JP2018031354A - Exhaust emission control device for engine system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、エンジンを備えたエンジンシステムに設けられ、エンジンから排出される排気を浄化する触媒を含む排気浄化装置に係り、詳しくは、触媒を通過した未燃成分を酸化浄化するように構成したエンジンシステムの排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust purification device that is provided in an engine system including an engine and includes a catalyst that purifies exhaust exhausted from the engine, and more specifically, is configured to oxidize and purify unburned components that have passed through the catalyst. The present invention relates to an exhaust purification device for an engine system.
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献1に記載される排気浄化装置が知られている。この装置は、エンジンから排出される排気中に活性酸素成分を供給することにより、HC成分及びCO成分(未燃成分)を浄化するように構成される。詳しくは、この装置は、排気通路に設けられた三元触媒と、三元触媒より上流の排気通路に活性酸素成分を供給する上流側活性酸素成分供給手段と、三元触媒より下流の排気通路に設けられたHC吸着材と、HC吸着材より上流であって三元触媒より下流の排気通路に活性酸素成分を供給する下流側活性酸素成分供給手段と、上流側活性酸素成分供給手段及び下流側活性酸素成分供給手段を制御する活性酸素成分供給制御手段とを備える。この構成によれば、エンジンの冷間始動時に、上流側活性酸素成分供給手段により三元触媒の上流側に活性酸素成分を供給することにより、三元触媒にて排気中の未燃成分を酸化浄化する。また、浄化しきれずに三元触媒を通過した未反応の未燃成分を、HC吸着材に吸着させる。そして、このHC吸着材に下流側活性酸素成分供給手段から活性酸素成分を供給することにより、吸着された未燃成分を酸化浄化する。これにより、エンジンの冷間始動時に、未燃成分の外部への排出を抑制するようになっている。上記構成では、活性酸素成分として、オゾンが使用され、上流側活性酸素成分供給手段及び下流側活性酸素成分供給手段としては、空気供給ポンプとオゾン発生装置が使用されている。
Conventionally, as this type of technology, for example, an exhaust purification device described in
ところが、特許文献1に記載の排気浄化装置では、エンジンの冷間始動時に排気中の未燃成分を酸化浄化できるものの、装置として、空気供給ポンプ、オゾン発生装置及びHC吸着材を設けなければならならず、装置が大掛かりで複雑なものとなり、車両の搭載性の点でも問題となる。
However, although the exhaust purification device described in
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、触媒の暖機後に触媒を通過した未燃成分を比較的簡易な構成で酸化浄化することを可能としたエンジンシステムの排気浄化装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an engine system capable of oxidizing and purifying unburned components that have passed through the catalyst after the catalyst has been warmed up with a relatively simple configuration. An object is to provide an exhaust emission control device.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明におけるエンジンシステムの排気浄化装置は、エンジンに吸気を導入するための吸気通路と、エンジンから排気を導出するための排気通路とを備えたエンジンシステムに設けられ、エンジンから排気通路へ排出される排気を浄化するための触媒と、触媒の暖機後に、触媒を通過した未燃成分を酸化浄化するために、触媒の後方の排気通路に新気を導入するための新気導入手段とを備えたことを趣旨とする。
In order to achieve the above object, an exhaust purification device for an engine system according to
上記発明の構成によれば、エンジンから排気通路へ排出される排気は触媒により浄化される。ここで、触媒の暖機後には、触媒の後方の排気通路に新気導入手段により新気が導入されることにより、触媒で浄化しきれずに触媒を通過した高温の未燃成分は、導入された新気と酸化反応する。 According to the configuration of the above invention, the exhaust gas discharged from the engine to the exhaust passage is purified by the catalyst. Here, after the catalyst is warmed up, fresh air is introduced into the exhaust passage behind the catalyst by the fresh air introducing means, so that the high-temperature unburned components that have passed through the catalyst without being purified by the catalyst are introduced. Reacts with fresh air.
上記目的を達成するために、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、エンジンシステムは、エンジンの運転時に吸気通路における吸気を過給するための過給機と、エンジンから排気通路へ排出される排気の一部を排気還流ガスとして吸気通路へ流してエンジンへ還流させるための排気還流通路と、排気還流通路を流れる排気還流ガスの流量を調節するための排気還流弁とを更に備え、排気還流通路は、排気通路から排気還流ガスを導入するための排気還流入口と、排気還流ガスを吸気通路へ導出するための排気還流出口とを含み、排気還流入口が触媒の後方の排気通路に接続され、排気還流出口が過給機より下流の吸気通路に接続され、排気還流出口の付近の吸気通路における吸気圧力が排気還流入口の付近の排気通路における排気圧力より低くなるときに排気通路から吸気通路へ排気還流弁を介して排気還流ガスが流れるように構成され、新気導入手段は、排気還流通路及び排気還流弁を利用して構成され、吸気圧力が排気圧力より高くなるときに吸気通路から触媒の後方の排気通路へ排気還流通路及び排気還流弁を介して新気を導入するように構成されることを趣旨とする。 To achieve the above object, according to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the engine system includes a supercharger for supercharging intake air in the intake passage during engine operation, and an engine. An exhaust gas recirculation passage for allowing a part of the exhaust gas discharged from the exhaust gas to flow into the intake air passage as an exhaust gas recirculation gas and returning it to the engine, and an exhaust gas recirculation valve for adjusting the flow rate of the exhaust gas recirculation gas flowing through the exhaust gas recirculation passage The exhaust gas recirculation passage includes an exhaust gas recirculation inlet for introducing the exhaust gas recirculation gas from the exhaust passage, and an exhaust gas recirculation outlet for leading the exhaust gas recirculation gas to the intake passage. It is connected to the rear exhaust passage, the exhaust gas recirculation outlet is connected to the intake air passage downstream from the supercharger, and the intake pressure in the air intake passage near the exhaust gas recirculation outlet is applied to the exhaust passage near the exhaust gas recirculation inlet. The exhaust gas recirculation gas is configured to flow from the exhaust passage to the intake passage through the exhaust gas recirculation valve when the exhaust pressure becomes lower than the exhaust pressure, and the fresh air introduction means is configured using the exhaust gas recirculation passage and the exhaust gas recirculation valve. It is intended that fresh air is introduced from the intake passage to the exhaust passage behind the catalyst through the exhaust recirculation passage and the exhaust recirculation valve when the intake pressure becomes higher than the exhaust pressure.
上記発明の構成によれば、請求項1に記載の発明の作用に加え、排気還流出口の付近の吸気通路における吸気圧力が排気還流入口の付近の排気通路における排気圧力より低くなるときに、排気還流弁が開弁されることにより、排気通路から吸気通路へ排気還流通路及び排気還流弁を介して排気還流ガスが流れる。一方、排気還流通路及び排気還流弁が新気導入手段として利用されるので、吸気圧力が排気圧力より高くなるときに、排気還流弁が開弁されることにより、吸気通路から触媒の後方の排気通路へ排気還流通路及び排気還流弁を介して新気が導入される。従って、触媒の後方の排気通路へ新気を導入するための専用の構成を設ける必要がない。
According to the configuration of the above invention, in addition to the operation of the invention according to
上記目的を達成するために、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、排気還流弁を制御するための制御手段を更に備え、制御手段は、吸気圧力が排気圧力より低いときに、吸気通路へ排気還流ガスを流すために、エンジンの運転状態に応じて排気還流弁を開弁制御し、吸気圧力が排気圧力より高いときに、触媒の後方の排気通路へ新気を導入するために排気還流弁を開弁制御し、吸気圧力が排気圧力より低い状態から高い状態へ切り替わるときには、開弁状態にある排気還流弁を開弁状態のままに維持制御することを趣旨とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
上記発明の構成によれば、請求項2に記載の発明の作用に加え、吸気圧力が排気圧力より低いときは、吸気通路へ排気還流ガスを流すために、エンジンの運転状態に応じて排気還流弁が開弁制御される。一方、吸気圧力が排気圧力より高いときは、触媒の後方の排気通路へ新気を導入するために、排気還流弁が開弁制御される。また、吸気圧力が排気圧力より低い状態から高い状態へ切り替わるときには、開弁状態にある排気還流弁が開弁状態のままに維持制御される。従って、吸気通路へ排気還流ガスを流す状態から、排気通路へ新気を導入する状態へ切り替わるときは、排気還流弁が一旦閉弁されないので、吸気通路へ排気還流ガスを流す領域がその上限まで拡げられる。
According to the configuration of the above invention, in addition to the operation of the invention according to
上記目的を達成するために、請求項4に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、排気還流弁を制御するための制御手段を更に備え、制御手段は、吸気圧力が排気圧力より低いときに、吸気通路へ排気還流ガスを流すために、エンジンの運転状態に応じて排気還流弁を開弁制御し、吸気圧力が排気圧力より高いときであって、エンジンから排出される排気の中の未燃成分が増えるときに、触媒の後方の排気通路へ新気を導入するために排気還流弁を開弁制御することを趣旨とする。
In order to achieve the above object, the invention described in
上記発明の構成によれば、請求項2に記載の発明の作用に加え、吸気圧力が排気圧力より低いときは、吸気通路へ排気還流ガスを流すために、エンジンの運転状態に応じて排気還流弁が開弁制御される。一方、吸気圧力が排気圧力より高いときであって、エンジンから排出される排気の中の未燃成分が増えるときは、触媒の後方の排気通路へ新気を導入するために、排気還流弁が開弁制御される。従って、触媒を通過する未燃成分が増えるときは、その高温の未燃成分が、導入される新気と反応して酸化浄化される。
According to the configuration of the above invention, in addition to the operation of the invention according to
上記目的を達成するために、請求項5に記載の発明は、請求項3又は4に記載の発明において、排気還流出口の付近の吸気通路における吸気圧力を検出するための吸気圧力検出手段と、排気還流出口より上流の吸気通路にて吸気量を検出するための吸気量検出手段と、エンジンに吸入されるエンジン吸気量を算出するための吸気量算出手段とを更に備え、吸気量算出手段は、検出される吸気量に基づいて排気圧力を算出し、算出される排気圧力と、検出される吸気圧力と、制御手段により開弁制御される排気還流弁の開度とに基づいて触媒の後方の排気通路へ導入される新気導入量を算出し、検出される吸気量から算出される新気導入量を減算することによりエンジン吸気量を算出することを趣旨とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
上記発明の構成によれば、請求項3又は4に記載の発明の作用に加え、触媒の後方の排気通路へ吸気通路から新気が導入されるときは、その分、エンジン吸気量が、吸気量検出手段により検出される吸気量より少なくなる。ここで、算出される排気圧力と、検出される吸気圧力と、排気還流弁の開度とに基づいて排気通路へ導入される新気導入量が算出され、検出される吸気量からその新気導入量が減算されることによりエンジン吸気量が算出される。従って、触媒の後方の排気通路に吸気通路から新気を導入するときでも、エンジンの各種制御に使用できるエンジン吸気量が得られる。また、このエンジン吸気量を求めるために、排気圧力を検出するための専用の検出手段を設ける必要がない。
According to the configuration of the above invention, in addition to the operation of the invention according to
請求項1に記載の発明によれば、触媒の暖機後に触媒を通過した未燃成分を比較的簡易な構成で酸化浄化することができ、排気エミッションを改善することができる。 According to the first aspect of the present invention, the unburned components that have passed through the catalyst after the catalyst is warmed up can be oxidized and purified with a relatively simple configuration, and the exhaust emission can be improved.
