JP5050903B2 - Engine supercharger - Google Patents
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Description
本発明は、排気ターボ過給機と、排気通路に配設され、エンジンの排気ガスの空燃比がリーンであるときにNOxを吸蔵しかつ該排気ガスの空燃比のリッチ化により上記吸蔵したNOxを還元するNOx触媒とを備えたエンジンの過給装置に関する技術分野に属する。 The present invention is provided in an exhaust turbocharger and an exhaust passage, and stores NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas of the engine is lean and stores the NOx by enriching the air-fuel ratio of the exhaust gas. The present invention belongs to a technical field related to a supercharger for an engine provided with a NOx catalyst that reduces NOx.
従来より、エンジン燃費の向上等を目的として空燃比を理論空燃比よりもリーンにして運転する場合があるが、このような運転を行うと排気ガス中のNOx成分の量が増加するので、これを浄化するために、排気通路にNOx浄化装置が配設されている。このNOx浄化装置はNOx触媒(NOx吸蔵還元型触媒)を有しており、リーン運転状態において排気ガス中のNOxを吸蔵するとともに、理論空燃比または理論空燃比よりもリッチな空燃比での運転状態においてNOxを還元して放出するものである。そして、吸蔵したNOx量が所定量以上になったときには、空燃比をリーンから理論空燃比または理論空燃比よりもリッチな空燃比とすることにより(リッチスパイク)、強制的にNOxを還元して放出させるようにしている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、上記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元浄化するための空燃比のリッチ化は、例えばディーゼルエンジンの場合には、吸気通路に配設された吸気絞り弁の開度を閉方向に変更することによって行う。 Incidentally, the enrichment of the air-fuel ratio for reducing and purifying NOx stored in the NOx catalyst changes the opening degree of the intake throttle valve disposed in the intake passage in the closing direction, for example, in the case of a diesel engine. By doing.
しかし、上記吸気絞り弁を閉じることで空燃比をリッチ化する場合には、吸入空気量及び排気量が少なくなるために、排気ターボ過給機のタービンの回転数が低下し、このため、当該エンジンを搭載する車両の乗員の加速要求時に、タービン回転数が所定レベルに達するまでには時間がかかり、加速レスポンスが悪くなるという問題がある。 However, when the air-fuel ratio is enriched by closing the intake throttle valve, the intake air amount and the exhaust amount are reduced, so that the rotational speed of the turbine of the exhaust turbocharger is reduced. When an occupant of a vehicle equipped with an engine requests acceleration, it takes time until the turbine rotation speed reaches a predetermined level, and there is a problem that acceleration response is deteriorated.
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気ターボ過給機と、NOxを吸蔵して還元浄化するNOx触媒とを備えたエンジンの過給装置において、このNOx触媒に吸蔵されたNOxを還元するに際して、空燃比をリッチ化することができるようにするとともに、NOxの還元時又は還元完了直後の加速要求時に、加速レスポンスを向上させるようにすることにある。 The present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to provide an engine supercharging device including an exhaust turbocharger and a NOx catalyst that stores and reduces NOx. To reduce the NOx stored in the NOx catalyst, the air-fuel ratio can be enriched, and the acceleration response can be improved when NOx is reduced or when acceleration is requested immediately after completion of the reduction. It is in.
上記の目的を達成するために、この発明では、エンジン負荷が所定負荷以下の低負荷時においては、第1排気ターボ過給機のコンプレッサをバイパスする吸気バイパス通路に配設された吸気バイパス弁の開度を、エンジンの運転状態に応じて設定された吸気バイパス弁開度よりも大きくしかつ、上記第1排気ターボ過給機のタービンをバイパスする第1排気バイパス通路に配設された第1排気バイパス弁の開度を、エンジンの運転状態に応じて設定された第1排気バイパス弁開度と比べて同等以下にすることで、排気ガスの空燃比をリッチ化して、NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元し、上記エンジン負荷が上記所定負荷よりも大きい高負荷時においては、第2排気ターボ過給機のタービン(排気通路における上記第1排気ターボ過給機のタービン及び上記NOx触媒間に配設)をバイパスする第2排気バイパス通路に配設された第2排気バイパス弁の開度を、エンジンの運転状態に応じて設定された第2排気バイパス弁開度よりも大きくすることで、上記排気ガスの空燃比をリッチ化して、上記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元するようにした。 To achieve the above object, according to the present invention, when the engine load is a low load equal to or lower than a predetermined load, the intake bypass valve disposed in the intake bypass passage that bypasses the compressor of the first exhaust turbocharger is provided. The opening is larger than the intake bypass valve opening set in accordance with the operating state of the engine, and the first exhaust bypass passage that bypasses the turbine of the first exhaust turbocharger is disposed in the first exhaust bypass passage . By making the opening degree of the exhaust bypass valve equal to or less than the opening degree of the first exhaust bypass valve set according to the operating state of the engine, the air-fuel ratio of the exhaust gas is enriched and stored in the NOx catalyst. was NOx was reduced, the engine load is in the high load greater than the predetermined load, the second exhaust turbocharger turbine (the first exhaust turbocharger in the exhaust passage The opening of the second exhaust bypass valve disposed in the second exhaust bypass passage that bypasses the engine and the NOx catalyst) is set according to the operating state of the engine. By making it larger, the air-fuel ratio of the exhaust gas is enriched to reduce the NOx stored in the NOx catalyst .
