JP4442459B2 - Internal combustion engine having supercharger with electric motor - Google Patents

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Description

本発明は、電動機による駆動が可能な電動機付き過給機を備えた内燃機関に関し、特に、過給機により過給された空気を有効利用するための内燃機関の制御技術に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine including a supercharger with an electric motor that can be driven by an electric motor, and more particularly, to a control technique for an internal combustion engine for effectively using air supercharged by a supercharger.
従来、例えば特許文献1に記載されているように、回転軸に電動機が取り付けられた電動機付きターボチャージャが知られている。この電動機付きターボチャージャによれば、電動機を作動させてコンプレッサを回転駆動することで、内燃機関から供給される排気エネルギの大小によらず、必要なときに必要な大きさの過給圧を得ることができる。
特開平8−182382号公報
Conventionally, as described in Patent Document 1, for example, a turbocharger with an electric motor having an electric motor attached to a rotating shaft is known. According to this turbocharger with an electric motor, a boost pressure of a necessary magnitude is obtained when necessary regardless of the magnitude of exhaust energy supplied from the internal combustion engine by operating the electric motor to rotationally drive the compressor. be able to.
JP-A-8-182382
ところで、内燃機関の排気通路には各種の触媒が配置されている。例えば、ディーゼル機関やリーンバーン式のガソリン機関の場合、排気ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)を浄化するためのNOx触媒が配置される場合がある。このNOx触媒には、排気ガス中に含まれる硫黄酸化物(SOx)も吸蔵され、その吸蔵量に応じてNOx触媒の浄化能力は低下する。このため、NOx触媒を備えたディーゼル機関では、排気ガス中に燃料を添加することによってNOx触媒に還元剤を供給するとともに、燃料の酸化反応によって触媒床温を上昇させ、それにより吸蔵したSOxを放出させてNOx触媒を再生する制御(S再生制御という)が実施されている。   By the way, various catalysts are arranged in the exhaust passage of the internal combustion engine. For example, in the case of a diesel engine or a lean burn type gasoline engine, a NOx catalyst for purifying nitrogen oxide (NOx) contained in exhaust gas may be arranged. The NOx catalyst also stores sulfur oxides (SOx) contained in the exhaust gas, and the purification capacity of the NOx catalyst is reduced according to the amount of storage. For this reason, in a diesel engine equipped with a NOx catalyst, a reducing agent is supplied to the NOx catalyst by adding fuel to the exhaust gas, and the catalyst bed temperature is raised by an oxidation reaction of the fuel, thereby storing the stored SOx. A control (referred to as “S regeneration control”) for regenerating and regenerating the NOx catalyst is performed.
また、ディーゼル機関の場合、排気ガス中に含まれる粒子状物質(PM)を捕集するためのDPF(Diesel Particulate Filter)や、NOx触媒とDPFの両機能を備えたDPNR(Diesel Particulate-NOx Reduction system)が配置される場合もある。これら触媒の捕集能力を維持するためには、捕集したPMを定期的に燃焼させて触媒を再生する必要がある(PM再生制御という)。例えば、DPFを備えたディーゼル機関では、PM再生制御として、空燃比をリーンに維持した状態で通常の燃料噴射に加えて排気行程での燃料噴射が行われる。排気行程で噴射された燃料は燃焼によって排気ガスの温度を上昇させ、DPF上でのPMの燃焼を促進させる。また、DPNRを備えたディーゼル機関では、PM再生制御として、前述のNOx触媒におけるS再生制御と同様、排気ガス中に燃料を添加することが行われる。添加された燃料は還元剤となってDPNRに吸蔵されたNOxを還元するともに、酸化反応によって触媒床温を上昇させる。そして、NOxの還元時に発生する酸素によってPMが酸化浄化される。   In the case of diesel engines, DPF (Diesel Particulate Filter) for collecting particulate matter (PM) contained in exhaust gas, and DPNR (Diesel Particulate-NOx Reduction) with both functions of NOx catalyst and DPF system) may be deployed. In order to maintain the collection ability of these catalysts, it is necessary to regenerate the catalyst by periodically burning the collected PM (referred to as PM regeneration control). For example, in a diesel engine equipped with a DPF, fuel injection in an exhaust stroke is performed in addition to normal fuel injection in a state where the air-fuel ratio is maintained lean as PM regeneration control. The fuel injected in the exhaust stroke raises the temperature of the exhaust gas by combustion and promotes the combustion of PM on the DPF. In a diesel engine equipped with DPNR, fuel is added to the exhaust gas as PM regeneration control, similar to the above-described S regeneration control in the NOx catalyst. The added fuel acts as a reducing agent to reduce NOx occluded in the DPNR and raise the catalyst bed temperature by an oxidation reaction. Then, PM is oxidized and purified by oxygen generated during the reduction of NOx.
上記のS再生制御とPM再生制御の何れの制御でも、制御中は触媒床温が上昇するが、触媒床温が上昇しすぎると触媒の成分の劣化を招いてしまう。このため、S再生制御やPM再生制御の実施中は、触媒床温が上昇しすぎないように適宜、触媒を冷却することが要求される。   In any of the above S regeneration control and PM regeneration control, the catalyst bed temperature rises during the control. However, if the catalyst bed temperature rises too much, the catalyst components deteriorate. For this reason, during the execution of the S regeneration control and the PM regeneration control, it is required to appropriately cool the catalyst so that the catalyst bed temperature does not rise too much.
また、ディーゼル機関の場合、排気ガス中に燃料を添加する手段として、排気マニホールド内に排気燃料添加インジェクタが設けられる場合がある。排気マニホールド内は非常に高温であるため、排気燃料添加インジェクタの先端温度も高温になりやすい。しかし、先端温度があまりにも高くなると、燃料が霧化せずにデポジットとなって堆積してしまったり、燃料の焼きつきによってインジェクタが詰まったりしてしまう可能性がある。したがって、排気燃料添加インジェクタを備える場合には、その先端温度が高温にならないように、適宜に冷却することも求められる。   In the case of a diesel engine, an exhaust fuel addition injector may be provided in the exhaust manifold as a means for adding fuel to the exhaust gas. Since the exhaust manifold is very hot, the tip temperature of the exhaust fuel addition injector tends to be high. However, if the tip temperature becomes too high, the fuel may not be atomized and may be deposited as deposits, or the injector may be clogged due to fuel burn-in. Therefore, when an exhaust fuel addition injector is provided, it is also required to cool the tip appropriately so that the tip temperature does not become high.
さらに、コモンレール式のディーゼル機関の場合、コモンレールからインジェクタに供給された高圧燃料のうち、インジェクタから噴射されなかった燃料は、リターン流路を通って燃料タンクに戻される。圧縮された燃料は高温になっているため、そのまま燃料タンクに戻すとタンク内の燃料温度が上昇し、燃料タンクからコモンレールへ燃料を圧送するサプライポンプのポンプ効率が低下してしまう。したがって、インジェクタで残った燃料を燃料タンクへ戻す場合には、タンク内温度が上昇しないように、燃料を冷却してから燃料タンクへ戻すことが求められる。   Further, in the case of a common rail type diesel engine, the fuel not injected from the injector among the high pressure fuel supplied from the common rail to the injector is returned to the fuel tank through the return flow path. Since the compressed fuel is at a high temperature, returning it to the fuel tank as it is, the fuel temperature in the tank rises, and the pump efficiency of the supply pump that pumps the fuel from the fuel tank to the common rail decreases. Therefore, when returning the fuel remaining in the injector to the fuel tank, it is required to cool the fuel and return it to the fuel tank so that the temperature in the tank does not rise.
以上の例のように、内燃機関には、適宜の冷却が必要となる部位が多数存在する。これら被冷却部を冷却する方法としては、冷却水や冷却空気を用いることが考えられるが、特許文献1に記載されるような電動機付き過給機を有する内燃機関であれば、過給された空気をバイパスして被冷却部に冷却空気として供給することができる。電動機付き過給機は、電動機によって過給圧を制御することができるので、過給された空気の一部をバイパスしても内燃機関の運転に支障をきたすことはない。   As in the above example, the internal combustion engine has many parts that require appropriate cooling. As a method for cooling these parts to be cooled, it is conceivable to use cooling water or cooling air. However, if the internal combustion engine has a supercharger with an electric motor as described in Patent Document 1, it is supercharged. The air can be bypassed and supplied to the cooled part as cooling air. Since the supercharger with an electric motor can control the supercharging pressure by the electric motor, even if a part of the supercharged air is bypassed, the operation of the internal combustion engine is not hindered.
本発明の目的は、電動機付き過給機によって過給された空気を冷却空気として利用することで、内燃機関の被冷却部を効率的に冷却できるようにした電動機付き過給機を有する内燃機関を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an internal combustion engine having a supercharger with an electric motor that can efficiently cool a portion to be cooled by using the air supercharged by the supercharger with the electric motor as cooling air. Is to provide.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、電動機付き過給機を有する内燃機関であって、
内燃機関の吸気通路に配置され、電動機によって駆動可能な過給機と、
前記過給機により過給された空気の一部を前記内燃機関の被冷却部に導入する冷却空気導入路と、
前記冷却空気導入路を開閉する開閉弁と、
前記被冷却部の冷却の必要性を判定し、判定結果から冷却の必要有りと判断した場合には、前記開閉弁を開弁するとともに、前記電動機を作動させて前記過給機の過給圧を上昇させる制御手段と、
を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a first invention is an internal combustion engine having a supercharger with an electric motor,
A supercharger disposed in the intake passage of the internal combustion engine and drivable by an electric motor;
A cooling air introduction path for introducing a part of the air supercharged by the supercharger into the cooled part of the internal combustion engine;
An on-off valve for opening and closing the cooling air introduction path;
When the necessity of cooling of the cooled part is determined and it is determined that cooling is necessary from the determination result, the on-off valve is opened and the electric motor is operated to increase the supercharging pressure of the supercharger Control means for raising
It is characterized by having.
