JP2021025493A - Engine system - Google Patents

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JP2021025493A JP2019145586A JP2019145586A JP2021025493A JP 2021025493 A JP2021025493 A JP 2021025493A JP 2019145586 A JP2019145586 A JP 2019145586A JP 2019145586 A JP2019145586 A JP 2019145586A JP 2021025493 A JP2021025493 A JP 2021025493A
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秀輝 加藤
Hideki Kato
秀輝 加藤
英朗 長田
Hideaki Osada
英朗 長田
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Abstract

To provide an engine system capable of retaining the state that a catalyst is activated.SOLUTION: The engine system selects a heat insulation mode when a selective reduction type catalyst is in an activated state and the temperature of exhaust gas flowing into the selective reduction type catalyst is lower than a heat insulation possible temperature. In the heat insulation mode, an engine system control device executes heat insulation exhaust operation made by delaying normal intake operation for an intake valve, and executes heat insulation exhaust operation for the exhaust valve, which is composed of first temperature rise exhaust operation made by advancing normal exhaust operation, and second heat insulation exhaust operation having a smaller maximum lift amount and a shorter valve opening period than those of the first heat insulation exhaust operation, while a valve opening period for the second heat insulation exhaust operation overlaps with a valve opening period for the heat insulation intake operation.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、エンジンシステムに関する。 The present invention relates to an engine system.

例えば特許文献1のように、エンジンを用いたエンジンシステムには、例えば排気ガスに還元剤を添加し、その添加した還元剤を用いて排気ガスのNOxを還元する触媒を有する排気浄化装置が搭載されている。 For example, as in Patent Document 1, an engine system using an engine is equipped with an exhaust purification device having a catalyst that adds a reducing agent to the exhaust gas and reduces NOx of the exhaust gas by using the added reducing agent. Has been done.

特開2019−007351号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-007351

上述した排気浄化装置においては、触媒が活性化された状態が保持されることが好ましい。本発明は、触媒が活性化された状態を保持することのできるエンジンシステムを提供することを目的とする。 In the exhaust gas purification device described above, it is preferable that the catalyst is maintained in an activated state. An object of the present invention is to provide an engine system capable of maintaining an activated state of a catalyst.

上記課題を解決するエンジンシステムは、燃焼室を開閉する開閉タイミングを各別に変更可能な排気バルブと吸気バルブとを有するエンジンと、前記エンジンからの排気ガスを浄化する触媒を有する排気浄化装置と、前記エンジンを制御する制御装置と、を備えたエンジンシステムであって、前記制御装置は、ドライバーからの要求トルク、前記触媒の状態、および、前記触媒に流入する排気ガスの温度である排気ガス温度を取得する取得部と、前記エンジンの出力トルクが前記要求トルクとなるように前記エンジンへの燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御部と、前記エンジンシステムの制御モードを選択するモード選択部と、前記排気バルブの開閉と吸気バルブの開閉とを制御するバルブ制御部と、を備え、前記モード選択部は、前記触媒が活性状態にあり、かつ、前記排気ガス温度が保温可能温度以上であるときに前記制御モードとして通常モードを選択し、前記触媒が活性状態にあり、かつ、前記排気ガス温度が前記保温可能温度未満であるときに前記制御モードとして保温モードを選択し、前記保温モードにおいて、前記バルブ制御部は、前記通常モードにおける通常吸気動作を遅角させた保温吸気動作を実行するとともに、前記通常モードにおける通常排気動作を進角させた第1保温排気動作と、吸入行程において開閉して前記第1保温排気動作よりも最大リフト量が小さくかつ開弁期間の短い第2保温排気動作と、で構成されて、前記第2保温排気動作の開弁期間の少なくとも一部が前記保温吸気動作の開弁期間に重なる保温排気動作を実行する。 The engine system that solves the above problems includes an engine having an exhaust valve and an intake valve that can change the opening / closing timing of opening and closing the combustion chamber separately, an exhaust purification device having a catalyst that purifies the exhaust gas from the engine, and the like. An engine system including a control device for controlling the engine, wherein the control device is an exhaust gas temperature which is a required torque from a driver, a state of the catalyst, and an exhaust gas temperature flowing into the catalyst. A fuel injection amount control unit that controls the fuel injection amount to the engine so that the output torque of the engine becomes the required torque, and a mode selection unit that selects the control mode of the engine system. The mode selection unit includes a valve control unit that controls the opening and closing of the exhaust valve and the opening and closing of the intake valve, and the mode selection unit is such that the catalyst is in an active state and the exhaust gas temperature is equal to or higher than a heat-retainable temperature. Sometimes, the normal mode is selected as the control mode, and when the catalyst is in the active state and the exhaust gas temperature is lower than the heat retention possible temperature, the heat retention mode is selected as the control mode, and in the heat retention mode. The valve control unit executes a heat-retaining intake operation in which the normal intake operation in the normal mode is retarded, a first heat-retaining exhaust operation in which the normal exhaust operation in the normal mode is advanced, and an opening / closing in the suction stroke. The second heat-retaining exhaust operation, which has a smaller maximum lift amount and a shorter valve opening period than the first heat-retaining exhaust operation, is composed of, and at least a part of the valve opening period of the second heat-retaining exhaust operation is the heat-retaining operation. A heat-retaining exhaust operation that overlaps with the valve opening period of the intake operation is performed.

上記構成によれば、保温モードでは、通常吸気動作を遅角させた保温吸気動作によってエンジンの吸入する空気量が低減される。そのため、エンジンが排出する排気ガスの温度である排出温度を通常モードよりも高めることができる。また、第1保温排気動作によって通常モードよりも高エンタルピの排気ガスを排気浄化装置に供給することができる。また、保温吸気動作と第2保温排気動作が重なっていることにより第2保温排気動作によってエンジンに排気ガスが吸入される。そのため、排出温度を通常モードよりも高めることができる。すなわち、上記構成によれば、通常モードよりも排気浄化装置に供給される排気エネルギーが高められ、触媒を活性状態に保持することができる。 According to the above configuration, in the heat retention mode, the amount of air taken in by the engine is reduced by the heat retention intake operation in which the normal intake operation is retarded. Therefore, the exhaust temperature, which is the temperature of the exhaust gas emitted by the engine, can be raised as compared with the normal mode. In addition, the first heat-retaining exhaust operation can supply exhaust gas having a higher enthalpy than the normal mode to the exhaust purification device. Further, since the heat retention intake operation and the second heat retention exhaust operation overlap, the exhaust gas is sucked into the engine by the second heat retention exhaust operation. Therefore, the discharge temperature can be raised as compared with the normal mode. That is, according to the above configuration, the exhaust energy supplied to the exhaust purification device is increased as compared with the normal mode, and the catalyst can be kept in the active state.

上記構成のエンジンシステムにおいて、前記第2保温排気動作の開弁期間の全てが前記保温吸気動作の開弁期間に重なることが好ましい。上記構成によれば、エンジンにおいて空気と排気ガスとの混合度を効果的に高めることができる。 In the engine system having the above configuration, it is preferable that the entire valve opening period of the second heat insulating exhaust operation overlaps with the valve opening period of the heat insulating intake operation. According to the above configuration, the mixing degree of air and exhaust gas can be effectively increased in the engine.

上記構成のエンジンシステムにおいて、前記モード選択部は、前記エンジンの負荷が軽負荷状態にあるときに前記保温モードを選択することが好ましい。
排気ガス温度は触媒に流入する排気ガスの温度であるため、エンジンの出力の変化に対する応答遅れが存在する。上記構成によれば、排気ガス温度が保温可能温度以下であったとしても、エンジンの負荷が軽負荷よりも大きいとき、すなわち、すぐに排気ガス温度の上昇が見込まれるときに保温モードの選択を回避することができる。
In the engine system having the above configuration, it is preferable that the mode selection unit selects the heat retention mode when the load of the engine is in a light load state.
Since the exhaust gas temperature is the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst, there is a delay in response to changes in engine output. According to the above configuration, even if the exhaust gas temperature is lower than the heat retention temperature, the heat retention mode is selected when the engine load is larger than the light load, that is, when the exhaust gas temperature is expected to rise immediately. It can be avoided.

上記構成のエンジンシステムにおいて、前記保温吸気動作は、前記通常吸気動作を40°CA〜75°CA遅角させた開閉動作であり、前記第1保温排気動作は、前記通常排気動作を30°CA〜40°CA進角させた開閉動作であることが好ましい。上記構成によれば、燃料消費量の増大を効果的に抑えつつ排気浄化装置に供給される排気エネルギーを増大させることができる。 In the engine system having the above configuration, the heat-retaining intake operation is an opening / closing operation in which the normal intake operation is retarded by 40 ° CA to 75 ° CA, and the first heat-retaining exhaust operation is a 30 ° CA of the normal exhaust operation. It is preferable that the opening / closing operation is advanced by about 40 ° CA. According to the above configuration, it is possible to increase the exhaust energy supplied to the exhaust purification device while effectively suppressing the increase in fuel consumption.

エンジンシステムの一実施形態の概略構成を示す図。The figure which shows the schematic structure of one Embodiment of an engine system. シリンダー付近におけるエンジンの断面構造の一例を模式的に示す図。The figure which shows an example of the cross-sectional structure of an engine in the vicinity of a cylinder schematically. エンジンシステムの機能的構成の一例を示す機能ブロック図。A functional block diagram showing an example of the functional configuration of an engine system. モード選択処理の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of a mode selection process. 通常排気動作および昇温排気動作のクランク角度とリフト量との関係の一例を示す図。The figure which shows an example of the relationship between the crank angle and a lift amount of a normal exhaust operation and a temperature rise exhaust operation. 通常モードおよび保温モードにおける各開閉動作についてクランク角度とリフト量との関係の一例を示す図。The figure which shows an example of the relationship between a crank angle and a lift amount for each opening and closing operation in a normal mode and a heat retention mode. (a)保温モードにおける燃料消費量について行ったシミュレーションの結果の一例を示す図、(b)保温モードにおける排気ガス温度について行ったシミュレーションの結果の一例を示す図。(A) A diagram showing an example of the result of a simulation performed on fuel consumption in the heat retention mode, and (b) a diagram showing an example of the result of a simulation performed on the exhaust gas temperature in the heat retention mode. 第2保温排気動作による昇温効果について行ったシミュレーションの結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the result of the simulation performed about the temperature raising effect by the 2nd heat insulation exhaust operation. 変形例において、通常モードおよび保温モードにおける各開閉動作についてクランク角度とリフト量との関係の他の例を示す図。In the modified example, the figure which shows another example of the relationship between a crank angle and a lift amount for each opening and closing operation in a normal mode and a heat retention mode.

