JP6109988B1 - EGR system - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジンを安定して運転させることができるEGRシステムを提供する。【解決手段】エンジンから排出された排ガスの一部を燃焼用気体としてエンジンに再循環する排ガス再循環ラインと、排ガス再循環ラインに設けられるEGRブロワと、排ガス再循環ラインを介してエンジンに供給する排ガスと空気を混合した燃焼用気体の流量を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、EGRブロワの運転開始時に、エンジンの負荷に基づいて、EGRブロワの第1目標値を算出し、第1目標値と予め設定された設定時間とに基づいてEGRブロワの周波数の上昇速度を決定し、設定時間の間、上昇速度で、EGRブロワの周波数を上昇させる。【選択図】図2An EGR system capable of operating an engine stably is provided. An exhaust gas recirculation line that recirculates a part of exhaust gas discharged from an engine as a combustion gas to the engine, an EGR blower provided in the exhaust gas recirculation line, and an exhaust gas recirculation line that supplies the engine And a control device that controls the flow rate of the combustion gas mixed with the exhaust gas and air, and the control device calculates the first target value of the EGR blower based on the engine load at the start of operation of the EGR blower. The rising speed of the frequency of the EGR blower is determined based on the first target value and a preset setting time, and the frequency of the EGR blower is increased at the rising speed during the setting time. [Selection] Figure 2
Description
本発明は、エンジンの排ガスをエンジンに供給するEGRシステムに関するものである。 The present invention relates to an EGR system that supplies engine exhaust gas to an engine.
エンジンからの排出される排ガス中のNOxを低減するものとしては、排ガス再循環(EGR)システムがある。このEGRシステムは、内燃機関の燃焼室から排出された排ガスの一部を、燃焼用気体として、燃焼室に戻すものである(例えば、特許文献1)。そのため、燃焼用気体は、酸素濃度が低下し、燃料と酸素との反応である燃焼の速度を遅らせることで燃焼温度が低下し、NOxの発生量を減少させることができる。 An exhaust gas recirculation (EGR) system is available for reducing NOx in exhaust gas discharged from the engine. This EGR system returns a part of exhaust gas discharged from a combustion chamber of an internal combustion engine to a combustion chamber as a combustion gas (for example, Patent Document 1). Therefore, the combustion gas has a reduced oxygen concentration, and the combustion temperature is lowered by delaying the combustion speed, which is a reaction between the fuel and oxygen, and the amount of NOx generated can be reduced.
EGRシステムは、酸素濃度に基づいて供給する排ガス、つまりエンジンに再循環させる排ガスの量を調整することで目的の酸素濃度にすることができる。しかしながら、酸素濃度の変化には遅れがあるため、酸素濃度に基づいて、エンジンに供給する排ガスの量を制御すると、一時的に供給する排ガスの量が過剰になる場合がある。エンジンに供給する排ガスの量が過剰になるとエンジンでの燃焼が不安定になり、エンジンの運転が不安定になる。 The EGR system can achieve the target oxygen concentration by adjusting the amount of exhaust gas supplied based on the oxygen concentration, that is, the amount of exhaust gas recirculated to the engine. However, since the change in the oxygen concentration is delayed, if the amount of exhaust gas supplied to the engine is controlled based on the oxygen concentration, the amount of exhaust gas supplied temporarily may become excessive. If the amount of exhaust gas supplied to the engine becomes excessive, combustion in the engine becomes unstable, and engine operation becomes unstable.
本発明は上述した課題を解決するものであり、エンジンを安定して運転させることができるEGRシステムを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and an object thereof is to provide an EGR system capable of stably operating an engine.
上記の目的を達成するための本発明は、EGRシステムであって、エンジンから排出された排ガスの一部を燃焼用気体として前記エンジンに再循環する排ガス再循環ラインと、前記排ガス再循環ラインに設けられるEGRブロワと、前記排ガス再循環ラインを介して前記エンジンに供給する前記排ガスの流量を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記EGRブロワの運転開始時に、前記エンジンの負荷に基づいて、前記EGRブロワの第1目標値を算出し、前記第1目標値と予め設定された設定時間とに基づいて前記EGRブロワの周波数の上昇速度を決定し、前記設定時間の間、前記上昇速度で、前記EGRブロワの周波数を上昇させることを特徴とする。 The present invention for achieving the above object is an EGR system comprising: an exhaust gas recirculation line for recirculating a part of exhaust gas discharged from an engine as a combustion gas to the engine; and the exhaust gas recirculation line. An EGR blower provided, and a control device that controls the flow rate of the exhaust gas supplied to the engine via the exhaust gas recirculation line, and the control device loads the engine when the EGR blower starts operation. A first target value of the EGR blower is calculated based on the first target value and a preset increase time of the EGR blower is determined based on the first target value, and during the set time, The frequency of the EGR blower is increased at the increasing speed.