具体的には、請求項1の発明では、エンジンの過給装置を対象として、エンジンの吸気通路に配設されたコンプレッサと排気通路に配設されたタービンとを有する第1排気ターボ過給機と、上記第1排気ターボ過給機のコンプレッサをバイパスする吸気バイパス通路と、上記吸気バイパス通路に配設された吸気バイパス弁と、上記第1排気ターボ過給機のタービンをバイパスする第1排気バイパス通路と、上記排気バイパス通路に配設された第1排気バイパス弁と、上記吸気バイパス弁及び第1排気バイパス弁の開度を、上記エンジンの運転状態に応じて設定した開度にそれぞれ制御するバイパス弁制御手段と、上記排気通路における上記タービンよりも下流側に配設され、上記エンジンの排気ガスの空燃比がリーンであるときにNOxを吸蔵しかつ該排気ガスの空燃比のリッチ化により上記吸蔵したNOxを還元するNOx触媒と、上記NOx触媒に吸蔵されたNOx量が所定量以上になったときに、上記排気ガスの空燃比のリッチ化により、該NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元する空燃比制御手段と、上記吸気通路における上記第1排気ターボ過給機のコンプレッサよりも上流側に配設されたコンプレッサと、上記排気通路における上記第1排気ターボ過給機のタービン及び上記NOx触媒間に配設されたタービンとを有する第2排気ターボ過給機と、上記第2排気ターボ過給機のタービンをバイパスする第2排気バイパス通路と、上記第2排気バイパス通路に配設された第2排気バイパス弁とを備え、上記バイパス弁制御手段は、上記吸気バイパス弁及び第1排気バイパス弁の開度に加えて、上記第2排気バイパス弁の開度を、上記エンジンの運転状態に応じて設定した開度に制御するものであり、上記空燃比制御手段は、上記エンジン負荷が所定負荷以下の低負荷時においては、上記吸気バイパス弁の開度を上記バイパス弁制御手段により設定された吸気バイパス弁開度よりも大きくしかつ上記第1排気バイパス弁の開度を上記バイパス弁制御手段により設定された第1排気バイパス弁開度と比べて同等以下にすることで、上記排気ガスの空燃比をリッチ化して、上記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元し、上記エンジン負荷が上記所定負荷よりも大きい高負荷時においては、上記第2排気バイパス弁の開度を上記バイパス弁制御手段により設定された第2排気バイパス弁開度よりも大きくすることで、上記排気ガスの空燃比をリッチ化して、上記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元するように構成されているものとする。 Specifically, according to the first aspect of the present invention, a first exhaust turbocharger having a compressor disposed in an intake passage of an engine and a turbine disposed in an exhaust passage targeting an engine supercharging device. An intake bypass passage that bypasses the compressor of the first exhaust turbocharger, an intake bypass valve disposed in the intake bypass passage, and a first exhaust that bypasses the turbine of the first exhaust turbocharger The opening of the bypass passage, the first exhaust bypass valve disposed in the exhaust bypass passage, and the intake bypass valve and the first exhaust bypass valve are controlled to the openings set according to the operating state of the engine. A bypass valve control means that is disposed downstream of the turbine in the exhaust passage, and absorbs NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas of the engine is lean. And when the amount of NOx occluded in the NOx catalyst becomes a predetermined amount or more when the NOx catalyst occludes the NOx occluded by the enrichment of the air-fuel ratio of the exhaust gas. The air-fuel ratio control means for reducing the NOx occluded in the NOx catalyst, the compressor disposed on the upstream side of the compressor of the first exhaust turbocharger in the intake passage, and the exhaust passage A second exhaust turbocharger having a turbine of the first exhaust turbocharger and a turbine disposed between the NOx catalyst, and a second exhaust bypass for bypassing the turbine of the second exhaust turbocharger And a second exhaust bypass valve disposed in the second exhaust bypass passage, wherein the bypass valve control means includes the intake bypass valve and the first exhaust bypass valve. In addition to the opening of the valve, the opening of the second exhaust bypass valve is intended to control the opening degree set according to the operating state of the engine, the air-fuel ratio control means, the engine load is given When the load is lower than the load, the opening of the intake bypass valve is made larger than the intake bypass valve opening set by the bypass valve control means, and the opening of the first exhaust bypass valve is controlled by the bypass valve control. By making it equal to or less than the first exhaust bypass valve opening set by the means, the air-fuel ratio of the exhaust gas is enriched, the NOx stored in the NOx catalyst is reduced, and the engine load is When the load is higher than a predetermined load, the opening degree of the second exhaust bypass valve is set larger than the second exhaust bypass valve opening degree set by the bypass valve control means. It is assumed that the air-fuel ratio of the exhaust gas is enriched to reduce the NOx stored in the NOx catalyst .
上記の構成により、吸気バイパス弁の開度を、バイパス弁制御手段により設定された吸気バイパス弁開度(非還元時の吸気バイパス弁開度)よりも大きくすることで、過給効率が低下して、エンジンへ供給される空気量が減少する。これにより、排気ガスの空燃比をリッチ化することができ、NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元することができる。また、第1排気バイパス弁の開度を、バイパス弁制御手段により設定された第1排気バイパス弁開度(非還元時の第1排気バイパス弁開度)と比べて同等以下にすることで、還元時にも第1排気ターボ過給機のタービンが回転し続けることとなり、NOxの還元時又は還元完了直後に乗員がアクセルペダルを踏み込んで加速要求を行ったときには、既にタービンが回転しており、この結果、例えば、吸気バイパス弁の開度を非還元時の吸気バイパス弁開度にすることで、直ぐに適切な過給を行うことができ、高い加速レスポンスが得られる。 With the above configuration, the supercharging efficiency is lowered by making the opening degree of the intake bypass valve larger than the intake bypass valve opening degree set by the bypass valve control means (intake bypass valve opening degree during non-reduction). This reduces the amount of air supplied to the engine. As a result, the air-fuel ratio of the exhaust gas can be enriched, and NOx stored in the NOx catalyst can be reduced. Moreover, by making the opening degree of the first exhaust bypass valve equal to or less than the first exhaust bypass valve opening degree ( first exhaust bypass valve opening degree during non-reduction) set by the bypass valve control means, The turbine of the first exhaust turbocharger will continue to rotate even during reduction, and when the occupant depresses the accelerator pedal and makes an acceleration request immediately after NOx reduction or after completion of reduction, the turbine is already rotating, As a result, for example, by setting the opening of the intake bypass valve to the intake bypass valve opening at the time of non-reduction, it is possible to immediately perform appropriate supercharging and obtain a high acceleration response.
そして、2つの排気ターボ過給機を用いる場合において、特に加速レスポンスが問題となる低負荷時に、上述の如く第1排気ターボ過給機のタービンを回転させながら、エンジンへ供給される空気量を減少させて空燃比をリッチ化させることができ、これにより、NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元することができるとともに、加速要求時には高い加速レスポンスが得られる。 When two exhaust turbochargers are used, the amount of air supplied to the engine is reduced while rotating the turbine of the first exhaust turbocharger as described above, particularly at low loads where acceleration response is a problem. The air-fuel ratio can be enriched by reducing the NOx, so that NOx occluded in the NOx catalyst can be reduced, and a high acceleration response can be obtained when acceleration is requested.
