JP6481702B2 - Engine exhaust purification system - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの排気浄化装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an engine.
エンジンにあっては、エンジンの排気通路に対して配設されたNOx触媒が、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態であるときに排気ガス中のNOxを吸蔵し、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチな状態であるときに吸蔵したNOxを還元するものがある。特許文献1には、NOx触媒に吸蔵されたNOxが所定値以上となったときに、排気ガスの空燃比をNOx還元が可能な目標空燃比に設定して、NOx還元制御を実行するものが開示されている。 In the engine, the NOx catalyst disposed in the exhaust passage of the engine occludes NOx in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the exhaust gas There are some which reduce the stored NOx when the air-fuel ratio is near the stoichiometric air-fuel ratio or richer than the stoichiometric air-fuel ratio. In Patent Document 1, when the NOx occluded in the NOx catalyst becomes a predetermined value or more, the NOx reduction control is executed by setting the air-fuel ratio of the exhaust gas to a target air-fuel ratio capable of NOx reduction. It is disclosed.
ところで、排気ガスを吸気通路に還流させるEGRを行うことも一般的に行われている。このEGRが行われるエンジンにおいて、NOx還元制御を実行する場合には、EGR量(排気ガス還流量)を減量して新気を増加させることにより、DeNOx制御に必要な酸素量を制御することが必要になる。しかしながら、EGR量と新気量との割合を精度よく調整することが難しいことから、DeNOx制御に必要な酸素量を精度よく得ること、つまり排気ガスの空燃比をNOx還元に必要な目標空燃比に精度よく制御することが難しいものとなり、この点において何らかの対策が望まれるものである。 Incidentally, EGR is generally performed to recirculate exhaust gas to the intake passage. When performing NOx reduction control in an engine in which this EGR is performed, the amount of oxygen necessary for DeNOx control can be controlled by decreasing the EGR amount (exhaust gas recirculation amount) and increasing fresh air. I need it. However, since it is difficult to accurately adjust the ratio between the EGR amount and the fresh air amount, it is possible to accurately obtain the oxygen amount necessary for DeNOx control, that is, the air-fuel ratio of the exhaust gas is the target air-fuel ratio necessary for NOx reduction. Therefore, it is difficult to control with high accuracy, and some measures are desired in this respect.
本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、排気ガスの空燃比をNOx還元に必要な目標空燃比に精度よく制御できるようにしたエンジンの排気浄化装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an engine exhaust purification device that can accurately control the air-fuel ratio of exhaust gas to the target air-fuel ratio required for NOx reduction. There is to do.
前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項1に記載のように、
エンジンの排気通路に設けられ、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態であるときに排気ガス中のNOxを吸蔵し、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍あるいは理論空燃比よりもリッチな状態であるときに吸蔵したNOxを還元するNOx触媒と、
NOx還元条件が成立したときに、排気ガスの空燃比を前記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な目標空燃比に設定して該NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるNOx還元制御を実行するNOx還元制御手段と、
排気ガスを吸気通路に還流するEGR通路と、
前記EGR通路に配設された排気ガス還流弁と、
前記排気ガス還流弁を制御して吸気通路に還流される排気ガス量を制御するEGR制御手段と、
電動駆動される電動式過給機と、
前記電動式過給機の駆動を制御する過給制御手段と、
を備え、
前記EGR制御手段は、前記NOx還元制御手段によりNOx還元制御を実行するときは、前記排気ガス還流弁の開度を一定開度に維持させるように制御し、
前記過給制御手段は、前記NOx還元制御手段によりNOx還元制御を実行するときは、排気ガスの空燃比がNOxを還元可能な目標空燃比に維持されるように前記電動式過給機を駆動制御し、
前記EGR制御手段は、NOx還元制御中に加速が検出されたときは前記排気ガス還流弁を一定開度に保持させるように制御し、
前記過給制御手段は、前記NOx還元制御手段によりNOx還元制御を実行しているときに加速が検出されたときは、前記電動式過給機の駆動を増大させると共に、排気ガスの空燃比がNOx還元可能な目標空燃比に到達した後は該電動式過給機を一定駆動するように制御する、
ようにしてある。
In order to achieve the above object, the following solution is adopted in the present invention. That is, as described in claim 1,
NOx in the exhaust gas is occluded when the exhaust gas air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the exhaust gas air-fuel ratio is near the stoichiometric air-fuel ratio or higher than the stoichiometric air-fuel ratio. A NOx catalyst that reduces the stored NOx when it is rich,
When the NOx reduction condition is satisfied, the NOx reduction control is performed to reduce the NOx stored in the NOx catalyst by setting the air-fuel ratio of the exhaust gas to a target air-fuel ratio that can reduce the NOx stored in the NOx catalyst. NOx reduction control means for
An EGR passage for returning exhaust gas to the intake passage;
An exhaust gas recirculation valve disposed in the EGR passage;
EGR control means for controlling the exhaust gas recirculation valve to control the amount of exhaust gas recirculated to the intake passage;
An electrically driven supercharger;
Supercharging control means for controlling the driving of the electric supercharger;
With
The EGR control means controls the opening degree of the exhaust gas recirculation valve to be maintained at a constant opening degree when the NOx reduction control means executes NOx reduction control,
When the NOx reduction control is executed by the NOx reduction control means, the supercharging control means drives the electric supercharger so that the air-fuel ratio of the exhaust gas is maintained at a target air-fuel ratio that can reduce NOx. control and,
The EGR control means controls the exhaust gas recirculation valve to be held at a constant opening when acceleration is detected during NOx reduction control,
When acceleration is detected when the NOx reduction control means is executing NOx reduction control, the supercharging control means increases the drive of the electric supercharger and the air-fuel ratio of the exhaust gas is increased. After reaching the target air-fuel ratio capable of NOx reduction, the electric supercharger is controlled so as to be driven at a constant rate.
