JP2018091270A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2018091270A
JP2018091270A JP2016236771A JP2016236771A JP2018091270A JP 2018091270 A JP2018091270 A JP 2018091270A JP 2016236771 A JP2016236771 A JP 2016236771A JP 2016236771 A JP2016236771 A JP 2016236771A JP 2018091270 A JP2018091270 A JP 2018091270A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
passage
internal combustion
combustion engine
exhaust
exhaust gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016236771A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
俊 杉田
Shun Sugita
俊 杉田
智裕 野崎
Tomohiro Nozaki
智裕 野崎
真一郎 能川
Shinichiro Nokawa
真一郎 能川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Soken Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp, Soken Inc filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2016236771A priority Critical patent/JP2018091270A/en
Publication of JP2018091270A publication Critical patent/JP2018091270A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce emission of hydrocarbon.SOLUTION: An exhaust emission control device for an internal combustion engine includes: a catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine to purify exhaust gas; an electric supercharger that has a compressor provided in an intake passage on the upstream side of a throttle valve and is operated electrically; an exhaust gas recirculation passage having one end connected to the intake passage on the downstream side of the compressor and the upstream side of the throttle valve and the other end connected to the exhaust passage on the downstream side of the internal combustion engine and the upstream side of the catalyst to enable exhaust gas to recirculate from the exhaust passage to the intake passage; a flow control valve for controlling a flow rate of gas flowing in the exhaust gas recirculation passage; and a control section for operating the electric supercharger and opening the flow control valve to introduce air to the exhaust passage via the exhaust gas recirculation passage from cranking start of the internal combustion engine until completion of warming-up of the catalyst.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.

自動車等の内燃機関から排出される炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)などの有害成分を同時にかつ効率的に浄化するために、内燃機関の排気通路には触媒が設けられている。   In order to purify harmful components such as hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides (NOx) discharged from internal combustion engines such as automobiles simultaneously and efficiently, A catalyst is provided.

当該触媒に空気を供給すると、未燃炭化水素の再燃焼を促進できるため、過給器によって圧縮された空気を排気通路内に導入し、触媒に空気を供給する排気浄化システムが提案されている(例えば、特許文献1)。   When air is supplied to the catalyst, reburning of unburned hydrocarbons can be promoted. Therefore, an exhaust purification system that introduces air compressed by a supercharger into the exhaust passage and supplies air to the catalyst has been proposed. (For example, patent document 1).

特開2005−42604号公報JP 2005-42604 A

内燃機関において炭化水素が最も多く排出されるのは、内燃機関の始動〜触媒暖機完了前であり、その要因として、始動時の燃料気化不良によるミスファイア、燃焼を安定させるための噴射燃料の増量、触媒による炭化水素の還元率が低いことが挙げられる。   The most exhausted hydrocarbons in an internal combustion engine are from the start of the internal combustion engine to the completion of catalyst warm-up, and this is caused by misfire due to poor fuel vaporization at the start, and injection fuel for stabilizing combustion. Increased amount and low reduction rate of hydrocarbons by catalyst.

特許文献1の排気浄化システムは、内燃機関の運転条件が背圧が確保できる運転条件(高負荷運転)にある場合にしか、過給器によって圧縮された空気を排気通路内に導入できない。したがって、炭化水素が最も多く排出されるにも関わらず、背圧が確保できない内燃機関の始動〜触媒暖機完了前において、炭化水素の排出を十分に低減できないおそれがある。   The exhaust gas purification system of Patent Document 1 can introduce air compressed by the supercharger into the exhaust passage only when the operation condition of the internal combustion engine is an operation condition (high load operation) that can ensure back pressure. Therefore, there is a possibility that the exhaust of hydrocarbons cannot be sufficiently reduced before the start of the internal combustion engine to the completion of catalyst warm-up, in which back pressure cannot be ensured even though the most hydrocarbons are discharged.

そこで、本明細書開示の内燃機関の排気浄化装置は、炭化水素の排出を低減することを課題とする。   Accordingly, an object of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine disclosed in the present specification is to reduce hydrocarbon emissions.