図1〜図8を参照して、エンジンシステムの一実施形態について説明する。まず、図1を参照してエンジンシステムの概略構成について説明する。
図1に示すように、エンジンシステムは、ディーゼルエンジン10(以下、エンジン10という。)を備える。エンジン10は、複数のシリンダー11を有するエンジンブロック12を備える。各シリンダー11には、コモンレールから所定圧力の燃料が供給されるインジェクター13から燃料が噴射される。エンジンブロック12には、インテークマニホールド14とエキゾーストマニホールド15とが接続されている。インテークマニホールド14にはエンジン10が吸入する空気が流れる吸気通路16が接続され、エキゾーストマニホールド15にはエンジン10が排出した排気ガスが流れる排気通路17が接続されている。
An embodiment of the engine system will be described with reference to FIGS. 1 to 8. First, a schematic configuration of the engine system will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the engine system includes a diesel engine 10 (hereinafter referred to as an engine 10). The engine 10 includes an engine block 12 having a plurality of cylinders 11. Fuel is injected into each cylinder 11 from an injector 13 to which fuel of a predetermined pressure is supplied from a common rail. The intake manifold 14 and the exhaust manifold 15 are connected to the engine block 12. An intake passage 16 through which air taken in by the engine 10 flows is connected to the intake manifold 14, and an exhaust passage 17 through which the exhaust gas discharged by the engine 10 flows is connected to the exhaust manifold 15.

図2に示すように、エンジンブロック12は、シリンダー11が形成されたシリンダーブロック12Aとシリンダーブロック12Aに連結されるシリンダーヘッド12Bとを有している。シリンダーヘッド12Bは、シリンダーブロック12Aに形成されたシリンダー11の開口を塞いでいる。エンジン10は、各シリンダー11に対して上下動可能に収容されるピストン20を有している。シリンダーブロック12A、シリンダーヘッド12B、および、ピストン20で囲まれる空間は、インジェクター13が燃料を噴射するとともに該燃料が燃焼する燃焼室21である。ピストン20は、コネクションロッド22を介して図1に示すクランクシャフト23に連結されている。クランクシャフト23は、ピストン20がシリンダー11内を上下動することにより回転駆動される。シリンダーヘッド12Bには、インテークマニホールド14に接続される吸気ポート25とエキゾーストマニホールド15に接続される排気ポート26とがシリンダー11ごとに形成されている。 As shown in FIG. 2, the engine block 12 has a cylinder block 12A in which the cylinder 11 is formed and a cylinder head 12B connected to the cylinder block 12A. The cylinder head 12B closes the opening of the cylinder 11 formed in the cylinder block 12A. The engine 10 has a piston 20 housed so as to be vertically movable with respect to each cylinder 11. The space surrounded by the cylinder block 12A, the cylinder head 12B, and the piston 20 is a combustion chamber 21 in which the injector 13 injects fuel and the fuel is burned. The piston 20 is connected to the crankshaft 23 shown in FIG. 1 via a connection rod 22. The crankshaft 23 is rotationally driven by the piston 20 moving up and down in the cylinder 11. In the cylinder head 12B, an intake port 25 connected to the intake manifold 14 and an exhaust port 26 connected to the exhaust manifold 15 are formed for each cylinder 11.

エンジン10は、吸気バルブ27と排気バルブ28とを有している。吸気バルブ27は、吸気側動弁機構29によって駆動され、吸気ポート25を開閉することによりインテークマニホールド14に対して燃焼室21を開閉する。排気バルブ28は、排気側動弁機構30によって駆動され、排気ポート26を開閉することによりエキゾーストマニホールド15に対して燃焼室21を開閉する。各動弁機構29,30は、駆動対象のバルブのリフト量や開閉タイミングを変更可能に構成された可変バルブ機構である。各動弁機構29,30は、カム切り替え型の可変バルブ機構であってもよいし、電子制御式のアクチュエーターによってリフト量や開閉タイミングが変更可能な可変バルブ機構であってもよい。 The engine 10 has an intake valve 27 and an exhaust valve 28. The intake valve 27 is driven by the intake side valve mechanism 29, and opens and closes the combustion chamber 21 with respect to the intake manifold 14 by opening and closing the intake port 25. The exhaust valve 28 is driven by the exhaust side valve mechanism 30, and opens and closes the exhaust port 26 to open and close the combustion chamber 21 with respect to the exhaust manifold 15. The valve operating mechanisms 29 and 30 are variable valve mechanisms configured so that the lift amount and opening / closing timing of the valve to be driven can be changed. Each valve mechanism 29, 30 may be a cam switching type variable valve mechanism, or may be a variable valve mechanism whose lift amount and opening / closing timing can be changed by an electronically controlled actuator.

図1に示すように、エンジンシステムは、ターボチャージャー35を備えている。ターボチャージャー35は、コンプレッサー36、インタークーラー37、およびタービン38を有している。コンプレッサー36およびインタークーラー37は、吸気通路16に配設されている。コンプレッサー36はエアクリーナー39を通過した空気を圧縮し、インタークーラー37はコンプレッサー36が圧縮した空気を冷却する。タービン38は、排気通路17に配設されている。タービン38は、排気ガスのエネルギーである排気エネルギーを利用してコンプレッサー36を回転させる。 As shown in FIG. 1, the engine system includes a turbocharger 35. The turbocharger 35 has a compressor 36, an intercooler 37, and a turbine 38. The compressor 36 and the intercooler 37 are arranged in the intake passage 16. The compressor 36 compresses the air that has passed through the air cleaner 39, and the intercooler 37 cools the air compressed by the compressor 36. The turbine 38 is arranged in the exhaust passage 17. The turbine 38 uses the exhaust energy, which is the energy of the exhaust gas, to rotate the compressor 36.

エンジンシステムは、EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置40を備えている。EGR装置40は、エキゾーストマニホールド15と吸気通路16とを接続するEGR通路41を通じて排気側から吸気側へ排気ガスを還流する外部EGRを実行可能に構成されている。EGR通路41には、EGRクーラー42とEGR弁43とが設けられている。EGR弁43が開状態にあるとき、シリンダー11には、EGRガスと吸入空気との混合気体が作動ガスとして供給される。EGR弁43が閉状態にあるとき、シリンダー11には、吸入空気が作動ガスとして供給される。シリンダー11では、作動ガスとインジェクター13が噴射した燃料との混合気が燃焼する。シリンダー11からの排気ガスは、エキゾーストマニホールド15を通じて排気通路17へと流入したのちタービン38に流入する。なお、エンジン10が吸入する作動ガスにおけるEGRガスの割合をEGR率という。 The engine system includes an EGR (Exhaust Gas Recirculation) device 40. The EGR device 40 is configured to be able to execute an external EGR that recirculates exhaust gas from the exhaust side to the intake side through the EGR passage 41 that connects the exhaust manifold 15 and the intake passage 16. The EGR passage 41 is provided with an EGR cooler 42 and an EGR valve 43. When the EGR valve 43 is in the open state, a mixed gas of EGR gas and intake air is supplied to the cylinder 11 as a working gas. When the EGR valve 43 is in the closed state, intake air is supplied to the cylinder 11 as a working gas. In the cylinder 11, the air-fuel mixture of the working gas and the fuel injected by the injector 13 burns. The exhaust gas from the cylinder 11 flows into the exhaust passage 17 through the exhaust manifold 15 and then flows into the turbine 38. The ratio of EGR gas to the working gas sucked by the engine 10 is called the EGR rate.

エンジンシステムは、排気浄化装置45を備えている。排気浄化装置45には、タービン38を通過した排気ガスが流入する。排気浄化装置45は、添加部46及び選択還元型触媒47を有している。選択還元型触媒47は、排気通路17を構成する拡径部17Aに収容されている。 The engine system includes an exhaust gas purification device 45. Exhaust gas that has passed through the turbine 38 flows into the exhaust purification device 45. The exhaust gas purification device 45 has an addition unit 46 and a selective reduction catalyst 47. The selective reduction catalyst 47 is housed in the enlarged diameter portion 17A constituting the exhaust passage 17.

添加部46は、拡径部17Aに流入する排気ガスに対して還元剤を添加する。添加部46は、還元剤を貯留するタンク48に接続された還元剤通路49を備える。還元剤通路49には、ポンプ50が配設されている。ポンプ50は、タンク48内の還元剤を所定圧力で添加弁51に圧送する。添加弁51は、弁機構を内蔵した電子制御式の噴射弁であり、弁機構が開状態にあるときに排気ガスに還元剤を添加する。 The adding unit 46 adds a reducing agent to the exhaust gas flowing into the enlarged diameter portion 17A. The addition unit 46 includes a reducing agent passage 49 connected to a tank 48 for storing the reducing agent. A pump 50 is arranged in the reducing agent passage 49. The pump 50 pumps the reducing agent in the tank 48 to the addition valve 51 at a predetermined pressure. The addition valve 51 is an electronically controlled injection valve having a built-in valve mechanism, and adds a reducing agent to the exhaust gas when the valve mechanism is in the open state.