第2の発明は、第1の発明において、前記過給器の過給圧を検出する過給圧検出手段を備え、
前記制御手段は、前記開閉弁の開弁後、前記過給圧検出手段により検出される実過給圧が目標過給圧よりも低下したら、実過給圧を目標過給圧まで上昇させるように前記電動機を作動させることを特徴としている。
According to a second invention, in the first invention, a supercharging pressure detection means for detecting a supercharging pressure of the supercharger is provided,
The control means increases the actual supercharging pressure to the target supercharging pressure when the actual supercharging pressure detected by the supercharging pressure detecting means is lower than the target supercharging pressure after the opening / closing valve is opened. The above-mentioned electric motor is operated.
第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記内燃機関が所定の高回転且つ高負荷領域で運転されているときには、前記開閉弁の開弁を禁止する禁止手段を備えることを特徴としている。   According to a third invention, in the first or second invention, when the internal combustion engine is operated in a predetermined high rotation and high load region, the invention has a prohibiting means for prohibiting the opening and closing of the on-off valve. It is said.
また、第4の発明は、電動機付き過給機を有する内燃機関であって、
内燃機関の吸気通路に配置され、電動機によって駆動可能な過給機と、
前記過給機により過給された空気の一部を前記内燃機関の被冷却部に導入する冷却空気導入路と、
前記冷却空気導入路を開閉する開閉弁と、
前記過給機のサージ状態を判定し、判定結果からサージ回避を行うべきであると判断した場合には、前記開閉弁を開弁する制御手段と、
を備えることを特徴としている。
The fourth invention is an internal combustion engine having a supercharger with an electric motor,
A supercharger disposed in the intake passage of the internal combustion engine and drivable by an electric motor;
A cooling air introduction path for introducing a part of the air supercharged by the supercharger into the cooled part of the internal combustion engine;
An on-off valve for opening and closing the cooling air introduction path;
When determining the surge state of the supercharger and determining that the surge avoidance should be performed from the determination result, control means for opening the on-off valve;
It is characterized by having.
第5の発明は、第1乃至第4の何れか1つの発明において、前記被冷却部は、排気ガス中に燃料を添加する燃料添加インジェクタであることを特徴としている。   According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the cooled portion is a fuel addition injector for adding fuel to exhaust gas.
第6の発明は、第1乃至第4の何れか1つの発明において、前記被冷却部は、排気通路に配置された触媒であることを特徴としている。   A sixth invention is characterized in that, in any one of the first to fourth inventions, the cooled portion is a catalyst arranged in an exhaust passage.
第7の発明は、第1乃至第4の何れか1つの発明において、前記被冷却部は、筒内に燃料を噴射する筒内インジェクタと燃料タンクとを接続し、前記筒内インジェクタから噴射されなかった燃料を前記燃料タンクに戻すための燃料流路であることを特徴としている。   In a seventh aspect based on any one of the first to fourth aspects, the portion to be cooled is connected to an in-cylinder injector that injects fuel into a cylinder and a fuel tank, and is injected from the in-cylinder injector. It is a fuel flow path for returning the missing fuel to the fuel tank.
第8の発明は、第1乃至第7の何れか1つの発明において、前記過給機により過給された空気を冷却するインタークーラを備え、
前記冷却空気導入路は前記インタークーラにより冷却された空気の一部を前記被冷却部に導入することを特徴としている。
An eighth invention includes an intercooler for cooling air supercharged by the supercharger in any one of the first to seventh inventions,
The cooling air introduction path is characterized in that a part of the air cooled by the intercooler is introduced into the cooled part.
第1の発明によれば、内燃機関の被冷却部を冷却する必要がある場合には、開閉弁が開弁することで、過給機により過給された空気の一部が冷却空気導入路を通って被冷却部に供給される。また、電動機が作動して過給機が駆動されることで、過給空気の一部が冷却空気としてバイパスされることによる過給圧の低下が補償される。これにより、内燃機関の運転に支障をきたすことなく、内燃機関の被冷却部を効率的に冷却することができる。   According to the first invention, when it is necessary to cool the cooled part of the internal combustion engine, the on-off valve is opened so that a part of the air supercharged by the supercharger is cooled air introduction passage. And supplied to the cooled part. In addition, since the electric motor is activated and the supercharger is driven, a decrease in the supercharging pressure due to a part of the supercharged air being bypassed as cooling air is compensated. Thereby, the to-be-cooled part of the internal combustion engine can be efficiently cooled without hindering the operation of the internal combustion engine.
特に、第2の発明によれば、電動機は過給圧が目標過給圧になるように過給機を駆動するので、過給空気の一部を冷却空気として用いながら、過給圧を目標過給圧に維持することができる。   In particular, according to the second aspect of the invention, since the electric motor drives the supercharger so that the supercharging pressure becomes the target supercharging pressure, the supercharging pressure is targeted while using a part of the supercharging air as cooling air. The supercharging pressure can be maintained.
また、第3の発明によれば、内燃機関が高回転高負荷領域で運転されているときには、過給された空気はバイパスされることなく、そのまま内燃機関に供給されるので、内燃機関がトルク不足になることを防止することができる。   According to the third aspect of the invention, when the internal combustion engine is operated in the high rotation and high load region, the supercharged air is supplied to the internal combustion engine as it is without being bypassed. It is possible to prevent a shortage.
なお、電動機付き過給機は、空気量が少ない低回転時でも高過給圧を実現できる反面、過給機のサージ限界を超えやすい。第4の発明によれば、過給機のサージ回避が必要な場合には、開閉弁が開弁することで、過給機により過給された空気の一部は内燃機関ではなく、冷却空気導入路を通って被冷却部に供給される。これにより、内燃機関への空気供給量が少ない場合でも、過給機を通過する空気量を確保することができ、サージの発生を抑制することができる。さらに、バイパスした過給空気を被冷却部に供給することで、被冷却部を冷却することができる。   A supercharger with an electric motor can achieve a high supercharging pressure even at a low speed with a small amount of air, but easily exceeds the surge limit of the supercharger. According to the fourth invention, when it is necessary to avoid surge of the supercharger, the on-off valve is opened, so that part of the air supercharged by the supercharger is not the internal combustion engine but the cooling air. It is supplied to the part to be cooled through the introduction path. Thereby, even when the amount of air supplied to the internal combustion engine is small, the amount of air passing through the supercharger can be secured, and the occurrence of surge can be suppressed. Furthermore, the cooled portion can be cooled by supplying the bypassed supercharged air to the cooled portion.
第5の発明によれば、燃料添加インジェクタの先端温度の上昇を防止することができ、デポジットの堆積や、燃料の焼きつきによる詰まりを防止することができる。   According to the fifth aspect, it is possible to prevent an increase in the tip temperature of the fuel addition injector, and it is possible to prevent clogging due to deposit accumulation and fuel burn-in.
第6の発明によれば、触媒の温度上昇を抑制して触媒の成分の劣化を防止することができる。   According to the sixth invention, it is possible to prevent the catalyst components from deteriorating by suppressing the temperature rise of the catalyst.
第7の発明によれば、燃料タンク内の燃料温度の上昇を抑制し、筒内インジェクタに燃料を圧送するポンプのポンプ効率の低下を防止することができる。   According to the seventh aspect, it is possible to suppress an increase in the fuel temperature in the fuel tank, and to prevent a decrease in pump efficiency of a pump that pumps fuel to the in-cylinder injector.
第8の発明によれば、被冷却部にはインタークーラにより冷却された空気が供給されるので、被冷却部をより効率的に冷却することができる。   According to the eighth aspect, since the air cooled by the intercooler is supplied to the cooled part, the cooled part can be cooled more efficiently.
実施の形態1.
以下、図1及び図2を参照して、本発明の実施の形態1について説明する。
図1は本発明の実施の形態1としての電動機付き過給器を有する内燃機関の概略構成図である。本実施形態では、電動機付きターボチャージャ(モータアシストターボチャージャ、略してMATとも言う)を有するディーゼル機関に本発明を適用している。ディーゼル機関は、複数の気筒(図1では4つの気筒)を有するエンジン本体2、エンジン本体2に燃料を供給する燃料供給系、エンジン本体2に空気を供給する吸気系、エンジン本体2から排気ガスを排出する排気系、そして、ディーゼル機関全体の運転を制御する制御系から構成されている。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine having a supercharger with an electric motor as Embodiment 1 of the present invention. In the present embodiment, the present invention is applied to a diesel engine having a turbocharger with an electric motor (motor-assisted turbocharger, also referred to as MAT for short). The diesel engine includes an engine body 2 having a plurality of cylinders (four cylinders in FIG. 1), a fuel supply system that supplies fuel to the engine body 2, an intake system that supplies air to the engine body 2, and exhaust gas from the engine body 2. Exhaust system, and a control system that controls the operation of the entire diesel engine.
本ディーゼル機関の燃料供給系には、燃料を燃焼室内に直接噴射するための筒内インジェクタ32が備えられる。筒内インジェクタ32は気筒毎に設けられ、それぞれコモンレール34に接続されている。つまり、本ディーゼル機関は、コモンレール式のディーゼル機関として構成されている。燃料タンク38に貯留された燃料は、サプライポンプ36によって汲み上げられ、所定の燃圧まで圧縮されてコモンレール34へ供給される。サプライポンプ36は、図では省略するが、低圧ポンプと高圧ポンプとからなっている。コモンレール34から筒内インジェクタ32に供給された高圧燃料のうち、筒内インジェクタ32で噴射されずに残った燃料は、リターン流路42を通って燃料タンク38へ戻されるようになっている。   The fuel supply system of the diesel engine is provided with an in-cylinder injector 32 for directly injecting fuel into the combustion chamber. The in-cylinder injector 32 is provided for each cylinder and is connected to the common rail 34. That is, this diesel engine is configured as a common rail type diesel engine. The fuel stored in the fuel tank 38 is pumped up by the supply pump 36, compressed to a predetermined fuel pressure, and supplied to the common rail 34. Although not shown in the drawing, the supply pump 36 includes a low-pressure pump and a high-pressure pump. Of the high-pressure fuel supplied from the common rail 34 to the in-cylinder injector 32, the remaining fuel that is not injected by the in-cylinder injector 32 is returned to the fuel tank 38 through the return flow path 42.
