JP4826503B2 - Exhaust control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、排気ガスを排気通路から吸気通路へ還流する排気還流通路を備える内燃機関の排気制御に関する。 The present invention relates to exhaust control of an internal combustion engine including an exhaust gas recirculation passage that recirculates exhaust gas from an exhaust passage to an intake passage.
従来から、排気通路に燃料を添加する燃料添加弁を設け、触媒やフィルタなどの排気浄化装置の再生のために燃料添加を行う内燃機関の排気浄化システムが知られている。例えば排気浄化装置として窒素酸化物(NOx)の吸蔵還元型触媒が設けられている場合、燃料添加弁から還元剤としての燃料を添加することにより、排気をリッチ状態としてNOxを還元する。また、排気浄化装置としてDPF(Diesel Particulate Filter)などのフィルタが設けられている場合、フィルタに堆積した粒子状物質(PM)の再生のために燃料添加が行われる。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an exhaust purification system for an internal combustion engine that is provided with a fuel addition valve for adding fuel to an exhaust passage and adds fuel for regeneration of an exhaust purification device such as a catalyst or a filter. For example, when a nitrogen oxide (NOx) occlusion reduction type catalyst is provided as an exhaust purification device, NOx is reduced by adding fuel as a reducing agent from a fuel addition valve to make exhaust rich. In addition, when a filter such as DPF (Diesel Particulate Filter) is provided as an exhaust purification device, fuel is added to regenerate particulate matter (PM) accumulated on the filter.
一方、内燃機関から排気通路に排出される排気ガスの一部を吸気側に還流させることにより燃焼温度を低下させ、NOxの生成を抑制する排気還流(EGR)装置が知られている。特許文献1には、排気通路の触媒より上流側の位置から排気ガスを吸気側に還流させるEGR装置に加えて、触媒より下流側の位置から排気ガスを吸気側に還流させるEGR装置を備える排気浄化システムが記載されている。
On the other hand, an exhaust gas recirculation (EGR) device is known in which a part of exhaust gas discharged from an internal combustion engine to the exhaust passage is recirculated to the intake side to lower the combustion temperature and suppress the generation of NOx. In
また、特許文献2には、触媒再生のために排気中に燃料添加を行う際には、EGR装置による排気の還流を停止する手法が記載されている。
特許文献1のように、燃料添加弁より下流側から排気ガスを吸気側に還流させるEGR装置を備える排気浄化システムの場合、触媒の再生制御のための燃料添加により触媒やDPFで発生した二酸化炭素(CO2)が吸気側に回り込んで内燃機関の燃焼状態が変動し、トルクが変動するため、燃料添加による再生制御と、EGRによるNOx低減を両立することが難しくなる。特に、加速時などの内燃機関の過渡状態では、吸入空気量が変化し、大量のCO2が吸気側へ還流されて、EGR量が上限値を超えて失火などの不具合を生じる恐れがある。
In the case of an exhaust gas purification system including an EGR device that recirculates exhaust gas from the downstream side to the intake side from the fuel addition valve as in
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、排気通路に設けられた燃料添加弁より下流から排気を還流させる排気還流装置を備える場合に、触媒再生制御中かつ内燃機関の過渡状態において、EGR量が上限値を超えないように制御することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and in the case of including an exhaust gas recirculation device that recirculates exhaust gas downstream from a fuel addition valve provided in an exhaust passage, the catalyst regeneration control is in progress and the internal combustion engine is in a transient state. The purpose is to control the EGR amount so as not to exceed the upper limit.
本発明の1つの観点では、内燃機関の排気制御装置は、前記内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置と、前記排気通路における前記排気浄化装置の上流側位置に設けられた燃料添加手段と、前記排気通路における前記排気浄化装置の上流側位置から前記内燃機関の吸気側へ排気を還流させる第1の排気還流装置と、前記排気通路における前記排気浄化装置の下流側位置から前記内燃機関の吸気側へ排気を還流させる第2の排気還流装置と、前記燃料添加手段を用いた排気浄化装置の再生制御中であり、かつ、前記内燃機関が過渡状態にある場合に、前記第1及び第2の排気還流装置による総排気還流量が所定の上限値を超えるときには、前記第2の排気還流装置の排気還流量を維持したまま、前記第1の排気還流装置の排気還流量を減少させる制御手段と、を備える。 In one aspect of the present invention, an exhaust control device for an internal combustion engine includes an exhaust purification device provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, and fuel addition means provided in an upstream position of the exhaust purification device in the exhaust passage. A first exhaust gas recirculation device that recirculates exhaust gas from an upstream position of the exhaust gas purification device in the exhaust passage to an intake air side of the internal combustion engine, and an internal combustion engine from a downstream position of the exhaust gas purification device in the exhaust passage. When the regeneration control of the second exhaust gas recirculation device for recirculating exhaust gas to the intake side of the exhaust gas and the exhaust gas purification device using the fuel addition means is being performed and the internal combustion engine is in a transient state, when the total exhaust gas recirculation amount by the second exhaust gas recirculation device exceeds a predetermined upper limit value, while maintaining the exhaust gas recirculation amount of the second exhaust gas recirculation system, reducing the exhaust gas recirculation amount of the first exhaust gas recirculation system Comprising a make control means.
