JP2012092798A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively reduce an NOx exhaust amount in the whole operation region of an engine in a control device of an internal combustion engine having a turbo charger with an electric motor.SOLUTION: The control device of the internal combustion engine includes: a turbo charger 20 having a turbine 22 provided in an exhaust passage 6 of the internal combustion engine 2 and a compressor 21 provided in an intake passage 5; an electric motor 24 rotating the turbine 22 and the compressor 21; an EGR device 40 having an EGR passage 41 connecting the exhaust passage 6 and the intake passage 5 and an EGR valve 43 adjusting a refluxed amount of a refluxed exhaust; an NOx concentration detecting means 50 provided in the exhaust passage 6 and detecting NOx concentration of an exhaust; and a control part 60 adjusting an opened degree of the EGR valve 43 and driving the electric motor 24 so that the refluxed amount of the exhaust is increased until a detected value is made to be an upper limit threshold or below when the detected value of the NOx concentration detecting means 50 exceeds the upper limit threshold.

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に電動機付きターボチャージャを有する内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device for an internal combustion engine having a turbocharger with an electric motor.

ディーゼルエンジン等の内燃機関(以下、エンジンという)においては、排気中のNOxを低減させるべく、エンジンから排出される排気の一部を吸気系に還流させるEGR装置が知られている。このEGR装置は、エンジンの筒内に不活性ガスを含む排気を還流させて酸素濃度を下げることで、NOx排出量の低減を図っている。   In an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) such as a diesel engine, an EGR device that recirculates part of exhaust discharged from the engine to an intake system is known in order to reduce NOx in the exhaust. This EGR device attempts to reduce NOx emissions by reducing the oxygen concentration by recirculating exhaust gas containing inert gas in the cylinder of the engine.

一方、エンジンの出力を確保するためには、エンジンの筒内に燃料噴射量に応じた酸素の絶対量を確保する必要がある。そのため、エンジンの筒内に、燃料を燃焼する新気(以下、吸入空気という)及びNOx排出量を低減する還流排気(以下、EGRガスという)を確保すべく、吸入空気を過給するターボチャージャが一般的に用いられている。   On the other hand, in order to ensure the output of the engine, it is necessary to ensure the absolute amount of oxygen corresponding to the fuel injection amount in the cylinder of the engine. Therefore, a turbocharger that supercharges intake air in order to ensure fresh air (hereinafter referred to as intake air) that burns fuel and recirculation exhaust (hereinafter referred to as EGR gas) that reduces NOx emissions in the cylinder of the engine. Is generally used.

例えば、特許文献1には、排気中の煤やNOxの排出量を低減するシステムとして、ディーゼルエンジンに高圧EGR装置と低圧EGR装置とターボ過給機とを備えたシステムが開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a system in which a diesel engine is provided with a high-pressure EGR device, a low-pressure EGR device, and a turbocharger as a system that reduces the amount of soot and NOx in exhaust gas.

特開2010−203282号公報JP 2010-203282 A

ところで、ターボチャージャを有するエンジンでは、例えば、エンジンの運転状態が排気エネルギーの少ない低負荷運転時やターボチャージャの回転が直ぐに上がらない過渡運転時等には、吸入空気の過給が難しくなる。そのため、かかる運転状態においては、エンジンの筒内にEGRガスを十分に確保することができず、NOx排出量が十分に低減できない可能性がある。   By the way, in an engine having a turbocharger, it is difficult to supercharge intake air, for example, when the engine is in a low load operation with a low exhaust energy or during a transient operation in which the rotation of the turbocharger does not increase immediately. Therefore, in such an operating state, EGR gas cannot be sufficiently secured in the cylinder of the engine, and the NOx emission amount may not be sufficiently reduced.

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、エンジンの運転領域全域で必要なEGRガスを確保することで、NOx排出量を効果的に低減することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to effectively reduce NOx emission by securing EGR gas necessary in the entire operation region of the engine.