さらに、本ディーゼル機関の燃料供給系には、燃料を排気ガス中に添加するための排気燃料添加インジェクタ40が備えられる。排気燃料添加インジェクタ40は、後述する排気系の排気マニホールド6に設けられ、サプライポンプ36から燃料の供給を受けている。ディーゼル機関では酸素過剰状態の混合気を燃焼させるため、エンジン本体2から排出される排気ガスの空燃比はリーンであるが、排気燃料添加インジェクタ40から排気ガス中に燃料を噴射することによって、排気ガスの空燃比を瞬間的にリッチにすることができる。   Further, the fuel supply system of the diesel engine is provided with an exhaust fuel addition injector 40 for adding fuel to the exhaust gas. The exhaust fuel addition injector 40 is provided in an exhaust manifold 6 of an exhaust system, which will be described later, and is supplied with fuel from a supply pump 36. In the diesel engine, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the engine body 2 is lean in order to burn the oxygen-rich mixture, but the exhaust gas is injected by injecting fuel into the exhaust gas from the exhaust fuel addition injector 40. The air-fuel ratio of the gas can be instantly made rich.
本ディーゼル機関の排気系には、エンジン本体2に接続される排気マニホールド6と、排気マニホールド6に接続される排気管10が備えられる。エンジン本体2の各気筒から排出される排気ガスは排気マニホールド6に集められ、排気マニホールド6を介して排気管10へ排出される。排気管10の途中には、触媒容器30が設けられている。触媒容器30内には、NOx触媒、DPF、或いはDPNR等の触媒48が配置される。本実施形態では、触媒48としてDPFが配置されているものとする。触媒容器30には、触媒床温を測定するための触媒床温センサ72が取り付けられている。   The exhaust system of the diesel engine is provided with an exhaust manifold 6 connected to the engine body 2 and an exhaust pipe 10 connected to the exhaust manifold 6. Exhaust gas discharged from each cylinder of the engine body 2 is collected in the exhaust manifold 6 and discharged to the exhaust pipe 10 via the exhaust manifold 6. A catalyst container 30 is provided in the middle of the exhaust pipe 10. A catalyst 48 such as a NOx catalyst, DPF, or DPNR is disposed in the catalyst container 30. In the present embodiment, it is assumed that a DPF is disposed as the catalyst 48. A catalyst bed temperature sensor 72 for measuring the catalyst bed temperature is attached to the catalyst container 30.
本ディーゼル機関の吸気系には、エンジン本体2に接続される吸気マニホールド4と、吸気マニホールド4に接続される吸気管8が備えられる。空気は大気中から吸気管8に取り込まれ、吸気マニホールド4を介して各気筒の燃焼室に分配される。吸気管8の入口には、エアクリーナ12が取り付けられている。エアクリーナ12の下流近傍には、吸気管8に吸入される空気の流量(吸入空気量)を測定するエアフローメータ76が設けられている。また、吸気マニホールド4の上流には、吸気絞り弁22が設けられている。   The intake system of the diesel engine is provided with an intake manifold 4 connected to the engine body 2 and an intake pipe 8 connected to the intake manifold 4. Air is taken into the intake pipe 8 from the atmosphere and distributed to the combustion chambers of the respective cylinders via the intake manifold 4. An air cleaner 12 is attached to the inlet of the intake pipe 8. An air flow meter 76 that measures the flow rate of air sucked into the intake pipe 8 (intake air amount) is provided in the vicinity of the downstream side of the air cleaner 12. An intake throttle valve 22 is provided upstream of the intake manifold 4.
エアフローメータ76から吸気絞り弁22に至る吸気管8の途中には、電動機付きターボチャージャ14のコンプレッサ14aが設けられている。電動機付きターボチャージャ14は、コンプレッサ14a、タービン14b、そして、コンプレッサ14aとタービン14bとの間に配置される電動機14cから構成されている。タービン14bは、前述の排気系において、排気マニホールド6から触媒容器30に至る排気管10の途中に設けられている。コンプレッサ14aとタービン14bとは連結軸によって一体に連結され、コンプレッサ14aはタービン14bに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動される。また、連結軸は電動機(交流モータ)14cのロータにもなっており、電動機14cを作動させることで、コンプレッサ14aを強制駆動することもできる。   In the middle of the intake pipe 8 from the air flow meter 76 to the intake throttle valve 22, a compressor 14a of the turbocharger 14 with an electric motor is provided. The turbocharger with electric motor 14 includes a compressor 14a, a turbine 14b, and an electric motor 14c disposed between the compressor 14a and the turbine 14b. The turbine 14b is provided in the middle of the exhaust pipe 10 from the exhaust manifold 6 to the catalyst container 30 in the above-described exhaust system. The compressor 14a and the turbine 14b are integrally connected by a connecting shaft, and the compressor 14a is rotationally driven by the exhaust energy of the exhaust gas input to the turbine 14b. The connecting shaft also serves as a rotor of an electric motor (AC motor) 14c, and the compressor 14a can be forcibly driven by operating the electric motor 14c.
コンプレッサ14aの下流には、コンプレッサ14aによって過給された空気の圧力を測定する過給圧センサ74と、過給された空気を冷却するインタークーラ16が設けられている。コンプレッサ14aからインタークーラ16に至る吸気管8の途中には、2つのバイパス管50,52が同一箇所に接続されている。一方のバイパス管50は、逆側の端部を吸気管8におけるコンプレッサ14aの上流側に接続されている。もう一方のバイパス管52は、逆側の端部を触媒容器30に接続されている。吸気管8における両バイパス管50,52の接続部には、空気の流路を切替える切替弁18が配置されている。この切替弁18は、一方のバイパス管50の入口を開閉する開閉弁と、もう一方のバイパス管52の入口を開閉する開閉弁とを兼ねている。切替弁18を操作してバイパス管50の入口を開くことで、コンプレッサ14aにより過給された空気の一部は再びコンプレッサ14aの吸気側に戻される。一方、バイパス管52の入口を開いた場合には、過給空気の一部はバイパス管(冷却空気導入路)52に流れ、冷却空気として触媒容器30内に供給される。   A supercharging pressure sensor 74 that measures the pressure of the air supercharged by the compressor 14a and an intercooler 16 that cools the supercharged air are provided downstream of the compressor 14a. Two bypass pipes 50 and 52 are connected to the same location in the middle of the intake pipe 8 from the compressor 14a to the intercooler 16. One bypass pipe 50 has an opposite end connected to the upstream side of the compressor 14 a in the intake pipe 8. The other bypass pipe 52 is connected to the catalyst container 30 at the opposite end. A switching valve 18 for switching the air flow path is disposed at a connection portion between the bypass pipes 50 and 52 in the intake pipe 8. The switching valve 18 serves as an on-off valve that opens and closes the inlet of one bypass pipe 50 and an on-off valve that opens and closes the inlet of the other bypass pipe 52. By operating the switching valve 18 and opening the inlet of the bypass pipe 50, a part of the air supercharged by the compressor 14a is returned again to the intake side of the compressor 14a. On the other hand, when the inlet of the bypass pipe 52 is opened, a part of the supercharged air flows into the bypass pipe (cooling air introduction path) 52 and is supplied into the catalyst container 30 as cooling air.
さらに、インタークーラ16から吸気絞り弁22に至る吸気管8の途中にも、別のバイパス管54が接続されている。このバイパス管54は排気マニホールド6に接続され、その端部は排気燃料添加インジェクタ40の先端部近傍に配置されている。吸気管8におけるバイパス管54の接続部には、バイパス管54の入口を開閉する開閉弁20が設けられている。開閉弁20を開くことで、インタークーラ16により冷却された過給空気の一部はバイパス管(冷却空気導入路)54に流れ、冷却空気として排気燃料添加インジェクタ40の先端に供給される。   Further, another bypass pipe 54 is connected to the intake pipe 8 from the intercooler 16 to the intake throttle valve 22. The bypass pipe 54 is connected to the exhaust manifold 6, and its end is disposed near the tip of the exhaust fuel addition injector 40. An opening / closing valve 20 that opens and closes the inlet of the bypass pipe 54 is provided at a connection portion of the bypass pipe 54 in the intake pipe 8. By opening the on-off valve 20, a part of the supercharged air cooled by the intercooler 16 flows into the bypass pipe (cooling air introduction path) 54 and is supplied to the tip of the exhaust fuel addition injector 40 as cooling air.
また、吸気絞り弁22から吸気マニホールド4に至る吸気管8の途中には、EGR管24が接続されている。EGR管24の逆側の端部は排気マニホールド6に接続され、排気ガスの一部がEGR管24を通って吸気管8に導入される。EGR管24の途中には、内部を流れる排気ガスを冷却するためのEGRクーラ26が設けられている。また、EGR管24におけるEGRクーラ26の下流には、吸気管8に導入する排気ガスの量(EGR量)を制御するためのEGR弁28が設けられている。空気に比較して比熱が高く酸素量の少ない排気ガスを吸気管8に導入することで、筒内の燃焼温度を低下させ、NOxの生成量を低減することができる。   An EGR pipe 24 is connected to the intake pipe 8 from the intake throttle valve 22 to the intake manifold 4. The opposite end of the EGR pipe 24 is connected to the exhaust manifold 6, and a part of the exhaust gas is introduced into the intake pipe 8 through the EGR pipe 24. In the middle of the EGR pipe 24, an EGR cooler 26 for cooling the exhaust gas flowing inside is provided. Further, an EGR valve 28 for controlling the amount of exhaust gas (EGR amount) introduced into the intake pipe 8 is provided downstream of the EGR cooler 26 in the EGR pipe 24. By introducing the exhaust gas having a higher specific heat than that of air and a smaller amount of oxygen into the intake pipe 8, the combustion temperature in the cylinder can be lowered and the amount of NOx produced can be reduced.
