JP6595851B2 - Engine system - Google Patents

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Description

本発明はエンジンシステムに関する。   The present invention relates to an engine system.

舶用のエンジンシステムには、エンジンから排出された排気ガスをエンジンに再循環させるEGR(Exhaust Gas Recirculation)ユニットを備えるものがある。排気ガス(EGRガス)をエンジンに再循環させることにより、掃気ガスの酸素濃度が低下し、燃焼温度が低下する。その結果、燃焼温度の高さに起因するサーマルNOxの発生を抑えることができる。   Some marine engine systems include an EGR (Exhaust Gas Recirculation) unit that recirculates exhaust gas discharged from the engine to the engine. By recirculating the exhaust gas (EGR gas) to the engine, the oxygen concentration of the scavenging gas is lowered and the combustion temperature is lowered. As a result, generation of thermal NOx due to the high combustion temperature can be suppressed.

エンジンに再循環させる排気ガスの量(EGRガス流量)を多くすれば、NOxの排出量を減らすことができる反面、EGRガス流量を多くしすぎると掃気ガスの酸素濃度が低下して、エンジンの運転状態が不安定となり、場合によっては失火するおそれがある。そのため、掃気ガスの酸素濃度が適切な値となるようにEGRガス流量を制御する必要がある。   Increasing the amount of exhaust gas recirculated to the engine (EGR gas flow rate) can reduce NOx emissions, but if the EGR gas flow rate is increased too much, the oxygen concentration of the scavenging gas decreases and the engine The driving condition becomes unstable and in some cases there is a risk of misfire. Therefore, it is necessary to control the EGR gas flow rate so that the oxygen concentration of the scavenging gas becomes an appropriate value.

このEGRガス流量の制御に関し、下記の特許文献1では、エンジン負荷に基づくフィードフォワード処理(フィードフォワード制御)と、酸素濃度に基づくフィードバック処理(フィードバック制御)を組み合わせて、EGRバルブを制御する方法が開示されている。   Regarding the control of the EGR gas flow rate, the following Patent Document 1 discloses a method of controlling an EGR valve by combining a feedforward process based on engine load (feedforward control) and a feedback process based on oxygen concentration (feedback control). It is disclosed.

特開2013−170520号公報JP 2013-170520 A

ところが、エンジン負荷変動時には、各種のエンジン状態量がエンジン負荷の変動に遅れて変動したり先立って変動したりするため、エンジン負荷に基づいたフィードフォワード処理は十分に機能せず、場合によっては掃気ガスの酸素濃度が急激に低下して失火するおそれもある。なお、酸素濃度に基づくフィードバック処理により修正を行ったとしても、過給機の増速に時間がかかるなどEGRシステムの構造上、掃気ガスの酸素濃度が急激に低下する状況ではフィードバック処理を十分に機能させることは困難である。   However, when the engine load fluctuates, various engine state variables fluctuate or fluctuate behind engine load fluctuations, so feedforward processing based on engine load does not function sufficiently, and in some cases scavenging There is also a risk that the oxygen concentration of the gas rapidly decreases and misfires occur. Even if the correction is performed by feedback processing based on the oxygen concentration, the feedback processing is sufficiently performed in a situation where the oxygen concentration of the scavenging gas rapidly decreases due to the structure of the EGR system, such as it takes time to increase the speed of the turbocharger. It is difficult to function.

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、EGRガス流量の制御を行うにあたり、エンジン負荷変動時に安定した運転を行えるエンジンシステムを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an engine system capable of performing stable operation when the engine load fluctuates when controlling the EGR gas flow rate.

本発明の一態様に係るエンジンシステムは、EGRガスと新気を含む掃気ガスが供給されるエンジン本体と、排気ガスの一部を取り込み、取り込んだ排気ガスをEGRガスとして前記エンジン本体に供給するとともに、EGRガス流量を調整するEGRガス流量調整部を有するEGRユニットと、前記EGRユニットに取り込まれなかった残りの排気ガスによって駆動され、新気を昇圧して前記エンジン本体に供給する過給機と、前記EGRガス流量調整部に制御信号を送信して、EGRガス流量を制御するEGR制御部と、を備え、前記EGR制御部は、目標エンジン回転数、エンジン負荷、掃気圧、及び過給機回転数のうち複数のエンジン状態量を取得し、取得した各エンジン状態量の値に基づいて、予め記憶したマップデータから個別最適EGRガス流量をそれぞれ算出し、算出した複数の個別最適EGRガス流量のうち最も小さいものを最適EGRガス流量に選定し、選定した最適EGRガス流量に基づいて前記制御信号を生成する。   An engine system according to an aspect of the present invention includes an engine main body to which scavenging gas including EGR gas and fresh air is supplied, and a part of the exhaust gas is taken in, and the taken-in exhaust gas is supplied to the engine main body as EGR gas. And an EGR unit having an EGR gas flow rate adjusting unit for adjusting the EGR gas flow rate, and a supercharger that is driven by the remaining exhaust gas that has not been taken into the EGR unit and boosts fresh air to supply the engine body And an EGR control unit that controls the EGR gas flow rate by transmitting a control signal to the EGR gas flow rate adjustment unit, and the EGR control unit includes a target engine speed, an engine load, a scavenging pressure, and a supercharging A plurality of engine state quantities are acquired from the machine speed, and individually from previously stored map data based on the acquired values of the respective engine state quantities Calculating suitable EGR gas flow rate, respectively, selected to the optimum EGR gas flow rate smallest among the plurality of discrete optimal EGR gas flow rate calculated to generate the control signal based on the optimum EGR gas flow rate chosen was.