かかる課題を解決するために、本明細書に開示された内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気を浄化する触媒と、スロットルバルブよりも上流側の吸気通路内に設置されたコンプレッサを備え、電気的に作動する電動過給器と、一端が前記コンプレッサの下流側かつ前記スロットルバルブの上流側で前記吸気通路と接続し、他端が前記内燃機関の下流側かつ前記触媒の上流側で前記排気通路と接続し、排気を前記排気通路から前記吸気通路へ還流可能な排ガス還流路と、前記排ガス還流路を流通する気体の流量を調整する流量調整弁と、前記内燃機関がクランキングを開始してから前記触媒の暖機が完了するまで、前記電動過給器を作動させ、前記流量調整弁を開弁して前記排ガス還流路を介して前記排気通路に空気を導入する制御部と、を備える。   In order to solve such a problem, an exhaust purification device for an internal combustion engine disclosed in the present specification is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, and in a catalyst for purifying exhaust, and an intake passage upstream of a throttle valve. An electrically operated supercharger comprising an installed compressor, one end connected to the intake passage downstream of the compressor and upstream of the throttle valve, and the other end downstream of the internal combustion engine and An exhaust gas recirculation passage that is connected to the exhaust passage upstream of the catalyst and that can recirculate exhaust gas from the exhaust passage to the intake passage; a flow rate adjustment valve that adjusts a flow rate of gas flowing through the exhaust gas recirculation passage; From the start of cranking of the internal combustion engine to the completion of warming up of the catalyst, the electric supercharger is operated, the flow rate adjustment valve is opened, and the exhaust passage is emptied through the exhaust gas recirculation path. And a control unit for introducing a.

本明細書開示の内燃機関の排気浄化装置は、炭化水素の排出を低減することができる。   The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine disclosed in this specification can reduce hydrocarbon emissions.

図1は、一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が適用されたエンジンシステムの構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an engine system to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment is applied. 図2は、ECUが実行する二次空気供給制御の一例を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of secondary air supply control executed by the ECU. 図3は、一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が適用されたエンジンシステムの構成の別例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating another example of the configuration of the engine system to which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the embodiment is applied. 図4は、一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が適用されたエンジンシステムの構成の別例を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating another example of the configuration of the engine system to which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the embodiment is applied. 図5は、一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が適用されたエンジンシステムの構成の別例を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating another example of the configuration of the engine system to which the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the embodiment is applied.

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, in the drawings, the dimensions, ratios, and the like of each part may not be shown so as to completely match the actual ones. In some cases, details are omitted in some drawings.

まず、図1を参照し、一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が適用されたエンジンシステムについて説明する。図1は、一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が適用されたエンジンシステム100の構成を示す概略図である。   First, an engine system to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment is applied will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an engine system 100 to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment is applied.

図1に示すように、エンジンシステム100は、内燃機関20、吸気通路10、及び排気通路30を備えている。   As shown in FIG. 1, the engine system 100 includes an internal combustion engine 20, an intake passage 10, and an exhaust passage 30.

内燃機関20は、シリンダブロック21に形成された燃焼室23の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室23内でピストン24を往復移動させることにより動力を発生する。内燃機関20は車両用多気筒エンジン(1気筒のみ図示)であり、本実施形態では、気筒#1〜#4を備える4気筒エンジンであるものとする。なお、内燃機関20が備える気筒数は、本実施形態に限定されるものではない。   The internal combustion engine 20 generates power by burning a mixture of fuel and air in a combustion chamber 23 formed in the cylinder block 21 and reciprocating a piston 24 in the combustion chamber 23. The internal combustion engine 20 is a vehicular multi-cylinder engine (only one cylinder is shown). In this embodiment, the internal combustion engine 20 is a four-cylinder engine including cylinders # 1 to # 4. Note that the number of cylinders included in the internal combustion engine 20 is not limited to this embodiment.

内燃機関20のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁25と、排気ポートを開閉する排気弁26とが気筒ごとに設けられている。各吸気弁25および各排気弁26はカムシャフトによって開閉させられる。また、シリンダヘッドの頂部には、燃焼室23内の混合気に点火するための点火プラグ27が気筒ごとに取り付けられている。   The cylinder head of the internal combustion engine 20 is provided with an intake valve 25 for opening and closing the intake port and an exhaust valve 26 for opening and closing the exhaust port for each cylinder. Each intake valve 25 and each exhaust valve 26 are opened and closed by a camshaft. A spark plug 27 for igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber 23 is attached to the top of the cylinder head for each cylinder.

また、各気筒の吸気ポートには、燃料を吸気ポート内に噴射するインジェクタ22が設置されている。インジェクタ22から噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気をなし、この混合気が吸気弁25の開弁時に燃焼室23に吸入され、ピストン24で圧縮され、点火プラグ27で点火燃焼させられる。   An injector 22 for injecting fuel into the intake port is installed at the intake port of each cylinder. The fuel injected from the injector 22 is mixed with intake air to form an air-fuel mixture, which is sucked into the combustion chamber 23 when the intake valve 25 is opened, compressed by the piston 24, and ignited and burned by the spark plug 27. It is done.