本ディーゼル機関の制御系には、ECU(Electronic Control Unit)70とモータコントローラ60が備えられる。モータコントローラ60は、ターボチャージャ14の電動機14cに電力を供給してコンプレッサ14aの回転を制御する装置である。ECU70は、ディーゼル機関全体を総合制御する制御装置である。ECU70の出力側には、モータコントローラ60の他、筒内インジェクタ32,排気燃料添加インジェクタ40,吸気絞り弁22,EGR弁28,切替弁18,開閉弁20等の種々の機器が接続され、ECU70の入力側には、エアフローメータ76,過給圧センサ74,触媒床温センサ72の他、クランク角センサ78等の種々のセンサ類が接続されている。ECU70には、これらの機器やセンサ以外にも複数の機器やセンサが接続されているが、ここではその説明は省略する。ECU70は、各センサの出力に基づき、所定の制御プログラムにしたがって各機器を駆動するようになっている。   The control system of the diesel engine includes an ECU (Electronic Control Unit) 70 and a motor controller 60. The motor controller 60 is a device that supplies electric power to the electric motor 14c of the turbocharger 14 to control the rotation of the compressor 14a. The ECU 70 is a control device that comprehensively controls the entire diesel engine. In addition to the motor controller 60, various devices such as the in-cylinder injector 32, the exhaust fuel addition injector 40, the intake throttle valve 22, the EGR valve 28, the switching valve 18, and the on-off valve 20 are connected to the output side of the ECU 70. In addition to the air flow meter 76, the supercharging pressure sensor 74, the catalyst bed temperature sensor 72, various sensors such as a crank angle sensor 78 are connected to the input side. In addition to these devices and sensors, a plurality of devices and sensors are connected to the ECU 70, but the description thereof is omitted here. The ECU 70 drives each device according to a predetermined control program based on the output of each sensor.
制御装置としてのECU70の機能の一つとして、触媒(本実施形態ではDPF)48に捕集されたPMを燃焼させて触媒48を再生させるPM再生制御がある。このPM再生制御では、全体の空燃比をリーンに維持しながら、圧縮行程での通常の燃料噴射に加えて排気行程での燃料噴射が行われる。排気行程で噴射された燃料は、燃焼により排気ガスの温度を上昇させる。高温で且つリーンな排気ガスが触媒48に供給されることで、触媒48上での酸素とPMの酸化反応が促進され、PMは燃焼して触媒48内から除去される。   As one of the functions of the ECU 70 as a control device, there is PM regeneration control for regenerating the catalyst 48 by burning PM collected by the catalyst (DPF in this embodiment) 48. In this PM regeneration control, fuel injection in the exhaust stroke is performed in addition to normal fuel injection in the compression stroke while maintaining the entire air-fuel ratio lean. The fuel injected in the exhaust stroke raises the temperature of the exhaust gas by combustion. By supplying high-temperature and lean exhaust gas to the catalyst 48, the oxidation reaction of oxygen and PM on the catalyst 48 is promoted, and PM is burned and removed from the catalyst 48.
ところで、上記のPM再生制御中、エンジン本体2から高温の排気ガスが供給され続けることによって触媒床温は上昇する。触媒48には耐用温度があり、触媒床温がこの耐用温度を超えてしまうと、触媒48の劣化が進んでしまう。触媒48の劣化を防止するためには、触媒床温が耐用温度を超えないように何等かの処置を施す必要がある。ECU70は、PM再生制御の実施中、以下に説明する触媒冷却制御を実施することにより、触媒床温が耐用温度を超えて上昇することを防止している。   By the way, during the above PM regeneration control, the catalyst bed temperature rises as the high-temperature exhaust gas continues to be supplied from the engine body 2. The catalyst 48 has a service temperature, and when the catalyst bed temperature exceeds the service temperature, the catalyst 48 is deteriorated. In order to prevent the deterioration of the catalyst 48, it is necessary to take some measures so that the catalyst bed temperature does not exceed the service temperature. The ECU 70 prevents the catalyst bed temperature from rising beyond the service temperature by performing the catalyst cooling control described below during the PM regeneration control.
図2のフローチャートは、PM再生制御の実施中、ECU70によって並行して実施される触媒冷却制御のルーチンを示している。本ルーチンの最初のステップ100では、PM再生制御の実施中か否か判定される。本ルーチンと並行してPM再生制御が実施されている場合には、PM再生制御の実施中を示すフラグが立つようになっている。本ステップでは、このフラグのオン/オフを検出することにより、PM再生制御の実施状況を判断する。PM再生制御が実施されていない場合には、本ルーチンは終了する。   The flowchart of FIG. 2 shows a routine for catalyst cooling control that is executed in parallel by the ECU 70 during execution of PM regeneration control. In the first step 100 of this routine, it is determined whether PM regeneration control is being performed. When PM regeneration control is being performed in parallel with this routine, a flag indicating that PM regeneration control is being performed is set. In this step, the implementation status of PM regeneration control is determined by detecting the on / off state of this flag. If PM regeneration control is not being performed, this routine ends.
PM再生制御の実施中の場合、次のステップ102では、触媒床温センサ72により検出される触媒床温が所定のOT温度を超えているか否か判定される。OT温度は、触媒48を冷却する必要があるかどうか判定するための基準温度である。OT温度は、触媒48の耐用温度に対してある程度の余裕をもって設定されている。触媒床温がOT温度を超えていない場合には、本ルーチンは終了する。   When the PM regeneration control is being performed, in the next step 102, it is determined whether or not the catalyst bed temperature detected by the catalyst bed temperature sensor 72 exceeds a predetermined OT temperature. The OT temperature is a reference temperature for determining whether the catalyst 48 needs to be cooled. The OT temperature is set with a certain margin with respect to the service temperature of the catalyst 48. If the catalyst bed temperature does not exceed the OT temperature, this routine ends.
触媒床温がOT温度を超えている場合には、さらにステップ104の判定が実施される。ステップ104では、本ディーゼル機関が運転されている運転領域が所定の高回転高負荷域に入っているか否か判定される。本ディーゼル機関の回転数は、クランク角センサ78から出力されるクランク角信号を用いて算出できる。また、本ディーゼル機関の負荷は、エアフローメータ76により測定される吸入空気量から求めることができる。判定の結果、本ディーゼル機関が高回転高負荷域外で運転されている場合に、次のステップ106の処理が実施される。   If the catalyst bed temperature exceeds the OT temperature, the determination in step 104 is further performed. In step 104, it is determined whether or not the operating region in which the diesel engine is operating is within a predetermined high rotation and high load region. The rotational speed of the diesel engine can be calculated using a crank angle signal output from the crank angle sensor 78. Further, the load of the diesel engine can be obtained from the intake air amount measured by the air flow meter 76. As a result of the determination, when the diesel engine is operated outside the high rotation / high load range, the processing of the next step 106 is performed.
ステップ106では、触媒容器30につながるバイパス管52が吸気管8に連通するように切替弁18が操作される。これにより、コンプレッサ14aにより過給された空気の一部がバイパス管52を通過し、冷却空気として触媒容器30内に供給される。冷却空気が触媒容器30内を流れることによって触媒48は冷却され、触媒床温の上昇が防止される。   In step 106, the switching valve 18 is operated so that the bypass pipe 52 connected to the catalyst container 30 communicates with the intake pipe 8. Thereby, a part of the air supercharged by the compressor 14a passes through the bypass pipe 52 and is supplied into the catalyst container 30 as cooling air. As the cooling air flows through the catalyst container 30, the catalyst 48 is cooled, and an increase in the catalyst bed temperature is prevented.
一方、ステップ104の判定の結果、本ディーゼル機関が高回転高負荷域で運転されている場合には、ステップ106の処理は行われずに本ルーチンは終了する。つまり、多量の空気が必要となる高回転高負荷域では、過給空気のバイパスは禁止され、全ての過給空気がエンジン本体2に供給される。これにより、空気量不足に陥ることは防止され、所望のトルクを得ることができる。なお、冷却空気の供給が禁止されることによる触媒床温の上昇は、例えばPM再生制御を一時的に中止する等、他の方法によって防止することができる。   On the other hand, if the result of determination in step 104 is that the diesel engine is operating in a high rotation / high load range, the routine ends without performing the processing in step 106. That is, in a high rotation and high load range where a large amount of air is required, bypass of the supercharged air is prohibited and all the supercharged air is supplied to the engine body 2. Thereby, it is prevented that the air amount is insufficient, and a desired torque can be obtained. An increase in the catalyst bed temperature due to the prohibition of the supply of cooling air can be prevented by other methods such as temporarily stopping the PM regeneration control.
ステップ106の処理により過給空気が触媒48にバイパスされる場合には、次のステップ108の判定が実施される。ステップ108では、過給圧センサ74により検出される過給圧が所定の目標過給圧と比較される。目標過給圧は、ディーゼル機関の回転数及び負荷に応じて決定される。比較の結果、過給圧が目標過給圧以上の場合には本ルーチンは終了するが、過給圧が目標過給圧に達しない場合には、次のステップ110の処理が実施される。   When the supercharged air is bypassed to the catalyst 48 by the process of step 106, the determination of the next step 108 is performed. In step 108, the boost pressure detected by the boost pressure sensor 74 is compared with a predetermined target boost pressure. The target boost pressure is determined according to the rotational speed and load of the diesel engine. As a result of the comparison, when the supercharging pressure is equal to or higher than the target supercharging pressure, this routine ends. However, when the supercharging pressure does not reach the target supercharging pressure, the processing of the next step 110 is performed.
ステップ110では、モータコントローラ60から電動機14cに電力が供給され、電動機14cによってターボチャージャ(MAT)14が強制駆動される(MATオン)。電動機14cによる強制駆動により、コンプレッサ14aの回転数は排気エネルギのみで回転駆動される場合よりも上昇する。その結果、過給空気の一部がバイパスされることで低下した過給圧は、再び目標過給圧に向けて上昇することになる。   In step 110, electric power is supplied from the motor controller 60 to the electric motor 14c, and the turbocharger (MAT) 14 is forcibly driven by the electric motor 14c (MAT on). Due to the forced drive by the electric motor 14c, the rotational speed of the compressor 14a rises more than when it is rotationally driven only by the exhaust energy. As a result, the supercharging pressure that has been reduced by bypassing part of the supercharging air rises again toward the target supercharging pressure.