選択還元型触媒47は、添加部46の添加した還元剤を利用して排気ガスに含まれるNOxを窒素や水へと還元する。選択還元型触媒47は、例えば耐熱性に優れたセラミックやステンレスを素材としたフロースルー型のモノリス担体に対して各種の触媒金属を胆持させたものである。選択還元型触媒47は、その温度である触媒温度Tcが所定の温度範囲にあるときに活性状態となる。この温度範囲の下限値は下限活性温度TcLである。 The selective reduction catalyst 47 reduces NOx contained in the exhaust gas to nitrogen and water by using the reducing agent added by the addition unit 46. The selective reduction catalyst 47 is, for example, a flow-through type monolith carrier made of ceramic or stainless steel having excellent heat resistance, in which various catalyst metals are held. The selective reduction catalyst 47 is in an active state when the catalyst temperature Tc, which is the temperature thereof, is within a predetermined temperature range. The lower limit of this temperature range is the lower limit active temperature TcL.

選択還元型触媒47の一例は、尿素SCR触媒である。この場合、添加部46は還元剤として尿素水を添加し、選択還元型触媒47は尿素水が加水分解したアンモニアと排気ガスに含まれるNOxとを反応させてNOxを窒素や水へと還元する。選択還元型触媒47は、モノリス担体に対して、例えば銅系、鉄系、バナジウム系の各種の触媒金属を胆持させることにより構成される。選択還元型触媒47は、例えば150℃〜350℃の温度範囲を活性温度として有する。 An example of the selective reduction catalyst 47 is a urea SCR catalyst. In this case, the addition unit 46 adds urea water as a reducing agent, and the selective reduction catalyst 47 reacts ammonia obtained by hydrolyzing urea water with NOx contained in the exhaust gas to reduce NOx to nitrogen or water. .. The selective reduction catalyst 47 is configured by allowing the monolith carrier to hold various catalyst metals such as copper-based, iron-based, and vanadium-based. The selective reduction catalyst 47 has, for example, a temperature range of 150 ° C. to 350 ° C. as an active temperature.

なお、排気浄化装置45は、排気通路17における添加弁51の上流に、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕捉するフィルターや排気ガスに含まれている未燃燃料を酸化する前段酸化触媒などを有していてもよい。また、排気浄化装置45は、排気通路17における選択還元型触媒47の下流に、選択還元型触媒47を通過した排気ガスに含まれるアンモニアなどを酸化する後段酸化触媒などを有していてもよい。また、排気浄化装置45は、選択還元型触媒47として、エンジン10の燃料である軽油を還元剤としてNOxを還元する触媒、いわゆるHC−SCR触媒を備えていてもよい。 The exhaust purification device 45 has a filter for capturing particulate matter contained in the exhaust gas, a pre-stage oxidation catalyst for oxidizing unburned fuel contained in the exhaust gas, and the like upstream of the addition valve 51 in the exhaust passage 17. You may have. Further, the exhaust purification device 45 may have a post-stage oxidation catalyst or the like that oxidizes ammonia or the like contained in the exhaust gas that has passed through the selective reduction catalyst 47 downstream of the selective reduction catalyst 47 in the exhaust passage 17. .. Further, the exhaust gas purification device 45 may include, as the selective reduction catalyst 47, a catalyst that reduces NOx using light oil as a fuel of the engine 10 as a reducing agent, a so-called HC-SCR catalyst.

エンジンシステムは、添加弁51とターボチャージャー35のタービン38との間に排気絞り弁52を有している。排気絞り弁52は、排気通路17の流路断面積を変更可能に構成されている。排気絞り弁52は、排気通路17の流路断面積を小さくして排気抵抗を高めることで補助ブレーキの1つである排気ブレーキとして機能する。補助ブレーキは、ドライバーが操作可能な作動スイッチSがオン状態にあるときに作動するように構成されている。作動スイッチSは、制御装置60に操作状況を示す操作信号を出力する。 The engine system has an exhaust throttle valve 52 between the add-on valve 51 and the turbine 38 of the turbocharger 35. The exhaust throttle valve 52 is configured so that the cross-sectional area of the flow path of the exhaust passage 17 can be changed. The exhaust throttle valve 52 functions as an exhaust brake, which is one of the auxiliary brakes, by reducing the cross-sectional area of the flow path of the exhaust passage 17 and increasing the exhaust resistance. The auxiliary brake is configured to operate when the driver-operable actuation switch S is in the on state. The operation switch S outputs an operation signal indicating an operation status to the control device 60.

エンジンシステムは、各種センサーを備えている。エンジンシステムは、クランク角度センサー55、触媒温度センサー56、アクセル開度センサー57、排気ガス温度センサー58、および、車速センサー59を備えている。クランク角度センサー55は、エンジン10によって駆動されるクランクシャフト23の回転角度であるクランク角度を検出する。触媒温度センサー56は、選択還元型触媒47の温度である触媒温度Tcを検出する。アクセル開度センサー57は、ドライバーによって操作されるアクセルペダル57aの踏込み量に基づくアクセル開度ACCを検出する。排気ガス温度センサー58は、選択還元型触媒47に流入する排気ガスの温度である排気ガス温度Texを検出する。車速センサー59は、車両の速度である車速vを検出する。各種センサーは、検出した値を示す信号をエンジンシステムを統括制御する制御装置60に出力する。 The engine system is equipped with various sensors. The engine system includes a crank angle sensor 55, a catalyst temperature sensor 56, an accelerator opening sensor 57, an exhaust gas temperature sensor 58, and a vehicle speed sensor 59. The crank angle sensor 55 detects the crank angle, which is the rotation angle of the crankshaft 23 driven by the engine 10. The catalyst temperature sensor 56 detects the catalyst temperature Tc, which is the temperature of the selective reduction catalyst 47. The accelerator opening sensor 57 detects the accelerator opening ACC based on the amount of depression of the accelerator pedal 57a operated by the driver. The exhaust gas temperature sensor 58 detects the exhaust gas temperature Tex, which is the temperature of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst 47. The vehicle speed sensor 59 detects the vehicle speed v, which is the speed of the vehicle. The various sensors output signals indicating the detected values to the control device 60 that controls the engine system in an integrated manner.

図3〜図6を参照して制御装置60について説明する。制御装置60は、ASIC等の1つ以上の専用のハードウェア回路、コンピュータプログラム(ソフトウェア)に従って動作する1つ以上のプロセッサ、或いは、それらの組み合わせ、を含む回路として構成し得る。プロセッサは、CPU並びに、RAM及びROM等のメモリを含み、メモリは、処理をCPUに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。 The control device 60 will be described with reference to FIGS. 3 to 6. The control device 60 can be configured as a circuit including one or more dedicated hardware circuits such as an ASIC, one or more processors operating according to a computer program (software), or a combination thereof. The processor includes a CPU and a memory such as a RAM and a ROM, and the memory stores a program code or an instruction configured to cause the CPU to execute a process. Memory or computer-readable media includes any available medium accessible by a general purpose or dedicated computer.

図3に示すように、制御装置60は、各種コンピュータプログラムの実行により機能する機能部として、取得部61、モード選択部62、燃料噴射制御部63、EGR制御部64、添加制御部65、バルブ制御部66、および排気ブレーキ制御部70を有している。 As shown in FIG. 3, the control device 60 has an acquisition unit 61, a mode selection unit 62, a fuel injection control unit 63, an EGR control unit 64, an addition control unit 65, and a valve as functional units that function by executing various computer programs. It has a control unit 66 and an exhaust brake control unit 70.

取得部61は、図示されない入力インターフェースを通じて各種情報を取得する。取得部61は、クランク角度センサー55が出力した検出信号に基づきクランク角度を取得する。取得部61は、触媒温度センサー56が出力した検出信号に基づき触媒温度Tcを選択還元型触媒47の状態として取得する。取得部61は、アクセル開度センサー57が出力した検出信号に基づきアクセル開度ACCを取得する。取得部61は、クランク角度の変化量に基づきエンジン回転数Neを演算し、その演算したエンジン回転数Neとアクセル開度ACCとに基づきドライバーからの要求トルクLを取得する。取得部61は、排気ガス温度センサー58が出力した検出信号に基づき排気ガス温度Texを取得する。取得部61は、車速センサー59が出力した検出信号に基づき車速vを取得する。取得部61は、作動スイッチSからの操作信号に基づき作動スイッチSの操作状況を取得する。 The acquisition unit 61 acquires various information through an input interface (not shown). The acquisition unit 61 acquires the crank angle based on the detection signal output by the crank angle sensor 55. The acquisition unit 61 acquires the catalyst temperature Tc as the state of the selective reduction catalyst 47 based on the detection signal output by the catalyst temperature sensor 56. The acquisition unit 61 acquires the accelerator opening ACC based on the detection signal output by the accelerator opening sensor 57. The acquisition unit 61 calculates the engine speed Ne based on the amount of change in the crank angle, and acquires the required torque L from the driver based on the calculated engine speed Ne and the accelerator opening ACC. The acquisition unit 61 acquires the exhaust gas temperature Tex based on the detection signal output by the exhaust gas temperature sensor 58. The acquisition unit 61 acquires the vehicle speed v based on the detection signal output by the vehicle speed sensor 59. The acquisition unit 61 acquires the operation status of the operation switch S based on the operation signal from the operation switch S.