It is like that.
上記解決手法によれば、DeNOx制御のときに、排気ガス還流弁を一定開度とすることにより、排気ガス還流弁の開度変更に伴う排気ガス量と新気量との割合の変動を防止あるいは抑制しつつ、応答性の優れた電動式過給機の駆動制御によって、排気ガスの空燃比をNOx還元に必要な目標空燃比に精度よく維持して、NOx還元を効果的に行うことができる。 According to the above solution, by controlling the exhaust gas recirculation valve at a constant opening degree during DeNOx control, the fluctuation in the ratio between the exhaust gas amount and the fresh air amount due to the change in the opening degree of the exhaust gas recirculation valve is prevented. Alternatively, NOx reduction can be effectively performed by accurately maintaining the air-fuel ratio of the exhaust gas at the target air-fuel ratio required for NOx reduction by controlling the drive of the electric supercharger having excellent responsiveness while suppressing it. it can.
以上に加えて、DeNOx制御中に、新気量が増加してEGR量と新気量との割合を精度よく調整することが難しくなる加速が行われたときにも、排気ガスの空燃比をNOx還元に必要な目標空燃比に精度よく維持して、NOx還元を効果的に行うことができる。 In addition to the above, the air-fuel ratio of the exhaust gas is also reduced during the DeNOx control when the amount of fresh air increases and it becomes difficult to accurately adjust the ratio between the EGR amount and the fresh air amount. The NOx reduction can be effectively performed while maintaining the target air-fuel ratio required for NOx reduction with high accuracy.
上記解決手法を前提とした好ましい態様は、請求項2以下に記載のとおりである。すなわち、
前記過給制御手段により制御される排気ターボ過給機をさらに備え、
前記過給制御手段は、前記NOx還元制御手段によりNOx還元制御を実行するときは、前記排気ターボ過給機の過給を制限すると共に、排気ガスの空燃比がNOxを還元可能な目標空燃比に維持されるように前記電動式過給機を駆動制御する、
ようにしてある(請求項2対応)。この場合、排気ターボ過給機による過給応答遅れによりEGR量と新気量との割合を精度よく調整することが難しくなる場合にも、排気ターボ過給機による過給を制限しつつ、応答性に優れた電動式過給機を利用して、排気ガスの空燃比をNOx還元に必要な目標空燃比に精度よく維持させて、NOx還元を効果的に行うことができる。
A preferred mode based on the above solution is as described in
An exhaust turbocharger controlled by the supercharging control means,
When the NOx reduction control is executed by the NOx reduction control means, the supercharging control means limits the supercharging of the exhaust turbocharger, and the air / fuel ratio of the exhaust gas can reduce NOx. The electric supercharger is driven and controlled so as to be maintained at
(Corresponding to claim 2 ). In this case, even when it becomes difficult to accurately adjust the ratio between the EGR amount and the fresh air amount due to a delay in the supercharging response by the exhaust turbocharger, the response while limiting the supercharging by the exhaust turbocharger. It is possible to effectively perform NOx reduction by accurately maintaining the air-fuel ratio of the exhaust gas at the target air-fuel ratio necessary for NOx reduction by using an electric supercharger having excellent performance.
前記過給制御手段は、前記NOx還元制御手段によるNOx還元制御の終了後は、前記排気ターボ過給機の過給制限を解除すると共に、該排気ターボ過給機による過給が所定の過給状態に到達するまでは前記電動式過給機の駆動を継続して行う、ようにしてある(請求項3対応)。この場合、排気ターボ過給機の過給制限が解除された後の排気ターボ過給機の応答遅れを電動式過給機によって補償して、過給圧を十分に確保することができる。 After the NOx reduction control by the NOx reduction control means ends, the supercharging control means cancels the supercharging limitation of the exhaust turbocharger and the supercharging by the exhaust turbocharger is a predetermined supercharge. Until the state is reached, the electric supercharger is continuously driven (corresponding to claim 3 ). In this case, the response delay of the exhaust turbocharger after the restriction on supercharging of the exhaust turbocharger is released can be compensated by the electric supercharger, so that a sufficient supercharging pressure can be secured.