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果に加え、触媒の後方の排気通路へ新気を導入するために、専用の構成や専用のスペースを別途設ける必要がなく、エンジンシステムのコストアップを抑えることができる。
According to the invention described in
請求項3に記載の発明によれば、請求項2に記載の発明の効果に加え、排気還流ガスによる燃費低減、NOx低減等の効果を最大限発揮させることができる。
According to the invention described in
請求項4に記載の発明によれば、請求項2に記載の発明の効果に加え、排気中に増大した未燃成分を効果的に酸化浄化することができ、排気エミッションの悪化を抑えることができる。
According to the invention described in
請求項5に記載の発明によれば、請求項3又は4に記載の発明の効果に加え、エンジンの運転時に、触媒の後方の排気通路へ吸気通路から新気が導入されても、実際にエンジンに供給されるエンジン吸気量に基づいて各種エンジン制御を適正に実行することができる。
According to the invention described in
<第1実施形態>
以下、この発明におけるエンジンシステムの排気浄化装置を具体化した第1実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
<First Embodiment>
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of an engine system exhaust gas purification apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1に、この実施形態のガソリンエンジンシステムを概略構成図により示す。自動車に搭載されたガソリンエンジンシステムは、レシプロタイプのエンジン1を備える。エンジン1には、その各気筒へ吸気を導入するための吸気通路2と、各気筒から排気を導出するための排気通路3が設けられる。吸気通路2と排気通路3には、過給機5が設けられる。吸気通路2には、その上流側から順に、エアクリーナ4、過給機5のコンプレッサ5a、インタークーラ6、スロットル装置7及び吸気マニホールド8が設けられる。スロットル装置7は、バタフライ式のスロットル弁7aが開閉されることにより、吸気通路2における吸気量Gaを調節するようになっている。吸気マニホールド8は、サージタンク8aと、サージタンク8aからエンジン1の各気筒へ分岐する複数の分岐通路8bとを含む。排気通路3には、その上流側から順に、排気マニホールド9と、過給機5のタービン5bと、直列に配置された前触媒10及び後触媒11とが設けられる。前触媒10と後触媒11は、排気を浄化するためのものであり、三元触媒より構成される。後触媒11は、排気浄化に関連した部材として最下流に位置し、後触媒11より下流の排気通路3には排気浄化に関連した部材は設けられていない。エンジン1は周知の構成を備え、燃料と空気との混合気を燃焼させて動力を発生し、燃焼後の排気を排出するようになっている。すなわち、エンジン1は、燃料を供給するための燃料供給装置(図示略)と、燃料と吸気の混合気を点火するための点火装置(図示略)とを備える。燃料供給装置は、燃料タンク、燃料ポンプ及びインジェクタ等を含み、点火装置は、点火プラグ及びイグニションコイル等を含む。過給機5は、エンジン1の運転時に、タービン5bが排気の流れにより回転動作し、それに連動してコンプレッサ5aが回転することにより、吸気通路2における吸気を過給する(昇圧させる)ようになっている。
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a gasoline engine system of this embodiment. A gasoline engine system mounted on an automobile includes a
このガソリンエンジンシステムは、排気還流装置(EGR装置)21を備える。この装置21は、エンジン1から排気通路3へ排出される排気の一部を排気還流ガス(EGRガス)として吸気通路2へ流して各気筒へ還流させるための排気還流通路(EGR通路)22と、EGR通路22に設けられ、EGRガスを冷却するための排気還流クーラ(EGRクーラ)23と、EGRクーラ23より下流のEGR通路22に設けられ、EGRガスの流量を調節するための排気還流弁(EGR弁)24とを含む。EGR通路22は、EGRガスのためのEGR入口22aと複数のEGR出口22bを含む。EGR通路22の下流側には、複数のEGR出口22bを有するEGR分配管25が設けられる。EGR分配管25は、吸気マニホールド8の分岐通路8bに設けられる。この実施形態で、EGR入口22aは、後触媒11より下流の排気通路3に接続される。EGR分配管25の複数のEGR出口22bは、各分岐通路8bのそれぞれに接続される。複数のEGR出口22bが各分岐通路8bにそれぞれ接続されるのは、EGRガスを各分岐通路8bを介して各気筒へ均等に導入するためである。
The gasoline engine system includes an exhaust gas recirculation device (EGR device) 21. This
この実施形態で、EGR弁24は、開度可変な電動弁により構成される。このEGR弁24として、大流量、高応答及び高分解能の特性を有することが望ましい。そこで、この実施形態では、EGR弁24の構造として、例えば、特許第5759646号公報に記載される「二重偏心弁」を基本構成として採用することができる。この二重偏心弁は、大流量制御に対応して構成される。ここでは、EGR弁24の詳しい説明は省略する。
In this embodiment, the
次に、このガソリンエンジンシステムの電気的構成の一例について説明する。図1において、このエンジンシステムに設けられる各種センサ51〜56は、エンジン1の運転状態を検出するための運転状態検出手段を構成する。エンジン1に設けられた水温センサ51は、エンジン1の内部を流れる冷却水の温度(冷却水温度)THWを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン1に設けられた回転速度センサ52は、クランクシャフトの回転速度(エンジン回転速度)NEを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エアクリーナ4に設けられたエアフローメータ53は、エアクリーナ4を流れる吸気量Gaを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エアフローメータ53は、本発明の吸気量検出手段の一例に相当する。サージタンク8aに設けられた吸気圧センサ54は、スロットル装置7より下流の吸気通路2における吸気圧力PMを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。吸気圧センサ54は、本発明の吸気圧力検出手段の一例に相当する。スロットル装置7に設けられたスロットルセンサ55は、スロットル弁7aの開度(スロットル開度)TAを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。タービン5bと前触媒10との間の排気通路3に設けられた酸素センサ56は、排気中の酸素濃度Oxを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。また、この実施形態の自動車には、大気圧力PAを検出するための大気圧センサ57が設けられる。この大気圧センサ57は、大気圧力PAの検出値に応じた電気信号を出力する。
Next, an example of the electrical configuration of the gasoline engine system will be described. In FIG. 1,
このガソリンエンジンシステムは、同システムの制御を司る電子制御装置(ECU)60を更に備える。ECU60には、各種センサ51〜57がそれぞれ接続される。また、ECU60には、EGR弁24の他、インジェクタ(図示略)及びイグニションコイル(図示略)が接続される。ECU60は、本発明の制御手段の一例に相当する。周知のようにECU60は、中央処理装置(CPU)、各種メモリ、外部入力回路及び外部出力回路等を備える。メモリには、各種制御に関する所定の制御プログラムが格納される。CPUは、入力回路を介して入力される各種センサ51〜57の検出信号に基づき、所定の制御プログラムに基づいて燃料噴射制御、点火時期制御、EGR制御及び排気浄化制御等を実行するようになっている。
The gasoline engine system further includes an electronic control unit (ECU) 60 that controls the system.