モード選択部62は、エンジンシステムの制御モードを選択する。モード選択部62は、取得部61が取得した各種情報に基づいて、インジェクター13による燃料の噴射、吸気バルブ27の吸気動作、排気バルブ28の排気動作、および、排気絞り弁52の動作などについての制御モードを選択するモード選択処理を実行する。モード選択部62は、モード選択処理を通じて、昇温モード、保温モード、ブレーキモード、および、通常モードのなかから制御モードを択一的に選択する。昇温モードは、排気浄化装置45に供給される排気エネルギーを増大させて選択還元型触媒47の昇温を優先させる制御モードである。保温モードは、選択還元型触媒47の触媒温度Tcを下限活性温度TcL以上に保持する制御モードである。ブレーキモードは、吸気バルブ27や排気バルブ28の開閉を制御して制動力を発生させる制御モードである。通常モードは、排気ガスの浄化や燃料消費量の低減を優先させる制御モードである。 The mode selection unit 62 selects the control mode of the engine system. The mode selection unit 62 describes the fuel injection by the injector 13, the intake operation of the intake valve 27, the exhaust operation of the exhaust valve 28, the operation of the exhaust throttle valve 52, and the like, based on various information acquired by the acquisition unit 61. Executes the mode selection process to select the control mode. The mode selection unit 62 selectively selects the control mode from the temperature rise mode, the heat retention mode, the brake mode, and the normal mode through the mode selection process. The temperature raising mode is a control mode in which the exhaust energy supplied to the exhaust purification device 45 is increased to prioritize the temperature rise of the selective reduction catalyst 47. The heat retention mode is a control mode for holding the catalyst temperature Tc of the selective reduction catalyst 47 at or above the lower limit active temperature TcL. The brake mode is a control mode in which the opening and closing of the intake valve 27 and the exhaust valve 28 are controlled to generate a braking force. The normal mode is a control mode that prioritizes purification of exhaust gas and reduction of fuel consumption.

図4を参照して、モード選択部62が実行するモード選択処理について説明する。
図4に示すように、モード選択処理にて、モード選択部62は、取得部61が取得する触媒温度Tcが下限活性温度TcL以上であるか否かを判断する(ステップS201)。
The mode selection process executed by the mode selection unit 62 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4, in the mode selection process, the mode selection unit 62 determines whether or not the catalyst temperature Tc acquired by the acquisition unit 61 is equal to or higher than the lower limit active temperature TcL (step S201).

触媒温度Tcが下限活性温度TcL未満である場合(ステップS201:NO)、モード選択部62は、例えば、要求トルクLとエンジン回転数Neとに基づくエンジン負荷ELが昇温選択負荷EL1以下であるか否かを判断する(ステップS202)。昇温選択負荷EL1は、燃料噴射量を増量したとしても排気ガスに含まれる未燃燃料が抑えられ、かつ、ドライバーからの要求トルクLを具現化可能な値に設定される。昇温選択負荷EL1は、予め行った実験やシミュレーションの結果等に基づき設定される。昇温選択負荷EL1は、例えば20%以下の値から設定されることが好ましく、その一例は15%である。エンジン負荷ELが昇温選択負荷EL1以下である場合(ステップS202:YES)、モード選択部62は、昇温モードを選択して(ステップS203)一連の処理を一旦終了する。 When the catalyst temperature Tc is less than the lower limit active temperature TcL (step S201: NO), in the mode selection unit 62, for example, the engine load EL based on the required torque L and the engine speed Ne is equal to or less than the temperature rise selection load EL1. Whether or not it is determined (step S202). The temperature rise selective load EL1 is set to a value at which unburned fuel contained in the exhaust gas can be suppressed even if the fuel injection amount is increased, and the torque L required from the driver can be realized. The temperature rise selective load EL1 is set based on the results of experiments and simulations performed in advance. The temperature rise selective load EL1 is preferably set from a value of, for example, 20% or less, and one example thereof is 15%. When the engine load EL is equal to or less than the temperature rise selection load EL1 (step S202: YES), the mode selection unit 62 selects the temperature rise mode (step S203) and temporarily ends a series of processes.

ステップS201において、触媒温度Tcが下限活性温度TcL以上である場合(ステップS201:YES)、モード選択部62は、取得部61が取得する排気ガス温度Texが保温可能温度Tex1以上であるか否かを判断する(ステップS204)。保温可能温度Tex1は、その温度よりも低い温度の排気ガスが選択還元型触媒47に所定期間だけ供給された場合に触媒温度Tcが下限活性温度TcLまで低下する可能性が高いと判断される温度である。保温可能温度Tex1は、例えば、下限活性温度TcL以上の値であり、かつ、エンジンシステムが備える各種センサーの1つとして外気温を検出する外気温センサーの検出値が低いほど高くなるように設定されてもよい。外気温が低いほど保温可能温度Tex1が高くなることにより、その時々の走行環境に応じた適切な保温可能温度Tex1を設定できる。その結果、触媒温度Tcが下限活性温度TcLまで低下することがより確実に抑えられる。 In step S201, when the catalyst temperature Tc is equal to or higher than the lower limit active temperature TcL (step S201: YES), the mode selection unit 62 determines whether or not the exhaust gas temperature Tex acquired by the acquisition unit 61 is the heat retention temperature Tex1 or higher. Is determined (step S204). The heat-retainable temperature Tex1 is a temperature at which it is highly likely that the catalyst temperature Tc will drop to the lower limit active temperature TcL when exhaust gas having a temperature lower than that temperature is supplied to the selective reduction catalyst 47 for a predetermined period. Is. The heat-retainable temperature Tex1 is set to be, for example, a value equal to or higher than the lower limit active temperature TcL, and the lower the detection value of the outside air temperature sensor that detects the outside air temperature as one of the various sensors provided in the engine system, the higher the temperature. You may. As the outside air temperature becomes lower, the heat-retaining temperature Tex1 becomes higher, so that an appropriate heat-retaining temperature Tex1 can be set according to the traveling environment at that time. As a result, it is more reliably suppressed that the catalyst temperature Tc drops to the lower limit active temperature TcL.

排気ガス温度Texが保温可能温度Tex1未満である場合(ステップS204:NO)、モード選択部62は、エンジン負荷ELが保温選択負荷EL2以下であるか否かを判断する(ステップS205)。保温選択負荷EL2は、例えばアイドリング状態などエンジン負荷ELが軽負荷であると判断される値である。保温選択負荷EL2は、昇温選択負荷EL1よりも低い値が設定される。エンジン負荷ELが保温選択負荷EL2以下である場合(ステップS205:YES)、モード選択部62は、保温モードを選択し(ステップS206)、一連の処理を一旦終了する。すなわち、保温モードは、排気ガス温度Texが触媒温度Tcを下限活性温度TcLに到達させる可能性の高い状態にあり(ステップS204:NO)、かつ、エンジン負荷ELが軽負荷にあることで排気ガス温度Texが上昇する可能性の低い状態(ステップS205:YES)において、触媒温度Tcを下限活性温度TcLよりも高い温度に保持するモードである。 When the exhaust gas temperature Tex is less than the heat-retaining temperature Tex1 (step S204: NO), the mode selection unit 62 determines whether or not the engine load EL is the heat-retaining selective load EL2 or less (step S205). The heat retention selective load EL2 is a value at which the engine load EL is determined to be a light load, for example, in an idling state. The heat retention selective load EL2 is set to a value lower than that of the temperature rise selective load EL1. When the engine load EL is equal to or less than the heat retention selective load EL2 (step S205: YES), the mode selection unit 62 selects the heat retention mode (step S206) and temporarily ends a series of processes. That is, in the heat retention mode, the exhaust gas temperature Tex is in a state where the catalyst temperature Tc is likely to reach the lower limit active temperature TcL (step S204: NO), and the engine load EL is in a light load, so that the exhaust gas is exhaust gas. This mode keeps the catalyst temperature Tc at a temperature higher than the lower limit active temperature TcL in a state where the temperature Tex is unlikely to rise (step S205: YES).

一方、排気ガス温度Texが保温可能温度Tex1以上である場合(ステップS204:YES)、モード選択部62は、取得部61が取得するアクセル開度ACCが0%以上であるか否かを判断する(ステップS207)。 On the other hand, when the exhaust gas temperature Tex is the heat-retainable temperature Tex1 or more (step S204: YES), the mode selection unit 62 determines whether or not the accelerator opening ACC acquired by the acquisition unit 61 is 0% or more. (Step S207).

アクセル開度ACCが0%未満である場合(ステップS207:NO)、すなわち要求トルクLが減速を要求する減速要求トルクにある場合、モード選択部62は、補助ブレーキの作動条件が成立しているか否かを判断する(ステップS208)。作動条件は、アクセル開度ACCが0%未満にあるときに、作動スイッチSがオン状態にあり、かつ、車速vが作動速度v1以上にあることである。作動速度v1は、補助ブレーキによる制動力が有効に作用する車速vに設定される。作動速度v1の一例は、30km/hである。 When the accelerator opening ACC is less than 0% (step S207: NO), that is, when the required torque L is at the deceleration required torque requiring deceleration, does the mode selection unit 62 satisfy the operating conditions of the auxiliary brake? It is determined whether or not (step S208). The operating condition is that when the accelerator opening ACC is less than 0%, the operating switch S is in the ON state and the vehicle speed v is equal to or higher than the operating speed v1. The operating speed v1 is set to a vehicle speed v on which the braking force of the auxiliary brake effectively acts. An example of the operating speed v1 is 30 km / h.

作動条件が成立している場合(ステップS208:YES)、モード選択部62は、ブレーキモードを選択し(ステップS209)、一連の処理を一旦終了する。ブレーキモードにおいて、制御装置60は、補助ブレーキの1つである圧縮開放ブレーキが作動するように吸気側動弁機構29および排気側動弁機構30を制御する。また制御装置60は、補助ブレーキの1つである排気ブレーキが作動するように排気絞り弁52を閉方向に制御する。 When the operating condition is satisfied (step S208: YES), the mode selection unit 62 selects the brake mode (step S209) and temporarily ends a series of processes. In the brake mode, the control device 60 controls the intake side valve mechanism 29 and the exhaust side valve mechanism 30 so that the compression release brake, which is one of the auxiliary brakes, operates. Further, the control device 60 controls the exhaust throttle valve 52 in the closing direction so that the exhaust brake, which is one of the auxiliary brakes, operates.