尚、第1排気ターボ過給機は、低負荷時における非還元時には、通常、作動させて、適切な過給圧が得られるようにする。このため、吸気バイパス弁及び第1排気バイパス弁は全開以外の状態とされる。一方、第2排気ターボ過給機は、低負荷時には、非再生時及び再生時共にほぼフルに作動させる(第2排気バイパス弁を全閉状態か又はそれに近い開度にする)ようにすることが好ましい。こうすれば、低負荷時かつ還元時において、或る程度の過給圧が安定して得られるとともに、加速要求時には、2つの排気ターボ過給機のタービンが既に回転しているので、高い加速レスポンスが得られる。特に第2排気ターボ過給機のタービンは、通常、第1排気ターボ過給機のタービンよりもイナーシャが大きい大型化のものとなるが、この第2排気ターボ過給機のタービンを、低負荷時に常に回転しておくことで、高い加速レスポンスが確実に得られる。 The first exhaust turbocharger is normally operated at the time of non-reduction at a low load so that an appropriate supercharging pressure can be obtained. For this reason, the intake bypass valve and the first exhaust bypass valve are in a state other than full open. On the other hand, the second exhaust turbocharger is operated almost fully at the time of low load both at the time of non-regeneration and at the time of regeneration (the second exhaust bypass valve is in a fully closed state or an opening degree close thereto). Is preferred. In this way, a certain degree of supercharging pressure can be stably obtained at the time of low load and reduction, and at the time of acceleration request, the turbines of the two exhaust turbochargers are already rotating, so that high acceleration is achieved. A response is obtained. In particular, the turbine of the second exhaust turbocharger is usually larger in size and has a larger inertia than the turbine of the first exhaust turbocharger. By always rotating at times, a high acceleration response can be reliably obtained.
ここで、高負荷時には、第1排気ターボ過給機を作動させると却って排気抵抗になるので、吸気バイパス弁及び第1排気バイパス弁を、通常、全開状態にし、第2排気バイパス弁を全閉状態かそれに近い開度にする(過回転を防止可能な開度)。このため、高負荷時においては、低負荷時のように、還元時に吸気バイパス弁の開度を非還元時の吸気バイパス弁開度よりも大きくすることはできない。また、加速レスポンスが低負荷時に比べて大きな問題とはならない高負荷時において、還元時に第1排気バイパス弁の開度を非還元時の第1排気バイパス弁開度よりも小さくすると排気抵抗になるので、そのようなことはしない方が好ましい。そこで、高負荷時においては、第2排気バイパス弁の開度を、エンジンの運転状態に応じて設定した第2排気バイパス弁開度(非還元時の第2排気バイパス弁開度)よりも大きくする。一方、吸気バイパス弁及び第1排気バイパス弁は、非還元時と同じ全開状態を維持する。これにより、第1排気ターボ過給機を作動させない高負荷時においても、第2排気バイパス弁の開度を大きくすることで、エンジンへ供給される空気量を減少させることができ、空燃比をリッチ化することができる。 Here, when the first exhaust turbocharger is operated at high load , exhaust resistance is caused instead. Therefore, the intake bypass valve and the first exhaust bypass valve are normally fully opened, and the second exhaust bypass valve is fully closed. Set the opening to a state close to that (opening that can prevent over-rotation). For this reason, at the time of high load, the opening degree of the intake bypass valve at the time of reduction cannot be made larger than the opening degree of the intake bypass valve at the time of non-reduction as in the case of low load. Further, when the opening of the first exhaust bypass valve is made smaller than the first exhaust bypass valve opening at the time of non-reduction at the time of high load when the acceleration response is not a big problem compared to that at the time of low load, it becomes exhaust resistance. Therefore, it is preferable not to do that. Therefore, at the time of high load, the opening of the second exhaust bypass valve is larger than the second exhaust bypass valve opening (second exhaust bypass valve opening at the time of non-reduction ) set according to the operating state of the engine. To do. On the other hand, the intake bypass valve and the first exhaust bypass valve maintain the same fully open state as during non-reduction. As a result, even when the first exhaust turbocharger is not operated at high load, the amount of air supplied to the engine can be reduced by increasing the opening of the second exhaust bypass valve, and the air-fuel ratio can be reduced. Can be enriched.