吸気通路10には、上流側から順に、エアクリーナ19、インタークーラ14、電子制御式スロットルバルブ13、及びサージタンク18が設けられている。エアクリーナ19には、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ15が設置されている。サージタンク18には、吸気圧を検出する吸気圧センサ16が設置されている。各気筒の吸気ポートは吸気マニホールド17を介してサージタンク18に接続されている。   In the intake passage 10, an air cleaner 19, an intercooler 14, an electronically controlled throttle valve 13, and a surge tank 18 are provided in order from the upstream side. The air cleaner 19 is provided with an air flow meter 15 for detecting the amount of intake air. The surge tank 18 is provided with an intake pressure sensor 16 that detects intake pressure. The intake port of each cylinder is connected to a surge tank 18 via an intake manifold 17.

また、スロットルバルブ13より上流側の吸気通路10中には、電気的に作動する過給器(電動過給器)12のコンプレッサ12aが配設されており、吸気はコンプレッサ12aの回転によって圧縮される(過給される)。   Further, in the intake passage 10 upstream of the throttle valve 13, a compressor 12a of an electrically operated supercharger (electric supercharger) 12 is disposed, and the intake air is compressed by the rotation of the compressor 12a. (Supercharged).

排気通路30には、排気マニホールド32を介して各気筒の排気ポートが接続されている。また、排気通路30には、排ガスを浄化するための触媒31が設けられている。触媒31の上流側には、排ガスの空燃比を検出する空燃比センサ35が設けられている。   An exhaust port of each cylinder is connected to the exhaust passage 30 via an exhaust manifold 32. The exhaust passage 30 is provided with a catalyst 31 for purifying the exhaust gas. An air-fuel ratio sensor 35 that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas is provided on the upstream side of the catalyst 31.

また、排気通路30には、電動過給器12のタービン12bが設けられている。内燃機関20より排出された排ガスによりタービン12bを回転させる場合、電動過給器12においてエネルギの回生が行われる。   Further, the exhaust passage 30 is provided with a turbine 12 b of the electric supercharger 12. When the turbine 12 b is rotated by the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 20, energy regeneration is performed in the electric supercharger 12.

また、エンジンシステム100は、排ガス(EGRガス)の一部を吸気通路10に還流させる外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)通路40を備えている。外部EGR通路40は、排ガス還流路の一例である。外部EGR通路40の一端40aは、電動過給器12のコンプレッサ12aよりも下流側かつスロットルバルブ13よりも上流側において吸気通路10に接続されている。外部EGR通路40の他端40bは、内燃機関20よりも下流側かつ触媒31よりも上流側において排気通路30と接続されている。以下、外部EGR通路40を通って還流する排ガスのことを「外部EGRガス」と称する。   The engine system 100 also includes an external EGR (Exhaust Gas Recirculation) passage 40 that recirculates a part of exhaust gas (EGR gas) to the intake passage 10. The external EGR passage 40 is an example of an exhaust gas recirculation passage. One end 40 a of the external EGR passage 40 is connected to the intake passage 10 on the downstream side of the compressor 12 a of the electric supercharger 12 and on the upstream side of the throttle valve 13. The other end 40 b of the external EGR passage 40 is connected to the exhaust passage 30 downstream of the internal combustion engine 20 and upstream of the catalyst 31. Hereinafter, the exhaust gas recirculated through the external EGR passage 40 is referred to as “external EGR gas”.

外部EGR通路40の途中には、外部EGRガスを冷却するためのEGRクーラ42が設けられている。外部EGR通路40におけるEGRクーラ42の下流には、EGR弁44が設けられている。EGR弁44は、流量調整弁の一例である。このEGR弁44の開度を変えることにより、外部EGR通路40を通る排ガス量、すなわち外部EGR量を調整することができる。   In the middle of the external EGR passage 40, an EGR cooler 42 for cooling the external EGR gas is provided. An EGR valve 44 is provided downstream of the EGR cooler 42 in the external EGR passage 40. The EGR valve 44 is an example of a flow rate adjustment valve. By changing the opening degree of the EGR valve 44, the amount of exhaust gas passing through the external EGR passage 40, that is, the amount of external EGR can be adjusted.