上記の内燃機関の排気制御装置では、排気通路上に、例えばDPF、NOx吸蔵還元触媒などの排気浄化装置が設けられている。排気浄化装置の上流側には、燃料添加弁などの燃料添加手段が設けられる。燃料添加手段は、DPFに対するPM再生、NOx吸蔵還元触媒に対するNOx還元及び硫黄被毒回復などの触媒再生のために、排気通路に燃料を添加することができる。また、排気浄化装置の上流側から吸気側へ排気を還流させる第1の排気還流装置と、排気浄化装置の下流側から吸気側へ排気を還流させる第2の排気還流装置とが設けられる。 In the exhaust control device for an internal combustion engine described above, an exhaust purification device such as a DPF and a NOx storage reduction catalyst is provided on the exhaust passage. Fuel addition means such as a fuel addition valve is provided upstream of the exhaust purification device. The fuel addition means can add fuel to the exhaust passage for catalyst regeneration such as PM regeneration for the DPF, NOx reduction for the NOx storage reduction catalyst, and sulfur poisoning recovery. In addition, a first exhaust gas recirculation device that recirculates exhaust gas from the upstream side of the exhaust gas purification device to the intake side and a second exhaust gas recirculation device that recirculates exhaust gas from the downstream side of the exhaust gas purification device to the intake side are provided.
燃料添加による排気浄化装置の再生制御中においては、添加燃料が触媒で燃焼することによりCO2が発生し、これが第2の排気還流装置によって吸気側へ還流される。エンジンの定常状態では、このCO2の回り込みも考慮した上で排気還流量(EGR量)の上限値が設定され、排気還流量が制御されているため問題は生じない。しかし、加速要求などによりエンジンが過渡状態になった場合、それに伴う吸入空気量やエンジン回転数などの変化により、CO2の回り込み量が増大すると、EGR量がEGR上限値を超えて失火などを生じる恐れがある。そこで、再生制御中にエンジンが過渡状態になった場合に、排気還流量が上限値を超えると判断されるときには、第2の排気還流装置の排気還流量を維持したまま、応答の早い第1の排気還流装置の排気還流量を減少させることにより、失火などの発生を防止する。 During regeneration control of the exhaust purification device by adding fuel, CO 2 is generated by the added fuel combusting with the catalyst, and this is recirculated to the intake side by the second exhaust recirculation device. In the steady state of the engine, there is no problem because the upper limit value of the exhaust gas recirculation amount (EGR amount) is set and the exhaust gas recirculation amount is controlled in consideration of the CO 2 wraparound. However, when the engine is in a transitional state due to an acceleration request, etc., if the amount of sneak in CO 2 increases due to changes in the intake air amount and the engine speed, etc., the EGR amount exceeds the EGR upper limit value and misfires occur. May occur. Therefore, when it is determined that the exhaust gas recirculation amount exceeds the upper limit when the engine is in a transient state during the regeneration control, the first quick response is made while maintaining the exhaust gas recirculation amount of the second exhaust gas recirculation device . By reducing the exhaust gas recirculation amount of the exhaust gas recirculation apparatus, the occurrence of misfires is prevented.
