JP5365261B2 - Method and system for controlling exhaust gas recirculation in an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気通路から吸気通路へ還流する排気ガス量を制御して内燃機関の燃焼室内の酸素濃度を調節し、NOxの発生を抑制する内燃機関の排気再循環を制御する方法およびそのシステムに関し、排気浄化技術の分野に属する。 The present invention relates to a method and system for controlling exhaust gas recirculation in an internal combustion engine that controls the amount of exhaust gas recirculated from the exhaust passage to the intake passage to adjust the oxygen concentration in the combustion chamber of the internal combustion engine and suppress the generation of NOx. Belongs to the field of exhaust purification technology.
従来より、排気ガスの一部を排気通路からEGR通路を介して吸気通路に還流し、それにより燃焼室内の酸素量をエンジンの要求出力が達成できる必要最低限の量まで減少する方法が知られている。これにより、必要以上の酸素の燃焼によって燃焼室内が過剰に高温・高圧になることを原因とする、NOxの発生を抑制する。 Conventionally, a method is known in which a part of exhaust gas is recirculated from the exhaust passage to the intake passage via the EGR passage, thereby reducing the amount of oxygen in the combustion chamber to a minimum amount that can achieve the required output of the engine. ing. This suppresses generation of NOx caused by excessively high temperature and high pressure in the combustion chamber due to combustion of oxygen more than necessary.
このような方法において、例えば特許文献1に記載しているエンジンのように、エンジンが排気ターボ過給機を備える場合、該過給機のタービンの下流側の排気通路から該過給機のコンプレッサの上流側の吸気通路とを連通して低圧の排気ガスを還流する低圧EGR通路と、タービンの上流側の排気通路からコンプレッサの下流側の吸気通路とを連通して高圧の排気ガスを還流する高圧EGR通路とが設けられる。また、それぞれのEGR通路に、還流量(EGR量)を調節するEGR弁が設けられる。 In such a method, when the engine is provided with an exhaust turbocharger, such as the engine described in Patent Document 1, the compressor of the supercharger is connected from the exhaust passage on the downstream side of the turbine of the supercharger. The low-pressure EGR passage that recirculates the low-pressure exhaust gas by communicating with the upstream intake passage and the high-pressure exhaust gas that recirculates from the exhaust passage on the upstream side of the turbine to the intake passage on the downstream side of the compressor. And a high pressure EGR passage. Each EGR passage is provided with an EGR valve that adjusts the recirculation amount (EGR amount).
このようなエンジンの場合、高負荷時は、燃焼室内の酸素量を十分に確保するために、還流する排気ガスの温度が高圧EGR通路に比べて低い(ガス密度が高いので酸素量が多い)低圧EGR通路が使用される。 In the case of such an engine, the temperature of the recirculated exhaust gas is lower than that of the high-pressure EGR passage in order to ensure a sufficient amount of oxygen in the combustion chamber when the load is high (the amount of oxygen is large because the gas density is high). A low pressure EGR passage is used.
一方、低負荷時は、高負荷時に比べて燃焼室内の酸素量が少なくても済むので、還流する排気ガスの温度が低圧EGR通路に比べて高い(ガス密度が低いので酸素量が少ない)高圧EGR通路が使用される。 On the other hand, when the load is low, the amount of oxygen in the combustion chamber can be smaller than when the load is high, so the temperature of the recirculated exhaust gas is higher than that of the low-pressure EGR passage (the amount of oxygen is low because the gas density is low). An EGR passage is used.
また、いずれの負荷においても、エンジンの回転数が高くなると、すなわち必要な酸素量が増えると、EGR量が減少するようにEGR弁が制御される。 In any load, the EGR valve is controlled so that the EGR amount decreases when the engine speed increases, that is, when the required oxygen amount increases.
このように、エンジンの運転状態により、高圧EGR通路と低圧EGR通路を使い分けるとともに、各通路のEGR量を調整することにより、エンジンの出力要求を達成しつつ、NOxの発生を抑制している。 As described above, the high pressure EGR passage and the low pressure EGR passage are selectively used according to the operating state of the engine, and the EGR amount of each passage is adjusted, thereby suppressing the generation of NOx while achieving the engine output request.
ところで、特許文献1に記載されたエンジンのように低圧EGR通路と高圧EGR通路とが設けられている場合、低圧EGR通路で排気ガスを還流している状態でエンジンの負荷が減少すると、低圧EGR通路によるEGR量が増加するように(燃焼室内の酸素量が減少するように)EGR弁が制御される。しかし、EGR弁が設けられている低圧EGR通路の位置から燃焼室までは長い経路であるため、エンジン負荷の減少に遅れて燃焼室内の酸素量が減少する。その結果、エンジン負荷が減少したときからその減少先の負荷値に対応した酸素量に減少するまでの間、燃焼室内の酸素濃度が一時的に過剰になり、その過剰分の酸素に対応する量のNOxが発生する。 By the way, when the low pressure EGR passage and the high pressure EGR passage are provided as in the engine described in Patent Document 1, if the load on the engine is reduced while the exhaust gas is recirculated through the low pressure EGR passage, the low pressure EGR The EGR valve is controlled so that the amount of EGR through the passage increases (so that the amount of oxygen in the combustion chamber decreases). However, since it is a long path from the position of the low pressure EGR passage where the EGR valve is provided to the combustion chamber, the amount of oxygen in the combustion chamber decreases after the engine load decreases. As a result, the oxygen concentration in the combustion chamber temporarily becomes excessive from the time when the engine load is reduced until the amount of oxygen corresponding to the reduced load value is reached, and the amount corresponding to the excess oxygen. NOx is generated.
そこで、本発明は、排気ターボ過給機と、該過給機のタービンの下流側の排気通路から該過給機のコンプレッサの上流側の吸気通路とを連通して低圧の排気ガスを還流する低圧EGR通路と、タービンの上流側の排気通路からコンプレッサの下流側の吸気通路とを連通して高圧の排気ガスを還流する高圧EGR通路とを有するエンジンにおいて、低圧EGR通路で排気ガスを還流している状態でエンジンの負荷が減少したときに、すぐに燃焼室内の酸素濃度を減少させ、NOxの発生を抑制することを課題とする。 Accordingly, the present invention recirculates the low-pressure exhaust gas by communicating the exhaust turbocharger and the exhaust passage on the downstream side of the turbine of the turbocharger with the intake passage on the upstream side of the compressor of the turbocharger. In an engine having a low-pressure EGR passage and a high-pressure EGR passage that recirculates high-pressure exhaust gas through communication between an exhaust passage upstream of the turbine and an intake passage downstream of the compressor, exhaust gas is recirculated through the low-pressure EGR passage. It is an object to immediately reduce the oxygen concentration in the combustion chamber and suppress the generation of NOx when the load of the engine is reduced in a state where the engine is running.