前記排気ターボ過給機は、可動ベーンを備えた可動ベーン式またはタービンをバイパスするバイパス通路を開閉可能なウエストゲートバルブを備えたウエストゲートバルブ式とされ、
前記過給制御手段は、前記可動ベーンまたは前記ウエストゲートバルブを制御して、前記排気ターボ過給機の過給を制限する、
ようにしてある(請求項4対応)。この場合、排気ターボ過給機として一般的な可動ベーン式あるいはウエストゲートバルブ式のものを用いつつ、その過給制限を簡単かつ大幅に行うことができる。
The exhaust turbocharger is a movable vane type having a movable vane or a wastegate valve type having a wastegate valve capable of opening and closing a bypass passage bypassing the turbine,
The supercharging control means controls the movable vane or the wastegate valve to limit supercharging of the exhaust turbocharger;
(Corresponding to claim 4 ). In this case, while using a general movable vane type or waste gate valve type as the exhaust turbocharger, the supercharging limitation can be easily and greatly performed.
本発明によれば、排気ガスの空燃比をNOx還元に必要な目標空燃比に精度よく制御して、NOx還元を効果的に行うことができる。 According to the present invention, it is possible to effectively perform NOx reduction by accurately controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to the target air-fuel ratio necessary for NOx reduction.
図1において、1はエンジン(エンジン本体)で、実施形態では直列4気筒の自動車用ディーゼルエンジンとされている。エンジン1は、既知のように、シリンダ2とシリンダヘッド3とピストン4とを有している。ピストン4の上方の形成される燃焼室5に対して、吸気ポート6および排気ポート7が開口されている。吸気ポート6は吸気弁8によって開閉され、排気ポート7は排気弁9によって開閉される。そして、シリンダヘッド3には、燃焼室5に臨ませて、燃料噴射弁10が取付けられている。なお、実施形態では、コモンレール式の燃料噴射とされて、燃料噴射弁10からは極めて高圧の燃料が噴射されるようになっている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an engine (engine body), which is an in-line four-cylinder automobile diesel engine in the embodiment. The engine 1 has a
吸気ポート6に連なる吸気通路20には、その上流側から下流側に向けて順次、エアクリーナ21、排気ターボ式過給機22のコンプレッサホイール22a、電動式過給機23のコンプレッサホイール23a、インタークーラ24、サージタンク26が配設されている。そして、サージタンク26と各気筒(の吸気ポート6)とが個々独立して、分岐吸気通路27によって接続されている。
In the
上記排気ターボ過給機22は、可動ベーン22cを有する可動ベーン式とされて、可動ベーン22cがアクチュエータ22dによって駆動制御される。可動ベーン22cの駆動制御によって、排気ターボ過給機22の過給能力が変更される。また、電動式過給機23のコンプレッサホイール23aは、モータ23bによって電動駆動される。
The
吸気通路20には、バイパス通路28が設けられている。このバイパス通路28は、その上流側端が、コンプレッサホイール22aと23aとの間の吸気通路20に開口されている。また、バイパス通路28の下流側端は、コンプレッサホイール23aとインタークーラ24との間の吸気通路20に開口されている。そして、バイパス通路28には、制御弁29が配設されている。また、吸気通路20のうちコンプレッサホイール23aの直下流には、制御弁29と並列関係となるようにして、制御弁30が配設されている。
A
排気ポート7に連なる排気通路40には、その上流側から下流側に向けて順次、排気ターボ式過給機22のタービンホイール22b、NOx触媒41、DPF42、尿素触媒43、アンモニア処理器44が接続されている。
The
吸気通路20と排気通路40とは、High-Pressure用となる第1EGR通路50を介して接続されている。この第1EGR通路50の上流側端は、タービンホイール22bの上流側の排気通路30に開口されている。また、EGR通路50の下流側端は、吸気通路20のうち、インタークーラ24とサージタンク26との間に開口されている。
The
EGR通路50には、EGRクーラ51が接続されると共に、EGRクーラ51の下流側においてEGR弁52が配設されている。EGR通路50には、EGRクーラ51をバイパスするバイパス通路53が設けられている。このバイパス通路53は、その上流側端がEGRクーラ51の上流側においてEGR通路50に開口され、その下流側端がEGR弁52の下流側においてEGR通路50に開口されている。そして、バイパス通路54には、制御弁54(第2のEGR弁とも言える)が配設されている。
An
吸気通路20と排気通路40とは、Low-Pressure用となる第2EGR通路60を介して接続されている。この第2EGR通路60の上流側端は、排気通路40のうち、尿素触媒43とアンモニア処理器44との間に開口されている。また、第2EGR通路60の下流側端は、吸気通路20のうち、エアクリーナ21とコンプレッサホイール22aとの間に開口されている。この第2EGR通路60には、インタークーラ61が接続されると共に、インタークーラ61の下流側においてEGR弁62が接続されている。
The
次に、図2を参照しつつ、NOx還元制御(DeNOx制御)を実行する領域について説明する。なお、図2中、ALで示す線は最大トルク線である。NOx還元制御は、エンジン回転数とエンジン負荷とをパラメータとして、図2中ハッチングを付した2つの領域で行うようにしてある。NOx還元制御を行う第1の領域は、エンジン回転数がN1とN2との間の中回転域で、かつエンジン負荷がL1とL2との間の中負荷域に設定された領域であり、この第1の領域でのNOx還元制御をアクティブNOx還元制御(アクティブDeNOx制御)と称する。NOx還元制御を行う第2の領域は、最大トルク線AL近傍の領域である。この第2領域でのNOx還元制御をパッシブNOx還元制御(パッシブDeNOx制御)と称する。 Next, a region in which NOx reduction control (DeNOx control) is executed will be described with reference to FIG. In FIG. 2, a line indicated by AL is a maximum torque line. The NOx reduction control is performed in two areas with hatching in FIG. 2 using the engine speed and the engine load as parameters. The first region in which the NOx reduction control is performed is a region in which the engine speed is set in a medium rotation region between N1 and N2 and the engine load is set in a medium load region between L1 and L2. The NOx reduction control in the first region is referred to as active NOx reduction control (active DeNOx control). The second region where the NOx reduction control is performed is a region near the maximum torque line AL. This NOx reduction control in the second region is referred to as passive NOx reduction control (passive DeNOx control).