以上説明したように、上記の触媒冷却制御ルーチンによれば、PM再生制御の実施に伴い触媒48を冷却する必要が生じた場合には、切替弁18が操作され、ターボチャージャ14により過給された空気の一部がバイパス管52を通って触媒48に供給される。その際、過給圧が目標過給圧よりも低下した場合には、電動機14cが作動してターボチャージャ14が強制駆動されることで、過給空気の一部が冷却空気としてバイパスされることによる過給圧の低下が補償される。これにより、エンジン本体2の運転に支障をきたすことなく、触媒48を効率的に冷却することができる。   As described above, according to the above-described catalyst cooling control routine, when it is necessary to cool the catalyst 48 as the PM regeneration control is performed, the switching valve 18 is operated and the turbocharger 14 is supercharged. A part of the air is supplied to the catalyst 48 through the bypass pipe 52. At this time, if the supercharging pressure is lower than the target supercharging pressure, the electric motor 14c is activated and the turbocharger 14 is forcibly driven, so that a part of the supercharging air is bypassed as cooling air. The decrease in supercharging pressure due to is compensated. As a result, the catalyst 48 can be efficiently cooled without hindering the operation of the engine body 2.
本実施形態では、ECU70により上記の触媒冷却制御ルーチンが実行されることで、第1の発明の「制御手段」が実現されている。なお、上記の触媒冷却制御ルーチンは、DPFのPM再生制御中における触媒冷却のみならず、DPNRのPM再生制御中における触媒冷却にも適用できる。また、NOx触媒やDPNRのS再生制御中における触媒冷却にも適用できる。   In the present embodiment, the above-described catalyst cooling control routine is executed by the ECU 70, thereby realizing the “control means” of the first invention. The catalyst cooling control routine described above can be applied not only to catalyst cooling during DPF PM regeneration control but also to catalyst cooling during DPNR PM regeneration control. It can also be applied to catalyst cooling during S regeneration control of NOx catalyst or DPNR.
実施の形態2.
次に、図3を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施形態の電動機付き過給器を有する内燃機関は、図1に示す構成において、ECU70に、図3のルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 2.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The internal combustion engine having the supercharger with an electric motor according to the present embodiment can be realized by causing the ECU 70 to execute the routine of FIG. 3 in the configuration shown in FIG.
本実施形態では、触媒48としてNOx触媒が備えられているものとする。この場合、触媒48に吸蔵されたSOxを放出させて触媒48を再生させるS再生制御を行う必要がある。排気燃料添加インジェクタ40により排気ガス中に燃料を添加することによって触媒48に還元剤を供給するとともに、燃料の酸化反応によって触媒床温を上昇させることで、触媒48に吸蔵されたSOxは放出される。しかし、排気ガス中に燃料を添加し続けると、触媒床温が触媒48の耐用温度を超えて過度に上昇してしまう。また、触媒48からSOxが離脱される際には、還元反応によって強い臭気を有する硫化水素が発生する。そこで、S再生制御では、触媒床温の過度な上昇を防止することと、硫化水素の発生速度を抑えることを目的として、燃料の添加を断続的に行い、触媒48に供給する排気ガスの空燃比をリーンとリッチとに断続的に切替えることが行われている。   In this embodiment, it is assumed that a NOx catalyst is provided as the catalyst 48. In this case, it is necessary to perform S regeneration control for releasing the SOx stored in the catalyst 48 to regenerate the catalyst 48. By adding fuel to the exhaust gas by the exhaust fuel addition injector 40, the reducing agent is supplied to the catalyst 48, and the catalyst bed temperature is raised by the oxidation reaction of the fuel, so that the SOx occluded in the catalyst 48 is released. The However, if fuel is continuously added to the exhaust gas, the catalyst bed temperature exceeds the service temperature of the catalyst 48 and excessively rises. Further, when SOx is released from the catalyst 48, hydrogen sulfide having a strong odor is generated by the reduction reaction. Therefore, in the S regeneration control, for the purpose of preventing an excessive rise in the catalyst bed temperature and suppressing the generation rate of hydrogen sulfide, fuel is intermittently added, and the exhaust gas supplied to the catalyst 48 is emptied. The fuel ratio is intermittently switched between lean and rich.
ところで、上記のS再生制御において、エンジン本体2から排出される排気ガスの温度がもともと高い場合、排気燃料添加インジェクタ40による燃料の添加を停止しても、触媒床温は直ちには低下しない。触媒床温が十分に低下するまでは燃料の添加は行えず、触媒48に吸蔵されたSOxを放出させることができない。S再生制御を早期に完了して通常の運転を可能にするためには、燃料の添加を停止している間に触媒床温を効率的に低下させることが必要である。ECU70は、S再生制御の実施中、以下に説明する触媒冷却制御を実施することにより、S再生制御に要する時間の短縮を図っている。   By the way, in the above S regeneration control, when the temperature of the exhaust gas discharged from the engine body 2 is originally high, the catalyst bed temperature does not immediately decrease even if the addition of fuel by the exhaust fuel addition injector 40 is stopped. The fuel cannot be added until the catalyst bed temperature is sufficiently lowered, and the SOx occluded in the catalyst 48 cannot be released. In order to complete the S regeneration control early and enable normal operation, it is necessary to efficiently lower the catalyst bed temperature while the fuel addition is stopped. The ECU 70 attempts to shorten the time required for the S regeneration control by performing the catalyst cooling control described below during the S regeneration control.
図3のフローチャートは、S再生制御の実施中、ECU70によって並行して実施される触媒冷却制御のルーチンを示している。本ルーチンの最初のステップ200では、S再生制御の実施中か否か判定される。本ルーチンと並行してS再生制御が実施されている場合には、S再生制御の実施中を示すフラグが立つようになっている。本ステップでは、このフラグのオン/オフを検出することにより、S再生制御の実施状況を判断する。S再生制御が実施されていない場合には、本ルーチンは終了する。   The flowchart in FIG. 3 shows a routine for catalyst cooling control that is executed in parallel by the ECU 70 during the execution of the S regeneration control. In the first step 200 of this routine, it is determined whether or not the S regeneration control is being performed. When S regeneration control is being performed in parallel with this routine, a flag indicating that S regeneration control is being performed is set. In this step, the implementation status of the S regeneration control is determined by detecting the on / off state of this flag. When the S regeneration control is not performed, this routine ends.
S再生制御の実施中の場合、次のステップ202では、リッチ制御中か否か、つまり、排気燃料添加インジェクタ40による燃料の添加が行われているか否か判定される。燃料の添加が行われている間は触媒床温を保つ必要があり、触媒48を冷却する必要はない。このため、リッチ制御中の場合には、本ルーチンは終了する。   When the S regeneration control is being performed, in the next step 202, it is determined whether or not the rich control is being performed, that is, whether or not fuel is being added by the exhaust fuel addition injector 40. While the fuel is being added, the catalyst bed temperature must be maintained, and the catalyst 48 need not be cooled. For this reason, this routine ends when the rich control is being performed.
リッチ制御中でない場合、次のステップ204では、触媒床温センサ72により検出される触媒床温が所定の目標床温を超えているか否か判定される。目標床温は、触媒48上でのSOxの還元反応を維持するのに必要な最低温度である。リッチ制御、つまり、燃料の添加は、触媒床温がこの目標床温まで低下することを条件として再開される。触媒床温が既に目標床温まで低下している場合には、それ以上、触媒48を冷却する必要がないので、本ルーチンは終了する。   When the rich control is not being performed, in the next step 204, it is determined whether or not the catalyst bed temperature detected by the catalyst bed temperature sensor 72 exceeds a predetermined target bed temperature. The target bed temperature is the minimum temperature necessary to maintain the SOx reduction reaction on the catalyst 48. The rich control, that is, the addition of fuel is resumed on condition that the catalyst bed temperature decreases to the target bed temperature. If the catalyst bed temperature has already dropped to the target bed temperature, it is not necessary to cool the catalyst 48 any more, so this routine ends.
一方、触媒床温が目標床温まで低下していない場合は、さらにステップ206の判定が実施される。ステップ206では、本ディーゼル機関が運転されている運転領域が所定の高回転高負荷域に入っているか否か判定される。判定の結果、本ディーゼル機関が高回転高負荷域外で運転されている場合に、次のステップ208の処理が実施される。   On the other hand, if the catalyst bed temperature has not decreased to the target bed temperature, the determination in step 206 is further performed. In step 206, it is determined whether or not the operating region in which the diesel engine is operating is within a predetermined high rotation and high load region. As a result of the determination, when the diesel engine is operated outside the high rotation / high load range, the processing of the next step 208 is performed.
ステップ208では、触媒容器30につながるバイパス管52が吸気管8に連通するように切替弁18が操作される。これにより、コンプレッサ14aにより過給された空気の一部がバイパス管52を通過し、冷却空気として触媒容器30内に供給される。冷却空気が触媒容器30内を流れることによって触媒48は冷却され、触媒床温の低下が促進される。   In step 208, the switching valve 18 is operated so that the bypass pipe 52 connected to the catalyst container 30 communicates with the intake pipe 8. Thereby, a part of the air supercharged by the compressor 14a passes through the bypass pipe 52 and is supplied into the catalyst container 30 as cooling air. As the cooling air flows through the catalyst container 30, the catalyst 48 is cooled, and a decrease in the catalyst bed temperature is promoted.