EGRシステムは、起動時のEGRブロワの周波数の上昇速度を制限することで、起動時にエンジンに排ガスが過剰に供給されることを抑制することができる。これにより、エンジンを安定して運転させることができる。 The EGR system can prevent the exhaust gas from being excessively supplied to the engine at the time of starting by limiting the rate of increase in the frequency of the EGR blower at the time of starting. As a result, the engine can be operated stably.
前記エンジンに供給される前記燃焼用気体の酸素濃度を計測する酸素濃度検出部を備え、前記制御装置は、前記設定時間の経過後は、前記エンジンの負荷と酸素濃度の目標値との関係とに基づいて前記酸素濃度の目標値を算出し、算出した前記酸素濃度の目標値と前記酸素濃度検出部の計測結果との関係と現在のEGRブロワの周波数とに基づいて、前記EGRブロワの周波数を算出することが好ましい。EGRシステムは、設定時間経過後に、酸素濃度に基づいてEGRブロワの周波数を算出する制御を開始することで、エンジンに供給する混合気の濃度を適切な濃度とすることができ、窒素酸化物の発生を抑制することができる。また、酸素濃度に基づいたEGRブロワの周波数の制御を設定時間経過後とすることで、現状の酸素濃度と目標の酸素濃度との差を小さくすることができ、制御により、供給する排ガスの量が過剰となることを抑制できる。 An oxygen concentration detection unit that measures an oxygen concentration of the combustion gas supplied to the engine, and the control device, after the set time elapses, includes a relationship between a load of the engine and a target value of the oxygen concentration; Based on the relationship between the calculated target value of the oxygen concentration and the measurement result of the oxygen concentration detection unit, and the current frequency of the EGR blower, the frequency of the EGR blower is calculated. Is preferably calculated. The EGR system starts the control to calculate the frequency of the EGR blower based on the oxygen concentration after the set time has elapsed, so that the concentration of the air-fuel mixture supplied to the engine can be set to an appropriate concentration. Occurrence can be suppressed. In addition, by controlling the frequency of the EGR blower based on the oxygen concentration after the set time has elapsed, the difference between the current oxygen concentration and the target oxygen concentration can be reduced. Can be prevented from becoming excessive.
前記エンジンに供給される前記燃焼用気体の酸素濃度を計測する酸素濃度検出部を備え、前記制御装置は、前記EGRブロワの周波数が前記第1目標値に到達した後は、前記エンジンの負荷と前記酸素濃度の目標値との関係とに基づいて前記酸素濃度の目標値を算出し、算出した前記酸素濃度の目標値と前記酸素濃度検出部の計測結果との関係と現在のEGRブロワの周波数とに基づいて、前記EGRブロワの周波数を算出することが好ましい。EGRシステムは、EGRブロワの周波数が第1目標値に到達した後に、酸素濃度に基づいてEGRブロワの周波数を算出する制御を開始することで、エンジンに供給する混合気の濃度を適切な濃度とすることができ、窒素酸化物の発生を抑制することができる。また、酸素濃度に基づいたEGRブロワの周波数の制御を第1目標値への到達後とすることで、現状の酸素濃度と目標の酸素濃度との差を小さくすることができ、制御により、供給する排ガスの量が過剰となることを抑制できる。 An oxygen concentration detection unit for measuring an oxygen concentration of the combustion gas supplied to the engine; and the control device, after the frequency of the EGR blower reaches the first target value, The target value of the oxygen concentration is calculated based on the relationship with the target value of the oxygen concentration, the relationship between the calculated target value of the oxygen concentration and the measurement result of the oxygen concentration detector, and the current frequency of the EGR blower It is preferable to calculate the frequency of the EGR blower based on the above. The EGR system starts the control for calculating the frequency of the EGR blower based on the oxygen concentration after the EGR blower frequency reaches the first target value, so that the concentration of the air-fuel mixture supplied to the engine is set to an appropriate concentration. And generation of nitrogen oxides can be suppressed. In addition, by controlling the frequency of the EGR blower based on the oxygen concentration after reaching the first target value, the difference between the current oxygen concentration and the target oxygen concentration can be reduced. It is possible to suppress the amount of exhaust gas to be excessive.