アクティブDeNOx制御は、図2に示す実行領域にある場合を前提として、NOx触媒41でのNOx吸蔵量が所定の上限値以上になったときに開始されて、NOx触媒41でのNOx吸蔵量が0になるまで行うことを基本としている。ただし、NOx触媒41でのNOx吸蔵量が0よりも大きい下限値にまで低減した状態で、アクティブDeNOx制御を中止してもよい。なお、NOx触媒41でのNOx吸蔵量の検出(あるいは推定)は、既知の適宜の手法によって行うことができ、例えば、吸蔵NOx量を検出するセンサを用いたり、エンジンの運転者状態を示すデータを蓄積して、NOx吸蔵量を推定することができる。
The active DeNOx control is started when the NOx occlusion amount in the
アクティブNOx還元制御のときは、必要なトルクを得るメイン噴射に加えて、ポスト噴射が行われる。このポスト噴射は、筒内からの未燃燃料の排出抑制やオイル希釈抑止のために、筒内で燃焼されるように膨張行程前半で行われる。このポスト噴射された燃料が燃焼されるまでの時間を確保するため(空気と燃料とが適切に混合された状態で着火させるため)、通常時に比して減量されるが適量のEGRガスを導入して、ポスト噴射された燃料の着火を遅延させるようにしてある。 In the active NOx reduction control, post injection is performed in addition to main injection for obtaining necessary torque. This post injection is performed in the first half of the expansion stroke so as to be burned in the cylinder in order to suppress discharge of unburned fuel from the cylinder and oil dilution. In order to ensure the time until this post-injected fuel is combusted (in order to ignite in a state where air and fuel are properly mixed), the amount of EGR gas, which is reduced compared to the normal time, is introduced. Thus, the ignition of the post-injected fuel is delayed.
パッシブNOx還元制御のときは、必要なトルクを得るメイン噴射に加えて、ポスト噴射が行われる。このポスト噴射は、筒内で燃焼が行われないように、膨張行程後半で行われる。このパッシブNOx還元制御が実行されるときは、加速時のような高負荷であって排気ガスの空燃比がリッチになる状況に乗じた制御となることから、アクティブNOx還元制御を行う場合に比して、メイン噴射量に対するポスト噴射量の割合を小さくすることができる。 In the passive NOx reduction control, post injection is performed in addition to main injection for obtaining necessary torque. This post injection is performed in the latter half of the expansion stroke so that combustion is not performed in the cylinder. When this passive NOx reduction control is executed, the control is based on a situation where the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes high and the exhaust gas is rich, as compared with the case where the active NOx reduction control is performed. Thus, the ratio of the post injection amount to the main injection amount can be reduced.