この実施形態で、ECU60は、EGR制御において、エンジン1の運転状態に応じてEGR弁24を制御するようになっている。具体的には、ECU60は、エンジン1の停止時、アイドル運転時、減速運転時及び加速運転時には、EGR弁24を全閉に制御し、それ以外の運転時には、その運転状態に応じて目標EGR開度Tegrを求め、EGR弁24をその目標EGR開度Tegrに制御するようになっている。このときEGR弁24が開弁されることにより、エンジン1から排気通路3へ排出され、前触媒10及び後触媒11を通過した排気ガスの一部が、EGRガスとしてEGR通路22、EGR弁24及びEGR分配管25等を介して吸気通路2(吸気マニホールド8)へ流れ、エンジン1の各気筒へ還流される。
In this embodiment, the
次に、排気浄化装置の構成について説明する。一般に、エンジンの燃料噴射制御では、高負荷運転域で燃焼不良を防止し、高吸気量域で触媒の過熱を防止するために、燃料噴射量を増量補正(燃料増量)するようになっている。この実施形態のように過給機5を備えたエンジンシステムでは、排気温度が高いので、燃料増量を実施する運転域が広くなり、燃料増量の増量比も相対的に高くなる。その背反として、前触媒10及び後触媒11で浄化しきれないHC及びCO等の未燃成分が増える傾向がある。そこで、この実施形態では、二つの触媒10,11で排気を浄化すると共に、二つの触媒10,11の暖機後に、二つの触媒10,11で浄化しきれずに後触媒11を通過した未燃成分を酸化浄化(燃焼させて浄化)するようになっている。
Next, the configuration of the exhaust emission control device will be described. In general, in the fuel injection control of the engine, the fuel injection amount is corrected to increase (fuel increase) in order to prevent combustion failure in a high load operation region and to prevent catalyst overheating in a high intake air amount region. . In the engine system provided with the
この実施形態の排気浄化装置は、前触媒10と後触媒11の他に、EGR装置21を利用して構成される。この実施形態では、本来、排気通路3から吸気通路2へEGRガスを流すために使用されるEGR通路22は、吸気通路2から排気通路3へ吸気の一部を新気として導入するための新気通路として機能する。EGR弁24は、EGRガスの流れを調節する本来の機能の他に、EGRガスの流れと逆方向の新気の流れを調節する新気調節弁として機能する。すなわち、EGR通路22及びEGR弁24は、本発明の新気導入手段の一例に相当する。
The exhaust purification device of this embodiment is configured using an
図2に、排気通路3における後触媒11の概略を側断面図により示す。図3に、後触媒11の概略を、図2のA−A線断面図により示す。図2、図3に示すように、後触媒11は、排気通路3の外径より大きい外径を有し、その上流側(直前)には、排気通路3へ向かって収束する上流側円錐部11aが設けられ、その下流側(後方)には、排気通路3へ向かって収束する下流側円錐部11bが設けられる。図2、図3において、後触媒11の上を天側、下を地側とすると、EGR入口22aは、後触媒11の天側寄り位置にて、下流側円錐部11bに接続される。図2に示すように、EGR入口22aは、後触媒11に比較的近い位置、すなわち排気流速が比較的遅くなる位置に配置される。これにより、EGR入口22aから下流側円錐部11bに導入される新気と、後触媒11から流れ出る排気との接触時間が長くなるようにしている。しかも、図3に示すように、EGR入口22aの付近のEGR通路22の一部が、下流側円錐部11bの外周にほぼ外接又は内接するように、下流側円錐部11bに接続される。これにより、EGR入口22aから下流側円錐部11bに導入される新気が、同円錐部11bの内周に沿って流れ、旋回するようになっている。
FIG. 2 is a schematic side sectional view of the
ここで、排気浄化制御のうち、後触媒11の後方、すなわち下流側円錐部11bに新気を導入するためにECU60が実行する新気導入制御について説明する。図4に、その新気導入制御の内容をフローチャートにより示す。
Here, the fresh air introduction control executed by the
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ100で、ECU60は、各種センサ等51〜56の検出値に基づきエンジン回転速度NE、吸気量Ga、エンジン負荷KL、冷却水温度THW、吸気圧力PM及びスロットル開度TAを取り込むと共に、別途のEGR制御で求められた目標EGR開度Tegrを取り込む。ここで、ECU60は、エンジン回転速度NEとスロットル開度TAの関係からエンジン負荷KLを求めることができる。
When the processing shifts to this routine, in
次に、ステップ110で、ECU60は、吸気量Gaに基づき後触媒11より下流の排気通路3における排気圧力PMexを求める。ECU60は、一例として、図5に示す排気圧力マップを参照することにより、吸気量Gaに比例した排気圧力PMexを求めることができる。
Next, at
次に、ステップ120で、ECU60は、吸気圧力PMが排気圧力PMexより低いか否かを判断する。ここで、図6に、判定領域のイメージをグラフにより示す。このグラフにおいて、縦軸は吸気圧力PMを示し、右下がりの複数の直線は、それぞれ排気圧力PMexの等圧線を示す。縦軸は、大気圧力PAを中心に正圧と負圧に分かれる。排気圧力PMexは、右側ほど高くなる。図6に示すように、新気領域とEGR領域は、破線で示す判定ラインLDを境に分けられる。ECU60は、このステップ120の判断結果が肯定となる場合は処理をステップ130へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ140へ移行する。
Next, in
ステップ130では、ECU60は、EGR領域であると判定し、EGR制御を許可した後、処理をステップ100へ戻す。
In
一方、ステップ140では、ECU60は、新気領域であると判定し、後触媒11の後方の排気通路3へ新気を導入するためにEGR弁24を開弁する。ここで、ECU60は、必要に応じてEGR弁24の開度を適宜調節することができる。その後、ECU60は、処理をステップ100へ戻す。
On the other hand, in
上記した新気導入制御では、新気領域を判定するために、各種センサ等51〜56により検出される各種パラメータのうち、吸気圧力PMと吸気量Gaを利用することができる。ここで、排気圧力PMexを検出するために、排気通路3に専用の圧力センサを設けることが考えられる。しかし、その配置環境が非常に厳しいことから、圧力センサの信頼性や搭載性が問題となる。そこで、この実施形態では、排気圧力PMexと相関性がある吸気量Gaに基づいて排気圧力PMexを求めるようになっている。
In the above-described fresh air introduction control, the intake pressure PM and the intake air amount Ga among the various parameters detected by the
次に、新気導入を開始した後の新気導入の制限について説明する。図7に、新気導入制限制御の内容をフローチャートにより示す。 Next, the restrictions on the introduction of fresh air after the introduction of fresh air will be described. FIG. 7 is a flowchart showing the contents of the fresh air introduction restriction control.
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ200で、ECU60は、新気領域判定が有ったか否かを判断する。すなわち、図4に示す新気導入制御で新気領域の判定がされたか否かを判断する。ECU60は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ210へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ200へ戻す。
When the process proceeds to this routine, in
ステップ200から移行してステップ210では、ECU60は、検出された吸気圧力PMを取り込む。
After
次に、ステップ220で、ECU60は、吸気圧力PMが所定の高過給圧力PTHより低いか否かを判断する。ここで、高過給圧力PTHは、後触媒11の後方への新気導入を停止すべき基準となる過給圧力を意味する。これは、高過給圧力域まで排気通路3へ新気を導入すると、コンプレッサ5aでの過給効率が低下し、エンジン1の出力低下を招くおそれがある。そこで、このステップ220では、過給圧力(吸気圧力PM)が新気導入を許可できる上限に達したか否かを判断するようになっている。ECU60は、このステップ220の判断結果が肯定となる場合は処理をステップ230へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ240へ移行する。
Next, in
ステップ230では、ECU60は、新気導入を許可する。すなわち、ECU60は、開弁状態にあるEGR弁24を開弁状態のまま維持制御する。その後、ECU60は、処理をステップ200へ戻す。
In
一方、ステップ240では、ECU60は、新気導入を禁止する。すなわち、ECU60は、開弁状態にあるEGR弁24を全閉に閉弁する。このとき、ECU60は、例えば、所定の一定速度でEGR弁24を閉弁したり、EGR弁24の閉弁速度を途中で変えたりすることができる。その後、ECU60は、処理をステップ200へ戻す。
On the other hand, in
ここで、図8に、上記した新気導入制御及び新気導入制限制御による各種パラメータの関係をグラフにより示す。このグラフは、エンジン負荷KLに対する、(a)EGR弁開度、(b)EGRガス流量及び(c)新気導入量の関係を示す。このグラフにおいて、EGR弁24の開弁は、矢印R1で示すように、負荷k1〜負荷k7の範囲で許可される。従来のEGR弁の開弁は、矢印R2で示す負荷k1〜負荷k2の範囲と、破線矢印R3で示す高度補正の範囲とで許可されていた。エンジン1の過給域は、矢印R4で示すように、負荷k4〜負荷k8の範囲で実施される。矢印R5で示すように、負荷k7〜負荷k8の間は、高負荷域を示す。また、矢印R6,R7で示すように、過給圧力(吸気圧力PM)が排気圧力PMexより大きくなる境目は、負荷k5である。
Here, FIG. 8 is a graph showing the relationship between various parameters by the above-described fresh air introduction control and fresh air introduction restriction control. This graph shows the relationship of (a) EGR valve opening, (b) EGR gas flow rate, and (c) fresh air introduction amount with respect to engine load KL. In this graph, the opening of the
図8(a)に示すように、EGR弁開度は、エンジン負荷KLの増加に伴って変化する。すなわち、EGR弁24は、負荷k1より低い軽負荷域では全閉となり、負荷k1〜負荷k5の間では、全開まで増加して全開を保持し、負荷k5〜負荷k7の間では、段階的に開度が減少する。従来は、図8(a)に破線で示すように、負荷k3〜負荷k4の間で、EGR弁が全開から全閉へ閉弁していた。これに対し、この実施形態では、EGR弁24は、負荷k3〜負荷k5の間でも全開になっている。ここで、エンジン負荷KLが、本来は閉弁すべき過給域の値になってもEGR弁24を開弁させたままにしておくのは、EGR通路22にて新気を逆流させるためであり、これによって、新気領域の判定に、環境条件(大気圧等)の変化に応じた幅を持たせることができる。また、これにより、新気領域までの間にEGRを最大限に実行することができる。また、新気領域の判定は、エンジン負荷KLやエンジン回転速度NEの違いでずれる。このため、EGR領域内でEGR弁24を開弁させ、EGR領域外でEGR弁24を閉弁させるようにすると、エンジン負荷KLやエンジン回転速度NEの違いで新気領域の判定基準を切り替えなければならなくなる。また、EGR弁24の個体差を考慮すると、EGR弁24を開弁させる範囲(高負荷側)が狭くなってしまう。そこで、この実施形態では、図8(a)に示すように、エンジン負荷KLが過給域の値(負荷k3〜負荷k5)になっても、EGR弁24を閉弁しないようにしている。
As shown in FIG. 8A, the EGR valve opening changes as the engine load KL increases. That is, the