エンジンシステム100は、ECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、及び記憶装置等を備える。ECU50は、ROMや記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより各種制御を行う。ECU50は、制御部の一例である。   The engine system 100 includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. The ECU 50 includes a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), and a storage device. The ECU 50 performs various controls by executing a program stored in the ROM or the storage device. The ECU 50 is an example of a control unit.

ECU50には、上述の点火プラグ27、スロットルバルブ13及びインジェクタ22等が電気的に接続されている。またECU50には、前述のエアフローメータ15、吸気圧センサ16、空燃比センサ35、内燃機関20のクランク角を検出するクランク角センサのほか、アクセル開度を検出するアクセル開度センサやその他の各種センサが図示されないA/D変換器等を介して電気的に接続されている。ECU50は、各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ27、スロットルバルブ13、インジェクタ22等を制御し、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度等を制御する。   The ECU 50 is electrically connected to the ignition plug 27, the throttle valve 13, the injector 22, and the like. In addition to the above-described air flow meter 15, intake pressure sensor 16, air-fuel ratio sensor 35, crank angle sensor that detects the crank angle of the internal combustion engine 20, the ECU 50 includes an accelerator opening sensor that detects the accelerator opening, and various other types. The sensor is electrically connected via an A / D converter (not shown) or the like. The ECU 50 controls the ignition plug 27, the throttle valve 13, the injector 22 and the like so as to obtain a desired output based on the detection values of various sensors and the like, and performs ignition timing, fuel injection amount, fuel injection timing, throttle opening. Control the degree etc.

また、ECU50は、電動過給器12を作動させて排気通路30に空気を導入することにより触媒31に空気を供給する二次空気供給制御を実行する。   In addition, the ECU 50 executes secondary air supply control for supplying air to the catalyst 31 by operating the electric supercharger 12 to introduce air into the exhaust passage 30.

図2は、ECU50が実行する二次空気供給制御の一例を示すフローチャートである。図2の処理は、内燃機関20がクランキングを開始すると開始される。   FIG. 2 is a flowchart showing an example of secondary air supply control executed by the ECU 50. The process of FIG. 2 is started when the internal combustion engine 20 starts cranking.

ECU50は、電動過給器12を作動させ、目標過給圧まで吸気圧を昇圧する(ステップS101)。   The ECU 50 operates the electric supercharger 12 to increase the intake pressure to the target supercharging pressure (step S101).

続いて、ECU50は、排ガスの空燃比が理論空燃比となるよう、EGR弁44の開度を調整する(ステップS103)。なお、このとき、ECU50は、例えば、ECU50の燃料噴射量の指令値と、過給圧及びEGR弁44の弁開度に対する流量マップから取得される空気流量と、を用いて、排ガスの空燃比を計算する。   Subsequently, the ECU 50 adjusts the opening degree of the EGR valve 44 so that the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio (step S103). At this time, the ECU 50 uses, for example, the command value of the fuel injection amount of the ECU 50 and the air flow rate acquired from the flow rate map with respect to the supercharging pressure and the valve opening of the EGR valve 44, and the air-fuel ratio of the exhaust gas. Calculate

ステップS101およびS103の処理により、電動過給器12によって外部EGR通路40を介して排気通路30に空気(二次空気)が導入され、触媒31に空気が供給される。これにより、触媒31において未燃炭化水素の再燃焼を促進できるため、炭化水素の排出を低減することができる。   By the processing in steps S101 and S103, air (secondary air) is introduced into the exhaust passage 30 via the external EGR passage 40 by the electric supercharger 12 and air is supplied to the catalyst 31. Thereby, since the recombustion of unburned hydrocarbons can be promoted in the catalyst 31, hydrocarbon emissions can be reduced.

続いて、ECU50は、触媒31の暖機を行う触媒暖機制御の実行を要求する触媒暖機制御要求がONであるか否かを判断する(ステップS105)。本ステップでは、触媒暖機が完了したか否かを判断している。触媒暖機制御要求がONの場合は、触媒暖機が未だ完了していないということである。   Subsequently, the ECU 50 determines whether or not a catalyst warm-up control request for requesting execution of catalyst warm-up control for warming up the catalyst 31 is ON (step S105). In this step, it is determined whether or not catalyst warm-up has been completed. When the catalyst warm-up control request is ON, the catalyst warm-up has not been completed yet.