上述の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、排気通路に配置されたタービンと吸気通路に配置されたコンプレッサとでなる排気ターボ過給機と、前記タービンの下流側の排気通路と前記コンプレッサの上流側の吸気通路とを連通する低圧EGR通路と、前記タービンの上流側の排気通路と前記コンプレッサの下流側の吸気通路とを連通する高圧EGR通路と、前記低圧EGR通路に設けられて該通路を通過する排気ガスの還流量を調節する低圧EGR量調節手段と、前記高圧EGR通路に設けられて該通路を通過する排気ガスの還流量を調節する高圧EGR量調節手段と、排気通路に設けられて排気ガス中の煤を捕集するパティキュレートフィルタとを有する圧縮着火式の内燃機関の排気再循環を制御する方法であって、
前記低圧EGR量調節手段および高圧EGR量調節手段の少なくとも一方を制御して、燃焼室内の酸素濃度を内燃機関の負荷に対応する濃度に制御する酸素濃度制御工程を含み、
前記低圧EGR通路で排気ガスを還流している状態で内燃機関の負荷が減少するときに、
前記酸素濃度制御工程として、
前記パティキュレートフィルタの煤捕集能力が所定捕集能力より低い場合は、全排気ガス還流量に対する前記低圧EGR通路による還流量と前記高圧EGR通路による還流量との配分比が所定の比である第1配分比で排気ガスを還流する第1工程を実行し、
前記パティキュレートフィルタの煤捕集能力が所定捕集能力より高い場合は、前記第1配分比よりも高圧EGR通路による還流量の割合が高い第2配分比で排気ガスを還流する第2工程を実行するとともに、
前記酸素濃度制御工程として前記第1工程を実行する場合、該第1工程の実行開始時に、減少先の負荷値に基づく全排気ガス還流量を一時的に増量補正し、その増量補正に従い前記低圧EGR量調節手段を制御することを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, an invention according to claim 1 is directed to an exhaust turbocharger including a turbine disposed in an exhaust passage and a compressor disposed in an intake passage, and an exhaust gas downstream of the turbine. A low pressure EGR passage that communicates a passage with an intake passage upstream of the compressor, a high pressure EGR passage that communicates an exhaust passage upstream of the turbine and an intake passage downstream of the compressor, and the low pressure EGR passage. A low pressure EGR amount adjusting means provided for adjusting the recirculation amount of the exhaust gas passing through the passage; and a high pressure EGR amount adjusting means provided in the high pressure EGR passage for adjusting the recirculation amount of the exhaust gas passing through the passage. A method of controlling exhaust gas recirculation of a compression ignition internal combustion engine having a particulate filter provided in an exhaust passage and collecting soot in exhaust gas,
An oxygen concentration control step of controlling at least one of the low pressure EGR amount adjusting means and the high pressure EGR amount adjusting means to control the oxygen concentration in the combustion chamber to a concentration corresponding to the load of the internal combustion engine;
When the load of the internal combustion engine decreases while the exhaust gas is recirculated in the low pressure EGR passage,
As the oxygen concentration control step,
When the particulate collection capacity of the particulate filter is lower than the predetermined collection capacity, the distribution ratio of the recirculation amount by the low pressure EGR passage and the recirculation amount by the high pressure EGR passage to the total exhaust gas recirculation amount is a predetermined ratio. Performing a first step of recirculating exhaust gas at a first distribution ratio;
When the soot collection capacity of the particulate filter is higher than a predetermined collection capacity, a second step of recirculating the exhaust gas at a second distribution ratio in which the ratio of the recirculation amount through the high-pressure EGR passage is higher than the first distribution ratio is performed. As well as
When the first step is executed as the oxygen concentration control step, at the start of the execution of the first step, the total exhaust gas recirculation amount based on the load value to be decreased is temporarily increased and corrected according to the increase correction. The EGR amount adjusting means is controlled .
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の排気再循環を制御する方法であって、
排気ガス中のNOxを処理することにより該NOxの外部への排出を抑制するNOx処理装置が備えられている場合において、
前記低圧EGR通路で排気ガスを還流している状態で内燃機関の負荷が減少するときに、
前記パティキュレートフィルタの煤捕集能力が前記所定捕集能力より低く、かつ前記NOx処理装置のNOx処理能力が所定処理能力より低い場合は、前記酸素濃度制御工程として、前記第1配分比よりも高圧EGR通路による還流量の割合が高い第3配分比で排気ガスを還流する第3工程を実行し、
それとともに、燃料の分割噴射の回数を増加する燃料噴射制御工程を実行することを特徴とする。
The invention according to claim 2 is a method for controlling exhaust gas recirculation of an internal combustion engine according to claim 1,
In the case where a NOx treatment device that suppresses the discharge of NOx to the outside by treating NOx in the exhaust gas is provided,
When the load of the internal combustion engine decreases while the exhaust gas is recirculated in the low pressure EGR passage,
When the particulate collection capacity of the particulate filter is lower than the predetermined collection capacity and the NOx treatment capacity of the NOx treatment device is lower than the predetermined treatment capacity, the oxygen concentration control step is more than the first distribution ratio. Performing a third step of recirculating the exhaust gas at a third distribution ratio in which the ratio of the recirculation amount by the high-pressure EGR passage is high;
At the same time, a fuel injection control process for increasing the number of fuel split injections is performed.
一方、請求項3に記載の発明は、排気通路に配置されたタービンと吸気通路に配置されたコンプレッサとでなる排気ターボ過給機と、前記タービンの下流側の排気通路と前記コンプレッサの上流側の吸気通路とを連通する低圧EGR通路と、前記タービンの上流側の排気通路と前記コンプレッサの下流側の吸気通路とを連通する高圧EGR通路と、前記低圧EGR通路に設けられて該通路を通過する排気ガスの還流量を調節する低圧EGR量調節手段と、前記高圧EGR通路に設けられて該通路を通過する排気ガスの還流量を調節する高圧EGR量調節手段と、排気通路に設けられて排気ガス中の煤を捕集するパティキュレートフィルタとを有する圧縮着火式の内燃機関の排気再循環を制御するシステムであって、
前記低圧EGR量調節手段および高圧EGR量調節手段の少なくとも一方を制御して、燃焼室内の酸素濃度を内燃機関の負荷に対応する濃度に制御する酸素濃度制御手段と、
前記パティキュレートフィルタの煤捕集能力を検出する煤捕集能力検出手段とを有し、
前記低圧EGR通路で排気ガスを還流している状態で内燃機関の負荷が減少するときに、
前記酸素濃度制御手段が、
前記煤捕集能力検出手段が検出するパティキュレートフィルタの煤捕集能力が所定捕集能力より低い場合は、全排気ガス還流量に対する前記低圧EGR通路による還流量と前記高圧EGR通路による還流量との配分比が所定の比である第1配分比で排気ガスを還流する第1制御を実行し、
前記煤捕集能力検出手段が検出するパティキュレートフィルタの煤捕集能力が所定捕集能力より高い場合は、前記第1配分比よりも高圧EGR通路による還流量の割合が高い第2配分比で排気ガスを還流する第2制御を実行するとともに、
前記酸素濃度制御手段が前記第1制御を実行する場合、該第1制御の実行開始時に、減少先の負荷値に基づく全排気ガス還流量を一時的に増量補正し、その増量補正に従い前記低圧EGR量調節手段を制御することを特徴とする。
On the other hand, the invention according to claim 3 is an exhaust turbocharger comprising a turbine disposed in an exhaust passage and a compressor disposed in an intake passage, an exhaust passage downstream of the turbine, and an upstream side of the compressor A low pressure EGR passage that communicates with the intake passage of the engine, a high pressure EGR passage that communicates an exhaust passage on the upstream side of the turbine and an intake passage on the downstream side of the compressor, and the low pressure EGR passage. A low pressure EGR amount adjusting means for adjusting a recirculation amount of exhaust gas, a high pressure EGR amount adjusting means for adjusting a recirculation amount of exhaust gas passing through the high pressure EGR passage, and provided in the exhaust passage. A system for controlling exhaust gas recirculation of a compression ignition type internal combustion engine having a particulate filter that collects soot in exhaust gas,
Oxygen concentration control means for controlling at least one of the low pressure EGR amount adjusting means and the high pressure EGR amount adjusting means to control the oxygen concentration in the combustion chamber to a concentration corresponding to the load of the internal combustion engine;
A soot collection ability detecting means for detecting soot collection ability of the particulate filter,
When the load of the internal combustion engine decreases while the exhaust gas is recirculated in the low pressure EGR passage,
The oxygen concentration control means is
When the soot collection capacity of the particulate filter detected by the soot collection capacity detection means is lower than a predetermined collection capacity, the recirculation quantity through the low pressure EGR passage and the recirculation quantity through the high pressure EGR passage with respect to the total exhaust gas recirculation quantity The first control is performed to recirculate the exhaust gas at a first distribution ratio in which the distribution ratio is a predetermined ratio;
When the soot collection capacity of the particulate filter detected by the soot collection capacity detecting means is higher than the predetermined collection capacity, the ratio of the reflux amount by the high pressure EGR passage is higher than the first distribution ratio. While executing the second control to recirculate the exhaust gas ,
When the oxygen concentration control means executes the first control, at the start of the execution of the first control, the total exhaust gas recirculation amount based on the load value to be decreased is temporarily increased and corrected according to the increase correction. The EGR amount adjusting means is controlled .