図8(b)及び(c)に示すように、EGRガス流量と新気導入量は、EGR弁24の開閉と、過給域との関係で変化する。すなわち、負荷k1より低い軽負荷域では、EGRガス流量はゼロとなり、負荷k1〜負荷k5の間で、EGRガス流量が増減する。従来は、図8(b)に破線で示すように、負荷k3〜負荷k4の間で、EGRガス流量はゼロへ向けて減少していた。これに対し、この実施形態では、負荷k3〜負荷k5の間でも、EGRガス流量が得られるようになっている。一方、図8(c)に示すように、負荷k5〜負荷k7の間で、新気導入量が増減する。負荷k7以上の高負荷域で新気導入を遮断するのは、高負荷域でエンジン1が要求する吸気量を確保するためである。
As shown in FIGS. 8B and 8C, the EGR gas flow rate and the fresh air introduction amount vary depending on the relationship between the opening and closing of the
以上説明したこの実施形態におけるエンジンシステムの排気浄化装置によれば、エンジン1から排気通路3へ排出される排気は前触媒10及び後触媒11により浄化される。ここで、前触媒10と後触媒11の暖機後には、後触媒11の後方の排気通路3に、EGR通路22及びEGR弁24を介して吸気通路2から新気が導入されることにより、前触媒10と後触媒11で浄化しきれずに後触媒11を通過した高温の未燃成分は、導入された新気と酸化反応する。すなわち、高温の未燃成分が新気と反応して燃焼する。ここでは、後触媒11を通過した未燃成分を浄化するために、従来例とは異なり、空気供給ポンプ、オゾン発生装置及びHC吸着材を設けておらず、新気導入手段としてEGR通路22及びEGR弁24を含むEGR装置21が利用される。このため、前触媒10と後触媒11の暖機後に、後触媒11を通過した未燃成分を比較的簡易な構成で酸化浄化することができる。この結果、エンジン1の排気エミッションを改善することができる。
According to the exhaust purification device for an engine system in this embodiment described above, the exhaust discharged from the
この実施形態の構成によれば、後触媒11の下流側円錐部11bに対するEGR入口22aの配置により、下流側円錐部11bに導入される新気と後触媒11から流れ出る排気との接触時間が長くなり、かつ、新気が下流側円錐部11bの内周に沿って流れ、旋回するようになっている。このため、高温の未燃成分と新気とのミキシングを促進することができる。この結果、未燃成分を効果的に酸化浄化することができる。また、後触媒11において、EGR入口22aが、天側寄り位置にて下流側円錐部11bに接続される。このため、後触媒11で凝縮水が発生しても、EGR入口22aへの凝縮水の侵入を防ぐことができる。
According to the configuration of this embodiment, due to the arrangement of the
この実施形態のEGR装置21によれば、EGR出口22bの付近の吸気通路2(吸気マニホールド8)における吸気圧力PMがEGR入口22aの付近の排気通路3(下流側円錐部11b)における排気圧力PMexより低くなるときに、EGR弁24が開弁されることにより、排気通路3から吸気通路2へEGR通路22及びEGR弁24を介してEGRガスが流れる。一方、EGR通路22及びEGR弁24が新気導入手段として利用されるので、吸気圧力(過給圧力)PMが排気圧力PMexより高くなるときに、EGR弁24が開弁されることにより、吸気通路2から後触媒11の後方の排気通路3へEGR通路22及びEGR弁24を介して新気が導入される。従って、後触媒11の後方の排気通路3へ新気を導入するための専用の構成を設ける必要がない。このため、後触媒11の後方の排気通路3へ新気を導入するために、専用の構成や専用のスペースを別途設ける必要がなく、エンジンシステムのコストアップを抑えることができる。
According to the
この実施形態の構成によれば、吸気圧力PMが排気圧力PMexより低いときは、吸気通路2へEGRガスを流すために、ECU60により、エンジン1の運転状態に応じてEGR弁24が開弁制御される。一方、吸気圧力PMが排気圧力PMexより高いときは、後触媒11の後方の排気通路3へ新気を導入するために、ECU60によりEGR弁24が開弁制御される。また、吸気圧力PMが排気圧力PMexより低い状態から高い状態へ切り替わるときには、開弁状態にあるEGR弁24が、ECU60により開弁状態のままに維持制御される。従って、吸気通路2へEGRガスを流す状態から、排気通路3へ新気を導入する状態へ切り替わるときは、EGR弁24が一旦閉弁されないので、吸気通路2へEGRガスを流すEGR領域がその上限まで拡げられる。この実施形態では、図8に示すように、過給域までEGR弁24を開弁するように設定されるので、環境変化(大気圧力等)により、EGR可能な条件(吸気圧力PM<排気圧力PMex)が変化しても、新気領域を判定することなく新気の導入へ自動的に切り替えられる。このため、EGRガスによる燃費低減、NOx低減等の効果を最大限発揮させることができる。
According to the configuration of this embodiment, when the intake pressure PM is lower than the exhaust pressure PMex, the
この実施形態の構成によれば、吸気圧力PMが排気圧力PMexより低いときは、吸気通路2へEGRガスを流すために、ECU60により、エンジン1の運転状態に応じてEGR弁24が開弁制御される。一方、吸気圧力PMが排気圧力PMexより高いときであって、エンジン1から排出される排気の中の未燃成分が増えるときは、後触媒11の後方の排気通路3へ新気を導入するために、ECU60によりEGR弁24が開弁制御される。例えば、エンジン1の高負荷運転時等に、前触媒10及び後触媒11の過熱防止、エンジン1のノック抑制のために、燃料噴射制御によりエンジン1に供給される燃料噴射量が増量補正され、排気中の未燃成分が増えることがある。この場合にも、EGR弁24が開弁制御されて後触媒11の後方の排気通路3へ新気が導入される。従って、後触媒11を通過する未燃成分が増えるときでも、その高温の未燃成分が、導入される新気と反応して酸化浄化される。このため、排気中で増えた未燃成分を効果的に酸化浄化することができ、排気エミッションの悪化を抑えることができる。
According to the configuration of this embodiment, when the intake pressure PM is lower than the exhaust pressure PMex, the
この実施形態では、図8に示すように、エンジン1の高過給域、すなわち高負荷域では、排気通路3への新気の導入が停止される。このため、高負荷域では、過給機5による過給効率の低下を抑えることができ、エンジン1の出力低下を防止することができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 8, the introduction of fresh air into the
<第2実施形態>
次に、この発明におけるエンジンシステムの排気浄化装置を具体化した第2実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the engine system exhaust gas purification apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
なお、以下の説明において第1実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、以下には異なった点を中心に説明する。 In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Hereinafter, different points will be mainly described.
上記したように、この排気浄化装置では、新気領域においては、吸気通路2を流れる吸気の一部が新気として後触媒11の後方の排気通路3に導入される。このため、エンジン1には、エアフローメータ53で検出される吸気量Gaより少ない吸気が供給されることになる。その結果、検出された吸気量Gaをそのまま燃料噴射制御で使用すると、エンジン1の空燃比がリッチへずれ、排気エミッションや燃費が悪化するおそれがある。そこで、この実施形態では、燃料噴射制御等の各種エンジン制御に使用される吸気量Gaを補正するようになっている。この実施形態で、ECU60は、本発明の吸気量算出手段の一例に相当する。
As described above, in this exhaust purification device, in the fresh air region, a part of the intake air flowing through the
図9に、その排気浄化制御の内容をフローチャートにより示す。図9において、ステップ100〜140の内容は、図4のフローチャートのそれと同じである。処理がこのルーチンへ移行すると、ECU60は、ステップ100〜ステップ130の処理を実行した後、ステップ150で、エアフローメータ53で検出される吸気量Gaを、最終的な吸気量GAとして設定する。ECU60は、この最終的な吸気量GAをメモリに記憶した後、処理をステップ100へ戻す。
FIG. 9 is a flowchart showing the contents of the exhaust purification control. In FIG. 9, the contents of
一方、ステップ140から移行してステップ160では、ECU60は、吸気圧力PMから排気圧力PMexを減算することにより、新気導入差圧ΔPMを求める。
On the other hand, in
次に、ステップ170で、ECU60は、新気導入差圧ΔPMと目標EGR開度Tegrに基づき新気導入量Gaexを求める。ECU60は、例えば、図10に示す新気導入量マップを参照することにより、新気導入差圧ΔPMと目標EGR開度Tegrに応じた新気導入量Gaexを求めることができる。
Next, at
次に、ステップ180で、ECU60は、エアフローメータ53により検出される吸気量Gaから新気導入量Gaexを減算することにより、エンジン1に供給されるエンジン供給吸気量Gaengを求める。
Next, in
そして、ステップ190で、ECU60は、エンジン供給吸気量Gaengを最終的な吸気量GAとして設定する。ECU60は、この最終的な吸気量GAをメモリに記憶した後、処理をステップ100へ戻す。
In
以上説明したこの実施形態のエンジンシステムの排気浄化装置によれば、後触媒11の後方の排気通路3へ吸気通路2から新気が導入されるときは、その分、エンジン1に実際取り込まれるエンジン吸気量が、エアフローメータ53により検出される吸気量Gaより少なくなる。ここで、ECU60により、算出される排気圧力PMexと、吸気圧センサ54により検出される吸気圧力PMと、ECU60により算出される目標EGR開度Tegrとに基づいて排気通路3へ導入される新気導入量Gaexが算出される。また、検出される吸気量Gaからその新気導入量Gaexが減算されることにより、エンジン吸気量である最終的な吸気量GAが算出される。従って、後触媒11の後方の排気通路3に吸気通路2から新気を導入するときでも、エンジン1の各種制御に使用できる最終的な吸気量GAが得られる。また、この最終的な吸気量GAを求めるために、排気圧力PMexを検出するための専用の検出手段を設ける必要がない。このため、エンジン1の運転時に、後触媒11の後方の排気通路3へ吸気通路2から新気が導入されても、実際にエンジン1に供給される最終的な吸気量GAに基づいて各種エンジン制御を適正に実行することができる。例えば、空燃比をリッチ側に誤算するようなエンジン1の誤制御を回避することができる。この結果、エンジン1の排気エミッションと燃費の悪化を防止することができる。
According to the exhaust purification device for an engine system of this embodiment described above, when fresh air is introduced from the
<第3実施形態>
次に、この発明におけるエンジンシステムの排気浄化装置を具体化した第3実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the engine system exhaust gas purification apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
この実施形態では、新気導入制御の内容の点で前記各実施形態と異なる。図11に、この実施形態の新気導入制御の内容をフローチャートにより示す。 This embodiment is different from the above embodiments in terms of the contents of fresh air introduction control. FIG. 11 is a flowchart showing the contents of the fresh air introduction control of this embodiment.