本発明の他の観点では、内燃機関の排気制御装置は、前記内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置と、前記排気通路における前記排気浄化装置の上流側位置に設けられた燃料添加手段と、前記排気通路における前記排気浄化装置の上流側位置から前記内燃機関の吸気側へ排気を還流させる第1の排気還流装置と、前記排気通路における前記排気浄化装置の下流側位置から前記内燃機関の吸気側へ排気を還流させる第2の排気還流装置と、前記燃料添加手段を用いた排気浄化装置の再生制御中であり、かつ、前記内燃機関が過渡状態にある場合に、前記第1及び第2の排気還流装置による総排気還流量が所定の上限値を超えるときには、前記第1及び第2の排気還流装置の総排気還流率を維持したまま、前記第1の排気還流装置の排気還流率を増加させるとともに、前記第2の排気還流装置の排気還流率を相対的に減少させる制御手段と、を備える。この排気制御装置では、全体の排気還流量における第2の排気還流装置の割合を相対的に低下させることにより、第2の排気還流装置により発生するCO2の回り込みの影響を低減し、排気還流量が上限値を超えることを防止する。この場合の好適な例では、上記の内燃機関の排気制御装置は、可変ターボチャージャを備え、前記制御手段は前記可変ターボ過給機を閉じ側に制御する。 In another aspect of the present invention, an exhaust control device for an internal combustion engine includes an exhaust purification device provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, and a fuel addition means provided in an upstream position of the exhaust purification device in the exhaust passage. A first exhaust gas recirculation device that recirculates exhaust gas from an upstream position of the exhaust gas purification device in the exhaust passage to an intake air side of the internal combustion engine, and an internal combustion engine from a downstream position of the exhaust gas purification device in the exhaust passage. When the regeneration control of the second exhaust gas recirculation device for recirculating exhaust gas to the intake side of the exhaust gas and the exhaust gas purification device using the fuel addition means is being performed and the internal combustion engine is in a transient state, When the total exhaust gas recirculation amount by the second exhaust gas recirculation device exceeds a predetermined upper limit, the exhaust gas return of the first exhaust gas recirculation device is maintained while maintaining the total exhaust gas recirculation rate of the first and second exhaust gas recirculation devices. With increasing rate, and a control means for relatively reducing an exhaust gas recirculation rate of the second exhaust gas recirculation system. In this exhaust control device, the ratio of the second exhaust gas recirculation device in the total exhaust gas recirculation amount is relatively lowered, so that the influence of CO 2 wraparound generated by the second exhaust gas recirculation device is reduced, and the exhaust gas return is reduced. Prevents the flow rate from exceeding the upper limit. In a preferred example in this case, the exhaust control device for an internal combustion engine includes a variable turbocharger, and the control means controls the variable turbocharger to the closed side.
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
[装置構成]
図1は、本発明の実施形態に係る内燃機関の排気制御装置の概略構成を示すブロック図である。なお、図1において、実線の矢印は吸気及び排気の流れを示し、破線の矢印は制御信号を示す。
[Device configuration]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an exhaust control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, solid arrows indicate the flow of intake and exhaust, and broken arrows indicate control signals.
図1において、内燃機関の排気制御装置100は、第1〜第4(#1〜#4)気筒を有する直列4気筒の内燃機関(以下、「エンジン」と呼ぶ。)10を備える。エンジン10の各気筒は、吸気マニホールド11及び排気マニホールド12に接続されている。エンジン10は、各気筒に設けられた燃料噴射弁15と、各燃料噴射弁15に対して高圧の燃料を供給するコモンレール14とを備え、コモンレール14には不図示の燃料ポンプにより燃料が高圧状態で供給される。燃料噴射弁15からの燃料噴射量及び噴射タイミングは、ECU7から供給される制御信号S4により制御される。
In FIG. 1, an
吸気マニホールド11に接続された吸気通路20には、エンジン10への流入空気量を計測するエアフローメータ21と、スロットル弁22と、ターボチャージャ23のコンプレッサ23aと、吸気を冷却するインタークーラ24とが設けられている。エアフローメータ21からの検出信号S1はECU7へ供給される。スロットル弁22の開度は、ECU7から供給される制御信号S2により制御される。ターボチャージャ23は可変ノズル式であり、ECU7からの制御信号S8に基づいて開度が制御される。
In the
排気マニホールド12に接続された排気通路25には、ターボチャージャ23のタービン23bが設けられている。排気通路25のタービン23bの上流位置と、吸気通路20のインタークーラ24より下流位置とは、EGR通路31により接続されている。EGR通路31には、EGR量を制御するためのEGR弁33が設けられている。EGR弁33の開度は、ECU7から供給される制御信号S3により制御される。なお、このようにEGRガスの取り出し口がターボチャージャのタービンの上流側にあるEGR装置を「高圧ループ(HPL)EGR装置」と呼ぶ。
