JP5915856B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の排気ガスの一部を吸気に再循環させるEGR装置を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine including an EGR device that recirculates a part of the exhaust gas of the internal combustion engine to intake air.

内燃機関(エンジン)の排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を低減する技術として、排気ガスの一部を吸気に導入する排気再循環(EGR)装置が知られている(特許文献1参照)。近年、排気ガスの規制が益々厳しくなり、高負荷運転時(例えば、高負荷・高加速の加速時)のNOx低減が求められるようになっている。   As a technique for reducing nitrogen oxide (NOx) contained in exhaust gas of an internal combustion engine (engine), an exhaust gas recirculation (EGR) device that introduces part of the exhaust gas into the intake air is known (see Patent Document 1). ). In recent years, exhaust gas regulations have become stricter, and NOx reduction during high-load operation (for example, during acceleration of high load and high acceleration) has been demanded.

排気通路にはNOxを浄化するNOx浄化触媒が備えられているが、高負荷運転時は、燃焼室に空気を多く入れないとスモークが悪化する虞があるため、EGR装置による排気再循環は行われないのが一般的である。このため、高負荷運転時には、排気ガスの流量が増加し、NOx浄化触媒の浄化効率が低下し、NOxを十分に浄化することができない虞があった。特に、ディーゼルエンジンは、排気ガスの流量が多いため、高負荷運転時におけるNOxの浄化性能の低下が現れやすいのが現状である。   The exhaust passage is equipped with a NOx purification catalyst that purifies NOx. However, during high load operation, smoke may deteriorate unless a large amount of air is introduced into the combustion chamber. It is common not to break. For this reason, at the time of high load operation, the flow rate of the exhaust gas increases, the purification efficiency of the NOx purification catalyst decreases, and there is a possibility that NOx cannot be sufficiently purified. In particular, since the diesel engine has a large exhaust gas flow rate, the current situation is that the NOx purification performance tends to deteriorate during high-load operation.

また、排気ガスの流量を抑制することでNOx浄化触媒の浄化効率を維持することができるが、排気ガスの流量を抑制する制御を行うと、過給機を備えた車両では、過給機を十分に動作させるための排気ガス量が不足してしまう。このため、吸気の過給(新気の押し込み)が不十分になり、燃焼室への空気の供給が不足してスモークが悪化する問題が生じてしまう。   In addition, although the purification efficiency of the NOx purification catalyst can be maintained by suppressing the exhaust gas flow rate, if the control for suppressing the exhaust gas flow rate is performed, in a vehicle equipped with a supercharger, the supercharger is Exhaust gas amount for sufficient operation will be insufficient. For this reason, supercharging of intake air (pushing in fresh air) becomes insufficient, and there is a problem that smoke is deteriorated due to insufficient supply of air to the combustion chamber.

特開2008−175100号公報JP 2008-175100 A

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、高負荷運転時に、吸気量を十分に確保した状態で、排気ガスの流量を低減することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine exhaust gas purification device capable of reducing the flow rate of exhaust gas while ensuring a sufficient intake air amount during high load operation. And

上記目的を達成するための請求項1に係る本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路の排気により吸気通路の吸気を過給する過給手段と、前記過給手段よりも下流側の前記排気通路に設けられ、排気中のNOxを浄化するNOx浄化触媒と、前記過給手段よりも上流側の前記吸気通路、及び、前記過給手段よりも下流側で前記NOx浄化触媒よりも上流側の前記排気通路を連通する低圧EGR通路と、前記排気通路との連通部位の近傍における前記低圧EGR通路に備えられ、前記低圧EGR通路の開閉を行って前記排気通路から前記吸気通路への排気ガスの流通を制御する低圧EGRバルブと、前記過給手段よりも下流側の前記吸気通路、及び、前記過給手段よりも上流側の前記排気通路を連通する高圧EGR通路を備え、前記高圧EGR通路に前記排気通路の排気ガスの一部を導入して前記吸気通路に再循環させる高圧EGR手段と、前記低圧EGRバルブ、前記高圧EGR手段の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段には、低負荷、低回転の高圧EGR導入領域、高圧EGR導入領域よりも高負荷、高回転の低圧EGR導入領域、低圧EGR導入領域よりも高負荷、高回転のEGR非導入領域を有する制御マップが備えられ、前記制御手段は、前記EGR非導入領域の運転領域内で、更に、高負荷、高回転状態への移行時に、前記低圧EGRバルブが閉じられていたことを条件にして前記低圧EGRバルブを開いてから高負荷、高回転の運転領域に移行する一方、前記高圧EGR導入領域から、前記EGR非導入領域への移行時に、前記低圧EGRバルブが閉じられていたことを条件にして前記低圧EGRバルブを開いてから前記EGR非導入領域に移行することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to a first aspect of the present invention comprises a supercharging means for supercharging intake air in an intake passage by exhausting an exhaust passage of the internal combustion engine, and more than the supercharging means. A NOx purification catalyst that is provided in the exhaust passage on the downstream side and purifies NOx in the exhaust, the intake passage on the upstream side of the supercharging means, and the NOx purification catalyst on the downstream side of the supercharging means A low pressure EGR passage communicating with the exhaust passage on the upstream side of the exhaust passage, and a low pressure EGR passage in the vicinity of a communicating portion with the exhaust passage, and opening and closing the low pressure EGR passage to open the intake passage from the exhaust passage a low pressure EGR valve for controlling the flow of exhaust gas to the downstream the intake passage than the supercharging means, and comprises a high-pressure EGR passage connecting the exhaust passage upstream of the supercharging means, Serial comprising a high-pressure EGR unit that recirculates into the intake passage by introducing a part of the exhaust gas in the exhaust passage to the high-pressure EGR passage, the low-pressure EGR valve, and control means for controlling the operation of the high-pressure EGR device, The control means includes a low-load, low-rotation high-pressure EGR introduction region, a higher load than the high-pressure EGR introduction region, a high-rotation low-pressure EGR introduction region, a higher load than the low-pressure EGR introduction region, and a high-rotation EGR non-introduction region The control means is provided on the condition that the low pressure EGR valve is closed in the operation region of the EGR non-introduction region and at the time of shifting to a high load and high rotation state. The low-pressure EGR valve is opened to shift to a high-load, high-rotation operation region, while the low-pressure EGR is shifted from the high-pressure EGR introduction region to the EGR non-introduction region. On the condition that the lube has been closed, characterized in that the transition from open the low-pressure EGR valve to the EGR untransfected region.

請求項1に係る本発明では、内燃機関が高負荷状態となるEGR非導入運転領域の際に、排気通路の排気ガスの一部を低圧EGR通路に導入するので、NOx浄化触媒への排気ガスの流入量を抑制することができる。また、吸気量に影響を与えないため、燃焼室に供給される空気量が減ることがない。
そして、高圧EGR手段により排気ガスの再循環が実施される低負荷の運転領域から、内燃機関が高負荷状態となるEGR非導入運転領域への過渡時には、低圧EGRバルブを開いて排気ガスの再循環を一時的に経た後にEGRを非導入状態にすることができる。
In the present invention according to claim 1, since a part of the exhaust gas in the exhaust passage is introduced into the low pressure EGR passage during the EGR non-introduction operation region where the internal combustion engine is in a high load state, the exhaust gas to the NOx purification catalyst The amount of inflow can be suppressed. Further, since the intake air amount is not affected, the amount of air supplied to the combustion chamber does not decrease.
At the time of transition from the low load operation region where the exhaust gas is recirculated by the high pressure EGR means to the EGR non-introduction operation region where the internal combustion engine is in a high load state, the low pressure EGR valve is opened to recycle the exhaust gas. The EGR can be brought into a non-introduced state after a temporary circulation.