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ300で、ECU60は、各種センサ等51〜56の検出値に基づきエンジン回転速度NE、吸気量Ga、エンジン負荷KL、冷却水温度THW、吸気圧力PM及びスロットル開度TAを取り込むと共に、別途のEGR制御で求められる目標EGR開度Tegrを取り込む。
When the process proceeds to this routine, in
次に、ステップ310で、ECU60は、大気圧センサ57の検出値に基づき大気圧力PAを取り込む。
Next, at
次に、ステップ320で、ECU60は、エンジン回転速度NEに基づきエンジン負荷判定値Kaklを求める。ECU60は、一例として、図12に示すエンジン負荷判定値マップを参照することにより、エンジン回転速度NEに応じたエンジン負荷判定値Kaklを求めることができる。図12に破線(太破線、破線)示すように、新気領域とEGR領域の境目となるエンジン負荷判定値Kaklは、平地と高地との違い、すなわち大気圧力PAの違いによって変化する。
Next, at
次に、ステップ330で、ECU60は、大気圧力PAに基づきエンジン負荷KLの大気圧補正値Kpaklを求める。ECU60は、一例として、図13に示す大気圧補正値マップを参照することにより、大気圧力PAに比例した大気圧補正値Kpaklを求めることができる。
Next, at
次に、ステップ340で、ECU60は、エンジン負荷KLが、エンジン負荷判定値Kaklから大気圧補正値Kpaklを減算補正した結果より小さいか否かを判断する。エンジン負荷判定値Kaklから大気圧補正値Kpaklを減算補正するのは、図12に破線(太破線、破線)で示すように、エンジン負荷判定値Kaklが、平地と高地の違い、すなわち大気圧力PAに応じて変化するからである。そして、ECU60は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ350へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ360へ移行する。
Next, in
ステップ350では、ECU60は、EGR領域であると判定し、EGR制御を許可した後、処理をステップ300へ戻す。
In
一方、ステップ360では、ECU60は、新気領域であると判定し、後触媒11の後方へ新気を導入するためにEGR弁24を開弁する。ここで、ECU60は、必要に応じてEGR弁24の開度を適宜制御することができる。その後、ECU60は、処理をステップ300へ戻す。
On the other hand, in
以上説明したこの実施形態におけるエンジンシステムの排気浄化装置によれば、新気導入制御において、新気領域を判定するために、各種センサ等51〜56により検出される各種パラメータのうちのエンジン回転速度NE及びエンジン負荷KLの他に、大気圧センサ57により検出される大気圧力PAが使用される。このため、標高によって変化する大気圧力PAに応じて、その新気領域の判定を補正することができ、その判定精度を向上させることができる。また、大気圧センサ57により検出される大気圧力PAは、この新気導入制御以外の制御でも汎用的に使用することができる。
According to the exhaust gas purification apparatus of the engine system in this embodiment described above, the engine speed of various parameters detected by
<第4実施形態>
次に、この発明におけるエンジンシステムの排気浄化装置を具体化した第4実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the engine system exhaust gas purification apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図14に、この実施形態のガソリンエンジンシステムを概略構成図により示す。この実施形態では、ガソリンエンジンシステムが、燃料タンク31で発生する蒸発燃料(ベーパ)を処理するための蒸発燃料処理装置(キャニスタ32を含む。)30を備えた点で前記各実施形態と構成が異なる。この実施形態で、ECU60は、本発明の制御手段及びパージ制御手段の一例に相当する。
FIG. 14 shows a schematic configuration diagram of the gasoline engine system of this embodiment. In this embodiment, the gasoline engine system includes the evaporated fuel processing device (including the canister 32) 30 for processing the evaporated fuel (vapor) generated in the
図14に示すように、蒸発燃料処理装置30は、燃料タンク31で発生するベーパを大気中へ放出させることなく捕集して処理する。この装置30は、燃料タンク31で発生するベーパを、ベーパ通路33を通じて一旦捕集するキャニスタ32を備える。キャニスタ32は、ベーパを吸着する吸着剤(図示略)を内蔵する。キャニスタ32から延びる上流側パージ通路34は、スロットル装置7より下流の吸気通路2に接続される第1下流側パージ通路35と、エアクリーナ4とコンプレッサ5aとの間の吸気通路2に接続される第2下流側パージ通路36とに分岐する。上流側パージ通路34には、パージポンプ37とパージ制御弁38が設けられる。パージポンプ37は、キャニスタ32からベーパを吸引して上流側パージ通路34へ吐出する。パージ制御弁38は、上流側パージ通路34におけるベーパ流量を調節する。第1下流側パージ通路35には、第1逆止弁39が設けられる。第2下流側パージ通路36には、第2逆止弁40が設けられる。この実施形態で、上流側パージ通路34、第1下流側パージ通路35、第2下流側パージ通路36、パージポンプ37及びパージ制御弁38は、本発明のパージ手段の一例に相当する。
As shown in FIG. 14, the evaporated
上記の蒸発燃料処理装置30によれば、エンジン1の運転時に、スロットル弁7aより下流の吸気通路2で発生する吸気負圧が第1下流側パージ通路35等を通じてキャニスタ32に作用することにより、キャニスタ32に捕集されたベーパを含む空気が上流側パージ通路34及び第1下流側パージ通路35を通じてスロットル弁7aより下流の吸気通路2へパージされる。パージされたベーパを含む空気は、エンジン1に取り込まれて燃焼に供され、処理される。上流側パージ通路34に設けられたパージ制御弁38は、上流側パージ通路34におけるベーパのパージ流量を調節するためにECU60により制御される。燃料タンク31から延びる燃料通路41は、燃料タンク31に設けられた燃料ポンプ42の作用により、エンジン1に設けられたインジェクタ(図示略)へ燃料を圧送するようになっている。キャニスタ32に設けられる大気ポート43は、キャニスタ32から上流側パージ通路34を通じてベーパ等がパージされるときに、キャニスタ32へ大気を導入するようになっている。この実施形態で、ECU60は、蒸発燃料処理制御を実行するために、パージポンプ37及びパージ制御弁38を制御するようになっている。この実施形態で、ECU60は、本発明のパージ制御手段の一例に相当する。
According to the fuel
図15に、この実施形態の新気導入制限制御の内容をフローチャートにより示す。処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ400で、ECU60は、新気領域判定が有ったか否かを判断する。例えば、図4に示す新気導入制御で新気領域の判定がなされたか否かを判断する。ECU60は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ410へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ400へ戻す。
FIG. 15 is a flowchart showing the contents of the fresh air introduction restriction control of this embodiment. When the process proceeds to this routine, in
ステップ410では、ECU60は、エアフローメータ53の検出値に基づき吸気量Gaを取り込む。
In
次に、ステップ420で、ECU60は、別途の蒸発燃料処理制御で求められるベーパ濃度Fgpgを取り込む。このベーパ濃度Fgpgは、例えば、ベーパをパージしたときに生じる、空燃比制御におけるフィードバック補正係数のずれ(空燃比のずれ)に基づき、単位目標パージ率当たりで算出されるベーパ濃度に相当する。
Next, at
次に、ステップ430で、ECU60は、ベーパ濃度Fgpgに基づき新気導入許可時の吸気量(新気導入許可吸気量)Kgapgを求める。ECU60は、例えば、図16に示す新気導入許可吸気量マップを参照することにより、ベーパ濃度Fgpgに応じた新気導入許可吸気量Kgapgを求めることができる。このマップでは、ベーパ濃度Fgpgが増えるほど新気導入許可吸気量Kgapgが曲線的に増加するように設定される。
Next, at
次に、ステップ440で、ECU60は、吸気量Gaが新気導入許可吸気量Kgapgより多いか否かを判断する。ECU60は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ450へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ460へ移行する。
Next, in
ステップ450では、ECU60は、新気導入を許可する。すなわち、ECU60は、開弁状態のEGR弁24を開弁状態のまま維持する。その後、ECU60は、処理をステップ400へ戻す。
In
一方、ステップ460では、ECU60は、新気導入を禁止する。すなわち、ECU60は、開弁状態のEGR弁24を全閉に閉弁する。その後、ECU60は、処理をステップ400へ戻す。
On the other hand, in
以上説明したこの実施形態におけるエンジンシステムの排気浄化装置によれば、前記各実施形態の作用及び効果に加え、次のような作用及び効果を有する。すなわち、後触媒11の後方の排気通路3に新気が導入されるときに、ベーパをパージするために、ECU60により、パージ制御弁38が制御される。従って、エンジン1から排気通路3へ排出される通常の排気に加え、ベーパの一部が未燃成分としてエンジン1から排気通路3へ排出され、前触媒10及び後触媒11で浄化しきれずに後触媒11を通過しても、その高温の未燃成分が、導入される新気と反応し、酸化浄化される。このため、エンジン1の排気エミッション及び燃費の悪化防止に加え、大気へ放出されるエバポエミッションの悪化をも防止することができる。
According to the exhaust purification device for an engine system in this embodiment described above, in addition to the actions and effects of the above-described embodiments, the following actions and effects are obtained. That is, when fresh air is introduced into the
この実施形態の構成によれば、過給域でも後触媒11の後方に新気を積極的に導入することで未燃成分を酸化浄化して排気エミッションの改善を図るようになっている。しかし、エンジン1の低回転域(低吸気量域)で過給が行われる場合は、高濃度のベーパが吸気通路2にパージされて、吸気の空燃比がストイキよりリッチになることがある。そこで、この実施形態では、ベーパのパージにより吸気の空燃比がストイキよりもリッチになる場合には、後触媒11の後方の排気通路3への新気の導入を禁止するために、ECU60により、EGR弁24が閉弁制御される。
According to the configuration of this embodiment, fresh air is positively introduced behind the
<第5実施形態>
次に、この発明におけるエンジンシステムの排気浄化装置を具体化した第5実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
<Fifth Embodiment>
Next, a fifth embodiment of the engine system exhaust gas purification apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
この実施形態では、後触媒11の後方の排気通路3に新気が導入されるとき、キャニスタ32から吸気通路2へベーパがパージされるのに合わせて、ベーパ濃度に応じてパージ流量を制限する点で前記第4実施形態と異なる。図17に、この実施形態のパージ流量制限制御の内容をフローチャートにより示す。
In this embodiment, when fresh air is introduced into the
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ500で、ECU60は、各種センサ等51〜56の検出値に基づきエンジン回転速度NE、吸気量Ga、エンジン負荷KL、冷却水温度THW、吸気圧力PM及びスロットル開度TAを取り込むと共に、別途のEGR制御で求められる目標EGR開度Tegrを取り込む。また、ECU60は、別途の蒸発燃料処理制御で求められるベーパ濃度Fgpgを取り込む。
When the processing shifts to this routine, in
次に、ステップ510で、ECU60は、目標パージ流量Tevpを求める。ECU60は、例えば、吸気量Gaに基づいて目標パージ流量Tevpを求めることができる。
Next, in
次に、ステップ520で、ECU60は、新気領域判定が有ったか否かを判断する。ECU60は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ530へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ560へ移行する。
Next, in
ステップ530では、ECU60は、ベーパ濃度Fgpgと吸気量Gaに基づき最大パージ流量Kpgmaxを求める。ECU60は、一例として、図18示す最大パージ流量マップを参照することにより、吸気量Gaとベーパ濃度Fgpgに応じた最大パージ流量Kpgmaxを求めることができる。このマップにおいて、最大パージ流量Kpgmaxは、吸気量Gaに比例し、ベーパ濃度Fgpgが少なくなるほど増大するように設定される。
In
次に、ステップ540で、ECU60は、目標パージ流量Tevpが最大パージ流量Kpgmaxより少ないか否かを判断する。ECU60は、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ550へ移行し、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ560へ移行する。
Next, in
ステップ550では、ECU60は、目標パージ流量Tevpが最大パージ流量Kpgmaxを超えたことから、最大パージ流量Kpgmaxを目標パージ流量Tevpとして設定し、処理をステップ560へ移行する。
In
ステップ520、ステップ540又はステップ550から移行してステップ560では、ECU60は、目標パージ流量Tevpを最終目標パージ流量TEVPとして設定する。
In
そして、ステップ560から移行してステップ570では、ECU60は、パージ制御弁38を最終目標パージ流量TEVPに制御した後、処理をステップ500へ戻す。これにより、吸気通路2へパージされるパージ流量が調節される。ここで、目標パージ流量Tevpが、最大パージ流量Kpgmaxに設定されたときは、パージ流量が最大パージ流量Kpgmaxに制限される。
Then, in
以上説明したこの実施形態におけるエンジンシステムの排気浄化装置によれば、ベーパのパージにより吸気の空燃比がストイキよりもリッチになる場合には、ベーパのパージ流量が所定の上限値である最大パージ流量Kpgmaxに制限されるようにECU60によりパージ制御弁38が制御される。
According to the exhaust purification device for an engine system in this embodiment described above, when the air-fuel ratio of the intake air becomes richer than the stoichiometry due to vapor purge, the maximum purge flow rate at which the vapor purge flow rate is a predetermined upper limit value The
<第6実施形態>
次に、この発明におけるエンジンシステムの排気浄化装置を具体化した第6実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
<Sixth Embodiment>