上記目的を達成するため、本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気通路に設けられたタービン及び該内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサを有するターボチャージャと、前記タービン及び前記コンプレッサを回転させる電動機と、前記タービンよりも上流側の排気通路と前記コンプレッサよりも下流側の吸気通路とを接続するEGR通路及び該EGR通路を流れて前記内燃機関の吸気系に還流される排気の還流量を調節するEGRバルブを有するEGR装置と、前記排気通路に設けられ排気のNOx濃度を検出するNOx濃度検出手段と、前記NOx濃度検出手段の検出値が上限閾値を超えると、該検出値が上限閾値以下になるまで排気の還流量を増加させるべく、前記EGRバルブの開度を調整するとともに前記電動機を駆動させる制御部とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a control device for an internal combustion engine according to the present invention includes a turbine provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, a turbocharger provided with a compressor provided in the intake passage of the internal combustion engine, the turbine, and the compressor An EGR passage that connects an electric motor that rotates the engine, an exhaust passage upstream of the turbine and an intake passage downstream of the compressor, and exhaust gas that flows through the EGR passage and recirculates to the intake system of the internal combustion engine An EGR device having an EGR valve for adjusting the amount of recirculation, a NOx concentration detection means for detecting the NOx concentration of exhaust gas provided in the exhaust passage, and a detection value when the detection value of the NOx concentration detection means exceeds an upper limit threshold In order to increase the recirculation amount of the exhaust gas until the value becomes equal to or lower than the upper threshold, the opening degree of the EGR valve is adjusted and the electric motor is Characterized in that it comprises a control unit for moving.

また、前記タービンよりも下流側の排気通路に設けられた低圧段タービン及び前記コンプレッサよりも上流側の吸気通路に設けられた低圧段コンプレッサを有する低圧段ターボチャージャをさらに備え、前記ターボチャージャは高圧段ターボチャージャであってもよい。   The turbocharger further includes a low-pressure stage turbocharger having a low-pressure stage turbine provided in an exhaust passage downstream of the turbine and a low-pressure stage compressor provided in an intake passage upstream of the compressor. A stage turbocharger may be used.

本発明の内燃機関の制御装置によれば、エンジンの運転領域全域で必要なEGRガスを確保することで、NOx排出量を効果的に低減することができる。   According to the control device for an internal combustion engine of the present invention, it is possible to effectively reduce the NOx emission amount by securing the necessary EGR gas in the entire operation region of the engine.

本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を示す模式的な全体構成図である。1 is a schematic overall configuration diagram showing a control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置の目標NOxマップを示す模式的な図である。It is a typical figure showing a target NOx map of a control device of an internal-combustion engine concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置による制御内容を示すフローである。It is a flow which shows the control content by the control apparatus of the internal combustion engine which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、図1〜3に基づいて、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置1について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。   Hereinafter, based on FIGS. 1-3, the control apparatus 1 of the internal combustion engine which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated. The same parts are denoted by the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.

本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置1は、図1に示すように、ディーゼルエンジン等の内燃機関(以下、エンジンという)2と、電動機付き高圧段ターボチャージャ(ターボチャージャ)20と、電動機付き高圧段ターボチャージャ20よりも大容量の低圧段ターボチャージャ30と、排気の一部を還流するEGR装置40と、NOxセンサ(NOx濃度検出手段)50と、ECU(制御部)60とを備える。   As shown in FIG. 1, an internal combustion engine control apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) 2 such as a diesel engine, a high-pressure turbocharger (turbocharger) 20 with an electric motor, , A low-pressure stage turbocharger 30 having a larger capacity than the high-pressure stage turbocharger 20 with an electric motor, an EGR device 40 that recirculates part of the exhaust, a NOx sensor (NOx concentration detecting means) 50, an ECU (control unit) 60, Is provided.

エンジン2には、図1に示すように、吸気マニホールド3と排気マニホールド4とが設けられている。また、吸気マニホールド3には、吸気弁2aの開弁により電動機付き高圧段ターボチャージャ20から送出される高圧吸気を導入する高圧吸気通路5が接続され、排気マニホールド4には、排気弁2bの開弁により排気を排出する第1排気通路6が接続されている。また、高圧吸気通路5には、吸入空気を冷却するインタークーラ7と、吸入空気量を調整するスロットルバルブ8が設けられている。スロットルバルブ8は電気配線を介してECU60に接続されており、ECU60から出力される制御信号に応じてバルブ開度が調整されるように構成されている。   As shown in FIG. 1, the engine 2 is provided with an intake manifold 3 and an exhaust manifold 4. The intake manifold 3 is connected to a high-pressure intake passage 5 for introducing high-pressure intake air sent from a high-pressure turbocharger 20 with an electric motor by opening the intake valve 2a. The exhaust manifold 4 is opened to the exhaust manifold 2b. A first exhaust passage 6 for discharging exhaust gas by a valve is connected. The high-pressure intake passage 5 is provided with an intercooler 7 that cools intake air and a throttle valve 8 that adjusts the intake air amount. The throttle valve 8 is connected to the ECU 60 via electric wiring, and is configured such that the valve opening is adjusted in accordance with a control signal output from the ECU 60.