以上説明したように、本発明のエンジンの過給装置によると、エンジン負荷が所定負荷以下の低負荷時においては、吸気バイパス弁の開度を、エンジンの運転状態に応じて設定された吸気バイパス弁開度よりも大きくしかつ第1排気バイパス弁の開度を、エンジンの運転状態に応じて設定された第1排気バイパス弁開度と比べて同等以下にすることで、排気ガスの空燃比をリッチ化して、NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元し、上記エンジン負荷が上記所定負荷よりも大きい高負荷時においては、第2排気バイパス弁の開度を、エンジンの運転状態に応じて設定された第2排気バイパス弁開度よりも大きくすることで、上記排気ガスの空燃比をリッチ化して、上記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元するようにしたことにより、特に加速レスポンスが問題となる低負荷時に、NOxの還元を行うことができるとともに、NOxの還元時又は還元完了直後の加速要求時に、加速レスポンスを向上させることができる。また、高負荷時においても、第2排気バイパス弁の開度を大きくすることで、エンジンへ供給される空気量を減少させることができ、空燃比をリッチ化することができる。 As described above, according to the engine supercharging device of the present invention, when the engine load is a low load equal to or lower than a predetermined load , the opening degree of the intake bypass valve is set according to the operating state of the engine. By making the opening of the first exhaust bypass valve larger than the valve opening and making the opening of the first exhaust bypass valve equal to or less than the first exhaust bypass valve opening set according to the operating state of the engine, the air-fuel ratio of the exhaust gas The NOx stored in the NOx catalyst is reduced, and when the engine load is higher than the predetermined load, the opening degree of the second exhaust bypass valve is set according to the operating state of the engine. to be larger than the second exhaust bypass valve opening which is, by enriching the air-fuel ratio of the exhaust gas, by which is adapted to reduce the NOx occluded in the NOx catalyst, in particular an acceleration Suponsu made at low load and a problem, it is possible to perform the reduction of the NOx, when the acceleration request immediately reduced during or reduction completion of NOx, it is possible to improve the acceleration response. In addition, even at high loads, by increasing the opening of the second exhaust bypass valve, the amount of air supplied to the engine can be reduced, and the air-fuel ratio can be enriched.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る過給装置を採用したエンジン1の概略構成を示す。このエンジン1は、車両に搭載されたディーゼルエンジンであって、複数の気筒2(1つのみ図示)が設けられたシリンダブロック3と、このシリンダブロック3上に配設されたシリンダヘッド4と、シリンダブロック3の下側に配設され、潤滑油が貯溜されたオイルパン9とを有している。このエンジン1の各気筒2内には、ピストン5が往復動可能にそれぞれ嵌挿されていて、このピストン5の頂面には深皿形燃焼室6が形成されている。このピストン5は、コンロッド7を介してクランク軸8と連結されている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an engine 1 employing a supercharging device according to an embodiment of the present invention. The engine 1 is a diesel engine mounted on a vehicle, and includes a
上記シリンダヘッド4には、各気筒2毎に吸気ポート12及び排気ポート13が形成されているとともに、これら吸気ポート12及び排気ポート13の燃焼室6側の開口を開閉する吸気弁14及び排気弁15がそれぞれ配設されている。
In the cylinder head 4, an
また、上記シリンダヘッド4には、燃料を噴射するインジェクタ20と、エンジン1の冷間時に吸入空気を暖めて燃料の着火性を高めるためのグロープラグ25とが設けられている。上記インジェクタ20は、その燃料噴射口が燃焼室6の天井面から該燃焼室6に臨むように配設されていて、圧縮行程上死点付近で燃焼室6に燃料を直接噴射供給するようになっている。尚、インジェクタ20は、燃料供給管21を介して不図示のコモンレールに連結されていて、該燃料供給管21及びコモンレールを介して不図示の燃料タンクから燃料が供給されるように構成されている。余剰燃料は、リターン管22を通じて燃料タンクへ戻される。
The cylinder head 4 is provided with an
上記エンジン1の一側面には、各気筒2の吸気ポート12に連通するように吸気通路30が接続されている。この吸気通路30の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ31が配設されており、このエアクリーナ31で濾過した吸入空気が吸気通路30及び吸気ポート12を介して各気筒2の燃焼室6に供給される。
An
上記吸気通路30におけるエアクリーナ31の下流側近傍には、吸入空気の流量を検出するエアフローセンサ32が配設されている。また、吸気通路30における下流端近傍には、サージタンク33が配設されている。このサージタンク33よりも下流側の吸気通路30は、各気筒2毎に分岐する独立通路とされ、これら各独立通路の下流端が各気筒2の吸気ポート12にそれぞれ接続されている。
An
さらに、上記吸気通路30におけるエアフローセンサ32とサージタンク33との間には、第1排気ターボ過給機61のコンプレッサ61aと第2排気ターボ過給機62のコンプレッサ62aとが配設されており、第1排気ターボ過給機61のコンプレッサ61aの方が第2排気ターボ過給機62のコンプレッサ62aよりも下流側に位置する。これら両コンプレッサ61a,62aの作動により吸入空気の過給を行う。そして、吸気通路30には、第1排気ターボ過給機61のコンプレッサ61aをバイパスする吸気バイパス通路64が接続され、この吸気バイパス通路64には、該吸気バイパス通路64へ流れる空気量を調整するための吸気バイパス弁65が配設されている。尚、本実施形態では、第2排気ターボ過給機62のコンプレッサ62aをバイパスするバイパス通路は設けられてはいないが、このようなバイパス通路を設けるとともに、該バイパス通路に吸気バイパス弁65と同様の弁を設けるようにしてもよい。
Further, a
さらにまた、上記吸気通路30における第1排気ターボ過給機61のコンプレッサ61aとサージタンク33との間には、上流側から順に、上記両コンプレッサ61a,62aにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ35と、両コンプレッサ61a,62aにより圧縮された空気の圧力を検出する吸気圧力センサ36と、上記各気筒2の燃焼室6への吸入空気量を調節する吸気絞り弁37とが配設されている。この吸気絞り弁37は、基本的には全開状態とされるが、後述のフィルタ43bの再生時には、全開状態から閉方向に変更されて所定の開度とされる。また、吸気絞り弁37は、エンジン1の停止時には、ショックが生じないように全閉状態とされる。
Furthermore, between the