A turbine 23 b of a
排気通路25のタービン23bより下流位置には触媒36が設けられている。触媒36は、例えばNOx吸蔵還元触媒、DPFなどとすることができる。排気通路25の触媒36より下流位置には排気絞り弁41が設けられている。排気絞り弁41の開度は、ECU7から供給される制御信号S7により制御される。
A
また、排気通路25のタービン23bより下流側の位置と、吸気通路20のコンプレッサ23aより上流側の位置とを接続するEGR通路35が設けられている。より具体的には、EGR通路35は、排気通路25に設けられた触媒36より下流側の位置から排気ガス(EGRガス)を取り出すように構成されている。EGR通路35にはEGRガス量を制御するためのEGR弁37と、EGRクーラ39とが設けられており、EGR弁37の開度はECU7からの制御信号S6により制御される。なお、このようにEGRガスの取り出し口がターボチャージャのタービンの下流側にあるEGR装置を「低圧ループ(LPL)EGR装置」と呼ぶ。
Further, an EGR
排気通路25のタービン23bより下流側の位置には、気筒毎に設けられた燃料噴射弁15とは別に、燃料を噴射する燃料添加弁17が設けられている。燃料添加弁17からの燃料添加量はECU7から供給される制御信号S5により制御される。燃料添加弁17は、主として排気通路に設けられる触媒36の再生処理のために排気中に燃料を添加する。なお、燃料添加弁は、上記の位置に設ける代わりに、例えばタービン23bより上流側の位置、もしくは排気マニホールド12に設けてもよい。但し、排気マニホールド12に設けられる場合には、燃料添加弁から添加された燃料が高圧ループEGR装置により吸気側へ還流されないような位置に燃料添加弁を配置することが必要となる。
In addition to the
ECU7は、図示しないCPU、ROM、RAMなどを有し、上記のように内燃機関の排気制御装置100の各要素を統括的に制御する。
The
上記の構成において、触媒36は本発明における排気浄化装置に相当し、EGR通路31などにより構成される高圧ループEGR装置は第1の排気還流装置に相当し、EGR通路35などにより構成される低圧ループEGR装置は第2の排気還流装置に相当する。また、燃料添加弁17は燃料添加手段に相当し、ECU7は制御手段に相当する。
In the above configuration, the
図2は、EGR装置の動作領域を示すマップの例であり、具体的にはエンジンの回転数及び負荷と、高圧ループEGR装置及び低圧ループEGR装置の動作領域との関係を示している。 FIG. 2 is an example of a map showing the operation region of the EGR device, and specifically shows the relationship between the engine speed and load and the operation regions of the high-pressure loop EGR device and the low-pressure loop EGR device.
図示のように、エンジン回転数が低く、エンジン負荷が小さい領域では、ECU7は高圧ループEGR装置のみを動作させる。一方、エンジンの回転数が高く、要求負荷も高い領域では、ECU7は低圧ループEGR装置のみを動作させる。エンジンの回転数及び要求負荷が、高圧ループEGR装置の動作領域と低圧ループEGR装置の動作領域の間にある場合には、ECU7は高圧ループEGR装置と低圧ループEGR装置の両方を動作させる。高圧ループEGR装置と低圧ループEGR装置の両方を同時に動作させる領域を「MPL(Mixed Pressure Loop)領域」と呼ぶ。なお、具体的には、ECU7は、図示しないクランク角センサなどによりエンジンの回転数を取得するとともに、アクセル開度センサの出力や燃料噴射量などに基づいてエンジンの負荷を算出する。そして、EGR弁33及び37に制御信号S3及びS6を供給して、高圧ループEGR装置及び低圧ループEGR装置の動作を制御する。
As shown in the figure, the
[第1実施形態]
次に、本発明の第1実施形態について説明する。第1実施形態では、触媒再生のために燃料添加弁17より燃料添加を行っている間であって、かつ、内燃機関が加速中などの過渡状態となったときに、EGR量が上限値を超えないように制御するものである。なお、本実施形態では、HPL−EGR装置とLPL−EGR装置がともに動作している状態を前提とする。
[First Embodiment]
Next, a first embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the EGR amount reaches the upper limit value while the fuel addition is being performed from the fuel addition valve 17 for catalyst regeneration and when the internal combustion engine is in a transient state such as during acceleration. It is controlled not to exceed. In the present embodiment, it is assumed that both the HPL-EGR device and the LPL-EGR device are operating.
まず、本実施形態による第1の制御について説明する。HPL−EGR装置とLPL−EGR装置の両方を動作させるMPL領域では、HPL−EGR装置のEGRガス量と、LPL−EGR装置のEGRガス量の合計(以下、「総EGRガス量」と呼ぶ。)が所定のEGR上限値を超えないように、各EGR装置のEGR量が制御されている。しかし、MPL領域において、触媒再生のための燃料添加を行うと、触媒で生成されたCO2が低圧ループEGR装置により吸気側に戻される。このため、燃料添加が行われる周期で、CO2の分だけEGR量が周期的に増加し、その結果、総EGR量が所定のEGR上限値を超えてしまうことがある。 First, the first control according to the present embodiment will be described. In the MPL region where both the HPL-EGR device and the LPL-EGR device are operated, the sum of the EGR gas amount of the HPL-EGR device and the EGR gas amount of the LPL-EGR device (hereinafter referred to as “total EGR gas amount”). ) Does not exceed a predetermined EGR upper limit value, the EGR amount of each EGR device is controlled. However, when fuel for catalyst regeneration is added in the MPL region, CO 2 produced by the catalyst is returned to the intake side by the low-pressure loop EGR device. For this reason, the EGR amount periodically increases by the amount of CO 2 in the cycle in which fuel addition is performed, and as a result, the total EGR amount may exceed a predetermined EGR upper limit value.