一方、ステップ206の判定の結果、本ディーゼル機関が高回転高負荷域で運転されている場合には、ステップ208及びその後のステップ210,212の処理はキャンセルされる。これにより、過給空気のバイパスは禁止され、全ての過給空気がエンジ本体2に供給されることになり、多量の空気が必要となる高回転高負荷域において空気量不足に陥ることは防止される。   On the other hand, if the result of the determination in step 206 is that the diesel engine is operating in a high rotation / high load range, the processing in step 208 and the subsequent steps 210 and 212 are cancelled. As a result, the bypass of the supercharged air is prohibited, and all the supercharged air is supplied to the engine main body 2, thus preventing the air amount from becoming insufficient in a high rotation and high load region where a large amount of air is required. Is done.
ステップ208の処理により過給空気が触媒48にバイパスされる場合には、次のステップ210の判定が実施される。ステップ210では、過給圧センサ74により検出される過給圧が所定の目標過給圧と比較される。比較の結果、過給圧が目標過給圧に達していない場合には、次のステップ212の処理が実施される。   When the supercharged air is bypassed to the catalyst 48 by the process of step 208, the determination of the next step 210 is performed. In step 210, the boost pressure detected by the boost pressure sensor 74 is compared with a predetermined target boost pressure. As a result of the comparison, when the supercharging pressure has not reached the target supercharging pressure, the processing of the next step 212 is performed.
ステップ212では、モータコントローラ60から電動機14cに電力が供給され、電動機14cによってターボチャージャ14が強制駆動される。電動機14cによりターボチャージャ14が強制駆動されることで、過給空気の一部がバイパスされることで低下した過給圧は、再び目標過給圧に向けて上昇することになる。なお、ステップ210の判定の結果、過給圧が目標過給圧に達している場合には、ステップ212の処理はキャンセルされる。   In step 212, electric power is supplied from the motor controller 60 to the electric motor 14c, and the turbocharger 14 is forcibly driven by the electric motor 14c. When the turbocharger 14 is forcibly driven by the electric motor 14c, the supercharging pressure that is reduced by bypassing part of the supercharging air rises again toward the target supercharging pressure. If the result of determination in step 210 is that the supercharging pressure has reached the target supercharging pressure, the processing in step 212 is cancelled.
次のステップ214では、触媒床温と目標床温を超えているか否か再び判定される。判定の結果、触媒床温が目標床温まで低下するまでの間、ステップ206乃至214の一連の処理が繰り返し実行される。そして、触媒床温が目標床温まで低下したら、本ルーチンは終了する。   In the next step 214, it is determined again whether the catalyst bed temperature and the target bed temperature are exceeded. As a result of the determination, a series of processes of steps 206 to 214 are repeatedly executed until the catalyst bed temperature decreases to the target bed temperature. Then, when the catalyst bed temperature has decreased to the target bed temperature, this routine ends.
以上説明したように、上記の触媒冷却制御ルーチンによれば、S再生制御において燃料の添加が一時的に停止すると、切替弁18が操作され、ターボチャージャ14により過給された空気の一部がバイパス管52を通って触媒48に供給される。その際、過給圧が目標過給圧よりも低下した場合には、電動機14cが作動してターボチャージャ14が強制駆動されることで、過給空気の一部が冷却空気としてバイパスされることによる過給圧の低下が補償される。これにより、エンジン本体2の運転に支障をきたすことなく、触媒48を効率的に冷却し、触媒床温を目標床温まで速やかに低下させることができる。   As described above, according to the above-described catalyst cooling control routine, when the addition of fuel is temporarily stopped in the S regeneration control, the switching valve 18 is operated, and a part of the air supercharged by the turbocharger 14 is obtained. The catalyst 48 is supplied through the bypass pipe 52. At this time, if the supercharging pressure is lower than the target supercharging pressure, the electric motor 14c is activated and the turbocharger 14 is forcibly driven, so that a part of the supercharging air is bypassed as cooling air. The decrease in supercharging pressure due to is compensated. Thereby, the catalyst 48 can be cooled efficiently and the catalyst bed temperature can be quickly lowered to the target bed temperature without hindering the operation of the engine body 2.
本実施形態では、ECU70により上記の触媒冷却制御ルーチンが実行されることで、第1の発明の「制御手段」が実現されている。   In the present embodiment, the above-described catalyst cooling control routine is executed by the ECU 70, thereby realizing the “control means” of the first invention.
実施の形態3.
次に、図4を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
本実施形態の電動機付き過給器を有する内燃機関は、図1に示す構成において、ECU70に、図4のルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 3.
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG.
The internal combustion engine having the supercharger with an electric motor according to the present embodiment can be realized by causing the ECU 70 to execute the routine of FIG. 4 in the configuration shown in FIG.
電動機付きターボチャージャ14は、電動機14cによる強制駆動によって空気量が少ない低回転時でも高過給圧を実現できる反面、コンプレッサ14aのサージ限界を超えやすいという特徴がある。サージを回避する手法としては、過給された空気の一部を吸気管8外に取り出し、コンプレッサ14aを通過する空気量を確保することが有効である。この場合、過給に要したエネルギを無駄にしないように、取り出した過給空気を有効に利用できるようにしたい。本実施形態では、サージ回避のために取り出した過給空気をディーゼル機関の被冷却部の冷却に用いることで、エネルギの有効利用を図っている。   The turbocharger 14 with an electric motor has a feature that it can easily exceed the surge limit of the compressor 14a while being able to achieve a high supercharging pressure even at a low rotation with a small amount of air by forced driving by the electric motor 14c. As a technique for avoiding the surge, it is effective to take a part of the supercharged air out of the intake pipe 8 and to secure the amount of air passing through the compressor 14a. In this case, it is desired to make effective use of the extracted supercharged air so as not to waste the energy required for supercharging. In the present embodiment, the supercharged air taken out for avoiding the surge is used for cooling the cooled portion of the diesel engine, so that the energy is effectively used.
本実施形態では、ディーゼル機関の被冷却部として排気燃料添加インジェクタ40を冷却する。排気燃料添加インジェクタ40は、排気マニホールド6内に配置されるために先端温度が高温になりやすい。先端温度が高温になると、燃料が霧化せずにデポジットとなって堆積する可能性や、燃料の焼きつきによって詰まりが発生する可能性がある。そこで、サージ回避のために取り出した過給空気を排気燃料添加インジェクタ40の先端に吹き付けることで、先端温度が過度に上昇することを防止する。なお、本実施形態では、触媒48としてNOx触媒が備えられており、定期的にNOx放出制御やS再生制御が実施されているものとする。   In the present embodiment, the exhaust fuel addition injector 40 is cooled as a part to be cooled of the diesel engine. Since the exhaust fuel addition injector 40 is disposed in the exhaust manifold 6, the tip temperature tends to be high. If the tip temperature becomes high, the fuel may be deposited as a deposit without being atomized, or clogging may occur due to burning of the fuel. Therefore, the supercharged air taken out for avoiding surge is blown to the tip of the exhaust fuel addition injector 40 to prevent the tip temperature from rising excessively. In this embodiment, it is assumed that a NOx catalyst is provided as the catalyst 48, and NOx release control and S regeneration control are periodically performed.
図4のフローチャートは、ECU70によって実施されるサージ回避制御のルーチンを示している。本ルーチンの最初のステップ300では、コンプレッサ14aの作動状態がサージ限界に達しているか否か判定される。サージ限界に達しているか否かは、過給圧センサ74により測定される過給圧と大気圧との圧力比、及びエアフローメータ76により測定される吸入空気量から、小流量高圧縮比と判定される場合に、サージ限界に達していると判定される。サージ限界に達していない場合には、過給空気を取り出す必要はないので、本ルーチンは終了する。   The flowchart of FIG. 4 shows a routine of surge avoidance control executed by the ECU 70. In the first step 300 of this routine, it is determined whether or not the operating state of the compressor 14a has reached the surge limit. Whether or not the surge limit has been reached is determined as a small flow rate and high compression ratio from the pressure ratio between the supercharging pressure and the atmospheric pressure measured by the supercharging pressure sensor 74 and the intake air amount measured by the air flow meter 76. If it is, it is determined that the surge limit has been reached. If the surge limit has not been reached, there is no need to take out the supercharged air, so this routine ends.
サージ限界に達している場合、次のステップ302では、NOx放出制御、或いはS再生制御(以下、NOx放出制御等)の実施中か否か判定される。本ルーチンと並行してNOx放出制御等が実施されている場合には、制御の実施中を示すフラグが立つようになっている。本ステップでは、このフラグのオン/オフを検出することにより、各制御の実施状況を判断する。これら制御が実施されているか否かにより、取り出した過給空気の供給先が異なってくる。   When the surge limit has been reached, in the next step 302, it is determined whether NOx release control or S regeneration control (hereinafter referred to as NOx release control, etc.) is being performed. When NOx release control or the like is performed in parallel with this routine, a flag indicating that control is being performed is set. In this step, the execution status of each control is determined by detecting on / off of this flag. The supply destination of the extracted supercharged air differs depending on whether or not these controls are performed.
NOx放出制御等が実施されていない場合には、排気マニホールド6につながるバイパス管54が吸気管8に連通するように開閉弁20が開かれる(ステップ304)。これにより、インタークーラ16により冷却された過給空気の一部がバイパス管54を通過し、冷却空気として排気燃料添加インジェクタ40の先端へ供給される。冷却空気が供給されることで排気燃料添加インジェクタ40は冷却され、その先端温度の上昇が抑制される。また、コンプレッサ14aを通過する空気の流量が確保されることで、コンプレッサ14aのサージも回避される。   When NOx release control or the like is not performed, the on-off valve 20 is opened so that the bypass pipe 54 connected to the exhaust manifold 6 communicates with the intake pipe 8 (step 304). Thereby, a part of the supercharged air cooled by the intercooler 16 passes through the bypass pipe 54 and is supplied as cooling air to the tip of the exhaust fuel addition injector 40. By supplying the cooling air, the exhaust fuel addition injector 40 is cooled, and an increase in the tip temperature is suppressed. Moreover, the surge of the compressor 14a is also avoided by ensuring the flow rate of the air passing through the compressor 14a.