Next, a sixth embodiment of the engine system exhaust gas purification apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
この実施形態では、後触媒11に対するEGR通路22の接続位置の点で前記各実施形態と構成が異なる。図19に、この実施形態のガソリンエンジンシステムを概略図により示す。図19に示すように、この実施形態では、エンジン1の運転が過給域にある場合に、後触媒11から流れ出る排気の温度が相対的に高くなることを想定して、EGR通路22のEGR入口22aが、後触媒11より後方にて後触媒11から離れた位置にて排気通路3に接続される。
In this embodiment, the configuration is different from those of the above embodiments in terms of the connection position of the
従って、この実施形態の構成によれば、過給域にて後触媒11から流れ出る排気の温度が相対的に高い場合でも、EGR入口22aから排気通路3に新気が導入される位置が後触媒11から離れているので、後触媒11の温度が新気による酸化反応で過剰に上昇することがない。このため、後触媒11を許容温度に保つことができる。
Therefore, according to the configuration of this embodiment, even when the temperature of the exhaust gas flowing out from the
<第7実施形態>
次に、この発明におけるエンジンシステムの排気浄化装置を具体化した第7実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
<Seventh embodiment>
Next, a seventh embodiment of the engine system exhaust gas purification apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
この実施形態では、排気通路3における後触媒11の位置とEGR通路22の接続位置の点で前記第6実施形態と構成が異なる。図20に、この実施形態のガソリンエンジンシステムを概略図により示す。図20に示すように、この実施形態では、前触媒10がエンジン1の近くに配置され、後触媒11がエンジン1から離れて配置される。そして、エンジン1の運転が過給域にある場合でも、後触媒11から流れ出る排気の温度が相対的に低くなることを想定して、EGR通路22のEGR入口22aが、後触媒11より後方にて後触媒11に近い位置で排気通路3に接続される。
This embodiment differs from the sixth embodiment in terms of the position of the
従って、この実施形態の構成によれば、過給域にて後触媒11から流れ出る排気の温度が相対的に低い場合でも、EGR入口22aから排気通路3に新気が導入される位置が後触媒11に近いので、新気が後触媒11の中に流入し易い。新気が後触媒11に流入するのは、排気通路3の中で排気に脈動が生ることによる。新気が後触媒11の中に流入すると、酸化反応により未燃成分が低減する。触媒での酸化反応は、相対的に低い温度で起きるため、後触媒11から流れ出る排気の温度が相対的に低くても、新気導入により酸化反応により未燃成分を低減することができる。また、後触媒11の温度が相対的に低いので、酸化反応により後触媒11の温度が上昇しても、後触媒11を許容温度に保つことができる。
Therefore, according to the configuration of this embodiment, even when the temperature of the exhaust gas flowing out from the
<第8実施形態>
次に、この発明におけるエンジンシステムの排気浄化装置を具体化した第8実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
<Eighth Embodiment>
Next, an eighth embodiment of the exhaust purification device for an engine system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
この実施形態では、EGR通路22のEGR入口に関する構成の点で前記各実施形態と構成が異なる。図21に、この実施形態のガソリンエンジンシステムを概略図により示す。図21に示すように、この実施形態では、EGR通路22の上流側が第1上流側EGR通路22Aと第2上流側EGR通路22Bに分岐し、その分岐部分に三方弁29が設けられる。第1上流側EGR通路22AはEGR入口22aを含み、第2上流側EGR通路22Bは別のEGR入口22cを含む。EGR入口22aは、後触媒11より後方にて後触媒11に近い位置にて排気通路3に接続される。別のEGR入口22cは、前触媒10の前方にて前触媒10に近い位置にて排気通路3に接続される。三方弁29は、電磁弁よりなり、EGR通路22の下流側を、第1上流側EGR通路22A又は第2上流側EGR通路22Bに選択的に連通させるために、ECU60により切り替え制御されるようになっている。この実施形態で、ECU60は、過給域での過給圧が相対的に高くなる場合に、三方弁29を切り替えて下流側のEGR通路22を第1上流側EGR通路22Aに連通させる。一方、ECU60は、過給圧が相対的に高くなる場合以外の場合に、三方弁29を切り替えて下流側のEGR通路22を第2上流側EGR通路22Bに連通させるようになっている。
This embodiment is different from the above embodiments in terms of the configuration relating to the EGR inlet of the
従って、この実施形態の構成によれば、過給圧が相対的に高くなる場合に、後触媒11の後方に新気を導入することができ、前記第1実施形態と同等の作用効果を得ることができる。また、過給圧が相対的に高くなる場合以外の場合には、EGR入口22cから第2上流側EGR通路22BへEGRガスを取り込み、そのEGRガスを、下流側のEGR通路22へ円滑に流すことができる。
Therefore, according to the configuration of this embodiment, when the supercharging pressure becomes relatively high, fresh air can be introduced behind the
<第9実施形態>
次に、この発明におけるエンジンシステムの排気浄化装置を具体化した第9実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
<Ninth Embodiment>
Next, a ninth embodiment of the engine system exhaust gas purification apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
この実施形態では、EGR装置21と新気導入手段の構成の点で前記各実施形態と構成が異なる。図22に、この実施形態のガソリンエンジンシステムを概略図により示す。図22に示すように、この実施形態では、LPLタイプのEGR装置21を備える。すなわち、EGRクーラ23とEGR弁24が設けられたEGR通路22は、そのEGR入口22aが、前触媒10と後触媒11との間の排気通路3に接続され、EGR出口22bが、エアクリーナ4より下流であってコンプレッサ5aより上流の吸気通路2に接続される。後触媒11の後方の排気通路3に新気を導入するための新気導入手段は、新気導入通路46と流量制御弁47を備える。新気導入通路46は、吸気通路2から新気を取り入れるための新気入口46aと、排気通路3へ新気を導出するための新気出口46bとを含む。新気入口46aは、コンプレッサ5a直後の吸気通路2に接続され、新気出口46bは、後触媒11より後方の排気通路3に接続される。新気入口46aが、コンプレッサ5a直後に配置されることから、後触媒11の後方には、新気導入通路46及び流量制御弁47を介して、相対的に高温の新気が導入される。流量制御弁47は、電磁弁よりなり、新気導入通路46における新気の流れを制御するために、ECU60により開閉制御されるようになっている。この実施形態のEGR装置21は、LPLタイプであることから、過給機5が動作する過給時には、EGR通路22を通じて排気通路3に新気を導入することができない。そこで、過給時でも排気通路3に新気を導入できる専用の新気導入通路46を設けて、同通路46を流れる新気を流量制御弁47により調節するようになっている。
In this embodiment, the configurations of the
従って、この実施形態の構成によれば、LPLタイプのEGR装置21を備えたガソリンエンジンシステムにおいても、後触媒11の後方の排気通路3へ新気を導入することができる。このため、前触媒10と後触媒11の暖機後に、後触媒11を通過した未燃成分を比較的簡易な構成で酸化浄化することができる。この結果、エンジン1の排気エミッションを改善することができる。
Therefore, according to the configuration of this embodiment, fresh air can be introduced into the
<第10実施形態>
次に、この発明におけるエンジンシステムの排気浄化装置を具体化した第10実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
<Tenth Embodiment>
Next, a tenth embodiment embodying the exhaust purification system for an engine system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
この実施形態では、後触媒11に対するEGR通路22の接続の仕方の点で前記各実施形態と構成が異なる。図23に、排気通路3における後触媒11の概略を側断面図により示す。図23に示すように、この実施形態では、EGR通路22のEGR入口22aから後触媒11の後方の排気通路3(下流側円錐部11b)に導入される新気を、後触媒11から流れ出る排気に衝突させるために、EGR入口22aが後触媒11の端面へ向けて配置される。
This embodiment is different from the above embodiments in terms of how the
従って、この実施形態の構成によれば、EGR入口22aから排気通路3(下流側円錐部11b)に導入された新気が、後触媒11を通過した高温の未燃成分に衝突し易くなる。このため、高温の未燃成分と新気とのミキシングを促進することができる。この結果、未燃成分を効果的に酸化浄化することができる。
Therefore, according to the configuration of this embodiment, the fresh air introduced from the
<第11実施形態>
次に、この発明におけるエンジンシステムの排気浄化装置を具体化した第11実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
<Eleventh embodiment>
Next, an eleventh embodiment that embodies an exhaust purification system for an engine system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
この実施形態では、EGR装置21で使用されるEGR弁の構成の点で前記各実施形態と構成が異なる。図24に、この実施形態のEGR弁26を断面図により示す。図24に示すように、EGR弁26は、ポペット式であり、そのハウジング61に設けられる弁座62と、弁座62に着座可能に設けられる弁体63と、弁座62との間で弁体63を開閉させるための弁軸64と、弁軸64を往復運動(ストローク運動)させるためのアクチュエータ65と、弁体63を弁座62に着座(閉弁)させる方向へ付勢する閉弁スプリング66とを備える。
In this embodiment, the configuration is different from the above-described embodiments in terms of the configuration of the EGR valve used in the
前記各実施形態では、吸気圧力PMが排気圧力PMexより低くなるときに、吸気通路2へEGRガスを流すためにEGR弁24を開弁制御し、吸気圧力PM(過給圧力)が排気圧力PMexより高くなるときに、後触媒11の後方の排気通路3(下流側円錐部11b)に新気を導入するためにEGR弁24を開弁制御するように構成した。これに対し、この実施形態では、吸気圧力PM(過給圧力)が排気圧力PMexより高くなるときは、通常のEGR制御と同様にEGR弁26を閉弁制御する。その代わり、EGR弁26の弁体63を閉弁方向へ付勢する閉弁スプリング66の付勢力を調整することで、所定条件時にEGR弁26をメカ的に開弁させるように構成する。ここで、「メカ的に開弁」とは、EGR弁26を開弁制御することなく、吸気圧力(過給圧力)PMと排気圧力PMexとの差圧と、弁体63の機械的なガタを利用して、弁体63と弁座62との間に隙間を形成することで開弁することを意味する。
In each of the above embodiments, when the intake pressure PM becomes lower than the exhaust pressure PMex, the
従って、この実施形態の構成によれば、前記各実施形態と同様、吸気圧力PM(過給圧力)が排気圧力PMexより高くなるときであって、前触媒10と後触媒11の暖機後に、後触媒11の後方の排気通路3(下流側円錐部11b)に、EGR通路22及びEGR弁24を介して吸気通路2から新気が導入されるので、後触媒11を通過した高温の未燃成分が新気と反応する。このため、前触媒10と後触媒11の暖機後に後触媒11を通過した未燃成分を比較的簡易な構成で酸化浄化することができる。この結果、エンジン1の排気エミッションを改善することができる。
Therefore, according to the configuration of this embodiment, as in the above embodiments, when the intake pressure PM (supercharging pressure) becomes higher than the exhaust pressure PMex, and after the
<第12実施形態>
次に、この発明におけるエンジンシステムの排気浄化装置を具体化した第12実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
<Twelfth embodiment>
Next, a twelfth embodiment that embodies an exhaust purification system for an engine system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
この実施形態では、EGR弁の構成の点で前記第7実施形態と構成が異なる。図25に、この実施形態のEGR弁28を断面図により示す。図25に示すように、EGR弁28は、バタフライ式であり、そのハウジング71に設けられる弁座72と、弁座72に着座可能に設けられる弁体73と、弁座72との間で弁体73を開閉させるために弁体73を回動する回転軸74と、回転軸74を回転するための駆動機構75と、全閉状態において、弁体73を弁座72に押圧するために、回転軸74をその直径方向へ付勢するスプリング76を含む付勢装置77とを備える。
This embodiment differs from the seventh embodiment in the configuration of the EGR valve. FIG. 25 is a sectional view showing the
ここで、この実施形態では、前記第7実施形態と同様に、吸気圧力PM(過給圧力)が排気圧力PMexより高くなるときは、通常のEGR制御と同様にEGR弁28を閉弁制御する。その代わり、全閉状態において、回転軸74をその直径方向へ付勢するスプリング76の付勢力を調整することで、所定条件時にEGR弁28をメカ的に開弁するように構成する。
In this embodiment, as in the seventh embodiment, when the intake pressure PM (supercharging pressure) is higher than the exhaust pressure PMex, the
従って、この実施形態の構成でも、第7実施形態と同等の作用及び効果を得ることができる。 Therefore, even with the configuration of this embodiment, the same operations and effects as those of the seventh embodiment can be obtained.