上記エンジン1の他側面には、各気筒2の燃焼室6からの既燃ガス(排気ガス)を排出する排気通路40が接続されている。この排気通路40の上流側の部分は、各気筒2毎に分岐して排気ポート13の外側端に接続された独立通路と該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。この排気マニホールドよりも下流側の排気通路40に、上記第1排気ターボ過給機61のタービン61bと第2排気ターボ過給機62のタービン62bとが配設されており、第1排気ターボ過給機61のタービン61bの方が第2排気ターボ過給機62のタービン62bよりも上流側に位置する。これらタービン61b,62bが排気ガス流により回転し、これらタービン61b,62bの回転により、該タービン61b,62bとそれぞれ連結された上記コンプレッサ61a,62aがそれぞれ作動する。
An
そして、排気通路40には、第1排気ターボ過給機61のタービン61bをバイパスする第1排気バイパス通路67と、第2排気ターボ過給機62のタービン62bをバイパスする第2排気バイパス通路69とが接続されている。第1排気バイパス通路67には、該第1排気バイパス通路67へ流れる排気量を調整するためのレギュレートバルブ68(第1排気バイパス弁)が配設され、第2排気バイパス通路69には、該第2排気バイパス通路69へ流れる排気量を調整するためのウエストゲートバルブ70(第2排気バイパス弁)が配設されている。
The
上記排気通路40における上記第2排気ターボ過給機62のタービン62bよりも下流側には、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置43が配設されている。この排気浄化装置43は、酸化触媒部43a、ディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、フィルタという)43b及びリーンNOx触媒部43cで構成されており、上流側から、この順に並んでいる。酸化触媒部43a及びフィルタ43bは1つのケース内に収容され、リーンNOx触媒部43cは、酸化触媒部43a及びフィルタ43bを収容するケースとは別のケース内に収容されている。尚、排気通路40の下流端(リーンNOx触媒部43cよりも下流側)には、サイレンサー48が設けられている。
An exhaust
上記酸化触媒部43aは、白金又は白金にパラジウムを加えたもの等を担持した酸化触媒を有していて、排気ガス中のCO及びHCが酸化されてCO2及びH2Oが生成する反応を促すものである。また、上記フィルタ43bは、エンジン1の排気ガス中に含まれる煤等の微粒子を捕集するものである。尚、フィルタ43bに酸化触媒をコーティングしてもよい。
The
上記リーンNOx触媒部43cは、排気ガス中のNOxを吸蔵して還元浄化するNOx吸蔵還元型触媒(本発明のNOx触媒に相当)を有していて、例えば、バリウムを主成分とし、カリウム、マグネシウム、ストロンチウム、ランタン等のアルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類と、白金等の化学反応触媒作用を有する貴金属とが担持されたNOx吸蔵材を内装する。このリーンNOx触媒部43cは、排気ガスの空燃比状態が理論空燃比よりもリーンな状態で排気中のNOxを吸蔵する一方、そのようにして吸蔵したNOxを空燃比状態のリッチ化に応じて放出して、そのNOxを排気ガス中のCO及びHCと酸化還元反応させて酸素と窒素とに分解する。また、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍にあるときには、HC、CO及びNOxを略完全に浄化する。
The lean
本実施形態のエンジン1は、ディーゼルエンジンであるため、全運転領域で、空燃比を理論空燃比よりも大きくする(λ>1)リーン運転を行う。このリーン運転を継続すると、リーンNOx触媒部43cに吸蔵されるNOx量が増加していき、やがて飽和状態になって、NOxの浄化能力が低下する。これを防止するために、吸蔵したNOxを酸素と窒素とに分解放出させてNOx吸蔵能力を回復させるべく、空燃比のリッチ化を行う。具体的には、リーンNOx触媒部43cに吸蔵されるNOx量は、エンジン回転数やエンジン負荷等のエンジン1の運転状態に基づいて、予め作成したNOx量排出マップにより推定することができ、その推定したNOx量の積算値を、リーンNOx触媒部43cに吸蔵されたNOx量と推定し、この吸蔵されたNOx量が所定量α以上になったときに、後述の如く排気ガスの空燃比をリーン運転時の空燃比よりもリッチ化する(例えば理論空燃比とするか、又はそれ以上にリッチとする)。
Since the engine 1 of this embodiment is a diesel engine, a lean operation is performed in which the air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio (λ> 1) in the entire operation region. If this lean operation is continued, the amount of NOx occluded in the lean
上記排気浄化装置43におけるフィルタ43bの上流側及び下流側には、フィルタ43bに流入する直前及び流出した直後の排気ガスの圧力をそれぞれ検出する上流側及び下流側圧力検出部45,46が設けられ、これら上流側及び下流側圧力検出部45,46には、該両圧力検出部45,46の差圧を検出する差圧センサ47が接続されている。この差圧は、フィルタ43bに捕集された微粒子量(つまり捕集量)に対応しており、差圧が大きいほど捕集量が多いことになる。この捕集量が多くなると、フィルタ43bが目詰まりすることになり、これを防止するために、捕集量が、予め設定した設定量(例えば最大捕集量の70%)以上になったときに、微粒子を燃焼させてフィルタ43bを再生する。このフィルタ43bを再生するために、排気浄化装置43の酸化触媒部43aに未燃燃料を供給し、この未燃燃料の酸化反応熱によりフィルタ43bの温度を上昇させて、該フィルタ43bに捕集された微粒子を燃焼除去する。酸化触媒部43aへの未燃燃料の供給は、燃焼室6での燃焼を意図した、圧縮行程上死点付近で燃料を噴射する主噴射よりも遅れた時期(膨張行程又は排気行程)に燃料を噴射するポスト噴射によって行う。このポスト噴射は、複数回に分けての分割噴射が好ましい。尚、ポスト噴射を行う際には、エンジン1のポンプロスを増大させて排気熱エネルギーを増大させるべく、吸気絞り弁37の開度を全開状態から閉方向に変更する。また、後述の排気ガス還流弁51を全閉状態にして、ポスト噴射による燃料が吸気通路30へ流れないようにすることが好ましい。
In the
上記吸気通路30における上記サージタンク33と吸気絞り弁37との間の部分(つまり第1排気ターボ過給機61のコンプレッサ61aよりも下流側部分)と、上記排気通路40における上記排気マニホールドと第1排気ターボ過給機61のタービン61bとの間の部分(つまり第1排気ターボ過給機61のタービン61bよりも上流側部分)とは、排気ガスの一部を吸気通路30に還流するための排気ガス還流通路50によって接続されている。この排気ガス還流通路50には、排気ガスの吸気通路30への還流量を調整するための排気ガス還流弁51と、排気ガスをエンジン冷却水によって冷却するためのEGRクーラ52とが配設されている。
A portion of the
上記第1排気ターボ過給機61は小型のものであり、第2排気ターボ過給機62は大型のものである。すなわち、第2排気ターボ過給機62のタービン62bの方が第1排気ターボ過給機61のタービン61bよりもイナーシャが大きい。ここで、第1排気ターボ過給機61のT/C効率マップ(タービン61bの回転エネルギをどれだけコンプレッサ61aによる圧力上昇に変換できるかを示すもの)を、図2に実線で示し、第2排気ターボ過給機62のT/C効率マップを、図2で破線で示す。図2における横軸の「空気流量」は、エアフローセンサ32により検出される空気量であり、縦軸の「圧力比」は、コンプレッサへの流入直前の空気圧力に対するコンプレッサからの流出直後の空気圧力の比である。そして、各排気ターボ過給機毎に描かれている複数の環状の線が、空気流量と圧力比との関係から求まる効率であり、中心側の線ほど効率が高くなる。図2から分かるように、大型の第2排気ターボ過給機62の方が、高効率の領域が広い。
The