このため、高負荷運転時に、吸気量を十分に確保した状態で、排気ガスの流量を低減することができ、NOx浄化触媒の浄化性能を維持することができる。   For this reason, the exhaust gas flow rate can be reduced and the purification performance of the NOx purification catalyst can be maintained in a state in which the intake amount is sufficiently secured during high load operation.

また、排気通路との連通部位の近傍に設けた低圧EGRバルブが閉じられてから所定時間が経過したことを条件にして低圧EGRバルブを開いて排気ガスの一部を低圧EGR通路に導入するので、排気ガスが新たに低圧EGR通路内へ侵入することが所定時間なく、その期間に低圧EGR通路内の排気ガス濃度は次第に低下する。そのため移行前の運転領域に拘わらず、高負荷運転時にEGR非導入運転領域へ移行する際に、排気通路の排気ガスの一部を低圧EGR通路に導入することができ、NOx浄化触媒への排気ガスの流入量を抑制することができる。   In addition, since the low pressure EGR valve is opened and a part of the exhaust gas is introduced into the low pressure EGR passage on the condition that a predetermined time has passed since the low pressure EGR valve provided in the vicinity of the communication portion with the exhaust passage is closed. The exhaust gas does not newly enter the low pressure EGR passage for a predetermined time, and the exhaust gas concentration in the low pressure EGR passage gradually decreases during that period. Therefore, a part of the exhaust gas in the exhaust passage can be introduced into the low-pressure EGR passage when shifting to the EGR non-introduction operation region during the high load operation regardless of the operation region before the transition, and the exhaust gas to the NOx purification catalyst can be introduced. The amount of gas inflow can be suppressed.

また、請求項2に係る本発明の内燃機関の排気浄化装置は、請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記低圧EGRバルブが閉じられて排気ガスの再循環が実施されていない時に、前記低圧EGR通路に空気を導入する空気導入手段を備えたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect of the present invention, wherein the low pressure EGR valve is closed and the exhaust gas is not recirculated. Sometimes, air introduction means for introducing air into the low pressure EGR passage is provided.

請求項2に係る本発明では、排気ガスの再循環が実施されていない時に、空気導入手段
により低圧EGR通路に空気を導入しておくことができ、排気通路の排気ガスの一部を低
圧EGR通路に導入する際に、低圧EGR通路の内部の空気が燃焼室に供給されるまでの
間、十分な量の空気が確保され、スモークの問題が生じることがない。
In the present invention according to claim 2 , when the exhaust gas is not recirculated, air can be introduced into the low-pressure EGR passage by the air introduction means, and a part of the exhaust gas in the exhaust passage is supplied to the low-pressure EGR. When the air is introduced into the passage, a sufficient amount of air is secured until the air inside the low-pressure EGR passage is supplied to the combustion chamber, and the problem of smoke does not occur.

また、請求項3に係る本発明の内燃機関の排気浄化装置は、請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記空気導入手段は、前記吸気通路の吸気の一部を前記低圧EGR通路に導入する手段であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the second aspect of the present invention, wherein the air introducing means converts a part of the intake air in the intake passage to the low pressure EGR. It is a means introduced into the passage.

請求項3に係る本発明では、空気導入手段により、吸気通路の吸気の一部が低圧EGR通路に導入されるので、排気通路の排気ガスの一部を低圧EGR通路に導入した際に、エアクリーナを通過した吸気を燃焼室に供給することができる。 In the present invention according to claim 3 , since a part of the intake air in the intake passage is introduced into the low pressure EGR passage by the air introduction means, when a part of the exhaust gas in the exhaust passage is introduced into the low pressure EGR passage, the air cleaner The intake air that has passed through can be supplied to the combustion chamber.

また、請求項4に係る本発明の内燃機関の排気浄化装置は、請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記空気導入手段は、前記吸気通路に設けられたエアフローセンサの上流側より吸気の一部を前記低圧EGR通路に導入することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the third aspect , wherein the air introduction means is upstream of an air flow sensor provided in the intake passage. Further, a part of the intake air is introduced into the low pressure EGR passage.

請求項4に係る本発明では、エアフローセンサの上流側より吸気の一部を低圧EGR通路に導入するので、エアフローセンサの検出値と実際の吸気量との間にずれが生じることがない。 In the present invention according to claim 4 , since a part of the intake air is introduced into the low pressure EGR passage from the upstream side of the air flow sensor, there is no deviation between the detected value of the air flow sensor and the actual intake air amount.

また、請求項5に係る本発明の内燃機関の排気浄化装置は、請求項2から請求項4のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記空気導入手段は、前記低圧EGRバルブの近傍であって該低圧EGRバルブよりも前記吸気通路側の前記低圧EGR通路に空気を導入することを特徴とする。 An internal combustion engine exhaust gas purification apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the internal combustion engine exhaust gas purification apparatus according to any one of the second to fourth aspects, wherein the air introducing means is the low pressure EGR. Air is introduced into the low pressure EGR passage near the valve and closer to the intake passage than the low pressure EGR valve.

請求項5に係る本発明では、低圧EGRバルブよりも吸気通路側の低圧EGR通路に空気を導入するので、低圧EGR通路の全体を掃気することができる。 In the present invention according to claim 5 , since air is introduced into the low pressure EGR passage closer to the intake passage than the low pressure EGR valve, the entire low pressure EGR passage can be scavenged.

本発明の内燃機関の排気浄化装置は、高負荷運転時に、吸気量を十分に確保した状態で、排気ガスの流量を低減することが可能になる。   The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention can reduce the flow rate of the exhaust gas while ensuring a sufficient intake amount during high load operation.

本発明の第1実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. EGR領域を表すマップである。It is a map showing an EGR area. ガスの流れを説明する概略構成図である。It is a schematic block diagram explaining the flow of gas. ガスの流れを説明する概略構成図である。It is a schematic block diagram explaining the flow of gas. ガスの流れを説明する概略構成図である。It is a schematic block diagram explaining the flow of gas. 本発明の第2実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine which concerns on 2nd Example of this invention. 本発明の第3実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine which concerns on 3rd Example of this invention.

図1、図2に基づいて内燃機関の排気浄化装置の構成を説明する。図1には本発明の第1実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の系統を表す概略構成、図2にはEGR領域を負荷とエンジン回転速度との関係で表すマップを示してある。   The configuration of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration representing the system of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a map representing the EGR region by the relationship between the load and the engine speed.

図1に示すように、車両に搭載される内燃機関としての多気筒ディーゼルエンジン(エンジン)1の排気管2には排気浄化装置3が備えられている。エンジン1のシリンダブロック4のボア内にはピストン5が往復動自在に備えられ、ピストン5とシリンダヘッド6との間で燃焼室7が形成されている。ピストン5はコンロッド8を介してクランクシャフト9に接続され、ピストン5の往復運動によってクランクシャフト9が駆動される。   As shown in FIG. 1, an exhaust purification device 3 is provided in an exhaust pipe 2 of a multi-cylinder diesel engine (engine) 1 as an internal combustion engine mounted on a vehicle. A piston 5 is provided in the bore of the cylinder block 4 of the engine 1 so as to be able to reciprocate. A combustion chamber 7 is formed between the piston 5 and the cylinder head 6. The piston 5 is connected to the crankshaft 9 via a connecting rod 8, and the crankshaft 9 is driven by the reciprocating motion of the piston 5.

シリンダヘッド6には吸気ポートを介して吸気マニホールド11を含む吸気管(吸気通路)12が接続されている。吸気ポートは吸気バルブにより開閉される。また、シリンダヘッド6には排気ポートを介して排気マニホールド13を含む排気管(排気通路)2が接続されている。排気ポートは排気バルブにより開閉される。   An intake pipe (intake passage) 12 including an intake manifold 11 is connected to the cylinder head 6 via an intake port. The intake port is opened and closed by an intake valve. Further, an exhaust pipe (exhaust passage) 2 including an exhaust manifold 13 is connected to the cylinder head 6 through an exhaust port. The exhaust port is opened and closed by an exhaust valve.