一方、アクセル開度ACCが0%以上である場合(ステップS207:YES)、エンジン負荷ELが昇温選択負荷EL1以下でない場合(ステップS202:NO)、エンジン負荷ELが保温選択値EL2以下でない場合(ステップS205:NO)、補助ブレーキの作動条件が成立していない場合(ステップS208:NO)、モード選択部62は、通常モードを選択し(ステップS210)、一連の処理を一旦終了する。 On the other hand, when the accelerator opening ACC is 0% or more (step S207: YES), the engine load EL is not less than or equal to the temperature rise selection load EL1 (step S202: NO), and the engine load EL is not less than or equal to the heat retention selection value EL2. (Step S205: NO), if the operating condition of the auxiliary brake is not satisfied (step S208: NO), the mode selection unit 62 selects the normal mode (step S210) and temporarily ends a series of processes.

図3に示すように、燃料噴射制御部63は、図示されない出力インターフェースを通じて制御信号を出力することにより、各インジェクター13による燃料の噴射を制御する。燃料噴射制御部63は、取得部61が取得したアクセル開度ACC及びエンジン回転数Ne、ならびに、モード選択部62が選択した制御モードなどに基づいて各インジェクター13による燃料の噴射を制御する。燃料噴射制御部63は、アクセル開度ACCおよびエンジン回転数Neごとに燃料噴射量が規定された燃料マップをメモリの所定領域に保持している。燃料噴射制御部63は、通常モードにおいて使用する燃料マップである通常マップ67、昇温モードにおいて使用する燃料マップである昇温マップ68、および、保温モードにおいて使用する燃料マップである保温マップ69をメモリの所定領域に保持している。燃料噴射制御部63は、モード選択部62が選択した制御モードに対応する燃料マップを用いて燃料噴射量を制御する。燃料噴射制御部63は、要求トルクLが減速要求トルクにあるブレーキモードにおいては、エンジン回転数Neに応じて燃料の噴射を一時的に停止する燃料カット制御を実行する。 As shown in FIG. 3, the fuel injection control unit 63 controls fuel injection by each injector 13 by outputting a control signal through an output interface (not shown). The fuel injection control unit 63 controls fuel injection by each injector 13 based on the accelerator opening ACC and engine speed Ne acquired by the acquisition unit 61, the control mode selected by the mode selection unit 62, and the like. The fuel injection control unit 63 holds a fuel map in which the fuel injection amount is defined for each accelerator opening degree ACC and engine speed Ne in a predetermined area of the memory. The fuel injection control unit 63 provides a normal map 67 which is a fuel map used in the normal mode, a temperature rise map 68 which is a fuel map used in the temperature rise mode, and a heat retention map 69 which is a fuel map used in the heat retention mode. It is held in a predetermined area of memory. The fuel injection control unit 63 controls the fuel injection amount by using the fuel map corresponding to the control mode selected by the mode selection unit 62. The fuel injection control unit 63 executes fuel cut control for temporarily stopping fuel injection according to the engine speed Ne in the brake mode in which the required torque L is the deceleration required torque.

EGR制御部64は、図示されない出力インターフェースを通じて制御信号を出力することにより、EGR装置40、具体的にはEGR弁43の開度を制御する。EGR制御部64は、モード選択部62が選択した制御モードに基づいてEGR弁43を制御し、EGRガスの量であるEGR量を制御する。EGR制御部64は、制御モードが通常モードである場合、その時々のエンジン10の運転状態に適したEGR量だけ排気ガスが還流されるようにEGR弁43の開度を制御する。制御モードが昇温モード、保温モード、および、ブレーキモードのいずれかである場合、EGR制御部64は、EGR弁43を閉状態に維持することで外部EGRを禁止する。 The EGR control unit 64 controls the opening degree of the EGR device 40, specifically, the EGR valve 43, by outputting a control signal through an output interface (not shown). The EGR control unit 64 controls the EGR valve 43 based on the control mode selected by the mode selection unit 62, and controls the amount of EGR, which is the amount of EGR gas. When the control mode is the normal mode, the EGR control unit 64 controls the opening degree of the EGR valve 43 so that the exhaust gas is recirculated by the amount of EGR suitable for the operating state of the engine 10 at that time. When the control mode is any of the temperature rise mode, the heat retention mode, and the brake mode, the EGR control unit 64 prohibits the external EGR by keeping the EGR valve 43 in the closed state.

添加制御部65は、図示されない出力インターフェースを通じて制御信号を出力することにより、排気浄化装置45の添加部46、具体的には添加弁51の開閉を制御する。添加制御部65は、モード選択部62が選択した制御モードに基づいて添加弁51による尿素水の添加量や添加タイミングを制御する。添加制御部65は、制御モードが通常モード、保温モード、および、ブレーキモードのいずれかである場合、その時々のエンジン10の運転状態に適した量の尿素水が添加されるように添加弁51の開閉を制御する。添加制御部65は、制御モードが昇温モードである場合、添加弁51を閉状態に維持することで尿素水の添加を禁止する。 The addition control unit 65 controls the opening and closing of the addition unit 46 of the exhaust gas purification device 45, specifically, the addition valve 51, by outputting a control signal through an output interface (not shown). The addition control unit 65 controls the addition amount and addition timing of urea water by the addition valve 51 based on the control mode selected by the mode selection unit 62. When the control mode is one of the normal mode, the heat retention mode, and the brake mode, the addition control unit 65 adds the addition valve 51 so that an amount of urea water suitable for the operating state of the engine 10 at that time is added. Control the opening and closing of. When the control mode is the temperature rise mode, the addition control unit 65 prohibits the addition of urea water by keeping the addition valve 51 in a closed state.

バルブ制御部66は、図示されない出力インターフェースを通じて制御信号を出力することにより、吸気側動弁機構29を通じて吸気バルブ27の開閉動作を制御するとともに、排気側動弁機構30を通じて排気バルブ28の開閉動作を制御する。バルブ制御部66は、モード選択部62が選択した制御モードに基づいて吸気バルブ27および排気バルブ28の各々についてリフト量及び開閉タイミングを制御する。 The valve control unit 66 controls the opening / closing operation of the intake valve 27 through the intake side valve mechanism 29 by outputting a control signal through an output interface (not shown), and also controls the opening / closing operation of the exhaust valve 28 through the exhaust side valve mechanism 30. To control. The valve control unit 66 controls the lift amount and the opening / closing timing of each of the intake valve 27 and the exhaust valve 28 based on the control mode selected by the mode selection unit 62.

バルブ制御部66は、吸気バルブ27に対し、通常モードにおいては通常吸気動作、昇温モードにおいては昇温吸気動作、保温モードにおいては保温吸気動作、ブレーキモードにおいてはブレーキ吸気動作を実行させる。バルブ制御部66は、排気バルブ28に対し、通常モードにおいては通常排気動作、昇温モードにおいては昇温排気動作、保温モードにおいては保温排気動作、ブレーキモードにおいてはブレーキ排気動作を実行させる。 The valve control unit 66 causes the intake valve 27 to perform a normal intake operation in the normal mode, a temperature rise intake operation in the temperature rise mode, a heat retention intake operation in the heat retention mode, and a brake intake operation in the brake mode. The valve control unit 66 causes the exhaust valve 28 to perform a normal exhaust operation in the normal mode, a temperature rise exhaust operation in the temperature rise mode, a heat retention exhaust operation in the heat retention mode, and a brake exhaust operation in the brake mode.

排気ブレーキ制御部70は、排気絞り弁52を制御する。排気ブレーキ制御部70は、制御モードがブレーキモードにあるときは排気絞り弁52を作動状態に制御し、制御モードがブレーキモードとは異なるときは排気絞り弁52を非作動状態に制御する。 The exhaust brake control unit 70 controls the exhaust throttle valve 52. The exhaust brake control unit 70 controls the exhaust throttle valve 52 to the operating state when the control mode is in the brake mode, and controls the exhaust throttle valve 52 to the non-operating state when the control mode is different from the brake mode.

図5および図6を参照して、通常モード、昇温モード、および、保温モードにおける吸気バルブ27および排気バルブ28の開閉動作について説明する。なお、図5,6に示されるクランク角度は、圧縮行程の上死点である圧縮上死点を基準(=0°CA)としたクランク角度を示している。また、以下に示す括弧内の記載は、各図に示されているクランク角度を示している。 The opening / closing operation of the intake valve 27 and the exhaust valve 28 in the normal mode, the temperature rising mode, and the heat retention mode will be described with reference to FIGS. 5 and 6. The crank angles shown in FIGS. 5 and 6 indicate the crank angles based on the compression top dead center (= 0 ° CA), which is the top dead center of the compression stroke. In addition, the description in parentheses shown below indicates the crank angle shown in each figure.

図5に示すように、通常排気動作は、膨張行程の下死点である膨張下死点(=180°CA)に到達する少し前に開弁して排気行程の上死点である排気上死点(=360°CA)付近において閉弁する開閉動作である。また、通常吸気動作は、排気行程の上死点である排気上死点(=360°CA)に到達する直前に開弁して圧縮行程の前半部分において閉弁する開閉動作である。 As shown in FIG. 5, in the normal exhaust operation, the valve is opened shortly before reaching the expansion bottom dead center (= 180 ° CA), which is the bottom dead center of the expansion stroke, and the exhaust is on the exhaust, which is the top dead center of the exhaust stroke. It is an opening / closing operation that closes the valve near the dead center (= 360 ° CA). Further, the normal intake operation is an opening / closing operation in which the valve is opened immediately before reaching the exhaust top dead center (= 360 ° CA), which is the top dead center of the exhaust stroke, and is closed in the first half of the compression stroke.