パッシブNOx還元制御のときは、高負荷であることから、ポスト噴射された燃料を筒内で燃焼させると、HCはスモーク(すす)を多量に発生させる原因となることから、筒内での燃焼を行わないようにしてある。また、パッシブDeNOx制御の際には、EGR導入による積極的な着火遅れは必要ないこと、および排気ガスの空燃比を目標空燃比に精度よく制御する観点、さらには発生されやすい「すす」がEGR通路50あるいは60へ堆積するのを防止する観点から、EGRは実行されないものとされる。
During passive NOx reduction control, because of the high load, if post-injected fuel is burned in the cylinder, HC causes a large amount of smoke (soot). Is not done. In addition, in passive DeNOx control, there is no need for a positive ignition delay due to the introduction of EGR, and from the viewpoint of accurately controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to the target air-fuel ratio, “soot” that is easily generated is EGR. From the viewpoint of preventing accumulation in the
電動式過給機23の駆動は、排気ターボ過給機22の応答遅れを補償すべく、加速初期時に実行すると共に、前述したNOx還元制御を実行するときにも実行するようにしてある。実施形態では、上記以外のときは電動式過給機23の駆動は停止されて、過給はもっぱら排気ターボ過給機22によって行われるようにしてある。なお、電動式過給機23による過給が行われるときは、両制御弁29、30が開かれる。また、電動式過給機23の駆動が停止されて、排気ターボ式過給機22のみによる過給が行われるときは、制御弁30が閉じられる一方、制御弁29が開かれる。
The driving of the electric supercharger 23 is executed at the initial stage of acceleration to compensate for the response delay of the
次に、図3のタイムチャートを参照しつつ、アクティブNOx還元制御について、過給と関連づけてその概要を説明する。まず、t1時点の前までは、図2に示すアクティブNOx還元制御の実行領域以外の領域にあって、定常運転されている状態である。t1時点より前では、パッシブNOx還元制御を実行するフラグが0とされて、パッシブNOx還元制御は実行されない。また、過給は、排気ターボ過給機22による過給が通常どおり行われている(電動式過給機23は駆動停止状態)。 Next, the outline of the active NOx reduction control will be described in association with supercharging while referring to the time chart of FIG. First, until the time point t1, the vehicle is in a steady operation in a region other than the active NOx reduction control execution region shown in FIG. Prior to time t1, the flag for executing the passive NOx reduction control is set to 0, and the passive NOx reduction control is not executed. Further, supercharging is normally performed by the exhaust turbocharger 22 (the electric supercharger 23 is in a drive stopped state).
t1時点で、図2に示すアクティブNOx還元制御領域になって、上記フラグが1にセットされると共に、これに応じて排気ターボ過給機22の過給が制限される(可動ベーン22cが全開)。排気ターボ過給機22の過給を制限するのは、排気ターボ過給機22による過給を通常どおり行ったのでは、排気ガスの空燃比を制御しずらいためである。なお、可動ベーン22cを全開とすることなく、制限された範囲で排気ターボ過給機22によるある程度の過給を行うこともできる。
At the time t1, the active NOx reduction control region shown in FIG. 2 is entered, the flag is set to 1, and the supercharging of the
t2時点において、アクセルが踏み込まれて、アクセル開度が増大されていくと共に、これに応じてメインの燃料噴射量が増大され、筒内必要酸素量も増大される。このt2時点から、電動式過給機23の駆動が開始されて、メイン噴射量の増大に応じて電動式過給機23の駆動力も増大される。 At time t2, the accelerator is depressed, the accelerator opening is increased, the main fuel injection amount is increased accordingly, and the in-cylinder required oxygen amount is also increased. From this time t2, the driving of the electric supercharger 23 is started, and the driving force of the electric supercharger 23 is increased as the main injection amount increases.
t3時点では、排気ガスの空燃比が、NOx還元制御に必要な目標空燃比に到達した時点となる。このt3時点以後は、電動式過給機23の駆動力は一定に保持されて、上記目標空燃比が維持される。 The time point t3 is the time point when the air-fuel ratio of the exhaust gas reaches the target air-fuel ratio necessary for NOx reduction control. After the time t3, the driving force of the electric supercharger 23 is kept constant and the target air-fuel ratio is maintained.
アクティブNOx還元制御の実行フラグが0にリセットされたt4時点から、排気ターボ過給機22の過給制限が解除されて、排気ターボ過給機22による過給圧が増大される。ただし、排気ターボ過給機22の過給制限解除から実際に過給圧が高まるまでに応答遅れを生じることから、t4時点以後もしばらくは電動式過給機23の駆動が継続して行われた後、徐々に電動式過給機23の駆動が停止される。t4時点からt5時点までは電動式過給機23を一定駆動している時間であり、t5時点以降に、電動式過給機23の駆動低下が徐々に行われて、t6時点で電動式過給機23の駆動が停止される。
From time t4 when the execution flag of the active NOx reduction control is reset to 0, the supercharging limitation of the