シリンダヘッド6には各気筒の燃焼室7に燃料を直接噴射する電子制御式の燃料噴射弁10が設けられ、燃料噴射弁10には図示しないコモンレールから燃料が供給される。コモンレールでは燃料が所定の燃圧に調整され、燃料噴射弁10には所定の燃圧に制御された高圧燃料が供給される。   The cylinder head 6 is provided with an electronically controlled fuel injection valve 10 that directly injects fuel into the combustion chamber 7 of each cylinder. The fuel injection valve 10 is supplied with fuel from a common rail (not shown). In the common rail, the fuel is adjusted to a predetermined fuel pressure, and high pressure fuel controlled to the predetermined fuel pressure is supplied to the fuel injection valve 10.

吸気管12及び排気管2の途中部には過給機としてターボチャージャ15が設けられ、ターボチャージャ15は排気管14側にタービンが備えられ、タービンに連結されたコンプレッサが吸気管12側に備えられている。エンジン1の排気ガスが排気管14からターボチャージャ15に送られると、排気ガスの流れによりタービンが回転し、タービンの回転に伴ってコンプレッサが回転して吸気管12内の吸気が過給される。   A turbocharger 15 is provided in the middle of the intake pipe 12 and the exhaust pipe 2 as a supercharger. The turbocharger 15 is provided with a turbine on the exhaust pipe 14 side, and a compressor connected to the turbine is provided on the intake pipe 12 side. It has been. When the exhaust gas of the engine 1 is sent from the exhaust pipe 14 to the turbocharger 15, the turbine is rotated by the flow of the exhaust gas, and the compressor rotates with the rotation of the turbine to supercharge the intake air in the intake pipe 12. .

ターボチャージャ15の下流側の吸気管12にはインタークーラ16が配され、過給された吸気はインタークーラ16で冷却されて燃焼室7に送られる。インタークーラ16の下流側の吸気管12には、上流側から吸気管12を開閉するスロットルバルブ17、吸気の温度を検出する吸気温度センサ18、吸気マニホールド11内の圧力を検出するインマニ圧センサ19が備えられている。   An intercooler 16 is disposed in the intake pipe 12 on the downstream side of the turbocharger 15, and the supercharged intake air is cooled by the intercooler 16 and sent to the combustion chamber 7. The intake pipe 12 on the downstream side of the intercooler 16 includes a throttle valve 17 that opens and closes the intake pipe 12 from the upstream side, an intake temperature sensor 18 that detects the temperature of intake air, and an intake manifold pressure sensor 19 that detects the pressure in the intake manifold 11. Is provided.

ターボチャージャ15の下流側の排気管2には、排気浄化装置3として、ディーゼル酸化触媒(酸化触媒)21及び排気浄化用のディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter:フィルタ)22を備えた浄化装置23が備えられている。酸化触媒21に排気ガスが流入すると、排気ガス中の一酸化窒素(NO)が酸化されて二酸化窒素(NO)が生成される。また、排気ガス中の微粒子状物質(PM)がフィルタ22で捕集される。 The exhaust pipe 2 on the downstream side of the turbocharger 15 includes a diesel oxidation catalyst (oxidation catalyst) 21 and an exhaust purification diesel particulate filter (DPF: Diesel Particulate Filter) 22 as an exhaust purification device 3. A device 23 is provided. When exhaust gas flows into the oxidation catalyst 21, nitrogen monoxide (NO) in the exhaust gas is oxidized to generate nitrogen dioxide (NO 2 ). Further, particulate matter (PM) in the exhaust gas is collected by the filter 22.

フィルタ22で捕集されたPMは、排気ガス中のNOによって酸化(燃焼)されCOとして排出され、フィルタ22に残存するNOはNに分解されて排出される。即ち、浄化装置23では、排気ガスが浄化されてPM及びNOxの排出量を大幅に低減することができる。 PM collected by the filter 22 is oxidized (combusted) by NO 2 in the exhaust gas and discharged as CO 2 , and NO 2 remaining in the filter 22 is decomposed into N 2 and discharged. That is, in the purification device 23, the exhaust gas is purified and the exhaust amount of PM and NOx can be greatly reduced.

浄化装置23の下流側の排気管2には、排気浄化装置3として、NOxトラップ触媒24が備えられている。NOxトラップ触媒24は、酸化雰囲気においてNOxを一旦捕捉し、捕捉したNOxを、例えば、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)等を含む還元雰囲気中で放出して窒素(N)等に還元する浄化装置である。つまり、酸化触媒21で生成されたNO、また、酸化触媒21で酸化されずに排気ガス中に残存するNOを一旦捕捉し、捕捉したNOxを放出して窒素(N)等に還元する。 The exhaust pipe 2 on the downstream side of the purification device 23 is provided with a NOx trap catalyst 24 as the exhaust purification device 3. The NOx trap catalyst 24 once traps NOx in an oxidizing atmosphere, and releases the trapped NOx in a reducing atmosphere containing, for example, carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), etc., and nitrogen (N 2 ) or the like. It is a purification device that reduces to That is, NO 2 generated by the oxidation catalyst 21 and NO remaining in the exhaust gas without being oxidized by the oxidation catalyst 21 are once captured, and the captured NOx is released and reduced to nitrogen (N 2 ) or the like. .

尚、NOxを一旦捕捉し還元雰囲気中でNOxを放出するNOxトラップ触媒24に代えて、他の反応等によりNOxを浄化する除去装置(触媒)を用いることが可能である。   Instead of the NOx trap catalyst 24 that once captures NOx and releases NOx in a reducing atmosphere, it is possible to use a removal device (catalyst) that purifies NOx by another reaction or the like.

NOxトラップ触媒24の入口側には排気温度センサ25が設けられ、排気温度センサ25によってNOxトラップ触媒24の入口の排気ガスの温度、即ち、浄化装置23から排出される排気ガスの温度が検出される。NOxトラップ触媒24の入口側にはリニアA/Fセンサ26が設けられ、リニアA/Fセンサ26によって排気空燃比が検出される。   An exhaust gas temperature sensor 25 is provided on the inlet side of the NOx trap catalyst 24, and the exhaust gas temperature sensor 25 detects the temperature of the exhaust gas at the inlet of the NOx trap catalyst 24, that is, the temperature of the exhaust gas discharged from the purification device 23. The A linear A / F sensor 26 is provided on the inlet side of the NOx trap catalyst 24, and the exhaust air-fuel ratio is detected by the linear A / F sensor 26.

ターボチャージャ15の上流側の排気管14には高圧EGR通路として高圧EGR管31の一端が接続され、高圧EGR管31の他端はスロットルバルブ17の下流側(ターボチャージャ15の下流側)の吸気管12に連通している。高圧EGR管31には高圧EGRクーラ32が設けられ、高圧EGR管31の吸気管12との接続部には高圧EGRバルブ33が設けられている。   One end of a high-pressure EGR pipe 31 is connected to the exhaust pipe 14 on the upstream side of the turbocharger 15 as a high-pressure EGR passage, and the other end of the high-pressure EGR pipe 31 is intake air on the downstream side of the throttle valve 17 (downstream side of the turbocharger 15). It communicates with the tube 12. A high pressure EGR cooler 32 is provided in the high pressure EGR pipe 31, and a high pressure EGR valve 33 is provided in a connection portion of the high pressure EGR pipe 31 with the intake pipe 12.

高圧EGRバルブ33を開くことで、ターボチャージャ15の上流側の排気管14を流れる排気ガスの一部が高圧EGR管31に導入され、高圧EGR管31に導入された排気ガスは高圧EGRクーラ32で冷却されてターボチャージャ15の下流側の吸気管12に供給される(高圧EGR手段)。   By opening the high pressure EGR valve 33, a part of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 14 upstream of the turbocharger 15 is introduced into the high pressure EGR pipe 31, and the exhaust gas introduced into the high pressure EGR pipe 31 is the high pressure EGR cooler 32. And is supplied to the intake pipe 12 on the downstream side of the turbocharger 15 (high pressure EGR means).