また、前記第1目標値は、酸素濃度に基づいた前記EGRブロワの周波数制御により酸素濃度目標値に到達した際の周波数以下の値であることが好ましい。第1目標値を上記範囲とすることで、排ガスの供給が過剰となることを抑制しつつ、EGRブロワから供給する排ガスの量が最終目標の量に到達する時間を短くすることができる。 The first target value is preferably a value equal to or lower than the frequency when the oxygen concentration target value is reached by frequency control of the EGR blower based on the oxygen concentration. By setting the first target value in the above range, it is possible to shorten the time for the amount of exhaust gas supplied from the EGR blower to reach the final target amount while suppressing the supply of exhaust gas from being excessive.
本発明によれば、起動時のEGRブロワの周波数の上昇速度を制限することで、起動時にエンジンに排ガスが過剰に供給されることを抑制することができる。これにより、エンジンを安定して運転させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can suppress that exhaust gas is supplied excessively to an engine at the time of start-up by restricting the rate of increase of the frequency of the EGR blower at the time of start-up. As a result, the engine can be operated stably.
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment, and when there are two or more embodiments, what comprises combining each embodiment is also included.
図1は、EGRシステムを備えたディーゼルエンジンを表す概略図、図2は、EGRシステムを表す概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a diesel engine equipped with an EGR system, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating the EGR system.
図1に示すように、本実施形態の舶用ディーゼルエンジン10は、エンジン本体(エンジン)11と、過給機12と、EGRシステム13を備えている。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、エンジン本体11は、図示しないが、プロペラ軸を介して推進用プロペラを駆動回転させる推進用の機関(主機関)である。このエンジン本体11は、ユニフロー掃排気式のディーゼルエンジンであって、2ストロークディーゼルエンジンであり、シリンダ内の吸排気の流れを下方から上方への一方向とし、排気の残留を無くすようにしたものである。エンジン本体11は、ピストンが上下移動する複数のシリンダ(燃焼室)21と、各シリンダ21に連通する掃気トランク22と、各シリンダ21に連通する排気マニホールド23とを備えている。そして、各シリンダ21と掃気トランク22との間に掃気ポート24が設けられ、各シリンダ21と排気マニホールド23との間に排気流路25が設けられている。そして、エンジン本体11は、掃気トランク22に給気ラインG1が連結され、排気マニホールド23に排気ラインG2が連結されている。
As shown in FIG. 2, the engine body 11 is a propulsion engine (main engine) that drives and rotates the propeller for propulsion via a propeller shaft, although not shown. This engine body 11 is a uniflow scavenging exhaust type diesel engine, which is a two-stroke diesel engine, in which the flow of intake and exhaust in the cylinder is unidirectional from the bottom to the top so as to eliminate the residual exhaust. It is. The engine body 11 includes a plurality of cylinders (combustion chambers) 21 in which pistons move up and down, a
エンジン本体11には、回転数検出部62と、燃料投入量検出部64とが配置されている。回転数検出部62は、エンジン本体11の回転数(プロペラ軸と接続された回転軸の回転数)を検出する。回転数検出部62は、エンジン本体11に挿入された回転軸の回転数を検出してもよいが、プロペラ軸の回転数を検出してもよい。燃料投入量検出部64は、エンジン本体11の燃料投入量を検出する。
The engine body 11 is provided with a rotation
エンジン制御装置26は、エンジン本体11の運転を制御する。エンジン制御装置26は、要求負荷等の各種入力条件及び回転数検出部62と燃料投入量検出部64等の各種センサで検出した結果とに基づいて、エンジン本体11の運転を制御する。エンジン制御装置26は、シリンダへの燃料の噴射タイミングや、噴射量を制御して、エンジン本体11の燃料投入量や回転数を制御する。エンジン制御装置26は、燃料投入量や回転数を制御することで、エンジン本体11の出力を制御する。
The
過給機12は、コンプレッサ31とタービン32とが回転軸33により一体に回転するように連結されて構成されている。この過給機12は、エンジン本体11の排気ラインG2から排出された排ガスによりタービン32が回転し、タービン32の回転が回転軸33により伝達されてコンプレッサ31が回転し、このコンプレッサ31が空気及び/または再循環ガスを圧縮して給気ラインG1からエンジン本体11に供給する。コンプレッサ31は外部(大気)から空気を吸入する吸入ラインG6に接続されている。
The
過給機12は、タービン32を回転した排ガスを排出する排気ラインG3が連結されており、この排気ラインG3は、図示しない煙突(ファンネル)に連結されている。また、排気ラインG3から給気ラインG1までの間にEGRシステム13が設けられている。
The
EGRシステム13は、排ガス再循環ラインG4、G5、G7と、スクラバ42と、デミスタユニット14と、EGRブロワ(送風機)47と、EGR制御装置60と、を備えている。このEGRシステム13は、舶用ディーゼルエンジン10から排出された排ガスの一部である再循環ガスを空気と混合した後、過給機12により圧縮して燃焼用気体として舶用ディーゼルエンジン10に再循環させることで、燃焼によるNOxの生成を抑制するものである。なお、ここでは、タービン32の下流側から排ガスの一部を抽気したが、タービン32の上流側から排ガスの一部を抽気してもよい。
The
なお、以下の説明にて、排ガスとは、エンジン本体11から排気ラインG2に排出された後、排気ラインG3から外部に排出されるものであり、再循環ガスとは、排気ラインG3から分離された一部の排ガスが排ガス再循環ラインG4、G5、G7によりエンジン本体11に戻されるものである。 In the following description, the exhaust gas is exhausted from the engine body 11 to the exhaust line G2, and then exhausted to the outside from the exhaust line G3. The recirculated gas is separated from the exhaust line G3. A part of the exhaust gas is returned to the engine body 11 by the exhaust gas recirculation lines G4, G5, and G7.