また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の内燃機関の排気再循環を制御するシステムであって、
排気ガス中のNOxを処理することにより該NOxの外部への排出を抑制するNOx処理装置と、
前記NOx処理装置の処理能力を検出するNOx処理能力検出手段と、
燃焼室への燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段とを有し、
前記低圧EGR通路で排気ガスを還流している状態で内燃機関の負荷が減少するときに、
前記煤捕集能力検出手段が検出するパティキュレートフィルタの煤捕集能力が前記所定捕集能力より低く、かつ前記NOx処理能力検出手段が検出するNOx処理装置のNOx処理能力が所定処理能力より低い場合は、前記酸素濃度制御手段は、前記第1配分比よりも高圧EGR通路による還流量の割合が高い第3配分比で排気ガスを還流する第3制御を実行し、
それとともに、前記燃料噴射制御手段が、燃料の分割噴射の回数を増加することを特徴とする。
The invention according to claim 4 is a system for controlling exhaust gas recirculation of the internal combustion engine according to claim 3 ,
A NOx treatment device that suppresses discharge of the NOx to the outside by treating NOx in the exhaust gas;
NOx processing capacity detecting means for detecting the processing capacity of the NOx processing device;
Fuel injection control means for controlling fuel injection into the combustion chamber,
When the load of the internal combustion engine decreases while the exhaust gas is recirculated in the low pressure EGR passage,
The soot collection capability of the particulate filter detected by the soot collection capability detection means is lower than the predetermined collection capability, and the NOx treatment capability of the NOx treatment device detected by the NOx treatment capability detection means is lower than the predetermined treatment capability. In this case, the oxygen concentration control means executes a third control for recirculating the exhaust gas at a third distribution ratio in which the ratio of the recirculation amount through the high-pressure EGR passage is higher than the first distribution ratio,
In addition, the fuel injection control means increases the number of fuel split injections.
請求項1に記載の発明によれば、低圧EGR通路で排気ガスを還流している状態で内燃機関の負荷が減少するときに、低圧EGR通路とともに、高圧EGR通路も使用される。高圧EGR通路に設けられた高圧EGR量調節手段から燃焼室までの距離は、低圧EGR通路に設けられた低圧EGR量調節手段から燃焼室までの距離より短いので、内燃機関の負荷の減少とほぼ同時に、燃焼室に供給する排気ガス量を増加する、言い換えると燃焼室内の酸素濃度を減少することができる。その結果、内燃機関の負荷の減少直後において、燃焼室内の酸素が過剰になることが抑制され、NOxの発生が抑制される。 According to the first aspect of the present invention, when the load of the internal combustion engine decreases while the exhaust gas is recirculated through the low pressure EGR passage, the high pressure EGR passage is used together with the low pressure EGR passage. The distance from the high pressure EGR amount adjusting means provided in the high pressure EGR passage to the combustion chamber is shorter than the distance from the low pressure EGR amount adjusting means provided in the low pressure EGR passage to the combustion chamber. At the same time, the amount of exhaust gas supplied to the combustion chamber can be increased, in other words, the oxygen concentration in the combustion chamber can be decreased. As a result, immediately after the load of the internal combustion engine is reduced, excess oxygen in the combustion chamber is suppressed, and generation of NOx is suppressed.
また、パティキュレートフィルタの煤捕集能力が、所定捕集能力より低い場合は、全排気ガス還流量に対する低圧EGR通路による還流量と高圧EGR通路による還流量の配分比が所定の比である第1配分比で、一方、所定捕集能力より高い場合は第1配分比よりも高圧EGR通路による還流量の割合が高い第2配分比で排気ガスが還流される。 Further, when the particulate collection capacity of the particulate filter is lower than the predetermined collection capacity, the distribution ratio of the recirculation amount by the low pressure EGR passage and the recirculation amount by the high pressure EGR passage to the total exhaust gas recirculation amount is a predetermined ratio. On the other hand, if the distribution ratio is higher than the predetermined collection capacity, the exhaust gas is recirculated at a second distribution ratio in which the ratio of the recirculation amount through the high-pressure EGR passage is higher than that in the first distribution ratio.
すなわち、高圧EGR通路を介して排気ガスを還流することによって発生する煤(酸素量不足による噴霧混合気の局所リッチ部によって生成される煤)をパティキュレートフィルタが十分に捕集できるときは、高圧EGR通路による還流量を多くする。一方、煤をパティキュレートフィルタが十分に捕集できないときは、高圧EGR通路の還流量を少なくする。 That is, when the particulate filter can sufficiently collect the soot generated by recirculating the exhaust gas through the high-pressure EGR passage (soot generated by the local rich portion of the spray mixture due to insufficient oxygen amount), Increase the amount of recirculation through the EGR passage. On the other hand, when the particulate filter cannot sufficiently collect soot, the amount of reflux in the high pressure EGR passage is reduced.
そして、この発明によれば、低圧EGR通路で排気ガスを還流している状態で内燃機関の負荷が減少する場合において、前記第1工程を実施するときに、前記第1配分比による排気ガスの還流の開始時に、減少先の負荷値に基づく全排気ガス還流量を一時的に増量補正し、その増量補正に従い前記低圧EGR量調節手段を制御するので、増量補正しない場合に比べて、内燃機関の負荷の減少直後において、NOxの発生量の増加が抑制される。これにより、外気に排出される煤を抑制しつつ、NOxの発生を抑制することができる。 According to the present invention, when the load of the internal combustion engine is reduced while the exhaust gas is recirculated through the low pressure EGR passage, the exhaust gas flow rate according to the first distribution ratio is reduced when the first step is performed. At the start of recirculation, the total exhaust gas recirculation amount based on the load value to be decreased is temporarily increased and corrected, and the low-pressure EGR amount adjusting means is controlled in accordance with the increase correction. Immediately after the decrease in the load, an increase in the amount of NOx generated is suppressed. Thereby, generation | occurrence | production of NOx can be suppressed, suppressing the soot discharged | emitted by external air.
また、請求項2に記載の発明によれば、排気ガス中のNOxを処理することにより、NOxの外部への排出を抑制するNOx処理装置が備えられている場合、低圧EGR通路で排気ガスを還流している状態で内燃機関の負荷が減少するときに、パティキュレートフィルタの煤捕集能力が前記所定捕集能力より低く、かつNOx処理装置のNOx処理能力が所定処理能力より低い場合、前記第1配分比よりも高圧EGR通路による還流量の割合が高い第3配分比で排気ガスが還流される。それとともに、燃料の分割噴射の回数が増加される。 According to the second aspect of the present invention, when the NOx treatment device that suppresses the discharge of NOx to the outside by treating the NOx in the exhaust gas is provided, the exhaust gas is sent through the low pressure EGR passage. When the load of the internal combustion engine is reduced in a recirculating state, when the soot collection capacity of the particulate filter is lower than the predetermined collection capacity and the NOx treatment capacity of the NOx treatment device is lower than the predetermined treatment capacity, The exhaust gas is recirculated at a third distribution ratio in which the ratio of the recirculation amount through the high-pressure EGR passage is higher than the first distribution ratio. At the same time, the number of fuel split injections is increased.
NOx処理装置の処理能力が低くても、高圧EGR通路による還流量が多いので、すなわち燃焼室内の酸素濃度が減少するのでNOxの発生が抑制される。その結果、外部に排出されるNOx量は抑制される。 Even if the processing capacity of the NOx processing device is low, the amount of recirculation through the high-pressure EGR passage is large, that is, the oxygen concentration in the combustion chamber is reduced, so that the generation of NOx is suppressed. As a result, the amount of NOx discharged to the outside is suppressed.
このとき、パティキュレートフィルタの煤捕集能力が低い場合、煤の溜まり過ぎによってパティキュレートフィルタが異常燃焼する問題が懸念されるが、この問題は、燃料の分割噴射の回数を増加して不完全燃焼を抑制することにより、煤の発生量が抑制されるので解決される。その結果、高圧EGR通路による還流量が多くても、且つパティキュレートフィルタの煤捕集能力が低くても、パティキュレートフィルタが異常燃焼することを防止できる。 At this time, if the particulate filter has a low ability to collect soot, there is a concern that the particulate filter will burn abnormally due to excessive accumulation of soot, but this problem is incomplete by increasing the number of fuel split injections. By suppressing the combustion, the amount of soot generated is suppressed, which is solved. As a result, it is possible to prevent the particulate filter from burning abnormally even if the amount of recirculation through the high-pressure EGR passage is large and the particulate filter has a low trapping ability.