触媒暖機制御要求がONの場合(ステップS105/YES)、ECU50は、空燃比センサ35により検出された空燃比が理論空燃比に一致するように各気筒への燃料噴射量をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御の実行を要求する空燃比フィードバック制御要求がONであるか否かを判断する(ステップS107)。本ステップでは、空燃比フィードバック制御が開始されたか否かを判断している。空燃比フィードバック制御要求がONではない場合(OFFの場合)は、空燃比フィードバック制御が未だ開始されていないということである。   When the catalyst warm-up control request is ON (step S105 / YES), the ECU 50 feedback-controls the fuel injection amount to each cylinder so that the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 35 matches the stoichiometric air-fuel ratio. It is determined whether an air-fuel ratio feedback control request for requesting execution of the fuel ratio feedback control is ON (step S107). In this step, it is determined whether air-fuel ratio feedback control has been started. When the air-fuel ratio feedback control request is not ON (when OFF), this means that the air-fuel ratio feedback control has not yet started.

空燃比フィードバック制御要求がONではない場合(ステップS107/NO)、ECU50は、ステップS105に戻る。一方、空燃比フィードバック制御要求がONの場合(ステップS107/YES)、ECU50は、電動過給器12による過給を停止し、EGR弁44を閉弁する(ステップS109)。すなわち、ECU50は、電動過給器12により外部EGR通路40を介して排気通路30に二次空気を導入するのを中止する。なお、空燃比フィードバック制御が開始されると、二次空気の導入を中止するのは、空燃比フィードバック制御開始時には、ある程度触媒31が暖機されていると想定され、通常の触媒31による排ガス処理を優先させるためである。なお、炭化水素等の再燃焼を優先させる場合には、空燃比フィードバック制御開始が開始されても、触媒暖機が完了するまでは、電動過給器12による排気通路30への空気の導入を継続してもよい。   If the air-fuel ratio feedback control request is not ON (step S107 / NO), the ECU 50 returns to step S105. On the other hand, when the air-fuel ratio feedback control request is ON (step S107 / YES), the ECU 50 stops supercharging by the electric supercharger 12 and closes the EGR valve 44 (step S109). That is, the ECU 50 stops introducing the secondary air into the exhaust passage 30 via the external EGR passage 40 by the electric supercharger 12. When the air-fuel ratio feedback control is started, the introduction of the secondary air is stopped because the catalyst 31 is assumed to be warmed up to some extent at the start of the air-fuel ratio feedback control. This is to prioritize. When priority is given to recombustion of hydrocarbons or the like, even if the start of air-fuel ratio feedback control is started, air is introduced into the exhaust passage 30 by the electric supercharger 12 until the catalyst warm-up is completed. You may continue.

ところで、ECU50は、触媒暖機制御要求がONでない場合(ステップS105/NO)、すなわち、触媒暖機が完了し、触媒暖機制御要求がOFFになった場合にも、ECU50は、電動過給器12による過給を停止し、EGR弁44を閉弁する(ステップS109)。すなわち、電動過給器12により外部EGR通路40を介して排気通路30に二次空気を導入するのを中止する。   By the way, even when the catalyst warm-up control request is not ON (step S105 / NO), that is, when the catalyst warm-up control request is turned OFF and the catalyst warm-up control request is turned OFF, the ECU 50 The supercharging by the container 12 is stopped, and the EGR valve 44 is closed (step S109). That is, the introduction of secondary air into the exhaust passage 30 via the external EGR passage 40 by the electric supercharger 12 is stopped.

ステップS109の処理後、ECU50は、外部EGR通路40を介して排気通路30を流れるEGRガスの一部を吸気通路10に還流させる制御、いわゆる外部EGR制御を行う。   After the processing of step S109, the ECU 50 performs so-called external EGR control in which a part of the EGR gas flowing through the exhaust passage 30 is returned to the intake passage 10 via the external EGR passage 40.

より具体的には、ECU50は、要求された外部EGR量に基づいて、EGR要求マップからEGR弁44の開度を決定し、EGR弁44の開度を調整する(ステップS111)。なお、ECU50は、直接的にエンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて、EGR要求マップからEGR弁44の開度を決定してもよい。   More specifically, the ECU 50 determines the opening degree of the EGR valve 44 from the EGR request map based on the requested external EGR amount, and adjusts the opening degree of the EGR valve 44 (step S111). The ECU 50 may determine the opening degree of the EGR valve 44 from the EGR request map based directly on the engine speed and the engine load.

続いて、ECU50は、過給が必要か否かを判断する(ステップS113)。具体的には、ECU50は、要求トルクを実現するための過給圧を計算し、現在の吸気圧が計算した過給圧未満である場合に、過給が必要であると判断する。   Subsequently, the ECU 50 determines whether or not supercharging is necessary (step S113). Specifically, the ECU 50 calculates a supercharging pressure for realizing the required torque, and determines that supercharging is necessary when the current intake pressure is less than the calculated supercharging pressure.

