圧縮比の制御に加え、内部排気ガス再循環量を制御することを特徴とする請求項2記載の内燃機関の制御装置。
Valve timing control means for driving a variable valve mechanism that varies a valve overlap period in which the intake valve opening period and the exhaust valve opening period overlap to increase or decrease the internal exhaust gas recirculation amount;
The in-cylinder temperature control means controls the internal exhaust gas recirculation amount in addition to the control of the actual compression ratio when the change in the gas ratio is relatively large. Control device for internal combustion engine.
前記第2排気ガス還流通路は、前記PM捕集手段より下流の排気通路と接続されたものであって、
前記ガス割合検知手段は、筒内に吸入される全ガス中に占める前記第1排気ガス還流通路からの排気ガス再循環量のガス割合を検知する手段であって、
前記筒内温度制御手段は、前記ガス割合が前記所定値に比して高い第2所定値より高い場合には、内部排気ガス再循環量が減少するように前記バルブタイミング制御手段を制御することを特徴とする請求項5記載の内燃機関の制御装置。
The second exhaust gas recirculation passage is connected to an exhaust passage downstream from the PM collecting means,
The gas ratio detecting means is a means for detecting a gas ratio of an exhaust gas recirculation amount from the first exhaust gas recirculation passage in the total gas sucked into the cylinder,
The in-cylinder temperature control means controls the valve timing control means so that the internal exhaust gas recirculation amount decreases when the gas ratio is higher than a second predetermined value which is higher than the predetermined value. The control device for an internal combustion engine according to claim 5.
前記第2排気ガス還流通路は、前記タービンより下流で、かつ前記PM捕集手段より上流の排気通路と接続されたものであって、
前記ガス割合検知手段は、筒内に吸入される全ガス中に占める前記第2排気ガス還流通路からの排気ガス再循環量のガス割合を検知する手段であって、
前記筒内温度制御手段は、前記ガス割合が前記所定値に比して高い第2所定値より高い場合には、内部排気ガス再循環量が増加するように前記バルブタイミング制御手段を制御することを特徴とする請求項5記載の内燃機関の制御装置。
The second exhaust gas recirculation passage is connected to an exhaust passage downstream from the turbine and upstream from the PM collection means,
The gas ratio detection means is a means for detecting a gas ratio of an exhaust gas recirculation amount from the second exhaust gas recirculation passage in the total gas sucked into the cylinder,
The in-cylinder temperature control means controls the valve timing control means so that the internal exhaust gas recirculation amount increases when the gas ratio is higher than a second predetermined value which is higher than the predetermined value. The control device for an internal combustion engine according to claim 5.
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