一方、請求項3に記載の発明によれば、低圧EGR通路で排気ガスを還流している状態で内燃機関の負荷が減少するときに、低圧EGR通路とともに、高圧EGR通路も使用される。高圧EGR通路に設けられた高圧EGR量調節手段から燃焼室までの距離は、低圧EGR通路に設けられた低圧EGR量調節手段から燃焼室までの距離より短いので、内燃機関の負荷の減少とほぼ同時に、燃焼室に供給する排気ガス量を増加する、言い換えると燃焼室内の酸素濃度を減少することができる。その結果、内燃機関の負荷の減少直後において、燃焼室内の酸素が過剰になることが抑制され、NOxの発生が抑制される。 On the other hand, according to the third aspect of the present invention, when the load of the internal combustion engine decreases while exhaust gas is recirculated through the low pressure EGR passage, the high pressure EGR passage is used together with the low pressure EGR passage. The distance from the high pressure EGR amount adjusting means provided in the high pressure EGR passage to the combustion chamber is shorter than the distance from the low pressure EGR amount adjusting means provided in the low pressure EGR passage to the combustion chamber. At the same time, the amount of exhaust gas supplied to the combustion chamber can be increased, in other words, the oxygen concentration in the combustion chamber can be decreased. As a result, immediately after the load of the internal combustion engine is reduced, excess oxygen in the combustion chamber is suppressed, and generation of NOx is suppressed.
また、パティキュレートフィルタの煤捕集能力が、所定捕集能力より低い場合は、全排気ガス還流量に対する低圧EGR通路による還流量と高圧EGR通路による還流量の配分比が所定の比である第1配分比で、一方、所定捕集能力より高い場合は第1配分比よりも高圧EGR通路による還流量の割合が高い第2配分比で排気ガスが還流される。 Further, when the particulate collection capacity of the particulate filter is lower than the predetermined collection capacity, the distribution ratio of the recirculation amount by the low pressure EGR passage and the recirculation amount by the high pressure EGR passage to the total exhaust gas recirculation amount is a predetermined ratio. On the other hand, if the distribution ratio is higher than the predetermined collection capacity, the exhaust gas is recirculated at a second distribution ratio in which the ratio of the recirculation amount through the high-pressure EGR passage is higher than that in the first distribution ratio.
すなわち、高圧EGR通路を介して排気ガスを還流することによって発生する煤(酸素量不足による噴霧混合気の局所リッチ部によって生成される煤)をパティキュレートフィルタが十分に捕集できるときは、高圧EGR通路による還流量を多くする。一方、煤をパティキュレートフィルタが十分に捕集できないときは、高圧EGR通路の還流量を少なくする。 That is, when the particulate filter can sufficiently collect the soot generated by recirculating the exhaust gas through the high-pressure EGR passage (soot generated by the local rich portion of the spray mixture due to insufficient oxygen amount), Increase the amount of recirculation through the EGR passage. On the other hand, when the particulate filter cannot sufficiently collect soot, the amount of reflux in the high pressure EGR passage is reduced.
そして、この発明によれば、低圧EGR通路で排気ガスを還流している状態で内燃機関の負荷が減少する場合において、前記第1制御を実行するときに、前記第1配分比による排気ガスの還流の開始時に、減少先の負荷値に基づく全排気ガス還流量を一時的に増量補正し、その増量補正に従い前記低圧EGR量調節手段を制御するので、増量補正しない場合に比べて、内燃機関の負荷の減少直後において、NOxの発生量の増加が抑制される。これにより、外気に排出される煤を抑制しつつ、NOxの発生を抑制することができる。 According to the present invention, when the load of the internal combustion engine is reduced while the exhaust gas is recirculated in the low pressure EGR passage, the exhaust gas distribution according to the first distribution ratio is performed when the first control is executed. At the start of recirculation, the total exhaust gas recirculation amount based on the load value to be decreased is temporarily increased and corrected, and the low-pressure EGR amount adjusting means is controlled in accordance with the increase correction. Immediately after the decrease in the load, an increase in the amount of NOx generated is suppressed. Thereby, generation | occurrence | production of NOx can be suppressed, suppressing the soot discharged | emitted by external air.
また、請求項4に記載の発明によれば、気ガス中のNOxを処理することにより、NOxの外部への排出を抑制するNOx処理装置が備えられている場合、低圧EGR通路で排気ガスを還流している状態で内燃機関の負荷が減少するときに、パティキュレートフィルタの煤捕集能力が前記所定捕集能力より低く、かつNOx処理装置のNOx処理能力が所定処理能力より低い場合、前記第1配分比よりも高圧EGR通路による還流量の割合が高い第3配分比で排気ガスが還流される。それとともに、燃料の分割噴射の回数が増加される。 According to the fourth aspect of the present invention, when the NOx treatment device that suppresses the discharge of NOx to the outside by treating the NOx in the gas is provided, the exhaust gas is discharged through the low pressure EGR passage. When the load of the internal combustion engine is reduced in a recirculating state, when the soot collection capacity of the particulate filter is lower than the predetermined collection capacity and the NOx treatment capacity of the NOx treatment device is lower than the predetermined treatment capacity, The exhaust gas is recirculated at a third distribution ratio in which the ratio of the recirculation amount through the high-pressure EGR passage is higher than the first distribution ratio. At the same time, the number of fuel split injections is increased.
NOx処理装置の処理能力が低くても、高圧EGR通路による還流量が多いので、すなわち燃焼室内の酸素濃度が減少するのでNOxの発生が抑制される。その結果、外部に排出されるNOx量は抑制される。 Even if the processing capacity of the NOx processing device is low, the amount of recirculation through the high-pressure EGR passage is large, that is, the oxygen concentration in the combustion chamber is reduced, so that the generation of NOx is suppressed. As a result, the amount of NOx discharged to the outside is suppressed.
このとき、パティキュレートフィルタの煤捕集能力が低い場合、煤の溜まり過ぎによってパティキュレートフィルタが異常燃焼する問題が懸念されるが、この問題は、燃料の分割噴射の回数を増加して不完全燃焼を抑制することにより、煤の発生量が抑制されるので解決される。その結果、高圧EGR通路による還流量が多くても、且つパティキュレートフィルタの煤捕集能力が低くても、パティキュレートフィルタが異常燃焼することを防止できる。 At this time, if the particulate filter has a low ability to collect soot, there is a concern that the particulate filter will burn abnormally due to excessive accumulation of soot, but this problem is incomplete by increasing the number of fuel split injections. By suppressing the combustion, the amount of soot generated is suppressed, which is solved. As a result, it is possible to prevent the particulate filter from burning abnormally even if the amount of recirculation through the high-pressure EGR passage is large and the particulate filter has a low trapping ability.
以下、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
図1は本発明の一実施形態に係る、ディーゼルエンジンおよびその吸排気系の構成を簡略的に示している。また、図2は、ディーゼルエンジンの制御系を示している。 FIG. 1 schematically shows the configuration of a diesel engine and its intake and exhaust system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a control system of the diesel engine.