昇温排気動作は、膨張行程に開弁する第1昇温排気動作と、少なくとも一部が排気行程に含まれる閉弁期間を経て開弁する第2昇温排気動作とで構成される。昇温吸気動作の一例は、通常吸気動作である。 The temperature-increasing exhaust operation is composed of a first temperature-heating exhaust operation that opens the valve during the expansion stroke and a second temperature-heating exhaust operation that opens the valve after a valve closing period that is at least partly included in the exhaust stroke. An example of the temperature raising intake operation is the normal intake operation.

第1昇温排気動作は、第2昇温排気動作よりも最大リフト量が大きく、かつ、開弁期間が長い排気動作である。第1昇温排気動作は、通常排気動作よりも開弁時期が早く、かつ、開弁期間が短い開閉動作である。例えば、第1昇温排気動作は、最大リフト量及び開弁期間の各々について通常排気動作の半分以下に設定される。第1昇温排気動作は、圧縮上死点後40°CA以降に開弁し、膨張行程において閉弁する開閉動作である。第2昇温排気動作は、排気行程の後半に開弁する開閉動作であり、例えば、最大リフト量及び開弁期間の各々が第1昇温排気動作の半分以下に設定される。 The first temperature-rising exhaust operation is an exhaust operation in which the maximum lift amount is larger and the valve opening period is longer than that of the second temperature-heating exhaust operation. The first temperature rising exhaust operation is an opening / closing operation in which the valve opening time is earlier and the valve opening period is shorter than the normal exhaust operation. For example, the first temperature rising exhaust operation is set to less than half of the normal exhaust operation for each of the maximum lift amount and the valve opening period. The first heating / exhausting operation is an opening / closing operation in which the valve is opened 40 ° CA or later after the compression top dead center and closed in the expansion stroke. The second temperature rising exhaust operation is an opening / closing operation in which the valve is opened in the latter half of the exhaust stroke. For example, each of the maximum lift amount and the valve opening period is set to half or less of the first temperature rising exhaust operation.

図6に示すように、保温排気動作は、通常排気動作を進角させた第1保温排気動作と、吸入行程において開閉する第2保温排気動作とによって構成される。第1保温排気動作は、膨張行程において一部の排気ガスをエキゾーストマニホールド15に排出する開閉動作である。第1保温排気動作は、通常排気動作を進角させた開閉動作である。 As shown in FIG. 6, the heat-retaining exhaust operation is composed of a first heat-retaining exhaust operation in which the normal exhaust operation is advanced and a second heat-retaining exhaust operation that opens and closes in the suction stroke. The first heat-retaining exhaust operation is an opening / closing operation in which a part of the exhaust gas is discharged to the exhaust manifold 15 in the expansion stroke. The first heat-retaining exhaust operation is an opening / closing operation in which the normal exhaust operation is advanced.

第2保温排気動作は、吸入行程において開閉する開閉動作であって、エキゾーストマニホールド15内の排気ガスの一部をシリンダー11に導入する開閉動作、すなわち内部EGRを行う開閉動作である。第2保温排気動作は、第1保温排気動作よりも最大リフト量が小さく、かつ、開弁期間が短い開閉動作である。第2保温排気動作は、その開弁期間が保温吸気動作の開弁期間に重なる開閉動作である。「開弁期間が重なる」とは、同時期に開弁させるように動作していることをいう。第2保温排気動作は、開弁期間の全てが保温吸気動作の開弁期間に重なる。保温吸気動作は、通常吸気動作を遅角させた開閉動作である。保温吸気動作は、吸入行程において開弁し圧縮行程において閉弁する開閉動作である。 The second heat-retaining exhaust operation is an opening / closing operation that opens / closes in the suction stroke, and is an opening / closing operation that introduces a part of the exhaust gas in the exhaust manifold 15 into the cylinder 11, that is, an opening / closing operation that performs internal EGR. The second heat-retaining exhaust operation is an opening / closing operation in which the maximum lift amount is smaller than that of the first heat-retaining exhaust operation and the valve opening period is short. The second heat-retaining exhaust operation is an opening / closing operation in which the valve opening period overlaps with the valve opening period of the heat-retaining intake operation. "The valve opening periods overlap" means that the valves are opened at the same time. In the second heat-retaining exhaust operation, the entire valve opening period overlaps with the valve opening period of the heat-retaining intake operation. The heat-retaining intake operation is an opening / closing operation in which the normal intake operation is retarded. The heat-retaining intake operation is an opening / closing operation in which the valve is opened in the suction stroke and closed in the compression stroke.

上述したエンジンシステムの作用について説明する。
膨張行程に排気バルブ28が開弁期間を有することにより、燃焼室21の排気ガスの一部は、ピストン20を押下する仕事をすることなくチョーク流れとなって排気ポート26へと流出する。そのため、燃焼室21から流出する排気ガスの分だけエンジン10に出力損失(以下、流出損失という。)が生じる。また、その開弁期間の終了時に燃焼室21に残っている排気ガスは、排気行程においてピストン20によって圧縮される。これにより、エンジン10に出力損失(以下、圧縮損失という。)が生じる。そのため、昇温マップ68および保温マップ69には、予め行った実験やシミュレーションの結果等に基づいて上述した流出損失と圧縮損失とを加味したうえでドライバーの要求トルクLを満足する燃料噴射量が規定されている。
The operation of the engine system described above will be described.
Since the exhaust valve 28 has a valve opening period in the expansion stroke, a part of the exhaust gas in the combustion chamber 21 becomes a choked flow and flows out to the exhaust port 26 without pressing the piston 20. Therefore, an output loss (hereinafter referred to as an outflow loss) is generated in the engine 10 by the amount of the exhaust gas flowing out from the combustion chamber 21. Further, the exhaust gas remaining in the combustion chamber 21 at the end of the valve opening period is compressed by the piston 20 in the exhaust stroke. This causes an output loss (hereinafter referred to as a compression loss) in the engine 10. Therefore, in the temperature rise map 68 and the heat retention map 69, the fuel injection amount satisfying the driver's required torque L is obtained in consideration of the above-mentioned outflow loss and compression loss based on the results of experiments and simulations performed in advance. It is stipulated.

保温モードは、昇温モードと比較して、同一条件下における流出損失が大きいものの圧縮損失が小さいため、エンジン10の出力損失が小さい。そのため、保温マップ69には、アクセル開度ACCとエンジン回転数Neとに基づく同一のアドレスに対し、昇温マップ68に規定されている値以下の値が規定される。 In the heat retention mode, the output loss of the engine 10 is small because the compression loss is small although the outflow loss is large under the same conditions as compared with the temperature rise mode. Therefore, the heat retention map 69 defines a value equal to or less than the value specified in the temperature rise map 68 for the same address based on the accelerator opening degree ACC and the engine speed Ne.

保温モードにおいて、第1保温排気動作の実行中に燃焼室21から流出する排気ガスは、通常排気動作によって燃焼室21から排出される排気ガスよりもピストン20を押下する仕事をしていない分だけエンタルピの高い排気ガスである。そのため、第1保温排気動作の実行中は、より高いエンタルピを有する排気ガスを排気浄化装置45に供給できる。 In the heat retention mode, the exhaust gas flowing out of the combustion chamber 21 during the execution of the first heat retention exhaust operation is the amount that does not push the piston 20 more than the exhaust gas discharged from the combustion chamber 21 by the normal exhaust operation. Exhaust gas with high enthalpy. Therefore, during the execution of the first heat-retaining exhaust operation, the exhaust gas having a higher enthalpy can be supplied to the exhaust purification device 45.

また、第2保温排気動作によってシリンダー11に排気ガスが導入されることから、シリンダー11には、燃料が噴射される作動ガスとして空気と排気ガスとの混合ガスが生成される。この混合ガスは、作動ガスの全てが空気である場合に比べて、その空気の一部が排気ガスに置換される分だけ温度が高められる。これにより、同じ量の燃料を燃焼させたとき、排気ガスの導入により高められた温度の分だけ排出温度を高めることができる。こうしたことは、エンジン負荷ELが軽負荷にあるときに顕著となる。 Further, since the exhaust gas is introduced into the cylinder 11 by the second heat-retaining exhaust operation, a mixed gas of air and exhaust gas is generated in the cylinder 11 as the working gas into which the fuel is injected. The temperature of this mixed gas is raised by the amount that a part of the air is replaced with the exhaust gas, as compared with the case where all of the working gas is air. As a result, when the same amount of fuel is burned, the exhaust temperature can be increased by the temperature increased by the introduction of the exhaust gas. This becomes remarkable when the engine load EL is at a light load.

保温モードにおいて、通常吸気動作を遅角させた保温吸気動作によってシリンダー11が吸入する空気量が低減される。その結果、排出温度を高めることができる。
図7を参照して、保温モードにおける通常排気動作の進角量および通常吸気動作の遅角量について説明する。図7(a)は、保温モードにおける燃料消費量について行ったシミュレーションの結果の一例を示している。図7(b)は、保温モードにおける排気ガス温度について行ったシミュレーションの結果の一例を示している。このシミュレーションは、保温モードの選択条件を満たす一定のエンジン回転数(例えば880rpm)および一定のエンジン負荷(例えば10%)のもとで行った。
In the heat retention mode, the amount of air taken in by the cylinder 11 is reduced by the heat retention intake operation in which the normal intake operation is retarded. As a result, the discharge temperature can be increased.
With reference to FIG. 7, the amount of advance of the normal exhaust operation and the amount of retard of the normal intake operation in the heat retention mode will be described. FIG. 7A shows an example of the result of a simulation performed on the fuel consumption in the heat retention mode. FIG. 7B shows an example of the result of a simulation performed on the exhaust gas temperature in the heat retention mode. This simulation was performed under a constant engine speed (for example, 880 rpm) and a constant engine load (for example, 10%) satisfying the selection condition of the heat retention mode.