電動機付き高圧段ターボチャージャ20は、図1に示すように、高圧吸気通路5の上流側に設けられた高圧段コンプレッサ21と、第1排気通路6の下流側に設けられた高圧段タービン22とを有する。高圧段タービン22の下流側には第2排気通路9が設けられている。また、高圧段コンプレッサ21と高圧段タービン22とは回転軸23で接続され、回転軸23には電動機24が取り付けられている。   As shown in FIG. 1, the high-pressure turbocharger 20 with an electric motor includes a high-pressure compressor 21 provided on the upstream side of the high-pressure intake passage 5 and a high-pressure turbine 22 provided on the downstream side of the first exhaust passage 6. Have A second exhaust passage 9 is provided on the downstream side of the high-pressure turbine 22. Further, the high-pressure compressor 21 and the high-pressure turbine 22 are connected by a rotating shaft 23, and an electric motor 24 is attached to the rotating shaft 23.

電動機24は、回転軸23に設けられた図示しないロータと、ロータの周囲に配設された図示しないステータとを備え構成されている。また、電動機24は、電気配線を介してECU60に接続されており、ECU60から出力される制御信号に応じて駆動がコントロールされるように構成されている。   The electric motor 24 includes a rotor (not shown) provided on the rotary shaft 23 and a stator (not shown) disposed around the rotor. In addition, the electric motor 24 is connected to the ECU 60 via electric wiring, and is configured such that driving is controlled according to a control signal output from the ECU 60.

すなわち、本実施形態の電動機付き高圧段ターボチャージャ20は、排気エネルギーのみで過給を行う通常の過給機としても機能し、電動機24を駆動させてさらなる過給を行うこともでき、さらに、排気エネルギーで高圧段タービン22を介して電動機24を回転させることで回生発電を行うことも可能である。   That is, the high-pressure turbocharger 20 with an electric motor of the present embodiment also functions as a normal supercharger that performs supercharging only with exhaust energy, and can drive the electric motor 24 to perform further supercharging. It is also possible to perform regenerative power generation by rotating the electric motor 24 via the high-pressure turbine 22 with exhaust energy.

低圧段ターボチャージャ30は、図1に示すように、高圧段コンプレッサ21に低圧吸気通路10で接続された低圧段コンプレッサ31と、第2排気通路9の下流側に設けられた低圧段タービン32とを有する。また、低圧段コンプレッサ31と低圧段タービン32とは、回転軸で接続されている。また、低圧段コンプレッサ31の上流側には吸気通路11を介してエアクリーナ13が接続され、低圧段タービン32の下流側には第3排気通路12が接続されている。すなわち、低圧段ターボチャージャ30は、エンジン2の排気エネルギーで低圧段タービン32が駆動するとともに、同軸に設けられた低圧段コンプレッサ31によりエアクリーナ13を介して導入される吸入空気を圧縮して高圧段コンプレッサ21に送出するように構成されている。   As shown in FIG. 1, the low-pressure stage turbocharger 30 includes a low-pressure stage compressor 31 connected to the high-pressure stage compressor 21 via a low-pressure intake passage 10, and a low-pressure stage turbine 32 provided downstream of the second exhaust passage 9. Have The low-pressure compressor 31 and the low-pressure turbine 32 are connected by a rotating shaft. An air cleaner 13 is connected to the upstream side of the low-pressure stage compressor 31 via the intake passage 11, and a third exhaust passage 12 is connected to the downstream side of the low-pressure stage turbine 32. That is, the low-pressure stage turbocharger 30 drives the low-pressure stage turbine 32 with the exhaust energy of the engine 2 and compresses the intake air introduced via the air cleaner 13 by the low-pressure stage compressor 31 provided coaxially. It is configured to be sent to the compressor 21.