図3に示すように、上記エアフローセンサ32、吸気圧力センサ36及び差圧センサ47による各検出値の信号が、エンジン1を制御するエンジン制御ユニット(以下、ECUという)81に入力される。また、ECU81には、それらの他に、エンジン1の回転数を検出するエンジン回転数センサ73、クランク角を検出するクランク角センサ74、エンジン冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ75、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ76等の各検出値の信号が入力され、これら入力信号に基づいて、インジェクタ20、吸気絞り弁37,排気ガス還流弁51、吸気バイパス弁65、レギュレートバルブ68及びウエストゲートバルブ70を制御する。すなわち、ECU81は、吸気バイパス弁65、レギュレートバルブ68及びウエストゲートバルブ70の開度を制御するバイパス弁制御手段を構成することになる。
As shown in FIG. 3, signals of detected values by the
上記ECU81は、上記吸気バイパス弁65、レギュレートバルブ68及びウエストゲートバルブ70の各開度を、上記エンジン1の運転状態に応じて設定した開度にそれぞれ制御する。本実施形態では、図4に示す、エンジン回転数とエンジン負荷とをパラメータとするマップにおける低負荷かつ低回転側の領域A(エンジン負荷が所定負荷(エンジ回転数が大きいほど小さくなる)以下の領域)では、第1及び第2排気ターボ過給機61,62の両方を作動させるようにし、こうするために、吸気バイパス弁65及びレギュレートバルブ68は全開以外の開度とし、ウエストゲートバルブ70は全閉状態とする。一方、高負荷かつ高回転側の領域B(エンジン負荷が上記所定負荷よりも大きい領域)では、第1排気ターボ過給機61が排気抵抗になるため、第2排気ターボ過給機62のみを作動させるようにし、こうするために、吸気バイパス弁65及びレギュレートバルブ68は全開状態とし、ウエストゲートバルブ70は全閉状態に近い開度にする。尚、ウエストゲートバルブ70を常に全閉状態にしてもよい(或いは第2排気バイパス通路69及びウエストゲートバルブ70をなくしてもよい)が、過回転を防止するために、上記領域Bでは少し開き気味にしている。
The
上記領域Aにおける上記吸気バイパス弁65の開度は、エンジン1の運転状態及びアクセル開度により設定される目標吸気圧により決まる。また、レギュレートバルブ68は、図5に示すように、高負荷(高トルク)になるに連れて開度を次第に大きくする。図5において開度が100%のラインよりも高トルク側は、上記領域Bに対応する領域であり、この領域では開度は100%となる。さらに、ウエストゲートバルブ70の開度は、図6のようになる。図6において開度が10%のラインよりも低トルク側は、上記領域Aに対応する領域であり、この領域では開度は0%となる。尚、図5及び図6における実線のラインは、エンジン1に発生する最大トルクラインである。
The opening degree of the
図4において破線で示すラインを含めてそれよりも低負荷かつ低回転側の領域(上記領域Aを含む)では、排気ガス還流弁51が開かれて、排気ガスの一部が吸気通路30に還流されるようになっている。以下、この領域をEGR領域という。このEGR領域における排気ガス還流弁51の開度は、エンジン1の運転状態に応じて設定される。一方、上記ラインよりも高負荷かつ高回転側では、排気ガス還流弁51が全閉状態とされ、排気ガスの吸気通路30への還流は行われない。
In the region including the line indicated by the broken line in FIG. 4 and the lower load and lower rotation side (including the region A), the exhaust
尚、第1及び第2排気ターボ過給機61,62の両方を作動させる領域A、第2排気ターボ過給機のみを作動させる領域B、及びEGR領域を、図2の排気ターボ過給機のT/C効率マップを用いて設定するようにしてもよい。すなわち、上記領域Aに対応する領域が、図7(a)の太線で囲む領域であり、上記領域Bに対応する領域が、図7(b)の太線で囲む領域であり、上記EGR領域に対応する領域が、図7(c)の太線で囲む領域である。これにより、エアフローセンサ32により検出される空気量と、コンプレッサへの流入直前の空気圧力に対するコンプレッサからの流出直後の空気圧力の比との関係から、第1及び第2排気ターボ過給機61,62の両方を作動させるか、第2排気ターボ過給機62のみを作動させるか、或いは、排気ガスの吸気通路30への還流を行うかが決まることになる。
The region A for operating both the first and
上記ECU81の内部には、上記リーンNOx触媒部43cに吸蔵されたNOx量が上記所定量α以上になったときに、排気ガスの空燃比のリッチ化により、リーンNOx触媒部43cに吸蔵されたNOxを還元する空燃比制御手段として機能する空燃比制御部81aが設けられており、この空燃比制御部81aにて上記空燃比のリッチ化が行われる。
Inside the
具体的には、空燃比制御部81aは、上記領域Aでは、吸気バイパス弁65の開度を、上記エンジン1の運転状態に応じて設定した吸気バイパス弁開度(非還元時の吸気バイパス弁開度)よりも大きくしかつレギュレートバルブ68の開度を、上記エンジン1の運転状態に応じて設定したレギュレートバルブ開度(非還元時のレギュレートバルブ開度)と比べて同等以下にすることで、排気ガスの空燃比をリッチ化して、リーンNOx触媒部43cに吸蔵されたNOxを還元浄化する。このとき、ウエストゲートバルブ70については、非還元時と同じ全閉状態とする。
Specifically, in the region A, the air-fuel
このように吸気バイパス弁65の開度を非還元時の吸気バイパス弁開度よりも大きくすることで、過給効率が低下して、エンジンへ供給される空気量が減少し、これにより、排気ガスの空燃比をリッチ化することができ、リーンNOx触媒部43cに吸蔵されたNOxを還元浄化することができる。
Thus, by making the opening degree of the
また、レギュレートバルブ68の開度を非還元時のレギュレートバルブ開度と比べて同等以下にすることで、第1排気ターボ過給機61のタービン61bが回転し続けることとなり、これにより、乗員がアクセルペダルを踏み込んで加速要求を行ったとき、つまりアクセル開度センサ76により検出されるアクセル開度の変化率が所定以上であるときには、既にタービン61bが回転しているので、吸気バイパス弁65の開度を上記非還元時の吸気バイパス弁開度にすることで、直ぐに適切な過給を行うことができ、高い加速レスポンスが得られるようになる。
Further, by making the opening degree of the regulating
上記還元時のレギュレートバルブ68の開度は、上記非還元時のレギュレートバルブ開度と同じか又はそれよりも小さい範囲で、吸気バイパス弁65の開度との関係で空燃比を適切にリッチ化できかつ高い加速レスポンスが得られる観点から適宜設定すればよいが、第1排気ターボ過給機61のタービン61bが所定回転速度以上の回転速度で回転するような開度にすることが好ましい。このことから、還元時のレギュレートバルブ68の開度は、上記非還元時のレギュレートバルブ開度と同様に、エンジン負荷が大きいほど、大きいことが好ましい。本実施形態では、非還元時にレギュレートバルブ68が全閉状態にあれば、還元時にも全閉状態とし、非還元時にレギュレートバルブ68が全閉状態でなければ、還元時には、レギュレートバルブ68の開度を非還元時のレギュレートバルブ開度に対して一定割合だけ小さくする。
The opening degree of the regulating
上記領域Bにおいては、上述の如く非還元時に吸気バイパス弁65及びレギュレートバルブ68を全開状態にしていて、第1排気ターボ過給機61を作動させていないので、還元時に、吸気バイパス弁65を開く方向に変更することはできない。また、加速レスポンスが領域Aに比べて大きな問題とはならない領域Bにおいて、還元時にレギュレートバルブ68の開度を非還元時のレギュレートバルブ開度よりも小さくすると排気抵抗になるので、そのようなことはしない方が好ましい。そこで、空燃比制御部81aは、上記領域Bにおいては、ウエストゲートバルブ70の開度を、上記エンジン1の運転状態に応じて設定したウエストゲートバルブ開度(非還元時のウエストゲートバルブ開度)よりも大きくすることで、排気ガスの空燃比をリッチ化して、リーンNOx触媒部43cに吸蔵されたNOxを還元浄化する。一方、領域Bにおける還元時の吸気バイパス弁65及びレギュレートバルブ68の開度は、非還元時と同じ全開状態とする。こうすることで、第1排気ターボ過給機61を作動させない高負荷時においても、ウエストゲートバルブ70の開度を大きくすることで、燃焼室6へ供給される空気量を減少させることができ、空燃比をリッチ化することができる。
In the region B, as described above, the