浄化装置23の下流側でNOxトラップ触媒24の上流側(ターボチャージャ15の下流側)の排気管14には低圧EGR通路として低圧EGR管35の一端が接続され、低圧EGR管35の他端はターボチャージャ15の上流側の吸気管12に連通している。低圧EGR管35には低圧EGRクーラ36が設けられ、低圧EGR管35の排気管14との接続部の近傍には低圧EGRバルブ37が設けられている。   One end of a low-pressure EGR pipe 35 is connected as a low-pressure EGR passage to the exhaust pipe 14 downstream of the purification device 23 and upstream of the NOx trap catalyst 24 (downstream of the turbocharger 15). It communicates with the intake pipe 12 on the upstream side of the turbocharger 15. The low-pressure EGR pipe 35 is provided with a low-pressure EGR cooler 36, and a low-pressure EGR valve 37 is provided in the vicinity of the connection portion between the low-pressure EGR pipe 35 and the exhaust pipe 14.

低圧EGRバルブ37を開くことで、ターボチャージャ15の下流側の排気管14を流れる排気ガスの一部が低圧EGR管35に導入され、低圧EGR管35に導入された排気ガスは低圧EGRクーラ36で冷却されてターボチャージャ15の上流側の吸気管12に供給される。 By opening the low pressure EGR valve 37, a part of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 14 on the downstream side of the turbocharger 15 is introduced into the low pressure EGR pipe 35, and the exhaust gas introduced into the low pressure EGR pipe 35 is the low pressure EGR cooler 36. And is supplied to the intake pipe 12 upstream of the turbocharger 15.

高圧EGR手段及び低圧EGR手段により排気ガスの一部を吸気に還流させることで、エンジン1の燃焼室7内の燃焼温度を低下させ、NOxの排出量を低減させることができる。高圧EGR手段はターボチャージャ15の上流側の排気ガスの一部を循環させるため、ターボチャージャ15による過給が十分に必要となる運転状態(空気量を確保する必要がある運転状態)の場合、低圧EGR手段を用いてNOxの排出量を低減する。   By recirculating a part of the exhaust gas to the intake air by the high pressure EGR means and the low pressure EGR means, the combustion temperature in the combustion chamber 7 of the engine 1 can be lowered, and the amount of NOx emission can be reduced. Since the high-pressure EGR means circulates a part of the exhaust gas upstream of the turbocharger 15, in the operation state where the turbocharger 15 needs to be sufficiently charged (the operation state where it is necessary to secure the air amount), NOx emissions are reduced using low pressure EGR means.

つまり、図2に細幅ピッチの斜線で示すように、負荷(トルク)が小さくエンジン回転速度が低い領域で高圧EGR手段が用いられる高圧EGR領域とされ、図2に太幅ピッチの斜線で示すように、負荷(トルク)が高圧EGR領域よりも大きくエンジン回転速度が高い領域で低圧EGR手段が用いられる低圧EGR領域(空気量を確保する必要がある運転領域)とされる。   That is, as shown by slanted lines with a narrow pitch in FIG. 2, a high-pressure EGR region in which the high-pressure EGR means is used in a region where the load (torque) is small and the engine rotational speed is low is shown in FIG. As described above, the low pressure EGR region (the operation region in which the air amount needs to be ensured) is used in the region where the load (torque) is larger than the high pressure EGR region and the engine rotational speed is high.

低圧EGR管35との接続部の上流側の吸気管12には低圧スロットルバルブ38が設けられ、低圧スロットルバルブ38の上流側の吸気管12にはエアクリーナ39が設けられている。エアクリーナ39を通過した吸気の流量はエアフローセンサ(温度センサ付き)30により検出される。   A low pressure throttle valve 38 is provided in the intake pipe 12 upstream of the connection portion with the low pressure EGR pipe 35, and an air cleaner 39 is provided in the intake pipe 12 upstream of the low pressure throttle valve 38. The flow rate of the intake air that has passed through the air cleaner 39 is detected by an air flow sensor (with a temperature sensor) 30.

車両には、制御手段として電子制御ユニット(ECU)41が備えられ、ECU41には入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。ECU41には上述したセンサ類(吸気温度センサ18、インマニ圧センサ19、排気温度センサ25、リニアA/Fセンサ26、エアフローセンサ30等)からの情報が入力され、センサ類の情報に基づいて排気浄化装置3、高圧EGR手段及び低圧EGR手段を含むエンジン1の総合的な制御がECU41により行われる。   The vehicle is provided with an electronic control unit (ECU) 41 as control means, and the ECU 41 is provided with an input / output device, a storage device for storing a control program, a control map, and the like, a central processing unit, timers and counters. Yes. Information from the above-described sensors (the intake temperature sensor 18, the intake manifold pressure sensor 19, the exhaust temperature sensor 25, the linear A / F sensor 26, the airflow sensor 30, etc.) is input to the ECU 41, and exhaust is performed based on the sensor information. The ECU 41 performs overall control of the engine 1 including the purification device 3, the high pressure EGR means, and the low pressure EGR means.

上述した排気浄化装置を備えたエンジン1は、図2に示すように、負荷(トルク)とエンジン回転速度の関係により、高圧EGR手段が用いられる高圧EGR領域、低圧EGR手段が用いられる低圧EGR領域、エンジン1が高負荷状態となるEGR非導入運転領域(図中網線で示してある)が設定されている。加速時等でエンジン1が高負荷状態となる領域は、EGR手段が用いられない領域であり、排気ガスの流量が増加してNOxトラップ触媒24の浄化効率が低下する虞がある。   As shown in FIG. 2, the engine 1 equipped with the exhaust purification device described above has a high pressure EGR region in which the high pressure EGR means is used and a low pressure EGR region in which the low pressure EGR means is used depending on the relationship between the load (torque) and the engine speed. An EGR non-introduction operation region (indicated by a mesh line in the figure) in which the engine 1 is in a high load state is set. A region where the engine 1 is in a high load state at the time of acceleration or the like is a region where the EGR means is not used, and there is a concern that the exhaust gas flow rate increases and the purification efficiency of the NOx trap catalyst 24 decreases.

このため、エンジン1が高負荷状態となるEGR非導入運転領域の際に、低圧EGR管35にNOxトラップ触媒24の上流側の排気ガスの一部を導入し、NOxトラップ触媒24への排気ガスの流入量を抑制するようにしている。   Therefore, in the EGR non-introduction operation region where the engine 1 is in a high load state, a part of the exhaust gas upstream of the NOx trap catalyst 24 is introduced into the low pressure EGR pipe 35, and the exhaust gas to the NOx trap catalyst 24 is introduced. The amount of inflow is controlled.

例えば、低圧EGR手段による排気ガスの再循環がなされていない運転領域(EGR非導入運転領域)から、当該状態より高負荷状態となるEGR非導入運転領域への過渡時には、つまり、図2中矢印A、矢印Bで示すように、EGR非導入運転領域でのNOx量線(図中一点鎖線で示す)を跨ぐ状態で運転状態が変化した際には、低圧EGR管35にNOxトラップ触媒24の上流側の排気ガスの一部を導入する制御が実施され、その後所定の運転状態にされる。   For example, at the time of transition from an operation region (EGR non-introduction operation region) in which exhaust gas is not recirculated by the low-pressure EGR means to an EGR non-introduction operation region where the load is higher than that state, that is, an arrow in FIG. As shown by A and arrow B, when the operating state changes in a state where it crosses over the NOx amount line (indicated by the alternate long and short dash line in the figure) in the EGR non-introducing operating region, the NOx trap catalyst 24 is placed in the low pressure EGR pipe 35. Control for introducing a part of the exhaust gas on the upstream side is performed, and then a predetermined operation state is set.