図3(A)にこの様子を示す。図3(A)において、横軸は時間、縦軸はEGRガス量を示す。グラフ50はHPL−EGRガス量を示し、グラフ60はLPL−EGRガス量を示す。グラフ60に示すように、LPL−EGRガス量は、符号55で示すように、上述したCO2の回り込みにより周期的にEGRガス量が増大している。即ち、LPL−EGR装置を通じたCO2の回り込みにより、LPL−EGRガス量が変動する。
FIG. 3A shows this state. In FIG. 3A, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the amount of EGR gas.
HPL−EGRガス量とLPL−EGRガス量の合計が破線のグラフ70で示す総EGRガス量である。また、グラフ80はEGR上限値を示す。このEGR上限値は許容されるEGRガス量の瞬時値の上限値であり、総EGRガス量がこれを超えると失火などが発生する恐れがある。
The total of the HPL-EGR gas amount and the LPL-EGR gas amount is the total EGR gas amount indicated by the
図3(A)から理解されるように、CO2の回り込みが無ければ総EGRガス量はEGR上限値を超えることは無い。しかし、CO2の回り込みが発生すると、その瞬間には総EGRガス量がEGR上限値を超えてしまい、失火などが発生する恐れがある。 As can be understood from FIG. 3A, the total EGR gas amount does not exceed the EGR upper limit value unless CO 2 wraps around. However, when the CO 2 wraparound occurs, the total EGR gas amount exceeds the EGR upper limit value at that moment, and there is a possibility that misfire or the like may occur.
そこで、本実施形態では、CO2の回り込みに起因して総EGR量が瞬時的にEGR上限値を超える場合には、HPL−EGRガス量を強制的に減少させる。これにより、総EGRガス量がEGR上限値を超えることを防止し、失火などの発生を防止する。ここで、LPL−EGRガス量ではなく、HPL−EGRガス量を減少させることとした理由は、LPL−EGR装置は経路長が長いためガスの輸送遅れが大きく、応答が遅いのに対し、HPL−EGR装置はLPL−EGR装置に比べて経路長が短く、応答が早いからである。 Therefore, in the present embodiment, when the total EGR amount instantaneously exceeds the EGR upper limit due to CO 2 wraparound, the HPL-EGR gas amount is forcibly decreased. Thereby, it is prevented that the total EGR gas amount exceeds the EGR upper limit value, and the occurrence of misfire or the like is prevented. Here, the reason for reducing the HPL-EGR gas amount, not the LPL-EGR gas amount, is that the LPL-EGR device has a long path length, so the gas transportation delay is large and the response is slow. This is because the EGR device has a shorter path length and quick response than the LPL-EGR device.
この制御を行った場合のEGRガス量を図3(B)に示す。図3(A)と比較するとわかるように、グラフ60で示すLPL−EGRガス量はほとんど変化していないが、グラフ50で示すHPL−EGRガス量が減少しているため、グラフ70で示す総EGRガス量はCO2の回り込みが発生しているタイミングにおいてもEGR上限値80を超えることはない。
FIG. 3B shows the amount of EGR gas when this control is performed. As can be seen from comparison with FIG. 3A, the LPL-EGR gas amount shown in the
具体的な制御例としては、ECU7は、HPL−EGR装置とLPL−EGR装置による総EGR率を監視する。ここで、総EGR率は以下の式で与えられる。
As a specific control example, the
総EGR率=(Ghp+Glp)/Gcyl (1)
ここで、「Gcyl」はエンジン10への吸入空気量であり以下の式で与えられる(図1参照)。
Total EGR rate = (Ghp + Glp) / Gcyl (1)
Here, “Gcyl” is the amount of intake air to the
Gcyl=Ga+Ghp+Glp (2)
なお、「Ga」はエアフローメータ21を通過する新気量であり、「Ghp」はHPL−EGRガス量であり、「Glp」はLPL−EGRガス量である。
Gcyl = Ga + Ghp + Glp (2)
“Ga” is the amount of fresh air passing through the
式(1)から理解されるように、CO2の回り込みによりLPL−EGRガス量の瞬時値が増加すると、総EGR率も増加する。よって、ECU7は、総EGR率が、図3(A)及び(B)に示すEGR上限値80に相当する所定のEGR率(「A%」とする。)を超えたときに、HPL−EGR装置のEGR弁33の開度を閉じ側に制御してHPL−EGRガス量を強制的に減少させる。
As understood from the equation (1), when the instantaneous value of the LPL-EGR gas amount increases due to the wraparound of CO 2 , the total EGR rate also increases. Therefore, when the total EGR rate exceeds a predetermined EGR rate (referred to as “A%”) corresponding to the EGR