排ガス再循環ラインG4は、一端が排気ラインG3の中途部に接続されている。排ガス再循環ラインG4は、EGR入口バルブ(開閉弁)41Aが設けられており、他端がスクラバ42に接続されている。EGR入口バルブ41Aは、排ガス再循環ラインG4を開閉することで、排気ラインG3から排ガス再循環ラインG4に分流する排ガスの流入をON/OFFする。なお、EGR入口バルブ41Aを流量調整弁とし、排ガス再循環ラインG4を通過する排ガスの流量を調整するようにしてもよい。
One end of the exhaust gas recirculation line G4 is connected to the middle part of the exhaust line G3. The exhaust gas recirculation line G4 is provided with an EGR inlet valve (open / close valve) 41A, and the other end is connected to the
スクラバ42は、ベンチュリ式のスクラバであり、中空形状をなすスロート部43と、再循環ガスが導入されるベンチュリ部44と、元の流速に段階的に戻す拡大部45とを備えている。スクラバ42は、ベンチュリ部44に導入された再循環ガスに対して水を噴射する水噴射部46を備えている。スクラバ42は、SOxや煤塵などの微粒子(PM)といった有害物質が除去された再循環ガス及び有害物質を含む排水を排出する排ガス再循環ラインG5が連結されている。なお、本実施形態では、スクラバとしてベンチュリ式を採用しているが、この構成に限定されるものではない。
The
排ガス再循環ラインG5は、デミスタユニット14とEGRブロワ47が設けられている。
The exhaust gas recirculation line G5 is provided with a
デミスタユニット14は、水噴射により有害物質が除去された再循環ガスとミスト(排水)を分離するものである。デミスタユニット14は、排水をスクラバ42の水噴射部46に循環する排水循環ラインW1が設けられている。そして、この排水循環ラインW1は、排水を一時的に貯留するホールドタンク49とポンプ50が設けられている。
The
EGRブロワ47は、スクラバ42内の再循環ガスを排ガス再循環ラインG5からデミスタユニット14に導くものである。EGRブロワ47は、デミスタユニット47を通過した排ガスをコンプレッサ31に送る。
The
排ガス再循環ラインG7は、一端がEGRブロワ47に接続されると共に、他端が混合器(図示略)を介してコンプレッサ31に接続されており、EGRブロワ47により再循環ガスがコンプレッサ31に送られる。排ガス再循環ラインG7は、EGR出口バルブ(開閉弁または流量調整弁)41Bが設けられている。吸入ラインG6からの空気と、排ガス再循環ラインG7からの再循環ガスは、混合器で混合されることで燃焼用気体が生成される。なお、この混合器は、サイレンサと別に設けられてもよいし、混合器を別途設けることなく、再循環ガスと空気を混合する機能を付加するようにサイレンサを構成してもよい。そして、過給機12は、コンプレッサ31が圧縮した燃焼用気体を給気ラインG1からエンジン本体11に供給可能であり、給気ラインG1にエアクーラ(冷却器)48が設けられている。このエアクーラ48は、コンプレッサ31により圧縮されて高温となった燃焼用気体と冷却水とを熱交換することで、燃焼用気体を冷却するものである。また、EGRシステム13は、給気ラインG1に酸素濃度検出部66が配置されている。本実施形態の酸素濃度検出部66は、エアクーラ48よりもエンジン本体11側に配置されている。酸素濃度検出部66は、エンジン本体11に供給される空気の酸素濃度、つまりEGRシステム13が稼働している場合は、再循環ガスと空気を混合した燃焼用気体の酸素濃度を検出する。
The exhaust gas recirculation line G7 has one end connected to the
EGR制御装置60は、EGRシステム13の各部の動作を制御する。以下、図3を用いて、EGR制御装置60について説明する。図3は、EGR制御装置の概略構成を示すブロック図である。
The
EGR制御装置60は、回転数取得部72と、燃料投入量取得部74と、酸素濃度取得部76と、EGR制御部78と、を有する。回転数取得部72は、回転数検出部62からエンジン本体11の回転数の情報を取得する。燃料投入量取得部74は、燃料投入量検出部64からエンジン本体11の燃料投入量の情報を取得する。酸素濃度取得部76は、酸素濃度検出部66からエンジン本体11に供給される燃焼用気体の酸素濃度の情報を取得する。回転数取得部72と、燃料投入量取得部74と、酸素濃度取得部76と、は、取得した情報をEGR制御部78に送る。