一方、NOx放出制御等が実施されている場合には、排気燃料添加インジェクタ40への過給空気の供給は行われない。NOx放出制御等では、触媒48に供給される排出ガスの空燃比を厳密に制御する必要があるからである。したがって、この場合は、コンプレッサ14aの吸気側につながるバイパス管50に過給空気を流すように切替弁18が操作される(ステップ306)。これにより、コンプレッサ14aの排気側と吸気側とを結ぶ空気の循環路ができ、コンプレッサ14aを通過する空気の流量が確保される。なお、NOx放出制御等の実施中は、排気燃料添加インジェクタ40から燃料が噴射されており、排気燃料添加インジェクタ40は内部を通過する燃料によって冷却されている。   On the other hand, when NOx release control or the like is performed, the supercharged air is not supplied to the exhaust fuel addition injector 40. This is because in NOx release control or the like, it is necessary to strictly control the air-fuel ratio of the exhaust gas supplied to the catalyst 48. Therefore, in this case, the switching valve 18 is operated so that the supercharged air flows through the bypass pipe 50 connected to the intake side of the compressor 14a (step 306). As a result, an air circulation path connecting the exhaust side and the intake side of the compressor 14a is formed, and the flow rate of the air passing through the compressor 14a is ensured. During the execution of the NOx release control or the like, fuel is injected from the exhaust fuel addition injector 40, and the exhaust fuel addition injector 40 is cooled by the fuel passing through the inside.
以上説明したサージ回避制御ルーチンによれば、サージ回避が必要な場合には、開閉弁20が開弁することで、過給空気の一部はエンジン本体2ではなく、バイパス管54を通って排気燃料添加インジェクタ40の先端に供給される。これにより、エンジン本体2への空気供給量が少ない場合でも、コンプレッサ14aを通過する空気量を確保することができ、サージの発生を抑制することができる。さらに、バイパスした過給空気を排気燃料添加インジェクタ40に供給することで、排気燃料添加インジェクタ40の先端温度の上昇を抑制することができる。   According to the surge avoidance control routine described above, when the surge avoidance is necessary, the on-off valve 20 is opened so that a part of the supercharged air is exhausted through the bypass pipe 54 instead of the engine body 2. It is supplied to the tip of the fuel addition injector 40. Thereby, even when the air supply amount to the engine main body 2 is small, the amount of air passing through the compressor 14a can be secured, and the occurrence of surge can be suppressed. Further, by supplying the bypassed supercharged air to the exhaust fuel addition injector 40, an increase in the tip temperature of the exhaust fuel addition injector 40 can be suppressed.
本実施形態では、ECU70により上記のサージ回避制御ルーチンが実行されることで、第4の発明の「制御手段」が実現されている。   In the present embodiment, the above-described surge avoidance control routine is executed by the ECU 70, thereby realizing the “control means” of the fourth invention.
実施の形態4.
次に、図5を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。
本実施形態の電動機付き過給器を有する内燃機関は、図1に示す構成において、ECU70に、図5のルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 4.
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The internal combustion engine having the supercharger with an electric motor according to the present embodiment can be realized by causing the ECU 70 to execute the routine of FIG. 5 in the configuration shown in FIG.
実施の形態4では、排気燃料添加インジェクタ40を冷却しているが、実施の形態1,2と同様に、触媒48を冷却してもよい。本実施の形態では、ディーゼル機関の被冷却部として排気燃料添加インジェクタ40と触媒48とを冷却する。なお、本実施形態では、触媒48としてDPFが備えられ、定期的にPM放出制御が実施されているものとする。   Although the exhaust fuel addition injector 40 is cooled in the fourth embodiment, the catalyst 48 may be cooled as in the first and second embodiments. In the present embodiment, the exhaust fuel addition injector 40 and the catalyst 48 are cooled as the cooled parts of the diesel engine. In the present embodiment, it is assumed that a DPF is provided as the catalyst 48, and PM release control is periodically performed.
図5のフローチャートは、ECU70によって実施されるサージ回避制御のルーチンを示している。本ルーチンの最初のステップ400では、過給圧センサ74により測定される過給圧と大気圧との圧力比、及びエアフローメータ76により測定される吸入空気量から、コンプレッサ14aの作動状態がサージ限界に達しているか否か判定される。サージ限界に達していない場合には、過給空気をバイパスして取り出す必要はないので、本ルーチンは終了する。   The flowchart of FIG. 5 shows a routine of surge avoidance control performed by the ECU 70. In the first step 400 of this routine, the operating state of the compressor 14a is determined from the surge limit based on the pressure ratio between the supercharging pressure and the atmospheric pressure measured by the supercharging pressure sensor 74 and the intake air amount measured by the air flow meter 76. It is determined whether or not If the surge limit has not been reached, there is no need to bypass the supercharged air and this routine ends.
サージ限界に達している場合、次のステップ402では、PM再生制御の実施中か否か判定される。本ルーチンと並行してPM再生制御が実施されている場合には、制御の実施中を示すフラグが立つようになっている。本ステップでは、このフラグのオン/オフを検出することにより、PM再生制御の実施状況を判断する。PM再生制御が実施されているか否かにより、取り出した過給空気の供給先が異なってくる。   If the surge limit has been reached, in the next step 402, it is determined whether PM regeneration control is being performed. When PM regeneration control is performed in parallel with this routine, a flag indicating that control is being performed is set. In this step, the implementation status of PM regeneration control is determined by detecting the on / off state of this flag. The supply destination of the extracted supercharged air varies depending on whether or not PM regeneration control is performed.
PM再生制御が実施されていない場合には、排気マニホールド6につながるバイパス管54が吸気管8に連通するように開閉弁20が開かれる(ステップ406)。これにより、インタークーラ16により冷却された過給空気の一部がバイパス管54を通過し、冷却空気として排気燃料添加インジェクタ40の先端へ供給される。冷却空気が供給されることで排気燃料添加インジェクタ40は冷却され、その先端温度の上昇が抑制される。また、コンプレッサ14aを通過する空気の流量が確保されることで、コンプレッサ14aのサージも回避される。   When PM regeneration control is not performed, the on-off valve 20 is opened so that the bypass pipe 54 connected to the exhaust manifold 6 communicates with the intake pipe 8 (step 406). Thereby, a part of the supercharged air cooled by the intercooler 16 passes through the bypass pipe 54 and is supplied as cooling air to the tip of the exhaust fuel addition injector 40. By supplying the cooling air, the exhaust fuel addition injector 40 is cooled, and an increase in the tip temperature is suppressed. Moreover, the surge of the compressor 14a is also avoided by ensuring the flow rate of the air passing through the compressor 14a.
PM再生制御が実施されている場合には、ステップ404の判定が行われる。ステップ404では、触媒床温がOT温度を超えているか否か判定される。触媒床温がOT温度を超えている場合には、触媒48の熱劣化を防止するため、触媒容器30につながるバイパス管52が吸気管8に連通するように切替弁18が操作される(ステップ408)。これにより、過給空気の一部がバイパス管52を通過し、冷却空気として触媒容器30内に供給される。冷却空気が触媒容器30内を流れることによって触媒48は冷却され、触媒床温の上昇が防止される。また、コンプレッサ14aを通過する空気の流量が確保されることで、コンプレッサ14aのサージも回避される。   If PM regeneration control is being performed, the determination in step 404 is performed. In step 404, it is determined whether the catalyst bed temperature exceeds the OT temperature. When the catalyst bed temperature exceeds the OT temperature, the switching valve 18 is operated so that the bypass pipe 52 connected to the catalyst container 30 communicates with the intake pipe 8 in order to prevent thermal deterioration of the catalyst 48 (step). 408). Thereby, a part of the supercharged air passes through the bypass pipe 52 and is supplied into the catalyst container 30 as cooling air. As the cooling air flows through the catalyst container 30, the catalyst 48 is cooled, and an increase in the catalyst bed temperature is prevented. Moreover, the surge of the compressor 14a is also avoided by ensuring the flow rate of the air passing through the compressor 14a.
一方、触媒床温がOT温度以下の場合には、触媒48を冷却する必要がない。この場合は、コンプレッサ14aの吸気側につながるバイパス管50に過給空気を流すように切替弁18が操作される(ステップ410)。これにより、コンプレッサ14aの排気側と吸気側とを結ぶ空気の循環路ができ、コンプレッサ14aを通過する空気の流量が確保される。   On the other hand, when the catalyst bed temperature is equal to or lower than the OT temperature, it is not necessary to cool the catalyst 48. In this case, the switching valve 18 is operated so that the supercharged air flows through the bypass pipe 50 connected to the intake side of the compressor 14a (step 410). As a result, an air circulation path connecting the exhaust side and the intake side of the compressor 14a is formed, and the flow rate of the air passing through the compressor 14a is ensured.
以上説明したサージ回避制御ルーチンによれば、実施の形態3と同様、エンジン本体2への空気供給量が少ない場合でも、コンプレッサ14aを通過する空気量を確保することができ、サージの発生を抑制することができる。さらに、PM再生制御が実施されていないときは、バイパスした過給空気を排気燃料添加インジェクタ40に供給することで、排気燃料添加インジェクタ40の先端温度の上昇を抑制することができ、PM再生制御の実施中であって触媒床温が上昇しているときは、バイパスした過給空気を触媒容器30内に供給することで、触媒床温の上昇を抑制することができる。   According to the surge avoidance control routine described above, as in the third embodiment, even when the air supply amount to the engine body 2 is small, the amount of air passing through the compressor 14a can be secured and the occurrence of surge is suppressed. can do. Further, when PM regeneration control is not performed, by supplying bypassed supercharged air to the exhaust fuel addition injector 40, an increase in the tip temperature of the exhaust fuel addition injector 40 can be suppressed, and PM regeneration control is performed. When the catalyst bed temperature is rising, supplying the bypass supercharged air into the catalyst container 30 can suppress an increase in the catalyst bed temperature.