EGR装置40は、図1に示すように、第1排気通路6と高圧吸気通路5とを接続するEGR通路41と、EGR通路41を流れてエンジン2に還流される排気(以下、EGRガスという)を冷却するEGRクーラ42と、EGRガス量を調整するEGRバルブ43とを有する。このEGRバルブ43は、電気配線を介してECU60に接続されており、ECU60から出力される制御信号に応じてバルブ開度が調整されるように構成されている。   As shown in FIG. 1, the EGR device 40 includes an EGR passage 41 that connects the first exhaust passage 6 and the high-pressure intake passage 5, and exhaust that flows through the EGR passage 41 and returns to the engine 2 (hereinafter referred to as EGR gas). ) And an EGR valve 43 for adjusting the amount of EGR gas. The EGR valve 43 is connected to the ECU 60 via electric wiring, and is configured such that the valve opening degree is adjusted according to a control signal output from the ECU 60.

NOxセンサ50は、排気中のNOx濃度を検出するもので、図1に示すように第3排気通路12に設けられている。また、NOxセンサ50は、電気配線を介してECU60に接続されている。   The NOx sensor 50 detects the NOx concentration in the exhaust, and is provided in the third exhaust passage 12 as shown in FIG. Further, the NOx sensor 50 is connected to the ECU 60 through electric wiring.

ECU(電子制御ユニット)60は、エンジン2の運転状態に応じて燃料噴射期間や燃料噴射量等の各種制御を行うもので、公知のCPUやROM、RAM、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。この各種制御を行うために、ECU60には、エンジン回転センサ51、アクセル開度センサ52、NOxセンサ50等の各種センサの出力信号がA/D変換された後に入力される。   The ECU (electronic control unit) 60 performs various controls such as a fuel injection period and a fuel injection amount according to the operating state of the engine 2, and includes a known CPU, ROM, RAM, input port, output port, and the like. Has been. In order to perform these various controls, the output signals of various sensors such as the engine rotation sensor 51, the accelerator opening sensor 52, and the NOx sensor 50 are input to the ECU 60 after A / D conversion.

また、ECU60は、目標NOx値設定部61と、EGR増加判定部62と、EGR量調整部63とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるECU60に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。   The ECU 60 includes a target NOx value setting unit 61, an EGR increase determination unit 62, and an EGR amount adjustment unit 63 as some functional elements. In the present embodiment, these functional elements are described as being included in the ECU 60, which is an integral piece of hardware. However, any one of these functional elements may be provided in separate hardware.

目標NOx値設定部61は、エンジン2の運転状態に基づいて、エンジン2から排出される排気に含まれるNOx濃度の目標値(上限閾値)を設定する。この目標NOx値設定部61には、予め実験等で作成したエンジン回転数とトルク(アクセル開度)とをパラメータとする目標NOxマップ(図2参照)が記憶されている。そして、目標NOx値設定部61は、エンジン回転センサ51の検出値(以下、エンジン回転数Neという)とアクセル開度センサ52の検出値(以下、アクセル開度Qという)とに基づいて、目標NOxマップからエンジン2の運転状態に応じたNOx値を読み取とって目標値(以下、目標NOx値という)に設定するように構成されている。   The target NOx value setting unit 61 sets a target value (upper limit threshold value) of the NOx concentration contained in the exhaust discharged from the engine 2 based on the operating state of the engine 2. The target NOx value setting unit 61 stores a target NOx map (see FIG. 2) that uses the engine speed and torque (accelerator opening) created in advance by experiments and the like as parameters. Then, the target NOx value setting unit 61 sets the target based on the detection value of the engine rotation sensor 51 (hereinafter referred to as engine speed Ne) and the detection value of the accelerator opening sensor 52 (hereinafter referred to as accelerator opening Q). A NOx value corresponding to the operating state of the engine 2 is read from the NOx map and set to a target value (hereinafter referred to as a target NOx value).