The
EGR制御部78は、回転数取得部72と、燃料投入量取得部74と、酸素濃度取得部76とで取得した、エンジン本体11の回転数と燃料投入量と、エンジン本体11に供給される空気の酸素濃度とに基づいて、EGRブロワ47の運転状態、具体的にはコンプレッサを回転させるモータの周波数を制御して、EGRシステム13からエンジン本体11に供給する再循環ガスの量を制御する。
The EGR control unit 78 is supplied to the engine main body 11 with the engine speed of the engine body 11 and the fuel input amount acquired by the engine
EGR制御部78は、運転制御部90と、起動制御部92と、を有する。運転制御部90は、EGRシステム13の起動時以外の処理を実行する。起動制御部92は、EGRシステム13の起動時の処理を実行する。つまり、運転制御部90が制御を実行している間、起動制御部92は制御を実行しない。起動制御部92が制御を実行している間、運転制御部90は制御を実行しない。
The EGR control unit 78 includes an
運転制御部90は、エンジン本体11の負荷と酸素濃度の目標値との関係を記憶しており、負荷に応じて酸素濃度の目標値を算出する。運転制御部90は、エンジン本体11の回転数と燃料投入量とに基づいて、エンジン本体11の負荷(出力)を算出する。運転制御部90は、エンジンの負荷と酸素濃度の目標値との関係とに基づいて酸素濃度の目標値を算出し、算出した酸素濃度の目標値と取得した酸素濃度との関係と現在のEGRブロワ47の周波数とに基づいて、EGRブロワの周波数(運転周波数)を算出する。運転制御部90は、算出したEGRブロワ47の周波数でEGRブロワ47を回転させる。運転制御部90は、算出したEGRブロワ47の周波数が、設定したリミット値を超える場合、リミット値の周波数でEGRブロワ47を回転させる。なお、リミット値は、エンジン本体11の負荷(出力)、エンジン本体11の回転数及びエンジン本体11の燃料投入量の少なくとも1つに基づいて変動する値としてもよいし、一定の値としてもよい。本実施形態の運転制御部90は、EGRブロワ47のモータの周波数を制御するとしたが、モータの回転数を制御し、コンプレッサの回転数を制御してもよい。この点は、起動制御部92も同様である。
The
起動制御部92は、上述したように、EGRシステム13の起動時にEGRブロワ47の運転を制御する。起動制御部92は、図4に示すエンジンの出力とEGRブロワ周波数の第1目標値との関係を記憶している。図4は、エンジンの出力とEGRブロワ周波数との制御値の関係を示すグラフである。図4に示す第1目標値と最終目標値は、エンジン(エンジン本体11)の出力(負荷、算出馬力)に対して設定されたEGRブロワの周波数の値である。最終目標値は、理想の運転状態または陸上試験において、酸素濃度制御で補正した状態で、各出力で運転されたEGRブロワの周波数である。つまり、各出力で目標の酸素濃度の空気を供給することができるEGRブロワの周波数である。第1目標値は、最終目標値よりも低いEGRブロワ47の回転数である。
As described above, the
起動制御部92は、EGRブロワ47の運転開始時に、エンジンの出力と図4に示す関係に基づいて、現在の出力に対応する第1目標値を決定し、第1目標値と予め設定された設定時間とに基づいてEGRブロワの周波数の上昇速度を決定し、設定時間の間、上昇速度で、EGRブロワの周波数を上昇させる。
The
なお、上記実施形態ではEGR制御部78の運転制御部90と起動制御部92がEGRブロワ47を制御する場合について説明したが、EGRブロワ47以外の各部、例えば、EGR入口バルブ41A、EGR出口バルブ41Bの開閉や、スクラバ42の運転、エアクーラ48の運転も制御する。
In the above embodiment, the
以下、本実施形態のEGRシステムの作用を説明する。 Hereinafter, the operation of the EGR system of this embodiment will be described.