図1に示すディーゼルエンジン10は、排気ガスの一部が排気通路12から吸気通路14に還流されるエンジンであって、排気ガスを還流するために、高圧EGR通路16と低圧EGR通路18とが設けられている。
A
また、ディーゼルエンジン10は、排気ターボ過給機20を有し、そのタービン20aが排気通路12に、コンプレッサ20bが吸気通路14に配置されている。
The
高圧EGR通路16は、このターボ過給機20のタービン20aの上流側の排気通路12部分と、コンプレッサ20bの下流側の吸気通路14部分とを連通している。また、高圧EGR通路16には、該通路16を通過する排気ガスの還流量(EGR量)を調節する高圧EGR弁16aが設けられている。
The high
低圧EGR通路18は、ターボ過給機20のタービン20aの下流側の排気通路12部分と、コンプレッサ20bの上流側の吸気通路14部分とを連通している。また、低圧EGR通路18には、該通路18を通過する排気ガスのEGR量を調節する低圧EGR弁18aと、還流排気ガスを冷却するEGRクーラ18bとが設けられている。
The low
また、ディーゼルエンジン10は、その排気通路12に、具体的にはターボ過給機20のタービン20aと低圧EGR通路18との間の排気通路12部分に、排気ガス中の煤を捕集するパティキュレートフィルタ22と、低圧EGR通路18の下流側の排気通路12部分に、排気ガス中のNOxを処理(トラップ)して、NOxの外部への排出を抑制するリーンNOxトラップ触媒(以下、「NOx触媒」と称する。)24とを備える。
Further, the
さらに、ディーゼルエンジン10は、吸気を冷却するインタークーラ26を、ターボ過給機20のコンプレッサ20bと高圧EGR通路16との間の吸気通路14部分に備えるとともに、吸気を清浄化するエアクリーナ28を、低圧EGR通路18の上流側の吸気通路14部分に備える。
Further, the
さらにまた、ディーゼルエンジン10は、低圧EGR通路18とエアクリーナ28との間の吸気通路14部分に負圧調整弁30を備えるとともに、高圧EGR通路16とインタークーラ26との間の吸気通路14部分にスロットル弁32とを備える。
Furthermore, the
負圧調整弁30は、吸気通路14のコンプレッサ20bの上流側の圧力を調節する弁であって、その開度量を制御することにより外気の吸気通路14への流入を調節する。負圧調整弁30の開度量を調節すると、この弁30とコンプレッサ20bとの間の吸気通路14部分の負圧が調節され、その負圧調整により低圧EGR通路18を介して排気通路12から吸気通路14に向かって流れる排気ガス量が調節される。
The negative
このようなディーゼルエンジン10の制御装置50は、図2に示すように、乗員のアクセルペダル踏込み量を検出するアクセル開度センサ52(この開度量はディーゼルエンジン10の負荷に対応)と、ディーゼルエンジン10の回転数を検出するエンジン回転数センサ54と、パティキュレートフィルタ22の上流側の圧力を検出するフィルタ上流側圧センサ56と、該フィルタ58の下流側の圧力を検出するフィルタ下流側圧センサ58からの信号に基づいて、高圧EGR弁16a、低圧EGR弁18a、および燃焼噴射ノズル10bに対して種々の制御を実行するように構成されている。
As shown in FIG. 2, the
まず、制御装置50は、エンジン回転数センサ54とアクセル開度センサ52からの信号に基づいて、すなわちエンジン回転数Nとエンジン負荷Lとに基づいて、ディーゼルエンジン10の燃焼室10aに還流する総EGR量(高圧EGR通路16によるEGR量と低圧EGR通路18によるEGR量の和)を決定するように構成されている。
First, the
具体的には、図3に示すマップによって総EGR量を決定する。エンジン回転数Nが規定回転数Npを超える場合、制御装置50は、ディーゼルエンジン10の燃焼室10aに排気ガスを還流しない(高圧EGR弁16aと低圧EGR弁18aとを閉じる。)。このNpを超えるエンジン回転数であるときに排気ガスを燃焼室10aに還流すると、燃焼室10a内の酸素量が低下して燃焼が弱まり、その回転数での出力を達成できないためである。
Specifically, the total EGR amount is determined by the map shown in FIG. When the engine speed N exceeds the specified speed Np, the
エンジン回転数NがNpを超えず、エンジン負荷Lが低い場合、制御装置50は、高圧EGR通路16のみを介して排気ガスをディーゼルエンジン10の燃焼室10aに還流し(低圧EGR弁18aを閉じる。)、一方エンジン負荷Lが高い場合は低圧EGR通路18のみを介して排気ガスを還流する(高圧EGR弁16aを閉じる。)。なお、その間のエンジン負荷である場合(過渡領域の場合)、両方のEGR通路を介して排気ガスを還流する。
When engine speed N does not exceed Np and engine load L is low,
説明すると、低圧EGR通路18を介して燃焼室10aに還流される排気ガスは、EGRクーラ18bとインタクーラ26によって冷却されるため、高圧EGR通路16を介して還流される排気ガスに比べて、その温度は低い、すなわちガス密度が高いので酸素量が多い。したがって、エンジン負荷Lが高負荷であるときは、その負荷での出力を達成するために、すなわち燃焼室10a内の酸素量を多くするために低圧EGR通路18を介する排気ガスを燃焼室10aに還流する。一方、エンジン負荷Lが低負荷であるときは、燃焼室10a内の酸素量が高負荷の場合に比べて少なくてもすむので、高圧EGR通路16を介する排気ガスを燃焼室10aに還流する。
Explaining, the exhaust gas recirculated to the
高圧EGR通路16または低圧EGR通路18のいずれかによって排気ガスを還流する場合、制御装置50は、エンジン回転数Nとエンジン負荷Lとに基づいて、すなわちディーゼルエンジン10の出力に基づいて、その総EGR量を算出する。言い換えるとその出力を達成できる必要最低限の燃焼室10a内の酸素濃度を算出する。そして、算出した酸素濃度になるようにEGR弁16aおよび/または18aの開度量を制御する。これにより、NOxの発生を抑制しつつ、必要なディーゼルエンジン10の出力を確保する。
When the exhaust gas is recirculated through either the high
また、制御装置50は、フィルタ上流側圧センサ56とフィルタ下流側圧センサ58とからの信号に基づいて、パティキュレートフィルタ22の上流側圧と下流側圧との圧力差を算出し、算出した圧力差から該フィルタ22が捕集している煤量を算出するように構成されている。具体的には、実験的に圧力差と煤の捕集量との関係が求められており、その関係と算出した圧力差からパティキュレートフィルタ22が捕集している煤量を算出する。
Further, the
さらに、制御装置50は、エンジン回転数センサ54とアクセル開度センサ52からの信号の変化の履歴に基づいて、すなわちディーゼルエンジン10の出力の変化の履歴に基づいて、発生したNOxの総量を算出し、その算出した総量のNOxを処理したものとして、NOx触媒24の残りのNOxの処理可能量(処理能力)を算出するように構成されている。
Further, the
さらにまた、制御装置50は、本発明に係る制御として、図3に示す低圧EGR領域においてエンジン負荷が減少するとき(単位時間あたりの負荷減少量が規定量を超えて減少するとき)、すなわち低圧EGR通路18で排気ガスを還流している状態でディーゼルエンジン10の負荷が減少するときに、以下の制御を実行する。
Furthermore, the
説明すると、低圧EGR通路18で排気ガスを還流している状態でディーゼルエンジン10の負荷が減少すると、その減少先の負荷値に対応する燃焼室10a内酸素濃度値に低下するように低圧EGR弁18aの開度量を大きくするが、この場合、実際には負荷の減少に遅れて燃焼室10a内の酸素濃度は低下する。すなわち、図4(A)のタイムチャートに示すように、燃焼室10a内の酸素濃度Cの実値Crが、エンジン負荷Lに基づく目標値Ctに遅れて低下する。この遅れの分、図に示すように、エンジン負荷Lが減少した直後に、一時的にNOxの発生量が増加する。
To explain, when the load of the
これは、低圧EGR弁18aから燃焼室10aまでの経路が長いために起こることで、燃焼室10a内の酸素濃度Cの低下が遅れた分だけ燃焼室10a内の酸素が過剰になり、それに対応して、エンジン負荷が減少した直後において、NOxの発生量が増加する。
This occurs because the path from the low
この対処として、制御装置50は、低圧EGR領域内においてエンジン負荷が減少すると、高圧EGR弁16aの開度量を一時的に大きくする、または、減少先の負荷値に基づく排気ガスの総EGR量を一時的に増量補正するように構成されている。
As a countermeasure, when the engine load decreases in the low pressure EGR region, the
まず、図4(B)に示すように、条件としてパティキュレートフィルタ22の煤捕集量が規定量より少ない場合(煤捕集能力が高い場合)、制御装置50は、図3の低圧EGR領域内においてエンジン負荷Lが減少すると、その減少先の負荷値に対応する燃焼室10a内酸素濃度Cに低下するように低圧EGR弁18aの開度量を大きくするとともに(図4(A)と同様)、実値Crと目標値Ctとが一致して燃焼室10a内の酸素濃度Cが低下するように、高圧EGR弁16aの開度量を一時的に大きくする(高圧EGR通路16によるEGR量を一時的に増量する。)。すなわち、総EGR量に対する低圧EGR通路18によるEGR量と高圧EGR通路16によるEGR量との比(配分比)において、高圧EGR通路16の値を一時的に高くする。これにより、図4(B)に示すように、エンジン負荷が減少した直後において、NOx発生量の増加を抑制することができる。
First, as shown in FIG. 4B, when the soot trapping amount of the
この場合、高圧EGR通路16によるEGR量が多くなることにより(燃焼室10a内の酸素量が低下することにより)、噴霧混合気の局所リッチ部が生成されて煤の発生量が多くなるものの、パティキュレートフィルタ22が発生した煤を捕集するため、外部に排出される煤量は抑制される。
In this case, although the amount of EGR by the high
一方、条件としてパティキュレートフィルタ22の煤捕集量が規定量より多く(煤捕集能力が低く)、且つNOx触媒24の残りのNOxの処理可能量が多い(NOx処理能力が高い)場合、制御装置50は、低圧EGR領域内においてエンジン負荷Lが減少すると、図4(C)に示すように、その減少先の負荷値に対応する燃焼室10a内酸素濃度Cに負荷Lに遅れずに低下するように、低圧EGR弁18aの開度量を一時的に増量補正しながら大きくする。言い換えると、減少先の負荷値に基づく排気ガスの総EGR量を一時的に増量補正し、それに従い低圧EGR弁18aを制御する。
On the other hand, when the soot trapping amount of the
排気ガスの総EGR量の増量補正量は、エンジン負荷Lに基づいて算出される酸素濃度Cの目標値Ctの変化率ΔCtと、目標値Ctと実値Crとの偏差Dとに基づいて決定される。具体的には、図6に示すような変化率ΔCtと増量補正量Eaとの関係を表すマップと、図7に示すような偏差Dと増量補正量ELaとの関係を表すマップとが実験的に予め作成されており、この2つのマップと変化率ΔCtと偏差Dとに基づいて、排気ガスの総EGR量が増量補正される。 The increase correction amount of the total EGR amount of the exhaust gas is determined based on the change rate ΔCt of the target value Ct of the oxygen concentration C calculated based on the engine load L and the deviation D between the target value Ct and the actual value Cr. Is done. Specifically, a map showing the relationship between the change rate ΔCt and the increase correction amount Ea as shown in FIG. 6 and a map showing the relationship between the deviation D and the increase correction amount ELa as shown in FIG. 7 are experimental. The total EGR amount of the exhaust gas is corrected to increase based on these two maps, the change rate ΔCt and the deviation D.