また、上記ECU81は、上述の如く上記還元時に上記吸気バイパス弁65の開度が上記非還元時の吸気バイパス弁開度よりも大きくされたときには、上記排気ガス還流弁51の開度を小さい側に補正する。すなわち、上記エンジン1の運転状態に応じて設定した排気ガス還流弁開度よりも小さくする。これにより、過給圧が低下することにより排気ガス還流量が過剰になるのを抑制する。
Further, the
ここで、上記ECU81における、排気ガス還流弁51、吸気バイパス弁65、レギュレートバルブ68及びウエストゲートバルブ70の制御動作について、図8のフローチャートに基づいて説明する。
Here, control operations of the exhaust
最初のステップS1では、各種センサからの入力信号を読み込み、次のステップS2で、目標吸気圧並びに排気ガス還流弁51、吸気バイパス弁65、レギュレートバルブ68及びウエストゲートバルブ70の目標開度(上記非還元時の開度)を設定する。
In the first step S1, input signals from various sensors are read. In the next step S2, the target intake pressure and the target opening of the exhaust
次のステップS3では、エンジン1の運転状態がEGR領域にあるか否かを判定し、このステップS3の判定がYESであるときには、ステップS4に進んで、排気ガス還流弁51(図8では、EGR弁と記載)の開度を、エンジン1の運転状態に応じた開度(上記設定した目標開度)とし、しかる後にステップS6に進む。一方、ステップS3の判定がNOであるときには、ステップS5に進んで、排気ガス還流弁51を全閉状態にし、しかる後にステップS6に進む。
In the next step S3, it is determined whether or not the operating state of the engine 1 is in the EGR region. If the determination in step S3 is YES, the process proceeds to step S4, and the exhaust gas recirculation valve 51 (in FIG. 8). The opening of the EGR valve is set to an opening corresponding to the operating state of the engine 1 (the set target opening), and then the process proceeds to step S6. On the other hand, when the determination in step S3 is NO, the process proceeds to step S5, the exhaust
上記ステップS6では、上述の如くリーンNOx触媒部43cに吸蔵されたNOx量を推定し、次のステップS7で、そのNOx量が上記所定量α以上であるか否かを判定し、このステップS7の判定がNOであるときには、そのままリターンする一方、ステップS7の判定がYESであるときには、ステップS8に進む。
In step S6, the amount of NOx occluded in the lean
上記ステップS8では、エンジン1の運転状態が領域Aにあるか否かを判定し、このステップS8の判定がNOであるとき、つまりエンジン1の運転状態が領域Bにあるときには、ステップS9に進んで、空燃比制御部81aにおいて、ウエストゲートバルブ70の開度を、上記ステップS2で設定したウエストゲートバルブ開度に対して大きい側(開方向)に変更し、しかる後にリターンする。
In step S8, it is determined whether or not the operating state of the engine 1 is in the region A. When the determination in step S8 is NO, that is, when the operating state of the engine 1 is in the region B, the process proceeds to step S9. In the air-fuel
一方、上記ステップS8の判定がYESであるときには、ステップS10に進んで、空燃比制御部81aにおいて、吸気バイパス弁65の開度を、上記ステップS2で設定した吸気バイパス弁開度に対して大きい側(開方向)に変更するとともに、レギュレートバルブ68の開度を、上記ステップS2で設定したレギュレートバルブ開度に対して一定割合だけ小さい側(閉方向)に変更する(尚、ステップS2で設定したレギュレートバルブ開度が0であるときには、そのまま0とする)。但し、目標吸気圧は一定にしておく。
On the other hand, when the determination in step S8 is YES, the process proceeds to step S10, and in the air-
上記ステップS10に続く次のステップS11では、排気ガス還流弁51の開度を小さい側(閉方向)に補正し、次のステップS12では、アクセル開度センサ76により検出されるアクセル開度の変化率(今回検出されたアクセル開度から前回検出されたアクセル開度を引いた値を、検出時間間隔で割った値)が所定以上であるか否か、つまり乗員が加速要求しているか否かを判定する。
In the next step S11 following step S10, the opening degree of the exhaust
上記ステップS12の判定がNOであるときには、そのままリターンする一方、ステップS12の判定がYESであるときには、ステップS13に進んで、吸気バイパス弁65の開度を上記非還元時の開度に変更し、次のステップS14で、排気ガス還流弁51の上記閉方向補正を中止し、しかる後にリターンする。
If the determination in step S12 is NO, the process returns as it is. If the determination in step S12 is YES, the process proceeds to step S13, and the opening of the
したがって、本実施形態では、エンジン負荷が所定負荷以下の低負荷時において、リーンNOx触媒部43cに吸蔵されたNOxを還元するべく、吸気バイパス弁65の開度を、エンジン1の運転状態に応じて設定した吸気バイパス弁開度(非還元時の吸気バイパス弁開度)よりも大きくしかつレギュレートバルブ68の開度を、エンジン1の運転状態に応じて設定したレギュレートバルブ開度(非還元時のレギュレートバルブ開度)と比べて同等以下にしたので、過給効率の低下により、燃焼室6へ供給される空気量を減少させて、排気ガスの空燃比をリッチ化することができ、これにより、リーンNOx触媒部43cに吸蔵されたNOxを還元浄化することができるとともに、加速要求時の加速レスポンスを向上させることができる。
Therefore, in this embodiment, the opening degree of the
また、上記低負荷時における上記還元時には、ウエストゲートバルブ70が全閉状態にあるので、吸気バイパス弁65の開度を大きくしたとしても、或る程度の過給圧が安定して得られるとともに、加速要求時には、大型の第2排気ターボ過給機62のタービン62bも既に回転しているので、高い加速レスポンスが確実に得られる。
In addition, since the
さらに、エンジン負荷が上記所定負荷よりも大きい高負荷時においては、リーンNOx触媒部43cに吸蔵されたNOxを還元するべく、ウエストゲートバルブ70の開度を、エンジン1の運転状態に応じて設定したウエストゲートバルブ開度(上記非還元時のウエストゲートバルブ開度)よりも大きくするようにしたので、第1排気ターボ過給機61を作動させない高負荷時においても、エンジン1へ供給される空気量を減少させることができ、空燃比をリッチ化することができる。
Furthermore, when the engine load is higher than the predetermined load, the opening degree of the
尚、本発明は、ディーゼルエンジンだけでなく、ガソリンエンジンにも適用することができる。 The present invention can be applied not only to a diesel engine but also to a gasoline engine.