図7(a)および図7(b)に示すように、燃料消費量の増大を抑えつつ排気ガス温度Texが高められることを総合的に判断すると、保温排気動作については通常排気動作を30°CA〜40°CA程度進角させ、保温吸気動作については通常吸気動作を40°CA〜75°CA程度遅角させることが好ましいことが認められた。 As shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), when it is comprehensively judged that the exhaust gas temperature Tex can be increased while suppressing the increase in fuel consumption, the normal exhaust operation is 30 ° for the heat-retaining exhaust operation. It was found that it is preferable to advance the angle by about CA to 40 ° CA and delay the normal intake operation by about 40 ° CA to 75 ° CA for the heat retention intake operation.

図8を参照して、第2保温排気動作による昇温効果について行ったシミュレーションの結果について説明する。図8は、保温排気動作が第1保温排気動作と第2保温排気動作とで構成される場合の排出温度をA、保温排気動作が第1保温動作のみで構成される場合の排出温度をBとした場合にその温度差(=A−B)を示したものである。このシミュレーションは、上述したシミュレーションと同じ条件で行った。同図8に示すように、第2保温排気動作によって排気ガス温度が高められることが認められた。また、上記通常排気動作の好適な進角量、通常吸気動作の好適な遅角量において高い昇温効果が認められた。なお、図中にドットで示した部分は、燃料消費量の低減効果が認められた箇所である。具体的には、第2保温排気動作は、ピストン20の下降速度が大きく、かつ、筒内圧の低下率が大きい、60°CA〜90°CAにて開弁することが好ましい。 With reference to FIG. 8, the result of the simulation performed on the temperature rising effect by the second heat-retaining exhaust operation will be described. In FIG. 8, the exhaust temperature when the heat-retaining exhaust operation is composed of the first heat-retaining exhaust operation and the second heat-retaining exhaust operation is A, and the exhaust temperature when the heat-retaining exhaust operation is composed of only the first heat-retaining operation is B. The temperature difference (= AB) is shown when This simulation was performed under the same conditions as the simulation described above. As shown in FIG. 8, it was confirmed that the exhaust gas temperature was raised by the second heat-retaining exhaust operation. Further, a high temperature raising effect was observed at a suitable advance angle amount of the normal exhaust operation and a suitable retard angle amount of the normal intake operation. The parts indicated by dots in the figure are the parts where the effect of reducing fuel consumption was recognized. Specifically, in the second heat retention / exhaust operation, it is preferable to open the valve at 60 ° CA to 90 ° CA, where the descending speed of the piston 20 is large and the rate of decrease in the in-cylinder pressure is large.

上述したエンジンシステムの効果について説明する。
(1)第1保温排気動作によって高エンタルピの排気ガスが排気浄化装置45に供給され、第2保温排気動作によって排出温度が高められる。また、保温吸気動作によっても排出温度が高められる。その結果、排気ガス温度Texが保温可能温度Tex1未満にあるときに排気浄化装置45に供給される排気エネルギーが増大することから、選択還元型触媒47を活性状態に保持することができる。
The effect of the engine system described above will be described.
(1) High enthalpy exhaust gas is supplied to the exhaust purification device 45 by the first heat-retaining exhaust operation, and the exhaust temperature is raised by the second heat-retaining exhaust operation. In addition, the discharge temperature is also increased by the heat retention intake operation. As a result, the exhaust energy supplied to the exhaust purification device 45 increases when the exhaust gas temperature Tex is lower than the heat-retainable temperature Tex1, so that the selective reduction catalyst 47 can be kept in the active state.

(2)第2保温排気動作の開弁期間の全てが保温吸気動作の開弁期間に重なっている。これにより、シリンダー11における空気と排気ガスとの混合度を効果的に高めることができる。これにより、未燃燃料の低減を図りつつ排気ガスの導入による作動ガス温度の上昇を実現することができる。 (2) The entire valve opening period of the second heat-retaining exhaust operation overlaps with the valve opening period of the heat-retaining intake operation. Thereby, the mixing degree of the air and the exhaust gas in the cylinder 11 can be effectively increased. As a result, it is possible to raise the operating gas temperature by introducing the exhaust gas while reducing the amount of unburned fuel.

(3)モード選択部62は、エンジン負荷ELが保温選択負荷EL2以下であるときに保温モードを選択する。排気ガス温度Texは選択還元型触媒47に流入する排気ガスの温度であるため、エンジン10の出力の変化に対する応答遅れが存在する。上記構成によれば、排気ガス温度Texが保温可能温度Tex1未満であったとしても、エンジン負荷ELが保温選択負荷EL2よりも大きいとき、すなわち、すぐに排気ガス温度Texの上昇が見込まれるときに保温モードの選択を回避できる。その結果、制御モードの切替頻度の低減を図りつつ、保温モードの選択による燃料消費量の増大を抑えることができる。 (3) The mode selection unit 62 selects the heat retention mode when the engine load EL is equal to or less than the heat retention selection load EL2. Since the exhaust gas temperature Tex is the temperature of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst 47, there is a delay in response to a change in the output of the engine 10. According to the above configuration, even if the exhaust gas temperature Tex is less than the heat retention possible temperature Tex1, when the engine load EL is larger than the heat retention selective load EL2, that is, when the exhaust gas temperature Tex is expected to rise immediately. You can avoid selecting the heat retention mode. As a result, it is possible to reduce the frequency of switching the control mode and suppress an increase in fuel consumption due to the selection of the heat retention mode.

(4)第1保温排気動作は、通常排気動作を30°CA〜40°CA進角させた開閉動作であり、保温吸気動作は、通常吸気動作を40°CA〜75°CA遅角させた開閉動作である。こうしたによれば、燃料消費量の増大を効果的に抑えつつ排気浄化装置45に供給される排気エネルギーを増大させることができる。 (4) The first heat-retaining exhaust operation is an opening / closing operation in which the normal exhaust operation is advanced by 30 ° CA to 40 ° CA, and the heat-retaining intake operation is a retard of the normal intake operation by 40 ° CA to 75 ° CA. It is an opening and closing operation. According to this, it is possible to increase the exhaust energy supplied to the exhaust purification device 45 while effectively suppressing the increase in fuel consumption.

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・排気側動弁機構30がカム切り替え型の可変バルブ機構である場合、保温排気動作は次のように構成してもよい。
This embodiment can be modified and implemented as follows. The present embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
-When the exhaust side valve mechanism 30 is a cam switching type variable valve mechanism, the heat retention exhaust operation may be configured as follows.

すなわち、排気側動弁機構30は、通常排気動作用のカムである排気用カムと昇温排気動作用のカムである昇温用カムとを有する。また、排気側動弁機構30は、排気用カムについては排気カムシャフトと排気カムシャフトの位相を変更可能な排気カムフェーザーとを有し、昇温用カムについては昇温用カムシャフトと昇温用カムシャフトの位相を変更可能な昇温用カムフェーザーとを有する。各カムフェーザーは、制御装置60によって制御可能に構成される。 That is, the exhaust side valve mechanism 30 has an exhaust cam, which is a normal exhaust operation cam, and a temperature rise cam, which is a temperature rise exhaust operation cam. Further, the exhaust side valve mechanism 30 has an exhaust camshaft and an exhaust camphaser capable of changing the phase of the exhaust camshaft for the exhaust cam, and a temperature rise camshaft and a temperature riser for the temperature rise cam. It has a camphase for raising the temperature that can change the phase of the camshaft. Each cam phaser is configured to be controllable by the control device 60.

そして、図9に示すように、保温排気動作は排気用カムを排気カムフェーザーで進角させた通常開閉動作で構成され、第2保温排気動作は昇温用カムを昇温用カムフェーザーで遅角させた第2昇温開閉動作で構成されてもよい。この場合、遅角後の第1昇温排気動作の開弁期間の全てが第1保温排気動作の開弁期間に重なるように構成するとよい。こうした構成によれば、昇温用カムを用いて昇温モードと保温モードとが具現化可能であることから、排気側動弁機構30の構成の複雑化を抑えることができる。 Then, as shown in FIG. 9, the heat-retaining exhaust operation is composed of a normal opening / closing operation in which the exhaust cam is advanced by the exhaust cam phaser, and the second heat-retaining exhaust operation is delayed by the temperature-increasing cam phaser. It may be configured by a second temperature rising opening / closing operation that is angled. In this case, it is preferable to configure so that the entire valve opening period of the first warming exhaust operation after the retard angle overlaps with the valve opening period of the first heat retaining exhaust operation. According to such a configuration, since the temperature rising mode and the heat retaining mode can be realized by using the temperature raising cam, it is possible to suppress the complexity of the configuration of the exhaust side valve mechanism 30.

・第1保温排気動作は、通常排気動作を進角させた開閉動作であればよい。
・保温吸気動作は、通常吸気動作を遅角させた開閉動作であればよい。
・モード選択部62は、エンジン負荷ELにかかわらず、触媒温度Tcが下限活性温度TcL以上にあり、かつ、排気ガス温度Texが保温可能温度Tex1未満である場合に保温モードを選択してもよい。
-The first heat-retaining exhaust operation may be an opening / closing operation in which the normal exhaust operation is advanced.
-The heat-retaining intake operation may be an opening / closing operation in which the normal intake operation is retarded.
The mode selection unit 62 may select the heat retention mode when the catalyst temperature Tc is equal to or higher than the lower limit active temperature TcL and the exhaust gas temperature Tex is less than the heat retention temperature Tex1 regardless of the engine load EL. ..

・第2保温排気動作は、開弁期間の全てが保温吸気動作の開弁期間に重なっていなくともよく、開弁期間の一部が保温吸気動作の開弁期間に重なっていてもよい。
・第1昇温排気動作は、通常排気動作に対して最大リフト量が同じで開弁期間が短い開閉動作であってもよい。また、第1昇温排気動作は、通常排気動作に対して最大リフト量が小さく開弁期間が同じ長さの開閉動作であってもよい。
-In the second heat-retaining exhaust operation, the entire valve opening period does not have to overlap with the valve opening period of the heat-retaining intake operation, and a part of the valve opening period may overlap with the valve opening period of the heat-retaining intake operation.
The first heated exhaust operation may be an opening / closing operation in which the maximum lift amount is the same as that of the normal exhaust operation and the valve opening period is short. Further, the first temperature raising exhaust operation may be an opening / closing operation in which the maximum lift amount is smaller than that in the normal exhaust operation and the valve opening period is the same length.