図2に示すように、エンジン本体11は、掃気トランク22からシリンダ21内に燃焼用気体が供給されると、ピストンによってこの燃焼用気体が圧縮され、この高温の燃焼用気体に対して燃料が噴射することで自然着火し、燃焼する。そして、発生した燃焼ガスは、排ガスとして排気マニホールド23から排気ラインG2に排出される。エンジン本体11から排出された排ガスは、過給機12におけるタービン32を回転した後、排気ラインG3に排出され、EGR入口バルブ41A及びEGR出口バルブ41Bが閉止しているときは、全量が排気ラインG3から外部に排出される。
As shown in FIG. 2, when combustion gas is supplied from the scavenging
一方、EGR入口バルブ41A及びEGR出口バルブ41Bが開放しているとき、排ガスは、その一部が再循環ガスとして排気ラインG3から排ガス再循環ラインG4に流れる。排ガス再循環ラインG4に流れた再循環ガスは、スクラバ42により、有害物質が除去される。即ち、スクラバ42は、排ガスがベンチュリ部44を高速で通過するとき、水噴射部46から水を噴射することで、この水により再循環ガスを冷却すると共に、有害物質を水と共に落下させて除去する。そして、有害物質を含む排水は、EGRガスと共にデミスタユニット14に流入する。
On the other hand, when the
スクラバ42により有害物質が除去された再循環ガスは、排ガス再循環ラインG5に排出され、デミスタユニット14によりミスト(排水)が分離された後、排ガス再循環ラインG7により過給機12に送られる。そして、この再循環ガスは、吸入ラインG6から吸入された空気と混合されて燃焼用気体となり、過給機12のコンプレッサ31で圧縮された後、エアクーラ48で冷却され、給気ラインG1からエンジン本体11に供給される。
The recirculated gas from which harmful substances have been removed by the
次に、図5及び図6を用いて、EGR制御装置60によるEGRブロワ47の制御の一例を説明する。図5は、EGRブロワの運転制御の一例を示すフローチャートである。図6は、EGR制御部による処理を説明するための説明図である。図5及び図6は、EGRシステム13の起動時に起動制御部92で実行する制御と、起動制御部92で処理が完了した後、運転制御部90で開始する処理の一例を示している。図5に示す処理は、EGR制御装置60が各部の動作を制御することで実現することができる。
Next, an example of control of the
EGR制御装置60は、EGRの運転開始を決定したら(ステップS12)、エンジンの出力を算出する(ステップS14)。具体的には、回転数取得部72で回転数を取得し、燃料投入量取得部74で燃料投入量を取得し、回転数と燃料投入量に基づいて出力(負荷、算出馬力)を算出する。なお、出力の値は、エンジン制御装置26から取得してもよい。
When the
EGR制御装置60は、エンジン本体11の出力に基づいて、EGRブロワ47の周波数の第1目標値を決定する(ステップS16)。第1目標値は、エンジン本体11の出力と図4に示す関係とを用い、エンジン本体11の出力に対応する第1目標値を算出し、算出した第1目標値を適用する第1目標値とする。
The
EGR制御装置60は、第1目標値を決定したら、第1目標値と設定時間に基づいて、周波数の上昇速度を決定する(ステップS18)。周波数の上昇速度は、単位時間あたりに変化(上昇)する周波数である。ここで、設定時間は、予め設定した時間である。設定時間は、任意の時間とすることができるが、数分、例えば、1分以上10分以下とすることが好ましい。設定時間を上記範囲とすることで、起動処理が長くなることを抑制しつつ、EGRブロワ47で供給する排ガスの量が急激に変化し、酸素濃度が急激に変化することを抑制できる。
After determining the first target value, the
EGR制御装置60は、周波数の上昇速度を決定したら、周波数の上昇速度に基づいて、設定時間の間、EGRブロワ47の周波数を上昇させる(ステップS20)。これにより、図6に示すように時刻t1でEGRブロワ47の運転を開始し周波数の上昇を開始すすると、一定の上昇速度で設定時間、つまり時刻t1から時刻t2の間、ブロワ周波数(EGRブロワ47の周波数)が上昇する。ブロワ周波数が上昇すると、エンジン本体11に供給される酸素濃度(O2濃度)が低下する。これにより、時刻t1から時刻t2の間、供給される再循環ガスの量が増加するため、時刻t1の現在O2から酸素濃度が徐々に低下する。
After determining the frequency increase rate, the
EGR制御装置60は、設定時間が経過すると、酸素濃度に基づいたブロワの制御を開始する(ステップS22)。つまり、起動制御部92での制御を終了し、運転制御部90による制御を開始する。これにより、時刻t2の後は、運転制御部90が、エンジンの出力に基づいて算出した目標O2に酸素濃度が近づくように、EGRブロワ47の周波数を制御する。具体的には、時刻t2では、最終目標値よりも低い第1目標値でEGRブロワ47が運転されているため、酸素濃度が目標O2よりも高い値となっている。運転制御部90は、目標O2に酸素濃度が近づくように、EGRブロワ47の周波数を上昇させ、酸素濃度が目標O2に近くなる、最終周波数推定値f2に近い値でEGRブロワ47を運転する。
When the set time elapses, the