EGR増加判定部62は、NOxセンサ50の検出値(以下、実NOx値という)と目標NOx値とを比較し、EGRガスの増加が必要であるか否かを判定する。例えば、実NOx値が目標NOx値よりも大きい場合(実NOx値>目標NOx値)は、EGRガスの増加を必要と判定する。一方、実NOx値が目標NOx値以下の場合(実NOx値≦目標NOx値)は、EGRガスの増加を不要と判定する。   The EGR increase determination unit 62 compares a detection value (hereinafter referred to as an actual NOx value) of the NOx sensor 50 with a target NOx value and determines whether or not an increase in EGR gas is necessary. For example, when the actual NOx value is larger than the target NOx value (actual NOx value> target NOx value), it is determined that an increase in EGR gas is necessary. On the other hand, when the actual NOx value is equal to or less than the target NOx value (actual NOx value ≦ target NOx value), it is determined that an increase in EGR gas is unnecessary.

EGR量調整部63は、EGR増加判定部62によりEGRガスの増加が必要と判定された場合に、スロットルバルブ8のバルブ開度及びEGRバルブ43のバルブ開度を調整しつつ、電動機24を駆動させることでEGRガスを増加させる。具体的には、EGR量調整部63には、NOxセンサ50の検出値である実NOx値が常時入力されている。そして、EGR量調整部63は、実NOx値が目標NOx値以下になるまで、スロットルバルブ8とEGRバルブ43とを最適なバルブ開度に調整する制御信号を出力するとともに、電動機24を駆動させる制御信号を出力するように構成されている。例えば、スロットバルブ8を閉側に絞り、かつ、EGRバルブ43を開側に調整する制御信号を出力するととともに、実NOx値が目標NOx値以下になるまで電動機24を駆動させる制御信号を出力する。なお、これらEGRガスを増加させる制御を効率よく行うべく、スロットルバルブ8のバルブ開度と吸入空気量との関係、EGRバルブ43のバルブ開度とEGRガス量との関係及び、電動機24の回転数と圧縮吸気量との関係をモデル化しておくことが好ましい。   The EGR amount adjusting unit 63 drives the electric motor 24 while adjusting the valve opening of the throttle valve 8 and the valve opening of the EGR valve 43 when the EGR increase determining unit 62 determines that the EGR gas needs to be increased. To increase EGR gas. Specifically, an actual NOx value that is a detection value of the NOx sensor 50 is constantly input to the EGR amount adjusting unit 63. Then, the EGR amount adjusting unit 63 outputs a control signal for adjusting the throttle valve 8 and the EGR valve 43 to the optimal valve opening until the actual NOx value becomes equal to or less than the target NOx value, and drives the electric motor 24. The control signal is output. For example, the control signal for restricting the slot valve 8 to the closed side and adjusting the EGR valve 43 to the open side is output, and the control signal for driving the motor 24 is output until the actual NOx value becomes equal to or less than the target NOx value. . In order to efficiently perform the control for increasing the EGR gas, the relationship between the valve opening of the throttle valve 8 and the intake air amount, the relationship between the valve opening of the EGR valve 43 and the EGR gas amount, and the rotation of the electric motor 24. It is preferable to model the relationship between the number and the compressed intake air amount.

本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置1は、以上のように構成されているので、例えば図3に示すフローに従って以下のような制御が行われる。   Since the control apparatus 1 for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is configured as described above, for example, the following control is performed according to the flow shown in FIG.

ステップ(以下、ステップを単にSと記載する)100では、目標NOx値設定部61に、エンジン回転センサ51の検出値(エンジン回転数Ne)とアクセル開度センサ52の検出値(アクセル開度Q)とが読み込まれる。   In step (hereinafter, step is simply referred to as “S”) 100, the target NOx value setting unit 61 includes a detected value of the engine rotation sensor 51 (engine speed Ne) and a detected value of the accelerator opening sensor 52 (accelerator opening Q). ) And are read.

S110では、目標NOx値設定部61により、S100で読み込んだエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに基づいて、目標NOxマップ(図2参照)からエンジン2の運転状態に応じた目標NOx値が読み取られる。   In S110, the target NOx value setting unit 61 calculates a target NOx value corresponding to the operating state of the engine 2 from the target NOx map (see FIG. 2) based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q read in S100. Read.