・第2昇温排気動作は、吸気バルブ27が開弁してから排気バルブ28が閉弁する構成であってもよい。
・燃料噴射制御部63は、保温モードにおいて通常モードよりも燃料噴射量を増量可能な構成であればよく、燃料マップとして通常マップ67と保温マップ69とを保持する構成に限られない。例えば、燃料噴射制御部63は、保温モードにおいては、通常マップ67に規定された燃料噴射量をその時々のエンジン10の運転状態に応じて補正することにより燃料噴射量を増量する構成であってもよい。
The second temperature rising exhaust operation may be configured such that the exhaust valve 28 closes after the intake valve 27 opens.
The fuel injection control unit 63 may have a configuration in which the fuel injection amount can be increased in the heat retention mode as compared with the normal mode, and is not limited to the configuration in which the normal map 67 and the heat retention map 69 are held as the fuel map. For example, the fuel injection control unit 63 is configured to increase the fuel injection amount by correcting the fuel injection amount specified in the normal map 67 according to the operating state of the engine 10 at that time in the heat retention mode. May be good.

・排気浄化装置45が複数の触媒を有する場合、モード選択処理における触媒温度Tcに関する判断は、最上流に位置する触媒温度に基づいて行われてもよい。こうした構成によれば、少なくとも最上流に位置する触媒を作用させることができる。また、触媒温度Tcに関する判断は、複数の触媒のなかから予め選択された触媒の触媒温度に基づいて行われてもよい。こうした構成によれば、予め選択された触媒において触媒を作用させることができる。 When the exhaust gas purification device 45 has a plurality of catalysts, the determination regarding the catalyst temperature Tc in the mode selection process may be made based on the catalyst temperature located at the uppermost stream. According to such a configuration, at least the catalyst located at the most upstream can act. Further, the determination regarding the catalyst temperature Tc may be made based on the catalyst temperature of the catalyst selected in advance from the plurality of catalysts. According to such a configuration, the catalyst can act on a preselected catalyst.

・エンジンシステムは、ターボチャージャー35およびEGR装置40の少なくとも一方を備えていなくてもよい。
・エンジン10は、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンであってもよいし、ガスエンジンであってもよい。
The engine system may not include at least one of the turbocharger 35 and the EGR device 40.
-The engine 10 is not limited to a diesel engine, and may be a gasoline engine or a gas engine.

10…エンジン、11…シリンダー、12…エンジンブロック、12A…シリンダーブロック、12B…シリンダーヘッド、13…インジェクター、14…インテークマニホールド、15…エキゾーストマニホールド、16…吸気通路、17…排気通路、17A…拡径部、20…ピストン、21…燃焼室、22…コネクションロッド、23…クランクシャフト、25…吸気ポート、26…排気ポート、27…吸気バルブ、28…排気バルブ、29…吸気側動弁機構、30…排気側動弁機構、35…ターボチャージャー、36…コンプレッサー、37…インタークーラー、38…タービン、39…エアクリーナー、40…EGR装置、41…EGR通路、42…EGRクーラー、43…EGR弁、45…排気浄化装置、46…添加部、47…選択還元型触媒、48…タンク、49…還元剤通路、50…ポンプ、51…添加弁、52…排気絞り弁、55…クランク角度センサー、56…触媒温度センサー、57…アクセル開度センサー、57a…アクセルペダル、58…排気ガス温度センサー、59…車速センサー、60…制御装置、61…取得部、62…モード選択部、63…燃料噴射制御部、64…EGR制御部、65…添加制御部、66…バルブ制御部、67…通常マップ、68…昇温マップ、69…保温マップ、70…排気ブレーキ制御部。 10 ... Engine, 11 ... Cylinder, 12 ... Engine block, 12A ... Cylinder block, 12B ... Cylinder head, 13 ... Injector, 14 ... Intake manifold, 15 ... Exhaust manifold, 16 ... Intake passage, 17 ... Exhaust passage, 17A ... Expansion Diameter, 20 ... Piston, 21 ... Combustion chamber, 22 ... Connection rod, 23 ... Crank shaft, 25 ... Intake port, 26 ... Exhaust port, 27 ... Intake valve, 28 ... Exhaust valve, 29 ... Intake side valve mechanism, 30 ... Exhaust side valve mechanism, 35 ... Turbocharger, 36 ... Compressor, 37 ... Intercooler, 38 ... Turbine, 39 ... Air cleaner, 40 ... EGR device, 41 ... EGR passage, 42 ... EGR cooler, 43 ... EGR valve, 45 ... Exhaust gas recirculation device, 46 ... Addition part, 47 ... Selective reduction catalyst, 48 ... Tank, 49 ... Reducing agent passage, 50 ... Pump, 51 ... Addition valve, 52 ... Exhaust throttle valve, 55 ... Crank angle sensor, 56 ... catalyst temperature sensor, 57 ... accelerator opening sensor, 57a ... accelerator pedal, 58 ... exhaust gas temperature sensor, 59 ... vehicle speed sensor, 60 ... control device, 61 ... acquisition unit, 62 ... mode selection unit, 63 ... fuel injection control Unit, 64 ... EGR control unit, 65 ... addition control unit, 66 ... valve control unit, 67 ... normal map, 68 ... temperature rise map, 69 ... heat retention map, 70 ... exhaust brake control unit.

Claims (4)

燃焼室を開閉する開閉タイミングを各別に変更可能な排気バルブと吸気バルブとを有するエンジンと、
前記エンジンからの排気ガスを浄化する触媒を有する排気浄化装置と、
前記エンジンを制御する制御装置と、を備えたエンジンシステムであって、
前記制御装置は、
ドライバーからの要求トルク、前記触媒の状態、および、前記触媒に流入する排気ガスの温度である排気ガス温度を取得する取得部と、
前記エンジンの出力トルクが前記要求トルクとなるように前記エンジンへの燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御部と、
前記エンジンシステムの制御モードを選択するモード選択部と、
前記排気バルブの開閉と吸気バルブの開閉とを制御するバルブ制御部と、を備え、
前記モード選択部は、前記触媒が活性状態にあり、かつ、前記排気ガス温度が保温可能温度以上であるときに前記制御モードとして通常モードを選択し、前記触媒が活性状態にあり、かつ、前記排気ガス温度が前記保温可能温度未満であるときに前記制御モードとして保温モードを選択し、
前記保温モードにおいて、前記バルブ制御部は、前記通常モードにおける通常吸気動作を遅角させた保温吸気動作を実行するとともに、前記通常モードにおける通常排気動作を進角させた第1保温排気動作と、吸入行程において開閉して前記第1保温排気動作よりも最大リフト量が小さくかつ開弁期間の短い第2保温排気動作と、で構成されて、前記第2保温排気動作の開弁期間の少なくとも一部が前記保温吸気動作の開弁期間に重なる保温排気動作を実行する
エンジンシステム。
An engine with an exhaust valve and an intake valve that can change the opening and closing timing of opening and closing the combustion chamber separately.
An exhaust purification device having a catalyst for purifying the exhaust gas from the engine,
An engine system including a control device for controlling the engine.
The control device is
An acquisition unit that acquires the torque required from the driver, the state of the catalyst, and the exhaust gas temperature, which is the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst.
A fuel injection amount control unit that controls the fuel injection amount to the engine so that the output torque of the engine becomes the required torque.
A mode selection unit for selecting the control mode of the engine system and
A valve control unit that controls the opening and closing of the exhaust valve and the opening and closing of the intake valve is provided.
The mode selection unit selects a normal mode as the control mode when the catalyst is in the active state and the exhaust gas temperature is equal to or higher than the heat retention temperature, and the catalyst is in the active state and the mode is described. When the exhaust gas temperature is lower than the heat retention possible temperature, the heat retention mode is selected as the control mode, and the heat retention mode is selected.
In the heat retention mode, the valve control unit executes the heat retention intake operation in which the normal intake operation in the normal mode is retarded, and the first heat retention / exhaust operation in which the normal exhaust operation in the normal mode is advanced. It is composed of a second heat-retaining exhaust operation that opens and closes in the suction stroke and has a smaller maximum lift amount and a shorter valve opening period than the first heat-retaining exhaust operation, and at least one of the valve opening periods of the second heat-retaining exhaust operation. An engine system in which a unit executes a heat-retaining exhaust operation that overlaps with the valve opening period of the heat-retaining intake operation.
前記第2保温排気動作の開弁期間の全てが前記保温吸気動作の開弁期間に重なる
請求項1に記載のエンジンシステム。
The engine system according to claim 1, wherein the entire valve opening period of the second heat-retaining exhaust operation overlaps with the valve opening period of the heat-retaining intake operation.
前記モード選択部は、前記エンジンの負荷が軽負荷状態にあるときに前記保温モードを選択する
請求項1または2に記載のエンジンシステム。
The engine system according to claim 1 or 2, wherein the mode selection unit selects the heat retention mode when the load of the engine is in a light load state.
前記保温吸気動作は、前記通常吸気動作を40°CA〜75°CA遅角させた開閉動作であり、
前記第1保温排気動作は、前記通常排気動作を30°CA〜40°CA進角させた開閉動作である
請求項1〜3のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
The heat-retaining intake operation is an opening / closing operation in which the normal intake operation is retarded by 40 ° CA to 75 ° CA.
The engine system according to any one of claims 1 to 3, wherein the first heat-retaining exhaust operation is an opening / closing operation in which the normal exhaust operation is advanced by 30 ° CA to 40 ° CA.
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