過給が必要な場合(ステップS113/YES)、ECU50は、要求トルクを達成するように電動過給器12を作動させる(ステップS115)。一方、過給が必要ない場合(ステップS113/NO)、ECU50は、排ガスのエネルギによって電動過給器12を駆動させ、エネルギを回生する(ステップS117)。   When supercharging is necessary (step S113 / YES), the ECU 50 operates the electric supercharger 12 so as to achieve the required torque (step S115). On the other hand, when supercharging is not necessary (step S113 / NO), the ECU 50 drives the electric supercharger 12 with the energy of exhaust gas to regenerate energy (step S117).

ステップS115およびS117の処理後は、ステップS113に戻る。   After the processes of steps S115 and S117, the process returns to step S113.

以上、詳細に説明したように、エンジンシステム100は、内燃機関20の排気通路30に設けられ、排ガスを浄化する触媒31と、スロットルバルブ13よりも上流側の吸気通路10内に設置されたコンプレッサ12aを備え、電気的に作動する電動過給器12と、一端40aがコンプレッサ12aの下流側かつスロットルバルブ13の上流側で吸気通路10と接続し、他端40bが内燃機関20の下流側かつ触媒31の上流側で排気通路30と接続し、排ガスを排気通路30から吸気通路10へ還流可能な外部EGR通路40と、外部EGR通路40を流通する気体の流量を調整するEGR弁44と、内燃機関20がクランキングを開始してから触媒31の暖機が完了するまで、電動過給器12を作動させ、EGR弁44を開弁して外部EGR通路40を介して排気通路30に空気を導入するECU50と、を備えている。これにより、炭化水素が最も多く排出されるにも関わらず、背圧が確保できない内燃機関20の始動〜触媒31の暖機完了前において、排気通路30に空気が導入されるため、触媒31に空気が供給される。したがって、触媒31における未燃炭化水素の再燃焼を促進でき、炭化水素の排出を低減することができる。また、現状のエンジンシステムの過給器に電動モータ機構を付帯させた電動過給器と、EGRガス導入用の外部EGR通路とを活用することで、エンジンシステムに大幅な変更を加えずに済む。   As described above in detail, the engine system 100 is provided in the exhaust passage 30 of the internal combustion engine 20, the catalyst 31 for purifying exhaust gas, and the compressor installed in the intake passage 10 upstream of the throttle valve 13. 12a, and electrically operated supercharger 12, one end 40a is connected to the intake passage 10 on the downstream side of the compressor 12a and upstream of the throttle valve 13, and the other end 40b is on the downstream side of the internal combustion engine 20. An external EGR passage 40 that is connected to the exhaust passage 30 upstream of the catalyst 31 and can recirculate the exhaust gas from the exhaust passage 30 to the intake passage 10; an EGR valve 44 that adjusts the flow rate of gas flowing through the external EGR passage 40; The electric supercharger 12 is operated and the EGR valve 44 is opened until the warming-up of the catalyst 31 is completed after the internal combustion engine 20 starts cranking. Via the GR passage 40 is provided with a ECU50 for introducing air into the exhaust passage 30. As a result, air is introduced into the exhaust passage 30 from the start of the internal combustion engine 20 to the completion of warming up of the catalyst 31 in which the back pressure cannot be ensured even though the largest amount of hydrocarbons is discharged. Air is supplied. Therefore, recombustion of unburned hydrocarbons in the catalyst 31 can be promoted, and hydrocarbon emissions can be reduced. In addition, by utilizing an electric supercharger with an electric motor mechanism attached to the supercharger of the current engine system and an external EGR passage for introducing EGR gas, it is not necessary to make a major change to the engine system. .

なお、上記実施形態において、図3に示すように、電動過給器12に代えて、電動コンプレッサ80を設けてもよい。この場合、ECU50は、内燃機関20のクランキング開始から触媒31の暖機完了又は空燃比フィードバック制御の開始まで、電動コンプレッサ80を作動させ、EGR弁44を開弁することにより、外部EGR通路40を介して空気を排気通路30に導入すればよい。   In the above embodiment, as shown in FIG. 3, an electric compressor 80 may be provided instead of the electric supercharger 12. In this case, the ECU 50 operates the electric compressor 80 and opens the EGR valve 44 from the start of cranking of the internal combustion engine 20 to the completion of warm-up of the catalyst 31 or the start of air-fuel ratio feedback control, thereby opening the external EGR passage 40. Air may be introduced into the exhaust passage 30 via the.