次に、本実施形態による第2の制御について説明する。上記の制御により総EGR量の瞬時値がEGR上限値80を超えないようにしても、所定時間におけるトータルのEGRガス量が多くなると、やはり失火などの問題が生じうる。この様子を図4(A)に示す。触媒再生のための燃料添加は基本的にはクランク角に同期して行われる。エンジンが過渡状態となってエンジン回転数が高くなると、燃料添加周期が短くなり、CO2の回り込みの間隔が短くなる。図4(A)の例では、時刻t0付近でエンジンが過渡状態に遷移すると、エンジン回転数が増大し、エンジンの1サイクル(=720CA)の間にCO2の回り込みが複数回発生している。このように、過渡状態では、総EGRガス量の瞬時値がEGR上限値を超えない場合でも、総EGRガス量の積算値がある積算上限値を超えると、失火の可能性が出てくる。
Next, the second control according to the present embodiment will be described. Even if the instantaneous value of the total EGR amount does not exceed the EGR
そこで、本実施形態では、例えばエンジンの1サイクルなどの所定期間における総EGRガス量を監視し、これが所定の積算上限値を超える場合には、第1の制御と同様にHPL−EGRガス量を強制的に減少させ、失火などの発生を防止する。 Therefore, in the present embodiment, for example, the total EGR gas amount in a predetermined period such as one cycle of the engine is monitored, and when this exceeds a predetermined integrated upper limit value, the HPL-EGR gas amount is set in the same manner as in the first control. Forcibly reduce to prevent misfire.
具体的な制御例としては、ECU7は、上記の式(2)で与えられるエンジン10への吸入空気量Gcylを監視する。式(2)から理解されるように、CO2の回り込みが頻繁に発生してLPL−EGR量Glpが増大すると、吸入空気量Gcylも増大する。そこで、ECU7は、吸入空気量Gcylの変化量が所定割合(「B%」とする。)を超えた場合に、総EGRガス量の積算値が積算上限値を超えたものと判断し、HPL−EGR装置のEGR弁33の開度を閉じ側に制御してHPL−EGRガス量を強制的に減少させる。
As a specific control example, the
図5は第1実施形態による排気制御のフローチャートを示す。なお、この処理はECU7により定期的に実行される。
FIG. 5 shows a flowchart of the exhaust control according to the first embodiment. This process is periodically executed by the
まず、ECU7は、触媒再生処理のために燃料添加が実行中であるか否かを判定する(ステップS101)。燃料添加が実行中でない場合、処理は終了する。
First, the
燃料添加中である場合、さらにECU7はエンジンが過渡状態であるか否かを判定する(ステップS102)。この判定は、エンジンの回転数変化、燃料噴射量の変化、アクセル開度の変化などに基づいて行われる。エンジンが過渡状態にない場合、処理は終了する。
When the fuel is being added, the
エンジンが過渡状態にある場合、ECU7は上記式(1)に基づいて総EGR率を算出し、算出された総EGR率がEGR率A%を超えたか否かを判定する(ステップS103)。EGR率A%を超えた場合、ECU7は図3(A)に示すように総EGRガス量がEGR上限値を超えたものと判定し、EGR弁33を制御してHPL−EGR率を強制的に減少させる(ステップS105)。なお、ステップS103及びS105の処理は、上記の第1の制御に相当する。
When the engine is in a transient state, the
一方、総EGR率がEGR率A%を超えていない場合(ステップS103;No)、ECU7は、吸入空気量Gcylの変化が所定割合B%を超えたか否かを判定する(ステップS104)。所定割合B%を超えた場合、ECU7は総EGRガス量の積算値がEGR量の積算上限値を超えたものと判定し、EGR弁33を制御してHPL−EGR率を強制的に減少させる(ステップS105)。なお、ステップS104及びS105の処理は、上記の第2の制御に相当する。
On the other hand, when the total EGR rate does not exceed the EGR rate A% (step S103; No), the
以上のように、第1実施形態では、触媒再生のための燃料添加中にエンジンが過渡状態となった場合において、EGR量の瞬時値又は所定時間の積算値が上限値を超えると判断されるときには、応答の早いHPL−EGR装置のEGR率を強制的に減少させ、失火などの発生を防止する。 As described above, in the first embodiment, when the engine is in a transient state while adding fuel for catalyst regeneration, it is determined that the instantaneous value of the EGR amount or the integrated value for a predetermined time exceeds the upper limit value. Sometimes, the EGR rate of the HPL-EGR device that responds quickly is forcibly reduced to prevent the occurrence of misfire.