次に、図4のフローチャートを参照しつつ、前述したアクティブNOx還元制御を行うコントローラU(図1参照)の制御内容のうち、特に電動式過給機23に対する制御について説明する。なお、コントローラUに対する入力、出力関係は図示を略してある。このコントローラUには、例えば、センサ等で検出されたエンジン回転数、エンジン負荷(アクセル開度)、過給圧、吸気圧力、吸入空気量等の各種パラメータや、センサで検出されたあるいは推定されたNOx触媒41でのNOx吸蔵量が入力される。また、コントローラUによって、燃料噴射弁10、EGR弁52、制御弁54、EGR弁62、排気ターボ過給機22用のアクチュエータ22d、電動式過給機22用のモータ23b等が制御される。
Next, among the control contents of the controller U (see FIG. 1) that performs the above-described active NOx reduction control, particularly the control for the electric supercharger 23 will be described with reference to the flowchart of FIG. The input / output relationship with respect to the controller U is not shown. The controller U includes, for example, various parameters such as an engine speed detected by a sensor or the like, an engine load (accelerator opening), a supercharging pressure, an intake pressure, an intake air amount, or a sensor detected or estimated. The NOx occlusion amount in the
まず、図4のQ1においてデータ入力された後、Q2において、図2に示すマップにしたがって、アクティブNOx還元制御(アクティブDeNOx制御)を実行する領域であるか否かが判別される。このQ2の判別でYESのときは、Q3において、可動ベーン22cを全開とすることにより排気ターボ過給機22の過給能力を最小とする。この後、Q4において、電動式過給機23を駆動する。電動式過給機23の駆動態様は、図3に示すように行われる。
First, after data is input in Q1 of FIG. 4, it is determined in Q2 whether or not it is an area for executing active NOx reduction control (active DeNOx control) according to the map shown in FIG. When the determination in Q2 is YES, in Q3, the supercharging capability of the
前記Q2の判別でNOのときは、Q5において、排気ターボ過給機22による過給が、エンジンの運転者状態に応じて行われる(通常の過給制御)。この後、Q6において、前回アクティブNOx還元制御が実行されていたか否かが判別(図3のt4時点となった直後であるか否かの判別)。このQ6の判別でYESのときは、Q7において、排気ターボ過給機22による過給制限解除によって過給圧が十分高まった状態であるか否かが判別される。このQ7の判別でNOのときは、Q4に移行される(図3のt5時点に達しない状態で、このときは所定過給圧に高まった状態で電動式過給機23の駆動を停止)。
When the determination in Q2 is NO, in Q5, supercharging by the
上記Q7の判別でYESのときは、Q8において、電動式過給機23の駆動が停止される。この電動式過給機23の駆動停止は、図3におけるt5時点からt6時点までの徐々なる駆動停止とされる。 If YES in Q7, the driving of the electric supercharger 23 is stopped in Q8. The driving stop of the electric supercharger 23 is gradually stopped from the time t5 to the time t6 in FIG.
前記Q6の判別でNOのときは、アクティブNOx還元制御とは無関係なときである。このときは、Q9において、加速初期時であるか否かが判別される。このQ9の判別でNOのときは、電動式過給機23の駆動は必要ないときであるとして、Q8に移行される。また、Q9の判別でYESのときは、Q10において、電動式過給機23が駆動される(排気ターボ過給機22による過給の応答遅れを補償するための電動式過給機23の駆動で、排気ターボ過給機22による過給が十分に行われる状態になった時点で駆動停止)。
When the determination in Q6 is NO, the time is irrelevant to the active NOx reduction control. At this time, in Q9, it is determined whether or not the acceleration is in the initial stage. If the determination in Q9 is NO, it is determined that driving of the electric supercharger 23 is not necessary, and the process proceeds to Q8. If YES in Q9, the electric supercharger 23 is driven in Q10 (drive of the electric supercharger 23 to compensate for the delay in supercharging by the exhaust turbocharger 22). The driving is stopped when the turbocharging by the
次に、図5のフローチャートを参照しつつ、EGR制御の点について説明する。まず、Q21においてデータ入力された後、Q22において、エンジンの低回転・低負荷時であるか否かが判別される。このQ22の判別でYESのときは、Q23において、第2EGR通路60がカットされる(EGR弁62が閉弁)。この後、Q24において、パッシブDeNOx制御を実行しているときであるか否かが判別される。このQ24の判別でYESのときは、EGR不要なときであるとして、第1EGR通路50がカットされる(EGR弁52および制御弁54を閉弁)。このように、パッシブDeNOx制御を実行しているときは、EGRを行わないことにより、排気ガスの空燃比を精度よく目標空燃比とする等の上で好ましいものとなり、また、DeNOx制御のためにポスト噴射が行われることに伴って発生されやすい「すす)が第1EGR通路50に堆積してしまう事態を防止する上で好ましいものとなる。
Next, the point of EGR control is demonstrated, referring the flowchart of FIG. First, after data is input in Q21, it is determined in Q22 whether or not the engine is running at low speed and low load. If YES in Q22, the