<第13実施形態>
次に、この発明におけるエンジンシステムの排気浄化装置を具体化した第13実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
<13th Embodiment>
Next, a thirteenth embodiment that embodies an exhaust purification system for an engine system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
この実施形態では、新気導入手段の構成の点で前記各実施形態と構成が異なる。図26に、新気導入装置81と排気通路3における後触媒11の概略を側断面図により示す。この実施形態では、後触媒11の後方の排気通路3に新気を導入するために、EGR通路22及びEGR弁24を利用する代わりに新気導入装置81が設けられる。この装置81は、排気通路3(下流側円錐部11b)に接続された新気通路82と、同通路82に直列に設けられた逆止弁83、エアポンプ84及びエアクリーナ85とを備える。この装置81によれば、エアポンプ84が作動することにより、エアクリーナ85で清浄化された外気が新気として新気通路82に導入され、逆止弁83を介して後触媒11の後方の排気通路3に導入される。新気通路82の新気出口82aの配置は、第1実施形態におけるEGR入口22aのそれと同じである。逆止弁83は、排気通路3からの排気の逆流を規制するようになっている。この実施形態で、新気導入装置81は、本発明の新気導入手段の一例に相当する。
This embodiment is different from the above embodiments in terms of the configuration of the fresh air introducing means. FIG. 26 is a side sectional view schematically showing the fresh
従って、この実施形態の構成によれば、エンジン1の運転時であって、後触媒11の暖機後に、エアポンプ84を作動させることにより、後触媒11の後方の排気通路3に新気が導入され、後触媒11を通過した高温の未燃成分と反応する。このため、前触媒10と後触媒11の暖機後に後触媒11を通過した未燃成分を比較的簡易な構成で酸化浄化することができる。この結果、エンジン1の排気エミッションを改善することができる。
Therefore, according to the configuration of this embodiment, fresh air is introduced into the
なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and a part of the configuration can be changed as appropriate without departing from the spirit of the invention.
(1)前記各実施形態では、本発明を、排気通路3に前触媒10と後触媒11を直列に設け、その後触媒11の後方の排気通路3に新気を導入する構成に具体化した。これに対し、本発明を、排気通路に3つ以上の触媒を直列に設け、そのうち最下流に位置する触媒の後方の排気通路に新気を導入する構成に具体化したり、排気通路に一つの触媒を設け、その触媒の後方の排気通路に新気を導入する構成に具体化したりすることができる。
(1) In each of the above embodiments, the present invention is embodied in a configuration in which the
(2)前記各実施形態では、本発明を排気通路3に前触媒10と後触媒11を直列に設け、その後触媒11の後方の排気通路3に新気を導入する構成に具体化したが、前触媒の後方の排気通路と後触媒の後方の排気通路の両方に新気を導入するように構成することもできる。
(2) In each of the above embodiments, the present invention is embodied in a configuration in which the
(3)前記各実施形態では、本発明をガソリンエンジンシステムに具体化したが、ディーゼルエンジンシステムに具体化することもできる。 (3) In each of the above embodiments, the present invention is embodied in a gasoline engine system, but may be embodied in a diesel engine system.
なお、前記第4実施形態には、本願の請求項3乃至5に記載の発明に関連して次のような複数の発明(第1の付記発明〜第3の付記発明)が含まれることを付記する。
The fourth embodiment includes the following inventions (first to third inventions) in relation to the inventions according to
<第1の付記発明>
前記エンジンシステムは、
前記エンジンに供給される燃料を貯留するための燃料タンクと、
前記燃料タンクで発生する蒸発燃料を捕集するためのキャニスタと、
前記キャニスタに捕集された前記蒸発燃料を前記吸気通路へパージするためのパージ手段と、
前記パージ手段を制御するためのパージ制御手段と
を更に備え、
前記パージ制御手段は、前記触媒の後方の前記排気通路に前記新気が導入されるときに、前記蒸発燃料をパージするために前記パージ手段を制御することを特徴とする請求項3乃至5のいずれかに記載のエンジンシステムの排気浄化装置。
<First Supplementary Invention>
The engine system includes:
A fuel tank for storing fuel supplied to the engine;
A canister for collecting evaporated fuel generated in the fuel tank;
Purge means for purging the vaporized fuel collected in the canister to the intake passage;
A purge control means for controlling the purge means;
6. The purge control unit according to
第1の付記発明の構成によれば、請求項3乃至5のいずれかに記載の発明の作用に加え、触媒の後方の排気通路に新気が導入されるときに、蒸発燃料をパージするためにパージ手段が制御される。従って、エンジンから排気通路へ排出される通常の排気に加え、蒸発燃料の一部が未燃成分としてエンジンから排気通路へ排出され、触媒で浄化しきれずに触媒を通過しても、その高温の未燃成分が、導入される新気と反応する。
According to the configuration of the first supplementary invention, in addition to the operation of the invention according to any one of
第1の付記発明の構成によれば、請求項3乃至5のいずれかに記載の発明の効果に加え、エンジンの排気エミッションの悪化を防止しつつパージを促進することができる。
According to the configuration of the first supplementary invention, in addition to the effect of the invention according to any one of
<第2の付記発明>
前記制御手段は、前記吸気通路に対する前記蒸発燃料のパージにより前記吸気の空燃比がストイキよりもリッチになる場合に、前記触媒の後方の前記排気通路への前記新気の導入を禁止するために前記排気還流弁を閉弁制御することを特徴とする第1の付記発明に記載のエンジンシステムの排気浄化装置。
<Second Supplementary Invention>
The control means is for prohibiting introduction of the fresh air into the exhaust passage behind the catalyst when the air-fuel ratio of the intake air becomes richer than stoichiometric due to the purge of the evaporated fuel with respect to the intake passage. The exhaust purification device for an engine system according to the first supplementary invention, wherein the exhaust gas recirculation valve is controlled to be closed.
第2の付記発明の構成によれば、第1の付記発明の作用に加え、蒸発燃料のパージにより吸気の空燃比がストイキよりもリッチになる場合には、触媒の後方の排気通路への新気の導入を禁止するために、排気還流弁が閉弁制御される。従って、酸化反応し切れない燃料成分を含む新気が触媒の後方の排気通路に導入されることを防止することができる。 According to the configuration of the second supplementary invention, in addition to the action of the first supplementary invention, when the air-fuel ratio of the intake air becomes richer than the stoichiometry due to the purge of the evaporated fuel, a new exhaust passage to the exhaust passage behind the catalyst is performed. In order to prohibit the introduction of air, the exhaust gas recirculation valve is controlled to close. Accordingly, it is possible to prevent fresh air containing a fuel component that does not undergo oxidation reaction from being introduced into the exhaust passage behind the catalyst.
第2の付記発明に記載の発明によれば、第1の付記発明の効果に加え、エンジンの排気エミッションの悪化を効果的に防止することができる。 According to the invention described in the second supplementary invention, in addition to the effect of the first supplementary invention, it is possible to effectively prevent the deterioration of the exhaust emission of the engine.