[第2実施形態]
第1実施形態では、触媒再生のための燃料添加中にエンジンが過渡状態となった場合において、EGR量の瞬時値又は所定時間の積算値が上限値を超えると判断されるときには、応答の早いHPL−EGR装置のEGR率を強制的に減少させている。これに対し、第2実施形態では、HPL−EGR装置のEGR率を減少させる代わりに、可変ターボチャージャ23の開度を閉じ側に制御する。なお、本実施形態でも、HPL−EGR装置とLPL−EGR装置がともに動作している状態を前提とする。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, when the engine is in a transient state while adding fuel for catalyst regeneration, when it is determined that the instantaneous value of the EGR amount or the integrated value for a predetermined time exceeds the upper limit value, the response is quick. The EGR rate of the HPL-EGR device is forcibly reduced. On the other hand, in 2nd Embodiment, the opening degree of the
ターボチャージャ23の開度を閉じ側に制御すると吸入空気量が増加する。また、ターボチャージャ23は、LPL−EGR装置側の背圧は減少し、HPL−EGR装置側の背圧は上昇する。その結果、総EGR率は同一に保ったまま、LPL−EGRガス量の割合を下げることができ、LPL−EGR装置によるCO2の回り込みの影響を低減することができる。
When the opening degree of the
この場合のEGR量及び吸入空気量の変化を図6に模式的に示す。図中左側は上記の可変ターボチャージャの開度の制御前の状態を示し、図中右側は制御後の状態を示す。可変ターボチャージャの開度を閉じ側に制御することにより、吸入空気量Gcylは増加する。また、総EGR量も増加するが、EGR率(=総EGR量/吸入空気量Gcyl)は変わらない。一方、HPL−EGR装置側の背圧が上昇するとともにLPL−EGR装置側の背圧が減少するため、総EGRガス量中におけるHPL−EGRガス量の占める割合が増加し、LPL−EGRガス量の占める割合が低下する。 FIG. 6 schematically shows changes in the EGR amount and the intake air amount in this case. The left side in the figure shows a state before the control of the opening degree of the variable turbocharger, and the right side in the figure shows a state after the control. By controlling the opening of the variable turbocharger to the closed side, the intake air amount Gcyl increases. The total EGR amount also increases, but the EGR rate (= total EGR amount / intake air amount Gcyl) does not change. On the other hand, since the back pressure on the HPL-EGR device side increases and the back pressure on the LPL-EGR device side decreases, the proportion of the HPL-EGR gas amount in the total EGR gas amount increases, and the LPL-EGR gas amount The proportion of occupancy decreases.
図7(A)は上記の制御前のEGR率を示し、図7(B)は上記の制御後のEGR率を示す。図7(A)及び(B)において、グラフ51はHPL−EGR率を示し、グラフ61はLPL−EGR率を示し、グラフ71は総EGR率を示し、グラフ81はEGR率の上限値を示す。
FIG. 7A shows the EGR rate before the control, and FIG. 7B shows the EGR rate after the control. 7A and 7B,
図7(A)に示すように、制御前の状態では、CO2の回り込みが発生すると総EGR率はEGR率の上限値を超えてしまう。これに対し、図7(B)に示すように、ターボ開度を閉じ側に制御すると、HPL−EGR率は増加するが、LPL−EGR率が減少するため、CO2の回り込みによるEGR率の変動分が抑制される。具体的には、図7(A)のCO2の回り込みの大きさ(即ち、LPL−EGR率及び総EGR率のグラフにおける山の部分の高さ)「X1」よりも、図7(B)のCO2の回り込みの大きさ「X2」の方が小さくなるため、結果的に総EGR率が上限値を超えることが無くなる。これにより、失火などの発生が防止される。 As shown in FIG. 7A, in the state before the control, when the wraparound of CO 2 occurs, the total EGR rate exceeds the upper limit value of the EGR rate. In contrast, as shown in FIG. 7 (B), when controlled to the closing side turbo opening degree, although HPL-EGR rate increases, the LPL-EGR rate is reduced, the EGR rate by diffraction of CO 2 The fluctuation is suppressed. More specifically, the magnitude of the CO 2 wraparound in FIG. 7A (that is, the height of the mountain portion in the graph of the LPL-EGR rate and the total EGR rate) “X1”, FIG. 7B Since the amount of CO 2 wraparound “X2” becomes smaller, the total EGR rate does not exceed the upper limit as a result. Thereby, generation | occurrence | production of misfire etc. is prevented.