前記Q24の判別でNOのときは、Q26において、アクティブDeNOx制御を実行しているときであるか否かが判別される。このQ26の判別でYESのときは、Q27において、加速時であるか否かが判別される。このQ27の判別でYESのときは、Q28において、EGR弁52(および制御弁54)が一定開度に保持される。これにより、EGR弁52の開度変更に伴う排気ガス量と新気量との割合が大きく変動するのが防止されて、加速時にあっても排気ガスの空燃比を目標空燃比に精度よく制御して、アクティブDeNOx制御を効果的に行うことができる。
If the determination in Q24 is NO, it is determined in Q26 whether or not active DeNOx control is being executed. If the determination in Q26 is YES, it is determined in Q27 whether or not the vehicle is accelerating. If YES in Q27, the EGR valve 52 (and the control valve 54) is held at a constant opening in Q28. As a result, the ratio between the exhaust gas amount and the fresh air amount due to the change in the opening degree of the
前記Q27の判別でNOのときは、第1EGR通路50からのEGR量が、通常時に比して減量された状態で行われる。なお、この減量は一定量であり、エンジンの運転状態に応じて設定される通常量に対して一定量減量することになる。前記Q26の判別でNOのときは、第1EGR通路50からのEGR量が、通常量とされる。
When the determination in Q27 is NO, the EGR amount from the
前記Q22の判別でNOのときは、Q31において、第1EGR通路50がカットされる(EGR弁52、制御弁54が閉弁)。この後、Q32において、パッシブDeNOx制御を実行しているときであるか否かが判別される。このQ32の判別でYESのときは、Q33において、EGRが不要なときであるとして、第2EGR通路60がカットされる(EGR弁62が閉弁)。このように、パッシブDeNOx制御を実行しているときは、EGRを行わないことにより、排気ガスの空燃比を精度よく目標空燃比とする等の上で好ましいものとなり、また、DeNOx制御のためにポスト噴射が行われることに伴って発生されやすい「すす)が第2EGR通路60に堆積してしまう事態を防止する上で好ましいものとなる。
When the determination in Q22 is NO, the
前記Q32の判別でNOのときは、Q34において、アクティブDeNOx制御を実行しているときであるか否かが判別される。このQ34の判別でYESのときは、Q35において、加速時であるか否かが判別される。このQ35の判別でYESのときは、Q36において、EGR弁62が一定開度に保持される。これにより、EGR弁62の開度変更に伴う排気ガス量と新気量との割合が大きく変動するのが防止されて、加速時にあっても排気ガスの空燃比を目標空燃比に精度よく制御して、アクティブDeNOx制御を効果的に行うことができる。
If the determination in Q32 is NO, it is determined in Q34 whether or not active DeNOx control is being executed. If the determination in Q34 is YES, it is determined in Q35 whether the vehicle is accelerating. If YES in Q35, the
前記Q35の判別でNOのときは、第2EGR通路60からのEGR量が、通常時に比して減量された状態で行われる。なお、この減量は一定量であり、エンジンの運転状態に応じて設定される通常量に対して一定量減量することになる。前記Q34の判別でNOのときは、Q38において、第2EGR通路60からのEGR量が、通常量とされる。
When the determination in Q35 is NO, the EGR amount from the
以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能であり、例えば次のような場合をも含むものである。エンジン1としては、ガソリンエンジンであってもよい。パッシブDeNOx制御は、加速時以外にも実行することもできる(特に排気ターボ過給機22による過給圧が大きく上昇されることが見込まれるときに実行)。排気ターボ過給機22は、タービン22bをバイパスするバイパス通路を開閉可能なウエストゲートバルブを備えたウエストゲートバルブ式であってもよく、この場合の過給制限は、ウエストゲートバルブ開くことにより行えばよい(全開とすることも可)。パッシブDeNOx制御のときに、排気ターボ過給機22と電動式過給機23とによる過給制御を、アクティブDeNOx制御の場合と同様に行うことができる。すなわち、アウタパネル部DeNOx制御のときは、排気ターボ過給機22を過給制限する一方、電動式過給機23の駆動を徐々に増大させて、排気ガスの空燃比が目標空燃比となった時点で電動式過給機23を一定駆動するようにし、アクティブDeNOx制御が終了した後は、図3のt4からt5、t6のような駆動態様を経る制御を行うことができる。
Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to the embodiment, and can be appropriately changed within the scope described in the scope of claims. For example, the invention includes the following cases. . The engine 1 may be a gasoline engine. Passive DeNOx control can also be executed at times other than during acceleration (particularly, when the supercharging pressure by the
アクティブDeNOx制御のときに、加速時にのみ電動式過給機23の駆動を行う一方、加速時でないときは電動式過給機23の駆動を停止した状態としてもよい。排気ターボ過給機22を有しないで、電動式過給機23のみを有するものであってもよい。電動式過給機23のみを有する場合は、電動式過給機23が駆動されている状態からアクティブDeNOx制御が開始される場合もあり、その際に加速が検出されたときは、電動式過給機23を増加駆動するようにすればよい。フローチャートに示す各ステップあるいはステップ群は、コントローラUの有する機能を示すもので、この機能を示す名称に手段の文字を付して、コントローラUの有する構成要件として把握することができる。
During active DeNOx control, the electric supercharger 23 may be driven only at the time of acceleration, while when not accelerated, the electric supercharger 23 may be stopped. The
本発明は、例えば自動車用ディーゼルエンジンに適用して好適である。 The present invention is suitable for application to, for example, an automobile diesel engine.