EGR制御装置60は、起動制御部92で、起動時のEGRブロワ47の上昇速度を制限し、一定速度とすることで、酸素濃度が急激に変化し、酸素濃度が目標O2よりも低くなることを抑制することができる。つまり、起動時から運転制御部90で制御を行い、酸素濃度に基づいて、EGRブロワ47の周波数を例えばフィードバックで制御すると、目標O2と現在O2との差が大きいため、酸素濃度がオーバーシュートし、酸素濃度が低くなる。つまり、再循環ガスの供給が過剰となり、エンジン本体11での燃焼状態が悪化する。また、酸素濃度のオーバーシュートが生じたのち、酸素濃度のハンチングが生じ、EGRブロワ47の回転数の変動が大きくなる恐れがある。また、酸素濃度がオーバーシュートしない制御条件とすると、酸素濃度が目標O2となるまでにかかる時間が長くなり、窒素酸化物を低減できる運転条件に到達するまでの時間が長くなる。これに対して、第1目標値まで決定した上昇速度で変化させるため、酸素濃度の状態によらずEGRブロワ47の周波数を最終目標値に近い周波数まで上昇させることができる。これにより、オーバーシュートの発生を抑制することができ、供給する再循環ガスの量が過剰となることを抑制できる。以上より、EGR制御装置60は、起動時のEGRブロワ47の周波数の上昇速度を制限することで、起動時にエンジンに再循環ガスが過剰に供給されることを抑制することができる。これにより、エンジンを安定して運転させることができる。
The
また、EGR制御装置60は、設定時間経過後に、酸素濃度に基づいてEGRブロワの周波数を算出する制御を開始することで、エンジンに供給する混合気の濃度を適切な濃度とすることができ、窒素酸化物の発生を抑制することができる。また、酸素濃度に基づいたEGRブロワの周波数の制御を設定時間経過後とすることで、現状の酸素濃度と目標の酸素濃度との差を小さくすることができ、制御により、供給する再循環ガスの量が過剰となることを抑制できる。
Moreover, the
また、第1目標値は、酸素濃度に基づいたEGRブロワ47の周波数制御により酸素濃度目標値に到達した際の周波数(EGRブロワ47の最終目標値)以下の値であることが好ましい。第1目標値を上記周波数以下の値とすることで、再循環ガスの供給が過剰となることを抑制することができる。
Further, the first target value is preferably a value equal to or lower than the frequency (final target value of the EGR blower 47) when the oxygen concentration target value is reached by the frequency control of the
ここで、上記実施形態では、設定時間経過後に運転制御部90を用いた酸素濃度による制御を開始したが、これに限定されない。図7を用いて、運転制御の他の例を説明する。図7は、EGRブロワの運転制御の他の例を示すフローチャートである。図7の示す処理のうち、図5に示す処理と同様の処理は、同一のステップの番号を付し、詳細な説明を省略する。
Here, in the said embodiment, although control by the oxygen concentration using the
EGR制御装置60は、EGRの運転開始を決定したら(ステップS12)、エンジンの出力を算出する(ステップS14)。EGR制御装置60は、エンジン本体11の出力に基づいて、第1目標値を決定する(ステップS16)。EGR制御装置60は、第1目標値を決定したら、第1目標値と設定時間に基づいて、周波数の上昇速度を決定する(ステップS18)。
When the
EGR制御装置60は、周波数の上昇速度を決定したら、周波数の上昇速度に基づいて、EGRブロワ47の周波数を上昇させる(ステップS32)。EGR制御装置60は、EGRブロワ47の周波数が第1目標値に到達したかを判定する(ステップS34)。EGR制御装置60は、EGRブロワ47の周波数が第1目標値に到達していない(ステップS34でNo)と判定した場合、ステップS32に戻る。EGR制御装置60は、EGRブロワ47の周波数が第1目標値に到達するまで、ステップS32の周波数の上昇速度に基づいて、EGRブロワ47の周波数を上昇させる処理を実行する。
After determining the frequency increase rate, the
EGR制御装置60は、EGRブロワ47の周波数が第1目標値に到達した(ステップS34でYes)と判定した場合、酸素濃度に基づいたブロワの制御を開始する(ステップS22)。
When it is determined that the frequency of the
このように、図7に示す処理では、EGR制御部60は、EGRブロワの周波数が第1目標値に到達した後に、酸素濃度に基づいてEGRブロワの周波数を算出する制御を開始する。これにより、エンジンに供給する混合気の濃度を適切な濃度とすることができ、窒素酸化物の発生を抑制することができる。また、酸素濃度に基づいたEGRブロワの周波数の制御を第1目標値への到達後とすることで、現状の酸素濃度と目標の酸素濃度との差を小さくすることができ、制御により、供給する再循環ガスの量が過剰となることを抑制できる。
As described above, in the process shown in FIG. 7, the
また、上述した実施形態では、舶用ディーゼルエンジンとして、主機関を用いて説明したが、発電機として用いられるディーゼルエンジンにも適用することができる。 Moreover, in embodiment mentioned above, although demonstrated using the main engine as a marine diesel engine, it is applicable also to the diesel engine used as a generator.