S120では、EGR増加判定部62により、NOxセンサ50の検出値(実NOx値)と目標NOx値とが比較され、EGRガスの増加が必要であるか否かが判定される。実NOx値が目標NOx値よりも大きい場合(実NOx値>目標NOx値)は、EGRガスの増加が必要と判定されてS130へと進む。一方、実NOx値が目標NOx値以下の場合(実NOx値≦目標NOx値)は、EGRガスの増加は不要と判定されて本制御はリターンされる。   In S120, the EGR increase determination unit 62 compares the detected value (actual NOx value) of the NOx sensor 50 with the target NOx value, and determines whether it is necessary to increase the EGR gas. When the actual NOx value is larger than the target NOx value (actual NOx value> target NOx value), it is determined that the EGR gas needs to be increased, and the process proceeds to S130. On the other hand, when the actual NOx value is less than or equal to the target NOx value (actual NOx value ≦ target NOx value), it is determined that an increase in EGR gas is unnecessary, and this control is returned.

S130では、EGR量調整部63により、EGRガスを増加させて実NOx値が目標NOx値以下となるように、スロットルバルブ8とEGRバルブ43とが最適なバルブ開度に調整されるとともに電動機24が駆動される。   In S130, the EGR amount adjusting unit 63 adjusts the throttle valve 8 and the EGR valve 43 to the optimum valve opening so that the EGR gas is increased and the actual NOx value becomes equal to or less than the target NOx value, and the electric motor 24 Is driven.

S140では、EGR増加判定部62により、NOxセンサ50の検出値(実NOx値)と目標NOx値とが再度比較される。実NOx値が目標NOx値よりも大きい場合(実NOx値>目標NOx値)は、EGRガスのさらなる増加が必要と判定されてS130に戻される。一方、実NOx値が目標NOx値以下になった場合(実NOx値≦目標NOx値)は、EGRガスのさらなる増加は不要と判定されて本制御はリターンされる。   In S140, the EGR increase determination unit 62 compares the detected value (actual NOx value) of the NOx sensor 50 with the target NOx value again. When the actual NOx value is larger than the target NOx value (actual NOx value> target NOx value), it is determined that further increase of the EGR gas is necessary, and the process returns to S130. On the other hand, when the actual NOx value becomes equal to or less than the target NOx value (actual NOx value ≦ target NOx value), it is determined that further increase of the EGR gas is unnecessary, and this control is returned.

以上のような構成により、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置1によれば以下のような作用効果を奏する。   With the configuration as described above, the control apparatus 1 for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention has the following operational effects.

排気中のNOx値(実NOx値)が、エンジン2の運転状態に応じて設定された目標NOx値を超えると、実NOx値が目標NOx値以下となるように、スロットルバルブ8とEGRバルブ43とが最適なバルブ開度に調整されるとともに電動機24が駆動される。すなわち、電動機24の駆動により高圧段ターボチャージャ20が圧縮吸気(高圧吸気)をエンジン2に送出することでEGRガスは増加され、エンジン2の筒内の酸素濃度は低下する。その後、電動機24の駆動は実NOx値が目標NOx値以下になるまで継続される。   When the NOx value in exhaust (actual NOx value) exceeds the target NOx value set according to the operating state of the engine 2, the throttle valve 8 and the EGR valve 43 are set so that the actual NOx value becomes equal to or less than the target NOx value. Are adjusted to an optimum valve opening, and the electric motor 24 is driven. In other words, when the electric motor 24 is driven, the high-pressure turbocharger 20 sends compressed intake air (high-pressure intake air) to the engine 2, whereby EGR gas is increased and the oxygen concentration in the cylinder of the engine 2 is decreased. Thereafter, the driving of the electric motor 24 is continued until the actual NOx value becomes equal to or less than the target NOx value.

したがって、エンジン2の運転領域全域で必要に応じてEGRガスを増加させることが可能となり、運転領域全域でNOx排出量を効果的に低減することができる。また、NOx排出量が低減されることで、NOx後処理装置を簡略化、もしくは省略することが可能となり、生産コストの上昇も効果的に抑制することができる。   Therefore, EGR gas can be increased as necessary throughout the operation region of the engine 2, and the NOx emission amount can be effectively reduced throughout the operation region. Further, since the NOx emission amount is reduced, the NOx aftertreatment device can be simplified or omitted, and an increase in production cost can be effectively suppressed.