図8は、第2実施形態による排気制御のフローチャートである。この処理もECU7により定期的に実行される。なお、図8におけるステップS201〜S204は、図5に示す第1実施形態の排気制御のフローチャートにおけるステップS101〜S104と同様であるので、説明を省略する。
FIG. 8 is a flowchart of exhaust control according to the second embodiment. This process is also periodically executed by the
ステップS203において総EGR率がEGR率A%を超えた場合、及び、ステップS204において吸入空気量Gcylが所定割合B%を超えた場合、ECU7は、制御信号S8により可変ターボチャージャ23の開度を閉じ側に制御する(ステップS205)。これにより、吸入空気量が増加するとともに、総EGR率を維持したままLPL−EGRガス量の占める割合が低下し、CO2の回り込みの影響が低減される。その結果、総EGR率が上限値を超えて失火などを生じることが防止される。
When the total EGR rate exceeds the EGR rate A% at step S203 and when the intake air amount Gcyl exceeds the predetermined rate B% at step S204, the
7 ECU
10 エンジン
15 燃料噴射弁
17 燃料添加弁
20 吸気通路
23 ターボチャージャ
25 排気通路
31、35 EGR通路
36 触媒
33、37 EGR弁
7 ECU
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置と、
前記排気通路における前記排気浄化装置の上流側位置に設けられた燃料添加手段と、
前記排気通路における前記排気浄化装置の上流側位置から前記内燃機関の吸気側へ排気を還流させる第1の排気還流装置と、
前記排気通路における前記排気浄化装置の下流側位置から前記内燃機関の吸気側へ排気を還流させる第2の排気還流装置と、
前記燃料添加手段を用いた排気浄化装置の再生制御中であり、かつ、前記内燃機関が過渡状態にある場合に、前記第1及び第2の排気還流装置による総排気還流量が所定の上限値を超えるときには、前記第2の排気還流装置の排気還流量を維持したまま、前記第1の排気還流装置の排気還流量を減少させる制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気制御装置。 An exhaust control device for an internal combustion engine,
An exhaust purification device provided in an exhaust passage of the internal combustion engine;
Fuel addition means provided at an upstream position of the exhaust purification device in the exhaust passage;
A first exhaust gas recirculation device for recirculating exhaust gas from an upstream position of the exhaust gas purification device in the exhaust passage to the intake side of the internal combustion engine;
A second exhaust gas recirculation device that recirculates exhaust gas from the downstream side position of the exhaust gas purification device in the exhaust passage to the intake side of the internal combustion engine;
When the regeneration control of the exhaust purification device using the fuel addition means is in progress and the internal combustion engine is in a transient state, the total exhaust gas recirculation amount by the first and second exhaust gas recirculation devices is a predetermined upper limit value. Control means for reducing the exhaust gas recirculation amount of the first exhaust gas recirculation device while maintaining the exhaust gas recirculation amount of the second exhaust gas recirculation device. apparatus.
前記内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化装置と、
前記排気通路における前記排気浄化装置の上流側位置に設けられた燃料添加手段と、
前記排気通路における前記排気浄化装置の上流側位置から前記内燃機関の吸気側へ排気を還流させる第1の排気還流装置と、
前記排気通路における前記排気浄化装置の下流側位置から前記内燃機関の吸気側へ排気を還流させる第2の排気還流装置と、
前記燃料添加手段を用いた排気浄化装置の再生制御中であり、かつ、前記内燃機関が過渡状態にある場合に、前記第1及び第2の排気還流装置による総排気還流量が所定の上限値を超えるときには、前記第1及び第2の排気還流装置の総排気還流率を維持したまま、前記第1の排気還流装置の排気還流率を増加させるとともに、前記第2の排気還流装置の排気還流率を相対的に減少させる制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気制御装置。 An exhaust control device for an internal combustion engine,
An exhaust purification device provided in an exhaust passage of the internal combustion engine;
Fuel addition means provided at an upstream position of the exhaust purification device in the exhaust passage;
A first exhaust gas recirculation device for recirculating exhaust gas from an upstream position of the exhaust gas purification device in the exhaust passage to the intake side of the internal combustion engine;
A second exhaust gas recirculation device that recirculates exhaust gas from the downstream side position of the exhaust gas purification device in the exhaust passage to the intake side of the internal combustion engine;
When the regeneration control of the exhaust purification device using the fuel addition means is in progress and the internal combustion engine is in a transient state, the total exhaust gas recirculation amount by the first and second exhaust gas recirculation devices is a predetermined upper limit value. Is exceeded, the exhaust gas recirculation rate of the first exhaust gas recirculation device is increased while maintaining the total exhaust gas recirculation rate of the first and second exhaust gas recirculation devices, and the exhaust gas recirculation of the second exhaust gas recirculation device is increased. An exhaust control device for an internal combustion engine, comprising: control means for relatively reducing the rate .
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