この場合、排気ガスの総EGR量の増量補正により、燃焼室10a内の酸素濃度Cの低下の遅れ(酸素濃度Cの目標値Crに対する実値Ctの遅れ)は、図4(A)の増量補正しない場合に比べて短くなるものの、図4(B)に比べては長い。また、エンジン負荷Lが減少した直後において、NOx発生量の増加量は図4(A)の場合に比べて少ないものの、図4(B)に比べては多い。これは、図1に示すように、低圧EGR弁18aから燃焼室10aまでの距離が、高圧EGR弁16aから燃焼室10aまでの距離に比べて長いためである。
In this case, the delay in decreasing the oxygen concentration C in the
さらに、条件としてパティキュレートフィルタ22の煤捕集量が規定量より多く(煤捕集能力が低く)、且つNOx触媒24の残りのNOxの処理可能量が少ない(NOx処理能力が低い)場合、制御装置50は、制御装置50は、図4(D)に示すように、図4(B)と同様の制御を、高圧EGR弁16aと低圧EGR弁18aに対して実行するとともに、燃料の分割噴射の回数を増加する。
Furthermore, as a condition, when the soot collection amount of the
図8は、燃料の分割噴射と、それに伴う発生熱量と、ピストン行程との関係を示している。 FIG. 8 shows the relationship between the divided fuel injection, the amount of heat generated therewith, and the piston stroke.
制御装置50は、図8に示すように、燃料噴射ノズル10bを制御して、一回の燃料噴射を主噴射と副噴射とに分割し、その副噴射を主噴射による燃焼の後期に実行し(主噴射の燃焼による発生した熱量がゼロになる前に副噴射の燃焼を開始し)、不完全燃焼の発生を抑制する、すなわち不完全燃焼による煤の発生を抑制する。これにより、パティキュレートフィルタ22の煤捕集能力が低くても、外部に排出される煤量は抑制される。
As shown in FIG. 8, the
ここからは、図4(B)〜(D)に示す制御のいずれを実行するかを決定する制御の流れを、図9に示すフローを参照しながら説明する。 From here, the flow of control for determining which of the controls shown in FIGS. 4B to 4D is executed will be described with reference to the flow shown in FIG.
まず、図9に示すフローは、ステップS100において低圧EGR領域であること、ステップS110においてエンジン負荷の単位時間あたりの減少量ΔLが規定量より大きいこと、ステップS120において燃焼室10b内の酸素濃度Cの実値Crと目標値Ctとの偏差Dが規定値より大きいこと、すなわち低圧EGR領域内においてエンジン負荷が減少したことを検出して開始される。
First, the flow shown in FIG. 9 is the low pressure EGR region in step S100, the decrease amount ΔL per unit time of the engine load is larger than the specified amount in step S110, and the oxygen concentration C in the
ステップS130において、制御装置50は、パティキュレートフィルタ22の煤捕集量が規定量より少ないか否かを判定する。少ない場合はステップS140に進む。そうでない場合はステップS150に進む。
In step S <b> 130, the
ステップS140において、制御装置50は、高圧EGR弁16aの開度量を増量し、高圧EGR通路16によるEGR量を増量する(図4(B)参照。)。
In step S140, the
一方、ステップS130でパティキュレートフィルタ22の煤捕集量が多いと判定すると、ステップS150において、制御装置50は、NOx触媒24の残りの処理能力が規定能力より大きいか否か、すなわち残りのNOxの処理可能量が規定量より大きいか否かを判定する。大きい場合はステップS160に進む。そうでない場合はステップS170に進む。
On the other hand, if it is determined in step S130 that the amount of soot trapped by the
ステップS160において、制御装置50は、低圧EGR弁18aの開度量を増量補正する(図4(C)参照。)。
In step S160, the
一方、ステップS150でNOx触媒24の処理能力が小さいと判定すると、ステップS170において、制御装置50は、高圧EGR弁16aの開度量を増量し、高圧EGR通路16によるEGR量を増量するとともに、燃料の分割噴射の回数を増加する。
On the other hand, if it is determined in step S150 that the processing capacity of the
ステップS180において、制御装置50は、燃焼室10b内の酸素濃度Cの実値Crと目標値Ctとの偏差Dがほぼゼロであるか否かを判定する。ほぼゼロの場合はステップS190に進む。そうでない場合はステップS130に戻る。
In step S180, the
ステップS190において、制御装置50は、通常の低圧EGR領域での制御にリセットする。そして、リターンに進み、スタートに戻る。
In step S190, the
本実施形態によれば、低圧EGR領域内においてディーゼルエンジン10の負荷が減少したときに、すぐに燃焼室10a内の酸素濃度を減少することができる。それにより、負荷が減少した直後において、NOxの発生量が増加することが抑制される。また、それを、パティキュレートフィルタ22やNOx触媒23の状態を考慮して、すなわち外部に排出される煤やNOxの量を抑制して実行できる。
According to this embodiment, when the load of the
以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されない。 Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiment, the present invention is not limited to this.
例えば、上述の実施形態の場合、図4(C)に示すタイムチャートに関する制御は、低圧EGR領域においてディーゼルエンジン10の負荷が減少したときに、減少先の負荷値に基づく排気ガスの総EGR量を一次的に増量補正し、その増量補正に従い低圧EGR弁18aの開度量を一時的に増量補正しているが、それとともに、高圧EGR弁18aの開度量を増量してもよい。ただし、排気ガスの総EGR量が増量補正されているので、高圧EGR弁18aの開度量が増量しすぎると、燃焼室10aの酸素濃度が大きく低下し、煤が大量に発生することになる。
For example, in the case of the above-described embodiment, the control related to the time chart shown in FIG. 4C is performed when the load of the
また、上述の実施形態の制御は、図9にも示すように、NOx触媒24の処理能力を考慮し、燃料を燃焼室10aに分割噴射できるディーゼルエンジン10に対するものであるが、NOx触媒を備えず分割噴射を実行しないディーゼルエンジンにも本発明は適用可能である。
In addition, as shown in FIG. 9, the control of the above-described embodiment is for the
この場合、図10に示すフローのような制御の流れになる。図9に示すフローと異なる点は、NOx触媒24の処理能力を判定するステップ(S150)と、高圧EGR弁16aの開度量を増量するとともに、副噴射を実行するステップ
(S170)とが存在しない点である。
In this case, the control flow is similar to the flow shown in FIG. 9 differs from the flow shown in FIG. 9 in that there is no step (S150) for determining the processing capacity of the
図10に示すフローを説明すると、このフローは、ステップS300において低圧EGR領域であること、ステップS310においてエンジン負荷の単位時間あたりの減少量ΔLが規定量より大きいこと、ステップS320において燃焼室内の酸素濃度Cの実値Crと目標値Ctとの偏差Dが規定値より大きいこと、すなわち低圧EGR領域内においてエンジン負荷が減少したことを検出して開始される。 The flow shown in FIG. 10 will be described. This flow is the low pressure EGR region in step S300, the reduction amount ΔL per unit time of the engine load is larger than the specified amount in step S310, and the oxygen in the combustion chamber in step S320. The process is started by detecting that the deviation D between the actual value Cr of the concentration C and the target value Ct is larger than the specified value, that is, that the engine load has decreased in the low pressure EGR region.