EGR非導入運転領域は、低圧EGRバルブ37が閉じられている領域であるので、低圧EGR管35にNOxトラップ触媒24の上流側の排気ガスの一部を導入する制御は、低圧EGRバルブ37が閉じられてから所定時間が経過したことを条件に実施されることになる。   Since the EGR non-introduction operation region is a region where the low pressure EGR valve 37 is closed, the control for introducing a part of the exhaust gas upstream of the NOx trap catalyst 24 into the low pressure EGR pipe 35 is performed by the low pressure EGR valve 37. It is implemented on the condition that a predetermined time has passed since the closing.

更に、高圧EGR手段により排気ガスの再循環が実施される高圧EGR領域から、EGR非導入運転領域への過渡時には、つまり、図2中矢印Cで示すように、高圧EGR領域から負荷及びエンジン回転速度が増加するように運転状態が変化した際には、低圧EGR管35にNOxトラップ触媒24の上流側の排気ガスの一部を導入する制御が一時的に実施され、その後EGR非導入運転領域での運転状態にされる。   Further, during a transition from the high pressure EGR region where exhaust gas recirculation is performed by the high pressure EGR means to the EGR non-introduction operation region, that is, as indicated by an arrow C in FIG. When the operating state changes so as to increase the speed, control for temporarily introducing a part of the exhaust gas upstream of the NOx trap catalyst 24 into the low-pressure EGR pipe 35 is temporarily performed, and then the EGR non-introducing operation region It will be in the driving state at.

高圧EGR領域は、低圧EGRバルブ37が閉じられている領域であるので、低圧EGR管35にNOxトラップ触媒24の上流側の排気ガスの一部を導入する制御は、低圧EGRバルブ37が閉じられてから所定時間が経過したことを条件に実施されることになる。   Since the high pressure EGR region is a region where the low pressure EGR valve 37 is closed, the control for introducing a part of the exhaust gas upstream of the NOx trap catalyst 24 into the low pressure EGR pipe 35 is performed by closing the low pressure EGR valve 37. It is carried out on condition that a predetermined time has passed since then.

このため、移行前の運転領域に拘わらず、高負荷運転時にEGR非導入運転領域へ移行する際に、排気管14の排気ガスの一部を低圧EGR管35に導入することができ、NOxトラップ触媒24への排気ガスの流入量を抑制することができる。このため、高負荷運転時に、吸気量を十分に確保した状態で、排気ガスの流量を低減し、排気ガス流量の増加によるNOxトラップ触媒24の浄化性能の低下を抑制することができる。   For this reason, a part of the exhaust gas in the exhaust pipe 14 can be introduced into the low-pressure EGR pipe 35 when shifting to the EGR non-introduction operation area during high load operation regardless of the operation area before the transition, and the NOx trap. The amount of exhaust gas flowing into the catalyst 24 can be suppressed. For this reason, it is possible to reduce the flow rate of the exhaust gas while maintaining a sufficient intake amount during high-load operation, and to suppress the reduction in the purification performance of the NOx trap catalyst 24 due to the increase in the exhaust gas flow rate.

図3から図5に基づいて本実施例の排気浄化装置を備えたエンジン1のガスの流れを具体的に説明する。   The gas flow of the engine 1 equipped with the exhaust emission control device of this embodiment will be specifically described with reference to FIGS.

図3には高負荷運転に至る前(加速前)における系統内のガスの状況、図4には加速開始時の系統内のガスの状況、図5には加速中の系統内のガスの状況を示してある。   Fig. 3 shows the status of gas in the system before high load operation (before acceleration), Fig. 4 shows the status of gas in the system at the start of acceleration, and Fig. 5 shows the status of gas in the system during acceleration. Is shown.

図3に示すように、加速前の状況においては、燃焼室7に至る吸気管12には空気が存在し(図中白抜き状態)、燃焼室7からNOxトラップ触媒24の下流側に至るまでの排気管14にはNOx濃度が低い排気ガスが存在している(図中薄色の網目状態)。そして、低圧EGR管35には前回の再循環時の排気ガスが存在している(図中斜線状態)。   As shown in FIG. 3, in the state before acceleration, air is present in the intake pipe 12 leading to the combustion chamber 7 (in a white state in the figure), and from the combustion chamber 7 to the downstream side of the NOx trap catalyst 24. Exhaust gas having a low NOx concentration is present in the exhaust pipe 14 (light colored mesh state in the figure). And the exhaust gas at the time of the last recirculation exists in the low pressure EGR pipe 35 (shaded state in the figure).

図4に示すように、加速が開始されると、低圧EGRバルブ37が開いて排気ガスの一部が低圧EGR管35に流れ始め、NOxトラップ触媒24に流れる排気ガスが減少する。同時に、前回の再循環時の排気ガスが吸気管12に流入し、燃焼室7から浄化装置23に至る排気管14にNOx濃度が高い加速中の排気ガス(図中黒色状態)が存在する。低圧EGR手段の応答遅れの間、前回の再循環時の排気ガス(図中斜線状態)は燃焼室7まで到達せず、十分な空気量が確保された状態が保たれる。   As shown in FIG. 4, when acceleration is started, the low-pressure EGR valve 37 is opened, and a part of the exhaust gas starts to flow to the low-pressure EGR pipe 35, and the exhaust gas flowing to the NOx trap catalyst 24 decreases. At the same time, the exhaust gas at the time of the previous recirculation flows into the intake pipe 12, and the exhaust gas 14 having a high NOx concentration (black state in the figure) exists in the exhaust pipe 14 from the combustion chamber 7 to the purification device 23. During the response delay of the low pressure EGR means, the exhaust gas (hatched state in the figure) at the previous recirculation does not reach the combustion chamber 7 and a state where a sufficient amount of air is secured is maintained.

これにより、加速時であっても、排気ガスの一部を低圧EGR管35に導入し、NOxトラップ触媒24に流れる排気ガスの流量を減少させてNOxトラップ触媒24の浄化性能の低下を抑制することができる。そして、加速開始時には、低圧EGR手段の応答遅れにより低圧EGR管35の排気ガスが燃焼室7に到達しないので、空気量が十分に確保され、スモークの問題は生じない。   As a result, even during acceleration, part of the exhaust gas is introduced into the low pressure EGR pipe 35, and the flow rate of the exhaust gas flowing through the NOx trap catalyst 24 is reduced to suppress the deterioration of the purification performance of the NOx trap catalyst 24. be able to. At the start of acceleration, the exhaust gas from the low pressure EGR pipe 35 does not reach the combustion chamber 7 due to a response delay of the low pressure EGR means, so that a sufficient amount of air is secured and no smoke problem occurs.

尚、加速開始時に排気管14に存在する排気ガスはNOx濃度が低い排気ガス(図中薄色の網目状態)であるため、排気ガスの流量を減少させずにNOxトラップ触媒24の浄化効率が低い状態であっても、大気に放出されるNOx量は少ない。このため、低圧EGR管35の接続位置に、加速開始後のNOx濃度が高い排気ガス(図中黒色状態)が至るタイミングに合わせて、低圧EGRバルブ37を開くようにすることも可能である。   Since the exhaust gas existing in the exhaust pipe 14 at the start of acceleration is an exhaust gas having a low NOx concentration (light-colored mesh state in the figure), the purification efficiency of the NOx trap catalyst 24 can be improved without reducing the flow rate of the exhaust gas. Even in a low state, the amount of NOx released to the atmosphere is small. For this reason, it is possible to open the low pressure EGR valve 37 in accordance with the timing at which the exhaust gas having a high NOx concentration after starting acceleration (black state in the figure) reaches the connection position of the low pressure EGR pipe 35.