10 舶用ディーゼルエンジン
11 エンジン本体
12 過給機
13 EGRシステム
14 デミスタユニット
26 エンジン制御装置
41A EGR入口バルブ
41B EGR出口バルブ
42 スクラバ
47 EGRブロワ
48 エアクーラ(冷却器)
60 EGR制御装置
62 回転数検出部
64 燃料投入量検出部
66 酸素濃度検出部
72 回転数取得部
74 燃料投入量取得部
76 酸素濃度取得部
78 EGR制御部
90 運転制御部
92 起動制御部
G4,G5,G7 排ガス再循環ライン
G6 吸入ライン
W1 排水循環ライン
DESCRIPTION OF
60
Claims (4)
前記排ガス再循環ラインに設けられるEGRブロワと、
前記排ガス再循環ラインを介して前記エンジンに供給する前記排ガスの流量を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記EGRブロワの運転開始時に、前記エンジンの負荷に基づいて、前記EGRブロワの第1目標値を算出し、
前記第1目標値と予め設定された設定時間とに基づいて前記EGRブロワの周波数の上昇速度を決定し、前記設定時間の間、前記上昇速度で、前記EGRブロワの周波数を上昇させることを特徴とするEGRシステム。 An exhaust gas recirculation line for recirculating a part of the exhaust gas discharged from the engine to the engine as a combustion gas;
An EGR blower provided in the exhaust gas recirculation line;
A control device for controlling the flow rate of the exhaust gas supplied to the engine via the exhaust gas recirculation line,
The control device calculates a first target value of the EGR blower based on a load of the engine at the start of operation of the EGR blower,
A frequency increase speed of the EGR blower is determined based on the first target value and a preset setting time, and the frequency of the EGR blower is increased at the increase speed during the setting time. EGR system.
前記制御装置は、前記設定時間の経過後は、前記エンジンの負荷と酸素濃度の目標値との関係とに基づいて前記酸素濃度の目標値を算出し、算出した前記酸素濃度の目標値と前記酸素濃度検出部の計測結果との関係と現在のEGRブロワの周波数とに基づいて、前記EGRブロワの周波数を算出することを特徴とする請求項1に記載のEGRシステム。 An oxygen concentration detector that measures the oxygen concentration of the combustion gas supplied to the engine;
The controller calculates the target value of the oxygen concentration based on the relationship between the engine load and the target value of oxygen concentration after the set time has elapsed, and calculates the target value of the oxygen concentration and the calculated target value of the oxygen concentration. 2. The EGR system according to claim 1, wherein the frequency of the EGR blower is calculated based on a relationship with a measurement result of the oxygen concentration detection unit and a current frequency of the EGR blower.
前記制御装置は、前記EGRブロワの周波数が前記第1目標値に到達した後は、前記エンジンの負荷と前記酸素濃度の目標値との関係とに基づいて前記酸素濃度の目標値を算出し、算出した前記酸素濃度の目標値と前記酸素濃度検出部の計測結果との関係と現在のEGRブロワの周波数とに基づいて、前記EGRブロワの周波数を算出することを特徴とする請求項1に記載のEGRシステム。 An oxygen concentration detector that measures the oxygen concentration of the combustion gas supplied to the engine;
After the frequency of the EGR blower reaches the first target value, the control device calculates the target value of the oxygen concentration based on the relationship between the engine load and the target value of the oxygen concentration, The frequency of the EGR blower is calculated based on the relationship between the calculated target value of the oxygen concentration and the measurement result of the oxygen concentration detection unit and the current frequency of the EGR blower. EGR system.
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