ステップS330において、制御装置は、パティキュレートフィルタの煤捕集量が規定量より少ないか否かを判定する。少ない場合はステップS340に進む。そうでない場合はステップS350に進む。 In step S330, the control device determines whether or not the amount of soot collected by the particulate filter is less than a specified amount. If not, the process proceeds to step S340. Otherwise, the process proceeds to step S350.
ステップS340において、制御装置は、高圧EGR弁の開度量を増量し、高圧EGR通路によるEGR量を増量する。 In step S340, the control device increases the opening amount of the high pressure EGR valve, and increases the EGR amount through the high pressure EGR passage.
一方、ステップS330でパティキュレートフィルタの煤捕集量が多いと判定すると、ステップS350において、制御装置は、低圧EGR弁の開度量を増量補正する。
ステップS360において、制御装置は、燃焼室内の酸素濃度Cの実値Crと目標値Ctとの偏差Dがほぼゼロであるか否かを判定する。ほぼゼロの場合はステップS370に進む。そうでない場合はステップS330に戻る。
On the other hand, if it is determined in step S330 that the particulate filter has a large amount of soot trapped, in step S350, the control device increases and corrects the opening amount of the low pressure EGR valve.
In step S360, the control device determines whether or not the deviation D between the actual value Cr of the oxygen concentration C in the combustion chamber and the target value Ct is substantially zero. If almost zero, the process proceeds to step S370. Otherwise, the process returns to step S330.
ステップS370において、制御装置は、通常の低圧EGR領域での制御にリセットする。そして、リターンに進み、スタートに戻る。 In step S370, the control device resets the control to the normal low pressure EGR region. Then proceed to return and return to start.
さらに、NOx触媒を備えず分割噴射を実行できるディーゼルエンジンにおいて、燃費を多少犠牲にしてでもNOxを極力抑えたい場合に、本発明の参考例として、低圧EGR弁の開度量を増量する代わりに高圧EGR弁の開度量を増量するとともに副噴射を実行してもよい。
Furthermore, in a diesel engine that does not have a NOx catalyst and can perform split injection, if you want to suppress NOx as much as possible even at the expense of some fuel consumption, as a reference example of the present invention, instead of increasing the opening amount of the low pressure EGR valve, While increasing the opening amount of the EGR valve, the secondary injection may be executed.
この場合、図11に示すフローのような制御の流れになる。図9に示すフローと異なる点は、NOx触媒24の処理能力を判定するステップ(S150)と、低圧EGR弁18aの開度量を増量補正するステップ(S160)とが存在しない点である。
In this case, the control flow is similar to the flow shown in FIG. The difference from the flow shown in FIG. 9 is that there is no step (S150) for determining the processing capacity of the
図11に示すフローを説明すると、このフローは、ステップS500において低圧EGR領域であること、ステップS510においてエンジン負荷の単位時間あたりの減少量ΔLが規定量より大きいこと、ステップS520において燃焼室内の酸素濃度Cの実値Crと目標値Ctとの偏差Dが規定値より大きいこと、すなわち低圧EGR領域内においてエンジン負荷が減少したことを検出して開始される。 The flow shown in FIG. 11 will be described. This flow is the low pressure EGR region in step S500, the reduction amount ΔL per unit time of the engine load is larger than the specified amount in step S510, and the oxygen in the combustion chamber in step S520. The process is started by detecting that the deviation D between the actual value Cr of the concentration C and the target value Ct is larger than the specified value, that is, that the engine load has decreased in the low pressure EGR region.
ステップS530において、制御装置は、パティキュレートフィルタの煤捕集量が規定量より少ないか否かを判定する。少ない場合はステップS540に進む。そうでない場合はステップS550に進む。 In step S530, the control device determines whether or not the amount of soot collected by the particulate filter is less than a specified amount. If not, the process proceeds to step S540. Otherwise, the process proceeds to step S550.
ステップS540において、制御装置は、高圧EGR弁の開度量を増量し、高圧EGR通路によるEGR量を増量する。 In step S540, the control device increases the opening amount of the high pressure EGR valve, and increases the EGR amount through the high pressure EGR passage.
一方、ステップS530でパティキュレートフィルタの煤捕集量が多いと判定すると、ステップS550において、制御装置は、高圧EGR弁の開度量を増量するとともに副噴射を実行する。
ステップS560において、制御装置は、燃焼室内の酸素濃度Cの実値Crと目標値Ctとの偏差Dがほぼゼロであるか否かを判定する。ほぼゼロの場合はステップS570に進む。そうでない場合はステップS530に戻る。
On the other hand, if it is determined in step S530 that the amount of soot trapped by the particulate filter is large, in step S550, the control device increases the opening amount of the high-pressure EGR valve and executes sub-injection.
In step S560, the control device determines whether or not the deviation D between the actual value Cr of the oxygen concentration C in the combustion chamber and the target value Ct is substantially zero. If almost zero, the process proceeds to step S570. Otherwise, the process returns to step S530.
ステップS570において、制御装置は、通常の低圧EGR領域での制御にリセットする。そして、リターンに進み、スタートに戻る。 In step S570, the control device resets the control to the normal low pressure EGR region. Then proceed to return and return to start.
以上のように、本発明は、排気ターボ過給機と、該過給機のタービンの下流側の排気通路から該過給機のコンプレッサの上流側の吸気通路とを連通して低圧の排気ガスを還流する低圧EGR通路と、タービンの上流側の排気通路からコンプレッサの下流側の吸気通路とを連通して高圧の排気ガスを還流する高圧EGR通路とを有するエンジンにおいて、低圧EGR通路で排気ガスを還流している状態でエンジンの負荷が減少したときに、すぐに燃焼室内の酸素濃度を減少させ、NOxの発生を抑制することができる。したがって、ディーゼルエンジンを搭載した車両の分野において好適に利用される可能性がある。 As described above, the present invention communicates an exhaust turbocharger and a low-pressure exhaust gas by communicating the exhaust passage on the downstream side of the turbine of the turbocharger with the intake passage on the upstream side of the compressor of the turbocharger. In an engine having a low-pressure EGR passage that recirculates gas and a high-pressure EGR passage that recirculates high-pressure exhaust gas through an exhaust passage on the upstream side of the turbine and an intake passage on the downstream side of the compressor, exhaust gas in the low-pressure EGR passage When the engine load is reduced while the engine is recirculating, the oxygen concentration in the combustion chamber can be immediately reduced to suppress the generation of NOx. Therefore, it may be suitably used in the field of vehicles equipped with diesel engines.
10 内燃機関(ディーゼルエンジン)
12 排気通路
14 吸気通路
16 高圧EGR通路
18 低圧EGR通路
20 ターボ過給機
20a タービン
20b コンプレッサ
10 Internal combustion engine (diesel engine)
12
Claims (4)
前記低圧EGR量調節手段および高圧EGR量調節手段の少なくとも一方を制御して、燃焼室内の酸素濃度を内燃機関の負荷に対応する濃度に制御する酸素濃度制御工程を含み、
前記低圧EGR通路で排気ガスを還流している状態で内燃機関の負荷が減少するときに、
前記酸素濃度制御工程として、
前記パティキュレートフィルタの煤捕集能力が所定捕集能力より低い場合は、全排気ガス還流量に対する前記低圧EGR通路による還流量と前記高圧EGR通路による還流量との配分比が所定の比である第1配分比で排気ガスを還流する第1工程を実行し、
前記パティキュレートフィルタの煤捕集能力が所定捕集能力より高い場合は、前記第1配分比よりも高圧EGR通路による還流量の割合が高い第2配分比で排気ガスを還流する第2工程を実行するとともに、
前記酸素濃度制御工程として前記第1工程を実行する場合、該第1工程の実行開始時に、減少先の負荷値に基づく全排気ガス還流量を一時的に増量補正し、その増量補正に従い前記低圧EGR量調節手段を制御することを特徴とする内燃機関の排気再循環を制御する方法。 An exhaust turbocharger comprising a turbine disposed in the exhaust passage and a compressor disposed in the intake passage; a low-pressure EGR passage communicating the exhaust passage downstream of the turbine and the intake passage upstream of the compressor; A high-pressure EGR passage that communicates an exhaust passage on the upstream side of the turbine with an intake passage on the downstream side of the compressor, and a low-pressure EGR that is provided in the low-pressure EGR passage and adjusts the recirculation amount of the exhaust gas that passes through the passage. An amount adjusting means; a high pressure EGR amount adjusting means provided in the high pressure EGR passage for adjusting a recirculation amount of exhaust gas passing through the passage; and a particulate matter provided in the exhaust passage for collecting soot in the exhaust gas. A method for controlling exhaust gas recirculation of a compression ignition internal combustion engine having a filter,
An oxygen concentration control step of controlling at least one of the low pressure EGR amount adjusting means and the high pressure EGR amount adjusting means to control the oxygen concentration in the combustion chamber to a concentration corresponding to the load of the internal combustion engine;
When the load of the internal combustion engine decreases while the exhaust gas is recirculated in the low pressure EGR passage,
As the oxygen concentration control step,
When the particulate collection capacity of the particulate filter is lower than the predetermined collection capacity, the distribution ratio of the recirculation amount by the low pressure EGR passage and the recirculation amount by the high pressure EGR passage to the total exhaust gas recirculation amount is a predetermined ratio. Performing a first step of recirculating exhaust gas at a first distribution ratio;
When the soot collection capacity of the particulate filter is higher than a predetermined collection capacity, a second step of recirculating the exhaust gas at a second distribution ratio in which the ratio of the recirculation amount through the high-pressure EGR passage is higher than the first distribution ratio is performed. As well as
When the first step is executed as the oxygen concentration control step, at the start of the execution of the first step, the total exhaust gas recirculation amount based on the load value to be decreased is temporarily increased and corrected according to the increase correction. A method for controlling exhaust gas recirculation of an internal combustion engine, comprising controlling an EGR amount adjusting means .