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。   In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, it can change suitably and can implement.

例えば、上述の実施形態において、本発明は電動機付き高圧段ターボチャージャ20と低圧段ターボチャージャ30とを有する二段過給システムに適用されるものとして説明したが、電動機付きターボチャージャを一段のみ備える一段過給システムに適用してもよい。この場合も上述の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。   For example, in the above-described embodiment, the present invention has been described as being applied to a two-stage turbocharging system having the high-pressure turbocharger 20 with an electric motor and the low-pressure turbocharger 30, but only one stage of the turbocharger with an electric motor is provided. You may apply to a one-stage supercharging system. In this case, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.

また、NOxセンサ50は、第3排気通路12に設けられるものとして説明したが、NOxセンサ50が耐熱性を備えるものであれば、例えばエンジン2の直下流の第1排気通路6に設けられてもよい。   Further, the NOx sensor 50 has been described as being provided in the third exhaust passage 12, but if the NOx sensor 50 has heat resistance, for example, it is provided in the first exhaust passage 6 immediately downstream of the engine 2. Also good.

2 エンジン(内燃機関)
5 高圧吸気通路(吸気通路)
6 第1排気通路(排気通路)
20 電動機付き高圧段ターボチャージャ(ターボチャージャ)
21 高圧段コンプレッサ(コンプレッサ)
22 高圧段タービン(タービン)
24 電動機
30 低圧段ターボチャージャ
31 低圧段コンプレッサ
32 低圧段タービン
40 EGR装置
41 EGR通路
43 EGRバルブ
50 NOxセンサ(NOx濃度検出手段)
60 ECU(制御部)
2 Engine (Internal combustion engine)
5 High-pressure intake passage (intake passage)
6 First exhaust passage (exhaust passage)
20 High-pressure turbocharger with electric motor (turbocharger)
21 High-pressure compressor (compressor)
22 High-pressure turbine (turbine)
24 Electric motor 30 Low-pressure stage turbocharger 31 Low-pressure stage compressor 32 Low-pressure stage turbine 40 EGR device 41 EGR passage 43 EGR valve 50 NOx sensor (NOx concentration detection means)
60 ECU (control unit)

Claims (2)

内燃機関の排気通路に設けられたタービン及び該内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサを有するターボチャージャと、
前記タービン及び前記コンプレッサを回転させる電動機と、
前記タービンよりも上流側の排気通路と前記コンプレッサよりも下流側の吸気通路とを接続するEGR通路及び該EGR通路を流れて前記内燃機関の吸気系に還流される排気の還流量を調節するEGRバルブを有するEGR装置と、
前記排気通路に設けられ排気のNOx濃度を検出するNOx濃度検出手段と、
前記NOx濃度検出手段の検出値が上限閾値を超えると、該検出値が上限閾値以下になるまで排気の還流量を増加させるべく、前記EGRバルブの開度を調整するとともに前記電動機を駆動させる制御部と、を備える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
A turbocharger having a turbine provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and a compressor provided in an intake passage of the internal combustion engine;
An electric motor for rotating the turbine and the compressor;
An EGR passage that connects an exhaust passage upstream of the turbine and an intake passage downstream of the compressor, and an EGR that adjusts the recirculation amount of exhaust gas flowing through the EGR passage and recirculating to the intake system of the internal combustion engine An EGR device having a valve;
NOx concentration detecting means provided in the exhaust passage for detecting the NOx concentration of the exhaust;
When the detected value of the NOx concentration detecting means exceeds the upper limit threshold, the opening of the EGR valve is adjusted and the electric motor is driven to increase the exhaust gas recirculation amount until the detected value becomes equal to or lower than the upper limit threshold. A control device for an internal combustion engine.
前記タービンよりも下流側の排気通路に設けられた低圧段タービン及び前記コンプレッサよりも上流側の吸気通路に設けられた低圧段コンプレッサを有する低圧段ターボチャージャをさらに備え、
前記ターボチャージャは高圧段ターボチャージャである
ことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
A low-pressure stage turbocharger having a low-pressure stage turbine provided in an exhaust passage downstream of the turbine and a low-pressure stage compressor provided in an intake passage upstream of the compressor;
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the turbocharger is a high-pressure stage turbocharger.
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