また、上記実施形態では、排気通路30への空気の導入通路として外部EGR通路40を用いていたが、図4に示すように、一端60aがコンプレッサ12aの下流側かつスロットルバルブ13の上流側で吸気通路10と接続され、他端60bが内燃機関20の下流側かつ触媒31の上流側で排気通路30と接続された、外部EGR通路40とは別の二次空気通路60を設けてもよい。この場合、二次空気通路60には、二次空気通路60を流通する空気の量を調整する二次空気調量弁61が設けられる。そして、ECU50は、内燃機関20のクランキング開始から触媒31の暖機完了又は空燃比フィードバック制御の開始まで、電動過給器12を作動させ、EGR弁44を閉弁し、排ガスの空燃比が理論空燃比となるように二次空気調量弁61の開度を調整する。これにより、二次空気通路60を介して排気通路30に空気を導入できるため、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。   In the above embodiment, the external EGR passage 40 is used as the air introduction passage to the exhaust passage 30, but as shown in FIG. 4, one end 60 a is on the downstream side of the compressor 12 a and the upstream side of the throttle valve 13. A secondary air passage 60 that is connected to the intake passage 10 and that has the other end 60b connected to the exhaust passage 30 downstream of the internal combustion engine 20 and upstream of the catalyst 31 may be provided. . In this case, the secondary air passage 60 is provided with a secondary air metering valve 61 that adjusts the amount of air flowing through the secondary air passage 60. The ECU 50 operates the electric supercharger 12 from the start of cranking of the internal combustion engine 20 to the completion of warm-up of the catalyst 31 or the start of air-fuel ratio feedback control, closes the EGR valve 44, and the air-fuel ratio of the exhaust gas The opening degree of the secondary air metering valve 61 is adjusted so that the stoichiometric air fuel ratio is obtained. Thereby, since air can be introduced into the exhaust passage 30 via the secondary air passage 60, the same effect as in the above embodiment can be obtained.

また、上記実施形態では、外部EGR通路40を介して排気通路30に空気を導入するために電動過給器12を用いていたが、図5に示すように、外部EGR通路40へ空気を導入するエアポンプ70を用いてもよい。この場合、一端71aがEGR弁44と排気通路30との間に接続され、他端71bがエアポンプ70に接続された通路71には、外部EGR通路40に導入する空気の量を調整する逆止弁72が設けられる。そして、ECU50は、内燃機関20のクランキング開始から触媒31の暖機完了又は空燃比フィードバック制御の開始まで、エアポンプ70を作動させ、EGR弁44を閉弁し、排ガスの空燃比が理論空燃比となるように逆止弁72の開度を調整する。これにより、外部EGR通路40を介して排気通路30に空気を導入できるため、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、図5の構成においては、電動過給器12に代えて、内燃機関20の排ガスのエネルギにより作動する過給器12Aを用いてもよい。   In the above embodiment, the electric supercharger 12 is used to introduce air into the exhaust passage 30 via the external EGR passage 40. However, as shown in FIG. 5, air is introduced into the external EGR passage 40. An air pump 70 may be used. In this case, a check 71 for adjusting the amount of air introduced into the external EGR passage 40 is provided in the passage 71 in which one end 71 a is connected between the EGR valve 44 and the exhaust passage 30 and the other end 71 b is connected to the air pump 70. A valve 72 is provided. The ECU 50 operates the air pump 70 from the start of cranking of the internal combustion engine 20 to the completion of warm-up of the catalyst 31 or the start of air-fuel ratio feedback control, closes the EGR valve 44, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio. The opening of the check valve 72 is adjusted so that Thereby, since air can be introduced into the exhaust passage 30 via the external EGR passage 40, the same effect as in the above embodiment can be obtained. In the configuration of FIG. 5, a supercharger 12 </ b> A that operates by the energy of exhaust gas from the internal combustion engine 20 may be used instead of the electric supercharger 12.

また、上記実施形態において、内燃機関20が複数の気筒を備える場合には、一部の気筒への燃料噴射を停止し、当該気筒を二次空気の供給通路として用いてもよい。   In the above-described embodiment, when the internal combustion engine 20 includes a plurality of cylinders, fuel injection to some cylinders may be stopped and the cylinders may be used as a secondary air supply passage.