排気ガス中のNOxを処理することにより該NOxの外部への排出を抑制するNOx処理装置が備えられている場合において、
前記低圧EGR通路で排気ガスを還流している状態で内燃機関の負荷が減少するときに、
前記パティキュレートフィルタの煤捕集能力が前記所定捕集能力より低く、かつ前記NOx処理装置のNOx処理能力が所定処理能力より低い場合は、前記酸素濃度制御工程として、前記第1配分比よりも高圧EGR通路による還流量の割合が高い第3配分比で排気ガスを還流する第3工程を実行し、
それとともに、燃料の分割噴射の回数を増加する燃料噴射制御工程を実行することを特徴とする内燃機関の排気再循環を制御する方法。 A method for controlling exhaust gas recirculation of an internal combustion engine according to claim 1,
In the case where a NOx treatment device that suppresses the discharge of NOx to the outside by treating NOx in the exhaust gas is provided,
When the load of the internal combustion engine decreases while the exhaust gas is recirculated in the low pressure EGR passage,
When the particulate collection capacity of the particulate filter is lower than the predetermined collection capacity and the NOx treatment capacity of the NOx treatment device is lower than the predetermined treatment capacity, the oxygen concentration control step is more than the first distribution ratio. Performing a third step of recirculating the exhaust gas at a third distribution ratio in which the ratio of the recirculation amount by the high-pressure EGR passage is high;
A method for controlling exhaust gas recirculation of an internal combustion engine, wherein a fuel injection control step of increasing the number of fuel split injections is executed.
前記低圧EGR量調節手段および高圧EGR量調節手段の少なくとも一方を制御して、燃焼室内の酸素濃度を内燃機関の負荷に対応する濃度に制御する酸素濃度制御手段と、
前記パティキュレートフィルタの煤捕集能力を検出する煤捕集能力検出手段とを有し、
前記低圧EGR通路で排気ガスを還流している状態で内燃機関の負荷が減少するときに、
前記酸素濃度制御手段が、
前記煤捕集能力検出手段が検出するパティキュレートフィルタの煤捕集能力が所定捕集能力より低い場合は、全排気ガス還流量に対する前記低圧EGR通路による還流量と前記高圧EGR通路による還流量との配分比が所定の比である第1配分比で排気ガスを還流する第1制御を実行し、
前記煤捕集能力検出手段が検出するパティキュレートフィルタの煤捕集能力が所定捕集能力より高い場合は、前記第1配分比よりも高圧EGR通路による還流量の割合が高い第2配分比で排気ガスを還流する第2制御を実行するとともに、
前記酸素濃度制御手段が前記第1制御を実行する場合、該第1制御の実行開始時に、減少先の負荷値に基づく全排気ガス還流量を一時的に増量補正し、その増量補正に従い前記低圧EGR量調節手段を制御することを特徴とする内燃機関の排気再循環を制御するシステム。 An exhaust turbocharger comprising a turbine disposed in the exhaust passage and a compressor disposed in the intake passage; a low-pressure EGR passage communicating the exhaust passage downstream of the turbine and the intake passage upstream of the compressor; A high-pressure EGR passage that communicates an exhaust passage on the upstream side of the turbine with an intake passage on the downstream side of the compressor, and a low-pressure EGR that is provided in the low-pressure EGR passage and adjusts the recirculation amount of the exhaust gas that passes through the passage. An amount adjusting means; a high pressure EGR amount adjusting means provided in the high pressure EGR passage for adjusting a recirculation amount of exhaust gas passing through the passage; and a particulate matter provided in the exhaust passage for collecting soot in the exhaust gas. A system for controlling exhaust gas recirculation of a compression ignition internal combustion engine having a filter,
Oxygen concentration control means for controlling at least one of the low pressure EGR amount adjusting means and the high pressure EGR amount adjusting means to control the oxygen concentration in the combustion chamber to a concentration corresponding to the load of the internal combustion engine;
A soot collection ability detecting means for detecting soot collection ability of the particulate filter,
When the load of the internal combustion engine decreases while the exhaust gas is recirculated in the low pressure EGR passage,
The oxygen concentration control means is
When the soot collection capacity of the particulate filter detected by the soot collection capacity detection means is lower than a predetermined collection capacity, the recirculation quantity through the low pressure EGR passage and the recirculation quantity through the high pressure EGR passage with respect to the total exhaust gas recirculation quantity The first control is performed to recirculate the exhaust gas at a first distribution ratio in which the distribution ratio is a predetermined ratio;
When the soot collection capacity of the particulate filter detected by the soot collection capacity detecting means is higher than the predetermined collection capacity, the ratio of the reflux amount by the high pressure EGR passage is higher than the first distribution ratio. While executing the second control to recirculate the exhaust gas,
When the oxygen concentration control means executes the first control, at the start of the execution of the first control, the total exhaust gas recirculation amount based on the load value to be decreased is temporarily increased and corrected according to the increase correction. A system for controlling exhaust gas recirculation of an internal combustion engine, which controls an EGR amount adjusting means .
排気ガス中のNOxを処理することにより該NOxの外部への排出を抑制するNOx処理装置と、
前記NOx処理装置の処理能力を検出するNOx処理能力検出手段と、
燃焼室への燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段とを有し、
前記低圧EGR通路で排気ガスを還流している状態で内燃機関の負荷が減少するときに、
前記煤捕集能力検出手段が検出するパティキュレートフィルタの煤捕集能力が前記所定捕集能力より低く、かつ前記NOx処理能力検出手段が検出するNOx処理装置のNOx処理能力が所定処理能力より低い場合は、前記酸素濃度制御手段は、前記第1配分比よりも高圧EGR通路による還流量の割合が高い第3配分比で排気ガスを還流する第3制御を実行し、
それとともに、前記燃料噴射制御手段が、燃料の分割噴射の回数を増加することを特徴とする内燃機関の排気再循環を制御するシステム。 A system for controlling exhaust gas recirculation of an internal combustion engine according to claim 3,
A NOx treatment device that suppresses discharge of the NOx to the outside by treating NOx in the exhaust gas;
NOx processing capacity detecting means for detecting the processing capacity of the NOx processing device;
Fuel injection control means for controlling fuel injection into the combustion chamber,
When the load of the internal combustion engine decreases while the exhaust gas is recirculated in the low pressure EGR passage,
The soot collection capability of the particulate filter detected by the soot collection capability detection means is lower than the predetermined collection capability, and the NOx treatment capability of the NOx treatment device detected by the NOx treatment capability detection means is lower than the predetermined treatment capability. In this case, the oxygen concentration control means executes a third control for recirculating the exhaust gas at a third distribution ratio in which the ratio of the recirculation amount through the high-pressure EGR passage is higher than the first distribution ratio,
A system for controlling exhaust gas recirculation in an internal combustion engine , wherein the fuel injection control means increases the number of fuel split injections .
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