これにより、低圧EGR管35の排気ガス(図中斜線状態)が吸気管12に流入するタイミングが遅くなり、空気量が十分に確保される状態を長く維持することができ、スモークの問題に対して有利になる。   As a result, the timing at which the exhaust gas in the low-pressure EGR pipe 35 (hatched state in the figure) flows into the intake pipe 12 is delayed, and a state in which a sufficient amount of air is secured can be maintained for a long time. Will be advantageous.

図5に示すように、加速中は、NOx濃度が高い排気ガス(図中黒色状態)が低圧EGR管35に導入され、NOxトラップ触媒24に流れるNOx濃度が高い排気ガスの流量が減少している。燃焼室7には、吸気管12に吸入される空気、及び、低圧EGR管35から流入する排気ガスが導入されるため、排気ガスの一部を低圧EGR管35に導入しない状態と同じガス流量が確保される。   As shown in FIG. 5, during acceleration, exhaust gas having a high NOx concentration (black state in the figure) is introduced into the low pressure EGR pipe 35, and the flow rate of exhaust gas having a high NOx concentration flowing through the NOx trap catalyst 24 decreases. Yes. Since the air sucked into the intake pipe 12 and the exhaust gas flowing in from the low pressure EGR pipe 35 are introduced into the combustion chamber 7, the same gas flow rate as when a part of the exhaust gas is not introduced into the low pressure EGR pipe 35. Is secured.

従って、加速時であっても、NOxトラップ触媒24の浄化性能を維持することができる。そして、燃焼室7に供給される空気量が十分に確保され、スモークの問題が生じることがない。   Therefore, the purification performance of the NOx trap catalyst 24 can be maintained even during acceleration. And the air quantity supplied to the combustion chamber 7 is ensured enough, and the problem of smoke does not arise.

上述した実施例では、NOx浄化触媒として、NOxを吸蔵・放出するNOxトラップ触媒24を例に挙げて説明したが、尿素SCR(尿素水添加選択還元触媒)や固体SCR(アンモニア固体貯蔵・直接添加選択還元触媒)等、他のNOx浄化触媒を適用することも可能である。   In the above-described embodiments, the NOx trap catalyst 24 that stores and releases NOx has been described as an example of the NOx purification catalyst. However, urea SCR (urea water addition selective reduction catalyst) and solid SCR (ammonia solid storage / direct addition) It is also possible to apply other NOx purification catalysts such as a selective reduction catalyst.

また、低圧EGRバルブ37の下流側の低圧EGR管35に流体貯蔵タンクを設置することも可能である。図示の実施例の場合、低圧EGRクーラ36が流体貯蔵タンクの役割を果たしている。流体貯蔵タンクを備えることにより、低圧EGR管35に導入させた排気ガスの一部が燃焼室7に到達するまでの時間を延長することができる。   It is also possible to install a fluid storage tank in the low pressure EGR pipe 35 on the downstream side of the low pressure EGR valve 37. In the illustrated embodiment, the low pressure EGR cooler 36 serves as a fluid storage tank. By providing the fluid storage tank, the time until a part of the exhaust gas introduced into the low pressure EGR pipe 35 reaches the combustion chamber 7 can be extended.

また、低圧EGRクーラ36の冷却水系統は、エンジン冷却水系統とは別の系統とし、専用の熱交換器で冷却水を冷却することが好ましい。これにより、低圧EGRクーラ36の冷却能力を高くすることができ、高負荷で低圧EGR管35に排気ガスの一部を導入し、コンプレッサ(ターボチャージャ15のコンプレッサ)の出口温度が高くなる状態になっても、コンプレッサに導入される低圧EGRガスの温度を低下させることができ、コンプレッサの出口温度が許容温度を超えることがない。   Moreover, it is preferable that the cooling water system of the low pressure EGR cooler 36 is a system different from the engine cooling water system, and the cooling water is cooled by a dedicated heat exchanger. As a result, the cooling capacity of the low-pressure EGR cooler 36 can be increased, a part of the exhaust gas is introduced into the low-pressure EGR pipe 35 with a high load, and the outlet temperature of the compressor (the compressor of the turbocharger 15) becomes high. Even in this case, the temperature of the low-pressure EGR gas introduced into the compressor can be lowered, and the outlet temperature of the compressor does not exceed the allowable temperature.

また、DPF22の再生制御を実施するために、DPF22へのPMの堆積量を算出しているが、堆積量の積算に際し、エンジン回転速度、負荷に対するDPF22への流入PM量(排気ガス中のPM量)のマップ値を積算している。このマップとして、通常運転時とは別に、低圧EGR管35に排気ガスの一部を導入する制御を実施した際の専用のマップを適用する。全開加速状態が一定時間以上継続し、燃焼室7内に低圧EGR手段からの排気ガスが継続して導入される場合、DPF22へのPMの堆積が通常より早く進行することが予想されるため、専用のマップを適用することで、PMの堆積が早く進行する点を考慮した制御を実施することができる。   Further, in order to perform regeneration control of the DPF 22, the amount of PM accumulated in the DPF 22 is calculated. When accumulating the amount of accumulation, the amount of PM flowing into the DPF 22 relative to the engine speed and load (PM in exhaust gas) Amount) map value is integrated. As this map, a map dedicated to the control for introducing a part of the exhaust gas into the low-pressure EGR pipe 35 is applied separately from the normal operation. When the fully open acceleration state continues for a certain time or more and the exhaust gas from the low pressure EGR means is continuously introduced into the combustion chamber 7, it is expected that the PM deposition on the DPF 22 proceeds faster than usual. By applying a dedicated map, it is possible to perform control in consideration of the point where PM deposition proceeds quickly.

また、全開加速状態が一定時間以上継続し、燃焼室7内に低圧EGR手段からの排気ガスが継続して導入される場合、運転条件に応じて追加の燃料を主燃料噴射の後に噴射する等でスモークの発生を抑制することができる。   Further, when the fully open acceleration state continues for a certain time or more and the exhaust gas from the low pressure EGR means is continuously introduced into the combustion chamber 7, additional fuel is injected after the main fuel injection according to the operating conditions, etc. Can suppress the generation of smoke.

図6、図7に基づいて他の実施例を説明する。   Another embodiment will be described with reference to FIGS.

図6には本発明の第2実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の系統を表す概略構成、図7には本発明の第3実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の系統を表す概略構成を示してある。図1に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。以下には、異なる構成の部分を説明する。   FIG. 6 is a schematic diagram showing a system of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a schematic diagram showing a system of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the third embodiment of the present invention. The configuration is shown. The same members as those shown in FIG. Below, the part of a different structure is demonstrated.

第2実施例を説明する。   A second embodiment will be described.

図6に示すように、低圧EGR管35の排気管14との接続部の近傍には、外部空気導入管51が接続され、外部空気導入管51には開閉バルブ52が設けられている。開閉バルブ52を開くことにより低圧EGR管35の内部に空気を導入することができる。   As shown in FIG. 6, an external air introduction pipe 51 is connected in the vicinity of the connection portion between the low pressure EGR pipe 35 and the exhaust pipe 14, and the external air introduction pipe 51 is provided with an open / close valve 52. By opening the opening / closing valve 52, air can be introduced into the low pressure EGR pipe 35.

低圧EGR手段を使用した後、開閉バルブ52を開き、低圧EGR管35に空気を導入する。所定時間経過した後、開閉バルブ52を閉じることで低圧EGR管35の内部が空気で満たされる。少なくとも、低圧EGRバルブ37を開く時には開閉バルブ52は閉じておく。また、低圧スロットルバルブ38を絞ることで、外部空気導入管51に比べて吸気管12が相対的に低圧(負圧)になり、低圧EGR管35への空気の導入が容易になる。   After using the low pressure EGR means, the on-off valve 52 is opened and air is introduced into the low pressure EGR pipe 35. After the predetermined time has elapsed, the open / close valve 52 is closed to fill the inside of the low pressure EGR pipe 35 with air. At least when the low pressure EGR valve 37 is opened, the open / close valve 52 is closed. Further, by restricting the low-pressure throttle valve 38, the intake pipe 12 becomes relatively low pressure (negative pressure) as compared with the external air introduction pipe 51, and air can be easily introduced into the low-pressure EGR pipe 35.