U:コントローラ
1:エンジン
2:シリンダ(気筒)
10:燃料噴射弁
20:吸気通路
22:排気ターボ式過給機
23:電動式過給機
40:排気通路
41:NOx触媒
50:第1EGR通路
52:EGR弁(排気ガス還流弁)
54:制御弁(排気ガス還流弁)
60:第2EGR通路
62:EGR弁(排気ガス還流弁)
U: Controller 1: Engine 2: Cylinder
10: Fuel injection valve 20: Intake passage 22: Exhaust turbocharger 23: Electric supercharger 40: Exhaust passage 41: NOx catalyst 50: First EGR passage 52: EGR valve (exhaust gas recirculation valve)
54: Control valve (exhaust gas recirculation valve)
60: Second EGR passage 62: EGR valve (exhaust gas recirculation valve)
Claims (4)
NOx還元条件が成立したときに、排気ガスの空燃比を前記NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元可能な目標空燃比に設定して該NOx触媒に吸蔵されたNOxを還元させるNOx還元制御を実行するNOx還元制御手段と、
排気ガスを吸気通路に還流するEGR通路と、
前記EGR通路に配設された排気ガス還流弁と、
前記排気ガス還流弁を制御して吸気通路に還流される排気ガス量を制御するEGR制御手段と、
電動駆動される電動式過給機と、
前記電動式過給機の駆動を制御する過給制御手段と、
を備え、
前記EGR制御手段は、前記NOx還元制御手段によりNOx還元制御を実行するときは、前記排気ガス還流弁の開度を一定開度に維持させるように制御し、
前記過給制御手段は、前記NOx還元制御手段によりNOx還元制御を実行するときは、排気ガスの空燃比がNOxを還元可能な目標空燃比に維持されるように前記電動式過給機を駆動制御し、
前記EGR制御手段は、NOx還元制御中に加速が検出されたときは前記排気ガス還流弁を一定開度に保持させるように制御し、
前記過給制御手段は、前記NOx還元制御手段によりNOx還元制御を実行しているときに加速が検出されたときは、前記電動式過給機の駆動を増大させると共に、排気ガスの空燃比がNOx還元可能な目標空燃比に到達した後は該電動式過給機を一定駆動するように制御する、
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 NOx in the exhaust gas is occluded when the exhaust gas air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the exhaust gas air-fuel ratio is near the stoichiometric air-fuel ratio or higher than the stoichiometric air-fuel ratio. A NOx catalyst that reduces the stored NOx when it is rich,
When the NOx reduction condition is satisfied, the NOx reduction control is performed to reduce the NOx stored in the NOx catalyst by setting the air-fuel ratio of the exhaust gas to a target air-fuel ratio that can reduce the NOx stored in the NOx catalyst. NOx reduction control means for
An EGR passage for returning exhaust gas to the intake passage;
An exhaust gas recirculation valve disposed in the EGR passage;
EGR control means for controlling the exhaust gas recirculation valve to control the amount of exhaust gas recirculated to the intake passage;
An electrically driven supercharger;
Supercharging control means for controlling the driving of the electric supercharger;
With
The EGR control means controls the opening degree of the exhaust gas recirculation valve to be maintained at a constant opening degree when the NOx reduction control means executes NOx reduction control,
When the NOx reduction control is executed by the NOx reduction control means, the supercharging control means drives the electric supercharger so that the air-fuel ratio of the exhaust gas is maintained at a target air-fuel ratio that can reduce NOx. control and,
The EGR control means controls the exhaust gas recirculation valve to be held at a constant opening when acceleration is detected during NOx reduction control,
When acceleration is detected when the NOx reduction control means is executing NOx reduction control, the supercharging control means increases the drive of the electric supercharger and the air-fuel ratio of the exhaust gas is increased. After reaching the target air-fuel ratio capable of NOx reduction, the electric supercharger is controlled so as to be driven at a constant rate.
An exhaust emission control device for an engine.
前記過給制御手段により制御される排気ターボ過給機をさらに備え、
前記過給制御手段は、前記NOx還元制御手段によりNOx還元制御を実行するときは、前記排気ターボ過給機の過給を制限すると共に、排気ガスの空燃比がNOxを還元可能な目標空燃比に維持されるように前記電動式過給機を駆動制御する、
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 Oite to claim 1,
An exhaust turbocharger controlled by the supercharging control means,
When the NOx reduction control is executed by the NOx reduction control means, the supercharging control means limits the supercharging of the exhaust turbocharger, and the air / fuel ratio of the exhaust gas can reduce NOx. The electric supercharger is driven and controlled so as to be maintained at
An exhaust emission control device for an engine.
前記過給制御手段は、前記NOx還元制御手段によるNOx還元制御の終了後は、前記排気ターボ過給機の過給制限を解除すると共に、該排気ターボ過給機による過給が所定の過給状態に到達するまでは前記電動式過給機の駆動を継続して行う、ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 In claim 2 ,
After the NOx reduction control by the NOx reduction control means ends, the supercharging control means cancels the supercharging limitation of the exhaust turbocharger and the supercharging by the exhaust turbocharger is a predetermined supercharge. The engine exhaust gas purification apparatus is characterized in that the electric supercharger is continuously driven until the state is reached.
前記排気ターボ過給機は、可動ベーンを備えた可動ベーン式またはタービンをバイパスするバイパス通路を開閉可能なウエストゲートバルブを備えたウエストゲートバルブ式とされ、
前記過給制御手段は、前記可動ベーンまたは前記ウエストゲートバルブを制御して、前記排気ターボ過給機の過給を制限する、
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
In claim 2 or claim 3 ,
The exhaust turbocharger is a movable vane type having a movable vane or a wastegate valve type having a wastegate valve capable of opening and closing a bypass passage bypassing the turbine,
The supercharging control means controls the movable vane or the wastegate valve to limit supercharging of the exhaust turbocharger;
An exhaust emission control device for an engine.
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