上記実施形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。   The above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to these. Various modifications of these embodiments are within the scope of the present invention, and It is apparent from the above description that various other embodiments are possible within the scope.

10 吸気通路
12 電動過給器
13 スロットルバルブ
12a コンプレッサ
20 内燃機関
30 排気通路
31 触媒
40 外部EGR通路(排ガス還流路)
40a 外部EGR通路の一端
40b 外部EGR通路の他端
44 EGR弁(流量調整弁)
50 ECU(制御部)
100 エンジンシステム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Intake passage 12 Electric supercharger 13 Throttle valve 12a Compressor 20 Internal combustion engine 30 Exhaust passage 31 Catalyst 40 External EGR passage (exhaust gas recirculation passage)
40a One end of the external EGR passage 40b Other end of the external EGR passage 44 EGR valve (flow adjustment valve)
50 ECU (control unit)
100 engine system

Claims (1)

内燃機関の排気通路に設けられ、排気を浄化する触媒と、
スロットルバルブよりも上流側の吸気通路内に設置されたコンプレッサを備え、電気的に作動する電動過給器と、
一端が前記コンプレッサの下流側かつ前記スロットルバルブの上流側で前記吸気通路と接続し、他端が前記内燃機関の下流側かつ前記触媒の上流側で前記排気通路と接続し、排気を前記排気通路から前記吸気通路へ還流可能な排ガス還流路と、
前記排ガス還流路を流通する気体の流量を調整する流量調整弁と、
前記内燃機関がクランキングを開始してから前記触媒の暖機が完了するまで、前記電動過給器を作動させ、前記流量調整弁を開弁して前記排ガス還流路を介して前記排気通路に空気を導入する制御部と、
を備える内燃機関の排気浄化装置。
A catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine for purifying exhaust;
An electric supercharger having a compressor installed in the intake passage upstream of the throttle valve and electrically operating;
One end is connected to the intake passage on the downstream side of the compressor and upstream of the throttle valve, and the other end is connected to the exhaust passage on the downstream side of the internal combustion engine and upstream of the catalyst. An exhaust gas recirculation passage capable of recirculation from the exhaust passage to the intake passage;
A flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate of the gas flowing through the exhaust gas recirculation path;
From the start of cranking of the internal combustion engine until the warm-up of the catalyst is completed, the electric supercharger is operated, the flow rate adjustment valve is opened, and the exhaust passage through the exhaust gas recirculation passage is opened. A control unit for introducing air;
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine.
JP2016236771A 2016-12-06 2016-12-06 Exhaust emission control device for internal combustion engine Pending JP2018091270A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016236771A JP2018091270A (en) 2016-12-06 2016-12-06 Exhaust emission control device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016236771A JP2018091270A (en) 2016-12-06 2016-12-06 Exhaust emission control device for internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018091270A true JP2018091270A (en) 2018-06-14

Family

ID=62565172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016236771A Pending JP2018091270A (en) 2016-12-06 2016-12-06 Exhaust emission control device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018091270A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10975789B2 (en) Systems and methods for expediting engine warming
US7275516B1 (en) System and method for boosted direct injection engine
US7178327B2 (en) Internal combustion engine and control method thereof
US8666640B2 (en) Control apparatus and control method for internal combustion engine
US9556813B2 (en) Internal combustion engine control device
US20090292446A1 (en) Control apparatus and control method of internal combustion engine
US7343902B2 (en) Dual combustion mode engine
US20150315986A1 (en) Natural gas engine and operation method for natural gas engine
EP2527632A1 (en) Fuel injection control device for internal-combustion engine
JP2007303321A (en) Exhaust gas purifying system of hydrogen fueled engine
JP2006233898A (en) Egr device
JP2010096049A (en) Control device of internal combustion engine
US7513245B2 (en) Engine torque control apparatus and method for adjusting engine torque control apparatus
US20150300247A1 (en) Natural gas engine and operation method for natural gas engine
JP4720779B2 (en) Exhaust temperature reduction control device and method
JP4591403B2 (en) Control device for internal combustion engine
US8733328B2 (en) Method for controlling operation of internal combustion engine
JP2012167607A (en) Control apparatus for internal combustion engine with supercharger
JP2015121182A (en) Control device of engine
JP2018091270A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP3684968B2 (en) Fuel injection device for internal combustion engine
JP3575370B2 (en) Fuel injection device for internal combustion engine
JP7226406B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2013160182A (en) Internal combustion engine control device
JP2009156153A (en) Fuel injection control system for internal combustion engine