第2実施例では、加速前に、低圧EGR管35の内部を空気で満たすことができるので、加速開始時には、低圧EGR管35の内部の空気が吸気管12に供給され、空気を供給する時間を長くすることができる。このため、全開加速状態が長く継続する場合であっても、低圧EGR管35に導入した排気ガスが燃焼室7に到達する時間が延長され、スモークが悪化する問題が生じることがない。   In the second embodiment, since the inside of the low pressure EGR pipe 35 can be filled with air before acceleration, the time during which the air inside the low pressure EGR pipe 35 is supplied to the intake pipe 12 and the air is supplied at the start of acceleration. Can be lengthened. For this reason, even when the fully open acceleration state continues for a long time, the time for the exhaust gas introduced into the low pressure EGR pipe 35 to reach the combustion chamber 7 is extended, and there is no problem of deterioration of smoke.

高圧EGR手段を用いている場合には、開閉バルブ52を開いて外部の空気を導入する。これにより、加速時に低圧EGRを用いる運転条件を回避することができる。   When the high pressure EGR means is used, the open / close valve 52 is opened to introduce external air. Thereby, the driving | running condition which uses the low voltage | pressure EGR at the time of acceleration can be avoided.

また、開閉バルブ52を開いて外部の空気の導入中は、低圧EGR管35に導入される空気量が推定される。燃焼室7に供給される空気量は、エアフローセンサ30で計測された吸入空気量と、低圧EGR管35に導入された推定空気量との合計空気量とされる。これにより、低圧EGR管35内の空気を燃焼室7に導入する際、エアフローセンサ30が計測する空気量と、実際に燃焼室7に導入される空気量との間に誤差が生じない状態で制御を行うことができる。   Further, while the open / close valve 52 is opened and external air is being introduced, the amount of air introduced into the low pressure EGR pipe 35 is estimated. The amount of air supplied to the combustion chamber 7 is the sum of the intake air amount measured by the air flow sensor 30 and the estimated air amount introduced into the low pressure EGR pipe 35. Thereby, when introducing the air in the low pressure EGR pipe 35 into the combustion chamber 7, there is no error between the amount of air measured by the air flow sensor 30 and the amount of air actually introduced into the combustion chamber 7. Control can be performed.

第3実施例を説明する。   A third embodiment will be described.

図7に示すように、低圧EGR管35の排気管14との接続部の近傍には、内部空気導入管55の一端が接続され、内部空気導入管55の他端はエアクリーナ39に連通している。内部空気導入管55の他端の近傍には流入開閉バルブ56が設けられている。流入開閉バルブ56を開くことにより低圧EGR管35の内部にエアクリーナ39の下流の空気を導入することができる。   As shown in FIG. 7, one end of the internal air introduction pipe 55 is connected in the vicinity of the connection portion of the low pressure EGR pipe 35 with the exhaust pipe 14, and the other end of the internal air introduction pipe 55 communicates with the air cleaner 39. Yes. An inflow opening / closing valve 56 is provided in the vicinity of the other end of the internal air introduction pipe 55. By opening the inflow opening / closing valve 56, the air downstream of the air cleaner 39 can be introduced into the low pressure EGR pipe 35.

低圧EGR手段を使用した後、流入開閉バルブ56を開き、低圧EGR管35にエアクリーナ39を通過した空気を導入する。所定時間経過した後、流入開閉バルブ56を閉じることで低圧EGR管35の内部が清浄な空気で満たされる。少なくとも、低圧EGRバルブ37を開く時には流入開閉バルブ56は閉じておく。   After using the low pressure EGR means, the inflow opening / closing valve 56 is opened, and the air that has passed through the air cleaner 39 is introduced into the low pressure EGR pipe 35. After the predetermined time has elapsed, the inflow opening / closing valve 56 is closed to fill the inside of the low pressure EGR pipe 35 with clean air. At least when the low pressure EGR valve 37 is opened, the inflow opening / closing valve 56 is closed.

第3実施例では、第2実施例に加えて、低圧EGR管35にエアクリーナ39を通過した清浄な空気を導入することができる。エアフローセンサ30の上流側のエアクリーナ39の部位に内部空気導入管55の他端が連通しているので、低圧EGR管35に空気を導入する際に、エアフローセンサ30が計測する空気量と、燃焼室7に実際に導入される空気量との間に誤差が生じることがない。   In the third embodiment, in addition to the second embodiment, clean air that has passed through the air cleaner 39 can be introduced into the low-pressure EGR pipe 35. Since the other end of the internal air introduction pipe 55 communicates with a portion of the air cleaner 39 on the upstream side of the air flow sensor 30, the amount of air measured by the air flow sensor 30 and combustion when air is introduced into the low pressure EGR pipe 35. There is no error between the amount of air actually introduced into the chamber 7.

尚、第3実施例では、内部空気導入管55の他端をエアクリーナ39に連通し、連通部をエアフローセンサ30の上流側としたが、エアフローセンサ30の下流側に内部空気導入管55の他端を連通することも可能である。この時、低圧EGR管35に導入される空気量が推定される。燃焼室7に供給される空気量は、エアフローセンサ30で計測された吸入空気量から、低圧EGR管35に導入された推定空気量を減じた空気量とされる。高圧EGR手段からEGRが導入されていない場合(高圧EGRが導入されていない場合)、燃焼室7内に吸入される空気量は、吸気マニホールド11のインマニ圧センサ19で計測した空気量をそのまま用いる。   In the third embodiment, the other end of the internal air introduction pipe 55 communicates with the air cleaner 39 and the communication portion is located upstream of the air flow sensor 30. However, the internal air introduction pipe 55 is connected downstream of the air flow sensor 30. It is also possible to communicate the ends. At this time, the amount of air introduced into the low pressure EGR pipe 35 is estimated. The amount of air supplied to the combustion chamber 7 is the amount of air obtained by subtracting the estimated amount of air introduced into the low pressure EGR pipe 35 from the amount of intake air measured by the air flow sensor 30. When EGR is not introduced from the high-pressure EGR means (when high-pressure EGR is not introduced), the amount of air sucked into the combustion chamber 7 uses the amount of air measured by the intake manifold pressure sensor 19 of the intake manifold 11 as it is. .

低圧EGR管35に導入されて貯えられる空気量を推定するに際して、高圧EGR手段からEGRが導入されていない場合(高圧EGRが導入されていない場合)、エアフローセンサ30で計測された空気量と、インマニ圧センサ19で計測された空気量との差を用いる。この推定量をECU41で記憶し、低圧EGRバルブ37が開いている際には(低圧EGR管35内の空気を吸気管12に導入中は)、エアフローセンサ30で計測する空気量と、推定により求めた低圧EGR管35内の空気量を加えて、燃焼室7内に吸入される空気量とする。   When estimating the amount of air introduced and stored in the low pressure EGR pipe 35, when EGR is not introduced from the high pressure EGR means (when high pressure EGR is not introduced), the amount of air measured by the air flow sensor 30; The difference from the air amount measured by the intake manifold pressure sensor 19 is used. This estimated amount is stored in the ECU 41, and when the low pressure EGR valve 37 is open (while the air in the low pressure EGR pipe 35 is being introduced into the intake pipe 12), the amount of air measured by the air flow sensor 30 is estimated and The obtained air amount in the low pressure EGR pipe 35 is added to obtain the air amount sucked into the combustion chamber 7.