<第3の付記発明>
前記パージ制御手段は、前記蒸発燃料のパージにより前記吸気の空燃比がストイキよりもリッチになる場合に、前記蒸発燃料のパージ流量を所定の上限値に制限するように前記パージ手段を制御することを特徴とする第1の付記発明又は第2の付記発明に記載のエンジンシステムの排気浄化装置。
<Third additional invention>
The purge control unit controls the purge unit to limit the purge flow rate of the evaporated fuel to a predetermined upper limit value when the air-fuel ratio of the intake air becomes richer than the stoichiometric due to the purge of the evaporated fuel. An exhaust purification device for an engine system according to the first or second supplementary invention, wherein
第3の付記発明の構成によれば、第1の付記発明又は第2の付記発明の作用に加え、蒸発燃料のパージにより吸気の空燃比がストイキよりもリッチになる場合には、蒸発燃料のパージ流量が所定の上限値に制限されるようにパージ手段が制御される。従って、蒸発燃料による未燃成分がある上限値に抑えられる。 According to the configuration of the third supplementary invention, in addition to the action of the first supplementary invention or the second supplementary invention, when the air-fuel ratio of the intake air becomes richer than the stoichiometric due to the purge of the evaporated fuel, the evaporated fuel The purge means is controlled so that the purge flow rate is limited to a predetermined upper limit value. Therefore, the unburned component due to the evaporated fuel is suppressed to a certain upper limit value.
第3の付記発明の構成によれば、第1の付記発明又は第2の付記発明の効果に加え、蒸発燃料の過剰なパージによる排気エミッションの悪化を防止することができる。 According to the configuration of the third supplementary invention, in addition to the effects of the first supplementary invention or the second supplementary invention, it is possible to prevent deterioration of exhaust emission due to excessive purging of the evaporated fuel.
この発明は、ガソリンエンジンシステムやディーゼルエンジンシステムに利用することができる。 The present invention can be used for gasoline engine systems and diesel engine systems.
1 エンジン
2 吸気通路
3 排気通路
5 過給機
10 前触媒
11 後触媒
22 EGR通路(排気還流通路、新気導入手段)
22a EGR入口(排気還流入口)
22b EGR出口(排気還流出口)
24 EGR弁(排気還流弁、新気導入手段)
26 EGR弁(排気還流弁、新気導入手段)
28 EGR弁(排気還流弁、新気導入手段)
31 燃料タンク
32 キャニスタ
34 上流側パージ通路(パージ手段)
35 第1下流側パージ通路(パージ手段)
36 第2下流側パージ通路(パージ手段)
37 パージポンプ(パージ手段)
38 パージ制御弁(パージ手段)
53 エアフローメータ(吸気量検出手段)
54 吸気圧センサ(吸気圧力検出手段)
60 ECU(制御手段、吸気量算出手段、パージ制御手段)
81 新気導入装置(新気導入手段)
82 新気通路(新気導入手段)
84 エアポンプ(新気導入手段)
1
22a EGR inlet (exhaust gas recirculation inlet)
22b EGR outlet (exhaust gas recirculation outlet)
24 EGR valve (exhaust gas recirculation valve, fresh air introduction means)
26 EGR valve (exhaust gas recirculation valve, fresh air introduction means)
28 EGR valve (exhaust gas recirculation valve, fresh air introduction means)
31
35 First downstream purge passage (purge means)
36 Second downstream side purge passage (purge means)
37 Purge pump (purge means)
38 Purge control valve (purge means)
53 Air flow meter (intake air amount detection means)
54 Intake pressure sensor (Intake pressure detection means)
60 ECU (control means, intake air amount calculation means, purge control means)
81 Fresh air introduction device (fresh air introduction means)
82 Fresh air passage (fresh air introduction means)
84 Air pump (new air introduction means)
Claims (5)
前記エンジンから前記排気通路へ排出される排気を浄化するための触媒と、
前記触媒の暖機後に、前記触媒を通過した未燃成分を酸化浄化するために、前記触媒の後方の前記排気通路に新気を導入するための新気導入手段と
を備えたことを特徴とするエンジンシステムの排気浄化装置。 Provided in an engine system having an intake passage for introducing intake air into the engine and an exhaust passage for deriving exhaust from the engine;
A catalyst for purifying exhaust discharged from the engine to the exhaust passage;
In order to oxidize and purify unburned components that have passed through the catalyst after the catalyst has been warmed up, it is provided with fresh air introduction means for introducing fresh air into the exhaust passage behind the catalyst. An exhaust purification device for an engine system.
前記エンジンの運転時に前記吸気通路における前記吸気を過給するための過給機と、
前記エンジンから前記排気通路へ排出される排気の一部を排気還流ガスとして前記吸気通路へ流して前記エンジンへ還流させるための排気還流通路と、
前記排気還流通路を流れる前記排気還流ガスの流量を調節するための排気還流弁と
を更に備え、
前記排気還流通路は、前記排気通路から前記排気還流ガスを導入するための排気還流入口と、前記排気還流ガスを前記吸気通路へ導出するための排気還流出口とを含み、前記排気還流入口が前記触媒の後方の前記排気通路に接続され、前記排気還流出口が前記過給機より下流の前記吸気通路に接続され、前記排気還流出口の付近の前記吸気通路における吸気圧力が前記排気還流入口の付近の前記排気通路における排気圧力より低くなるときに前記排気通路から前記吸気通路へ前記排気還流弁を介して前記排気還流ガスが流れるように構成され、
前記新気導入手段は、前記排気還流通路及び前記排気還流弁を利用して構成され、前記吸気圧力が前記排気圧力より高くなるときに前記吸気通路から前記触媒の後方の前記排気通路へ前記排気還流通路及び前記排気還流弁を介して前記新気を導入するように構成される
ことを特徴とする請求項1に記載のエンジンシステムの排気浄化装置。 The engine system includes:
A supercharger for supercharging the intake air in the intake passage during operation of the engine;
An exhaust gas recirculation passage for allowing a part of the exhaust gas discharged from the engine to flow into the intake air passage as an exhaust gas recirculation gas to be recirculated to the engine;
An exhaust recirculation valve for adjusting a flow rate of the exhaust recirculation gas flowing through the exhaust recirculation passage;
The exhaust gas recirculation passage includes an exhaust gas recirculation inlet for introducing the exhaust gas recirculation gas from the exhaust passage, and an exhaust gas recirculation outlet for deriving the exhaust gas recirculation gas to the intake passage. Connected to the exhaust passage behind the catalyst, the exhaust recirculation outlet is connected to the intake passage downstream of the supercharger, and the intake pressure in the intake passage near the exhaust recirculation outlet is near the exhaust recirculation inlet The exhaust gas recirculation gas flows through the exhaust gas recirculation valve from the exhaust gas passage to the intake air passage when lower than the exhaust pressure in the exhaust gas passage.
The fresh air introducing means is configured by using the exhaust gas recirculation passage and the exhaust gas recirculation valve, and the exhaust gas from the intake passage to the exhaust passage behind the catalyst when the intake pressure becomes higher than the exhaust pressure. The exhaust purification device for an engine system according to claim 1, wherein the fresh air is introduced through a recirculation passage and the exhaust recirculation valve.
前記制御手段は、前記吸気圧力が前記排気圧力より低いときに、前記吸気通路へ前記排気還流ガスを流すために、前記エンジンの運転状態に応じて前記排気還流弁を開弁制御し、前記吸気圧力が前記排気圧力より高いときに、前記触媒の後方の前記排気通路へ前記新気を導入するために前記排気還流弁を開弁制御し、前記吸気圧力が前記排気圧力より低い状態から高い状態へ切り替わるときには、開弁状態にある前記排気還流弁を開弁状態のままに維持制御することを特徴とする請求項2に記載のエンジンシステムの排気浄化装置。 A control means for controlling the exhaust gas recirculation valve;
The control means controls the opening of the exhaust gas recirculation valve in accordance with an operating state of the engine so that the exhaust gas recirculation gas flows into the intake passage when the intake air pressure is lower than the exhaust gas pressure. When the pressure is higher than the exhaust pressure, the exhaust recirculation valve is controlled to open to introduce the fresh air into the exhaust passage behind the catalyst, and the intake pressure is higher than the exhaust pressure. 3. The exhaust purification device for an engine system according to claim 2, wherein the exhaust gas recirculation valve in the valve open state is maintained and controlled in the valve open state when switching to.
前記制御手段は、前記吸気圧力が前記排気圧力より低いときに、前記吸気通路へ前記排気還流ガスを流すために、前記エンジンの運転状態に応じて前記排気還流弁を開弁制御し、前記吸気圧力が前記排気圧力より高いときであって、前記エンジンから排出される前記排気の中の前記未燃成分が増えるときに、前記触媒の後方の前記排気通路へ前記新気を導入するために前記排気還流弁を開弁制御することを特徴とする請求項2に記載のエンジンシステムの排気浄化装置。 A control means for controlling the exhaust gas recirculation valve;
The control means controls the opening of the exhaust gas recirculation valve in accordance with an operating state of the engine so that the exhaust gas recirculation gas flows into the intake passage when the intake air pressure is lower than the exhaust gas pressure. In order to introduce the fresh air into the exhaust passage behind the catalyst when the pressure is higher than the exhaust pressure and the unburned components in the exhaust discharged from the engine increase. The exhaust purification device for an engine system according to claim 2, wherein the exhaust recirculation valve is controlled to open.
前記排気還流出口より上流の前記吸気通路にて吸気量を検出するための吸気量検出手段と、
前記エンジンに吸入されるエンジン吸気量を算出するための吸気量算出手段と
を更に備え、前記吸気量算出手段は、検出される前記吸気量に基づいて前記排気圧力を算出し、算出される前記排気圧力と、検出される前記吸気圧力と、前記制御手段により開弁制御される前記排気還流弁の開度とに基づいて前記触媒の後方の前記排気通路へ導入される新気導入量を算出し、検出される前記吸気量から算出される前記新気導入量を減算することにより前記エンジン吸気量を算出することを特徴とする請求項3又は4に記載のエンジンシステムの排気浄化装置。 An intake pressure detecting means for detecting an intake pressure in the intake passage near the exhaust gas recirculation outlet;
An intake air amount detecting means for detecting an intake air amount in the intake passage upstream of the exhaust gas recirculation outlet;
An intake air amount calculating means for calculating an engine intake air amount sucked into the engine, wherein the intake air amount calculating means calculates the exhaust pressure based on the detected intake air amount, and calculates the exhaust pressure. The amount of fresh air introduced into the exhaust passage behind the catalyst is calculated based on the exhaust pressure, the detected intake pressure, and the opening degree of the exhaust gas recirculation valve controlled to open by the control means. 5. The exhaust purification device for an engine system according to claim 3, wherein the engine intake air amount is calculated by subtracting the fresh air introduction amount calculated from the detected intake air amount.
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