本実施形態では、ECU70により上記のサージ回避制御ルーチンが実行されることで、第4の発明の「制御手段」が実現されている。なお、触媒48がNOx触媒である場合には、上記のサージ回避制御ルーチンにおけるPM再生制御中か否かの判定をS再生制御中か否かの判定に変更すればよい。これによれば、サージ回避のためにバイパスした過給空気をNOx触媒のS再生制御中における触媒冷却に利用することができる。   In the present embodiment, the above-described surge avoidance control routine is executed by the ECU 70, thereby realizing the “control means” of the fourth invention. When the catalyst 48 is a NOx catalyst, the determination of whether or not PM regeneration control is being performed in the surge avoidance control routine may be changed to determination of whether or not S regeneration control is being performed. According to this, the supercharged air bypassed for avoiding the surge can be utilized for catalyst cooling during the S regeneration control of the NOx catalyst.
その他.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
Others.
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the following modifications may be made.
実施の形態1,2では過給空気を触媒48の冷却に利用しているが、他の被冷却部の冷却に利用してもよい。例えば、排気燃料添加インジェクタ40の冷却に利用してもよく、筒内インジェクタ32と燃料タンク38とを結ぶリターン流路42の冷却に利用してもよい。リターン流路42を冷却することで、燃料タンク38の内部温度の上昇を抑制することができ、サプライポンプ36のポンプ効率の低下を防止することができる。この場合も、過給空気のバイパスによって過給圧が低下したときには、過給圧の低下を補うように電動機14cによりターボチャージャ14を強制駆動すればよい。   Although the supercharged air is used for cooling the catalyst 48 in the first and second embodiments, it may be used for cooling other parts to be cooled. For example, it may be used for cooling the exhaust fuel addition injector 40 or may be used for cooling the return flow path 42 connecting the in-cylinder injector 32 and the fuel tank 38. By cooling the return flow path 42, it is possible to suppress an increase in the internal temperature of the fuel tank 38 and prevent a decrease in pump efficiency of the supply pump 36. Also in this case, when the supercharging pressure is reduced due to the bypass of the supercharging air, the turbocharger 14 may be forcibly driven by the electric motor 14c so as to compensate for the decrease in the supercharging pressure.
また、実施の形態3,4において、サージ回避のためにバイパスした過給空気の供給先は、排気燃料添加インジェクタ40や触媒48以外の被冷却部でもよい。例えば、上記のように、筒内インジェクタ32と燃料タンク38とを結ぶリターン流路42の冷却に用いてもよい。   In the third and fourth embodiments, the supply destination of the supercharged air that is bypassed for surge avoidance may be a portion to be cooled other than the exhaust fuel addition injector 40 and the catalyst 48. For example, as described above, the return flow path 42 that connects the in-cylinder injector 32 and the fuel tank 38 may be used for cooling.
図1の構成では、切替弁18をインタークーラ16の上流に配置しているが、開閉弁20と同様にインタークーラ16の下流に配置してもよい。これによれば、インタークーラ16により冷却された空気を触媒48に供給することができ、触媒48をより効率的に冷却することができる。その場合、切替弁18と開閉弁20を一体化して1つの切替弁として構成してもよい。   In the configuration of FIG. 1, the switching valve 18 is disposed upstream of the intercooler 16, but may be disposed downstream of the intercooler 16, similar to the on-off valve 20. According to this, the air cooled by the intercooler 16 can be supplied to the catalyst 48, and the catalyst 48 can be cooled more efficiently. In that case, the switching valve 18 and the on-off valve 20 may be integrated into a single switching valve.
また、図1の構成では、電動機付き過給器として電動機付きターボチャージャを用いているが、本発明においては、電動機付き過給器は、電動機のみによってコンプレッサを駆動する電動コンプレッサであってもよい。コンプレッサは遠心圧縮機でも、軸流圧縮機でもよい。また、図1の構成では、本発明をディーゼル機関に適用しているが、被冷却部を有する内燃機関であれば、ガソリン機関等の他の内燃機関にも適用することができる。   In the configuration of FIG. 1, a turbocharger with an electric motor is used as a supercharger with an electric motor. However, in the present invention, the supercharger with an electric motor may be an electric compressor that drives a compressor only by the electric motor. . The compressor may be a centrifugal compressor or an axial compressor. In the configuration of FIG. 1, the present invention is applied to a diesel engine, but can be applied to other internal combustion engines such as a gasoline engine as long as the internal combustion engine has a part to be cooled.
本発明の実施の形態1としての電動機付き過給器を有する内燃機関の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the internal combustion engine which has a supercharger with an electric motor as Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1において実施される触媒冷却制御ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the catalyst cooling control routine implemented in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2において実施される触媒冷却制御ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the catalyst cooling control routine implemented in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3において実施されるサージ回避制御ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the surge avoidance control routine implemented in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4において実施されるサージ回避制御ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the surge avoidance control routine implemented in Embodiment 4 of this invention.
符号の説明Explanation of symbols
2 エンジン本体
4 吸気マニホールド
6 排気マニホールド
8 吸気管
10 排気管
12 エアクリーナ
14 電動機付きターボチャージャ(MAT)
14a コンプレッサ
14b タービン
14c 電動機
16 インタークーラ
18 切替弁
20 開閉弁
22 吸気絞り弁
24 EGR管
26 EGRクーラ
28 EGR弁
30 触媒容器
32 筒内インジェクタ
34 コモンレール
36 サプライポンプ
38 燃料タンク
40 排気燃料添加インジェクタ
50 バイパス管(吸気側)
52 バイパス管(触媒側)
54 バイパス管(添加インジェクタ側)
72 リターン流路
48 触媒
60 モータコントローラ
70 ECU
72 触媒床温センサ
74 過給圧センサ
76 エアフローメータ
78 クランク角センサ
2 Engine body 4 Intake manifold 6 Exhaust manifold 8 Intake pipe 10 Exhaust pipe 12 Air cleaner 14 Turbocharger with electric motor (MAT)
14a Compressor 14b Turbine 14c Electric motor 16 Intercooler 18 Switching valve 20 On-off valve 22 Inlet throttle valve 24 EGR pipe 26 EGR cooler 28 EGR valve 30 Catalyst container 32 In-cylinder injector 34 Common rail 36 Supply pump 38 Fuel tank 40 Exhaust fuel addition injector 50 Bypass Pipe (intake side)
52 Bypass pipe (catalyst side)
54 Bypass pipe (additive injector side)
72 Return flow path 48 Catalyst 60 Motor controller 70 ECU
72 catalyst bed temperature sensor 74 supercharging pressure sensor 76 air flow meter 78 crank angle sensor

Claims (6)

  1. 内燃機関の吸気通路に配置され、電動機によって駆動可能な過給機と、
    前記過給機により過給された空気の一部を前記内燃機関の被冷却部に導入する冷却空気導入路と、
    前記冷却空気導入路を開閉する開閉弁と、
    前記被冷却部の冷却の必要性を判定し、判定結果から冷却の必要有りと判断した場合には、前記開閉弁を開弁するとともに、前記電動機を作動させて前記過給機の過給圧を上昇させる制御手段と、
    前記過給器の過給圧を検出する過給圧検出手段とを備え、
    前記制御手段は、前記開閉弁の開弁後、前記過給圧検出手段により検出される実過給圧が目標過給圧よりも低下したら、実過給圧を目標過給圧まで上昇させるように前記電動機を作動させることを特徴とする電動機付き過給機を有する内燃機関。
    A supercharger disposed in the intake passage of the internal combustion engine and drivable by an electric motor;
    A cooling air introduction path for introducing a part of the air supercharged by the supercharger into the cooled part of the internal combustion engine;
    An on-off valve for opening and closing the cooling air introduction path;
    When the necessity of cooling of the cooled part is determined and it is determined that cooling is necessary from the determination result, the on-off valve is opened and the electric motor is operated to increase the supercharging pressure of the supercharger Control means for raising
    A supercharging pressure detecting means for detecting a supercharging pressure of the supercharger;
    The control means increases the actual supercharging pressure to the target supercharging pressure when the actual supercharging pressure detected by the supercharging pressure detecting means is lower than the target supercharging pressure after the opening / closing valve is opened. An internal combustion engine having a supercharger with an electric motor, wherein the electric motor is operated .
  2. 前記内燃機関が所定の高回転且つ高負荷領域で運転されているときには、前記開閉弁の開弁を禁止する禁止手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の電動機付き過給機を有する内燃機関。 2. The supercharger with an electric motor according to claim 1 , further comprising prohibiting means for prohibiting opening of the on-off valve when the internal combustion engine is operated in a predetermined high rotation and high load region. Internal combustion engine.
  3. 前記被冷却部は、排気ガス中に燃料を添加する燃料添加インジェクタであることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動機付き過給機を有する内燃機関。 The internal combustion engine having a supercharger with an electric motor according to claim 1 or 2, wherein the cooled part is a fuel addition injector for adding fuel to exhaust gas.
  4. 前記被冷却部は、排気通路に配置された触媒であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動機付き過給機を有する内燃機関。 The internal combustion engine having a supercharger with an electric motor according to claim 1 or 2, wherein the cooled part is a catalyst disposed in an exhaust passage.
  5. 前記被冷却部は、筒内に燃料を噴射する筒内インジェクタと燃料タンクとを接続し、前記筒内インジェクタから噴射されなかった燃料を前記燃料タンクに戻すための燃料流路であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動機付き過給機を有する内燃機関。 The cooled portion is a fuel flow path for connecting a cylinder injector for injecting fuel into a cylinder and a fuel tank and returning the fuel not injected from the cylinder injector to the fuel tank. An internal combustion engine having the supercharger with an electric motor according to claim 1 or 2 .
  6. 前記過給機により過給された空気を冷却するインタークーラを備え、
    前記冷却空気導入路は前記インタークーラにより冷却された空気の一部を前記被冷却部に導入することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の電動機付き過給機を有する内燃機関。
    An intercooler for cooling the air supercharged by the supercharger;
    6. The supercharger with an electric motor according to claim 1, wherein the cooling air introduction path introduces a part of the air cooled by the intercooler to the cooled portion. 7. Internal combustion engine.
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