これにより、低圧EGR管35内の空気を燃焼室7に導入する際、エアフローセンサ30が計測する空気量と、実際に燃焼室7に導入される空気量との間に誤差が生じない状態で制御を行うことができる。   Thereby, when introducing the air in the low pressure EGR pipe 35 into the combustion chamber 7, there is no error between the amount of air measured by the air flow sensor 30 and the amount of air actually introduced into the combustion chamber 7. Control can be performed.

本発明は、内燃機関の排気ガスの一部を吸気に再循環させるEGR装置を備えた内燃機関の排気浄化装置の産業分野で利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the industrial field of an exhaust gas purification device for an internal combustion engine provided with an EGR device that recirculates part of the exhaust gas of the internal combustion engine to intake air.

1 多気筒ディーゼルエンジン
2 排気管
3 排気浄化装置
4 シリンダブロック
5 ピストン
6 シリンダヘッド
7 燃焼室
8 コンロッド
9 クランクシャフト
10 燃料噴射弁
11 吸気マニホールド
12 吸気管
13 排気マニホールド
14 排気管
15 ターボチャージャ
16 インタークーラ
17 スロットルバルブ
18 吸気温センサ
19 インマニ圧センサ
21 ディーゼル酸化触媒(酸化触媒)
22 ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)
23 浄化装置
24 NOxトラップ触媒
25 排気温度センサ
26 リニアA/Fセンサ
30 エアフローセンサ
31 高圧EGR管
32 高圧EGRクーラ
33 高圧EGRバルブ
35 低圧EGR管
36 低圧EGRクーラ
37 低圧EGRバルブ
38 低圧スロットルバルブ
39 エアクリーナ
41 電子制御ユニット(ECU)
51 外部空気導入管
52 開閉バルブ
55 内部空気導入管
56 流入開閉バルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multi-cylinder diesel engine 2 Exhaust pipe 3 Exhaust gas purification device 4 Cylinder block 5 Piston 6 Cylinder head 7 Combustion chamber 8 Connecting rod 9 Crankshaft 10 Fuel injection valve 11 Intake manifold 12 Intake pipe 13 Exhaust manifold 14 Exhaust pipe 15 Turbocharger 16 Intercooler 17 Throttle valve 18 Intake air temperature sensor 19 Intake manifold pressure sensor 21 Diesel oxidation catalyst (oxidation catalyst)
22 Diesel particulate filter (DPF)
23 Purification device 24 NOx trap catalyst 25 Exhaust temperature sensor 26 Linear A / F sensor 30 Air flow sensor 31 High pressure EGR pipe 32 High pressure EGR cooler 33 High pressure EGR valve 35 Low pressure EGR pipe 36 Low pressure EGR cooler 37 Low pressure EGR valve 38 Low pressure throttle valve 39 Air cleaner 41 Electronic control unit (ECU)
51 External air introduction pipe 52 Open / close valve 55 Internal air introduction pipe 56 Inflow open / close valve

Claims (5)

内燃機関の排気通路の排気により吸気通路の吸気を過給する過給手段と、
前記過給手段よりも下流側の前記排気通路に設けられ、排気中のNOxを浄化するNOx浄化触媒と、
前記過給手段よりも上流側の前記吸気通路、及び、前記過給手段よりも下流側で前記NOx浄化触媒よりも上流側の前記排気通路を連通する低圧EGR通路と、
前記排気通路との連通部位の近傍における前記低圧EGR通路に備えられ、前記低圧EGR通路の開閉を行って前記排気通路から前記吸気通路への排気ガスの流通を制御する低圧EGRバルブと、
前記過給手段よりも下流側の前記吸気通路、及び、前記過給手段よりも上流側の前記排気通路を連通する高圧EGR通路を備え、前記高圧EGR通路に前記排気通路の排気ガスの一部を導入して前記吸気通路に再循環させる高圧EGR手段と、
前記低圧EGRバルブ、前記高圧EGR手段の作動を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段には、
低負荷、低回転の高圧EGR導入領域、
高圧EGR導入領域よりも高負荷、高回転の低圧EGR導入領域、
低圧EGR導入領域よりも高負荷、高回転のEGR非導入領域を有する制御マップが備えられ、
前記制御手段は、
前記EGR非導入領域の運転領域内で、更に、高負荷、高回転状態への移行時に、前記低圧EGRバルブが閉じられていたことを条件にして前記低圧EGRバルブを開いてから高負荷、高回転の運転領域に移行する一方、
前記高圧EGR導入領域から、前記EGR非導入領域への移行時に、前記低圧EGRバルブが閉じられていたことを条件にして前記低圧EGRバルブを開いてから前記EGR非導入領域に移行する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
Supercharging means for supercharging intake air in the intake passage by exhausting the exhaust passage of the internal combustion engine;
A NOx purification catalyst that is provided in the exhaust passage downstream of the supercharging means and purifies NOx in the exhaust;
A low-pressure EGR passage communicating with the intake passage upstream of the supercharging means, and the exhaust passage downstream of the supercharging means and upstream of the NOx purification catalyst;
A low pressure EGR valve that is provided in the low pressure EGR passage in the vicinity of the communication portion with the exhaust passage, and controls the flow of exhaust gas from the exhaust passage to the intake passage by opening and closing the low pressure EGR passage;
A high-pressure EGR passage communicating with the intake passage on the downstream side of the supercharging means and the exhaust passage on the upstream side of the supercharging means, and a part of the exhaust gas of the exhaust passage in the high-pressure EGR passage And high pressure EGR means for recirculating to the intake passage,
Control means for controlling the operation of the low pressure EGR valve and the high pressure EGR means ,
The control means includes
Low load, low rotation high pressure EGR introduction area,
High pressure EGR introduction area, high load, high speed low pressure EGR introduction area,
A control map having an EGR non-introduction region with higher load and higher rotation than the low-pressure EGR introduction region is provided.
The control means includes
Within the operation region of the EGR non-introduction region, the low pressure EGR valve is opened on the condition that the low pressure EGR valve is closed at the time of shifting to a high load, high rotation state. While moving to the rotation operating area,
When the transition from the high-pressure EGR introduction region to the EGR non-introduction region, the low-pressure EGR valve is opened on the condition that the low-pressure EGR valve is closed, and then the transition to the EGR non-introduction region is performed. An exhaust purification device for an internal combustion engine.
請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記低圧EGRバルブが閉じられて排気ガスの再循環が実施されていない時に、前記低圧EGR通路に空気を導入する空気導入手段を備えた
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: air introduction means for introducing air into the low pressure EGR passage when the low pressure EGR valve is closed and exhaust gas is not recirculated.
請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記空気導入手段は、
前記吸気通路の吸気の一部を前記低圧EGR通路に導入する手段である
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 2 ,
The air introducing means is
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, characterized in that it is means for introducing part of the intake air in the intake passage into the low pressure EGR passage.
請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記空気導入手段は、
前記吸気通路に設けられたエアフローセンサの上流側より吸気の一部を前記低圧EGR
通路に導入する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 3,
The air introducing means is
A part of the intake air from the upstream side of the air flow sensor provided in the intake passage is transferred to the low pressure EGR.
An exhaust purification device for an internal combustion engine, characterized by being introduced into a passage.
請求項2から請求項4のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記空気導入手段は、
前記低圧EGRバルブの近傍であって該低圧EGRバルブよりも前記吸気通路側の前記
低圧EGR通路に空気を導入する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 4 ,
The air introducing means is
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein air is introduced into the low pressure EGR passage in the vicinity of the low pressure EGR valve and closer to the intake passage than the low pressure EGR valve.
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JP4046062B2 (en) * 2003-10-24 2008-02-13 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas recirculation control device for internal combustion engine
JP4710666B2 (en) * 2006-03-16 2011-06-29 いすゞ自動車株式会社 EGR system control method and EGR system
JP4765966B2 (en) * 2007-03-15 2011-09-07 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine
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