本発明は、2つの排気ターボ過給機と、NOxを吸蔵して還元するNOx触媒とを備えたエンジンの過給装置に有用である。 The present invention includes two exhaust turbochargers are useful supercharging apparatus for an engine that includes a NOx catalyst for reducing and occludes NOx.
1 エンジン
30 吸気通路
40 排気通路
43 排気浄化装置
43c リーンNOx触媒部
61 第1排気ターボ過給機
61a コンプレッサ
61b タービン
62 第2排気ターボ過給機
62a コンプレッサ
62b タービン
64 吸気バイパス通路
65 吸気バイパス弁
67 第1排気バイパス通路
68 レギュレートバルブ(第1排気バイパス弁)
69 第2排気バイパス通路
70 ウエストゲートバルブ(第2排気バイパス弁)
81 エンジン制御ユニット(バイパス弁制御手段)
(排気ガス還流弁制御手段)
81a 空燃比制御部(空燃比制御手段)
1
69 Second
81 Engine control unit (bypass valve control means)
(Exhaust gas recirculation valve control means)
81a Air-fuel ratio control unit (air-fuel ratio control means)
Claims (1)
上記第1排気ターボ過給機のコンプレッサをバイパスする吸気バイパス通路と、
上記吸気バイパス通路に配設された吸気バイパス弁と、
上記第1排気ターボ過給機のタービンをバイパスする第1排気バイパス通路と、
上記排気バイパス通路に配設された第1排気バイパス弁と、
上記吸気バイパス弁及び第1排気バイパス弁の開度を、上記エンジンの運転状態に応じて設定した開度にそれぞれ制御するバイパス弁制御手段と、
上記排気通路における上記タービンよりも下流側に配設され、上記エンジンの排気ガスの空燃比がリーンであるときにNOxを吸蔵しかつ該排気ガスの空燃比のリッチ化により上記吸蔵したNOxを還元するNOx触媒と、
上記NOx触媒に吸蔵されたNOx量が所定量以上になったときに、上記排気ガスの空燃比のリッチ化により、該NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元する空燃比制御手段と、
上記吸気通路における上記第1排気ターボ過給機のコンプレッサよりも上流側に配設されたコンプレッサと、上記排気通路における上記第1排気ターボ過給機のタービン及び上記NOx触媒間に配設されたタービンとを有する第2排気ターボ過給機と、
上記第2排気ターボ過給機のタービンをバイパスする第2排気バイパス通路と、
上記第2排気バイパス通路に配設された第2排気バイパス弁とを備え、
上記バイパス弁制御手段は、上記吸気バイパス弁及び第1排気バイパス弁の開度に加えて、上記第2排気バイパス弁の開度を、上記エンジンの運転状態に応じて設定した開度に制御するものであり、
上記空燃比制御手段は、上記エンジン負荷が所定負荷以下の低負荷時においては、上記吸気バイパス弁の開度を上記バイパス弁制御手段により設定された吸気バイパス弁開度よりも大きくしかつ上記第1排気バイパス弁の開度を上記バイパス弁制御手段により設定された第1排気バイパス弁開度と比べて同等以下にすることで、上記排気ガスの空燃比をリッチ化して、上記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元し、上記エンジン負荷が上記所定負荷よりも大きい高負荷時においては、上記第2排気バイパス弁の開度を上記バイパス弁制御手段により設定された第2排気バイパス弁開度よりも大きくすることで、上記排気ガスの空燃比をリッチ化して、上記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元するように構成されていることを特徴とするエンジンの過給装置。 A first exhaust turbocharger having a compressor disposed in an intake passage of the engine and a turbine disposed in an exhaust passage;
An intake bypass passage for bypassing the compressor of the first exhaust turbocharger;
An intake bypass valve disposed in the intake bypass passage;
A first exhaust bypass passage for bypassing the turbine of the first exhaust turbocharger;
A first exhaust bypass valve disposed in the exhaust bypass passage;
Bypass valve control means for controlling the openings of the intake bypass valve and the first exhaust bypass valve to openings set in accordance with the operating state of the engine;
It is disposed downstream of the turbine in the exhaust passage, and stores NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas of the engine is lean and reduces the stored NOx by enriching the air-fuel ratio of the exhaust gas. NOx catalyst to
An air-fuel ratio control means for reducing the NOx stored in the NOx catalyst by enriching the air-fuel ratio of the exhaust gas when the amount of NOx stored in the NOx catalyst exceeds a predetermined amount ;
The compressor is disposed upstream of the compressor of the first exhaust turbocharger in the intake passage, and is disposed between the turbine of the first exhaust turbocharger and the NOx catalyst in the exhaust passage. A second exhaust turbocharger having a turbine;
A second exhaust bypass passage for bypassing the turbine of the second exhaust turbocharger;
A second exhaust bypass valve disposed in the second exhaust bypass passage,
The bypass valve control means controls the opening of the second exhaust bypass valve to an opening set according to the operating state of the engine, in addition to the opening of the intake bypass valve and the first exhaust bypass valve. Is,
The air-fuel ratio control means makes the opening degree of the intake bypass valve larger than the intake bypass valve opening degree set by the bypass valve control means when the engine load is a low load equal to or lower than a predetermined load . By making the opening of one exhaust bypass valve equal to or less than the opening of the first exhaust bypass valve set by the bypass valve control means, the air-fuel ratio of the exhaust gas is enriched and stored in the NOx catalyst. When the engine load is high and the engine load is higher than the predetermined load, the opening degree of the second exhaust bypass valve is set to be larger than the second exhaust bypass valve opening degree set by the bypass valve control means. by also increasing, ene, characterized in that the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich, and is configured to reduce NOx stored in the NOx catalyst Down of the supercharger.
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