この構成によれば、各エンジン状態量に基づいて算出された複数の個別最適EGRガス流量のうち最も小さいものに基づいてEGRガス流量が制御されることになる。そのため、エンジン負荷変動時には、エンジン負荷に遅れて変動するなどエンジン負荷の変動に同調しないエンジン状態量を考慮して、EGRガス流量が少なくなるように調整される。これにより、掃気ガスの酸素濃度が急激に低下するのが抑えられ、エンジン負荷変動時においても安定した運転状態を維持することができる。   According to this configuration, the EGR gas flow rate is controlled based on the smallest one of the plurality of individual optimum EGR gas flow rates calculated based on each engine state quantity. For this reason, when the engine load fluctuates, the EGR gas flow rate is adjusted to be small in consideration of an engine state quantity that does not synchronize with the engine load fluctuation, such as fluctuating behind the engine load. As a result, the oxygen concentration of the scavenging gas is prevented from rapidly decreasing, and a stable operating state can be maintained even when the engine load fluctuates.

また、上記のエンジンシステムにおいて、前記EGR制御部は、取得したエンジン負荷に基づいて掃気ガスの目標酸素濃度を算出し、前記目標酸素濃度と取得した掃気ガスの酸素濃度との偏差がゼロとなる又はゼロに近づくEGRガス流量の修正量を算出し、前記最適EGRガス流量に前記修正量を加えた修正EGRガス流量に基づいて前記制御信号を生成してもよい。   In the engine system, the EGR control unit calculates a target oxygen concentration of the scavenging gas based on the acquired engine load, and a deviation between the target oxygen concentration and the acquired oxygen concentration of the scavenging gas becomes zero. Alternatively, a correction amount of the EGR gas flow rate approaching zero may be calculated, and the control signal may be generated based on a corrected EGR gas flow rate obtained by adding the correction amount to the optimum EGR gas flow rate.

この構成によれば、EGRガス流量の制御において、掃気ガスの酸素濃度に基づいてフィードバック処理が行われるため、EGRガス流量の制御に酸素濃度を反映することができる。   According to this configuration, since the feedback process is performed based on the oxygen concentration of the scavenging gas in the control of the EGR gas flow rate, the oxygen concentration can be reflected in the control of the EGR gas flow rate.

また、上記のエンジンシステムにおいて、前記EGR制御部は、エンジン負荷変動時には、前記修正量の大きさを調整するフィードバックゲインをエンジン負荷整定時に比べて小さく設定する、又は、ゼロに設定してもよい。   In the engine system described above, the EGR control unit may set a feedback gain for adjusting the magnitude of the correction amount to be smaller than that at the time of engine load set or set to zero when the engine load fluctuates. .

前述のエンジンシステムでは、エンジン負荷変動時には掃気ガスの酸素濃度を高く確保できるようEGRガス流量が制御されるが、フィードバック処理ではこれに反し、掃気ガスの酸素濃度が低くなるよう修正されるおそれがある。この場合、エンジン負荷変動時に運転状態が不安定になりかねない。そのため、上記のようにエンジン負荷変動時には、フィードバックゲインを小さく、又は、ゼロに設定するように構成すれば、フィードバック処理による影響を弱め、エンジン負荷変動時に運転状態が不安定になるのを防ぐことができる。   In the engine system described above, the EGR gas flow rate is controlled so that the oxygen concentration of the scavenging gas can be kept high when the engine load fluctuates. is there. In this case, the operating state may become unstable when the engine load fluctuates. Therefore, if the feedback gain is set to be small or set to zero when the engine load fluctuates as described above, the influence of the feedback processing is weakened and the driving state is prevented from becoming unstable when the engine load fluctuates. Can do.

また、上記のエンジンシステムにおいて、前記EGR制御部は、掃気圧が所定の圧力範囲内となるように、かつ、過給機回転数が所定の回転数範囲内となるように前記制御信号を生成してもよい。   In the engine system, the EGR control unit generates the control signal so that the scavenging air pressure is within a predetermined pressure range and the supercharger rotational speed is within a predetermined rotational speed range. May be.

上記のエンジンシステムでは、過給機がEGRユニットに取り込まれなかった残りの排気ガスによって駆動されるため、EGRガス流量の変動に伴って過給機に供給される排気ガスの流量も変動する。例えば、EGRガス流量が多くなると、過給機に供給される排気ガスの流量が減って過給機の回転数が小さくなる。この場合、新気を十分に昇圧できない結果、掃気圧が低下し、運転状態が不安定となって、場合によっては失火するおそれがある。一方、EGRガス流量が少なくなると、過給機に供給される掃気ガスの流量が増えて過給機の回転数が大きくなり、掃気圧が上昇する。この場合、過給機が過回転して破損するおそれがあり、また、エンジン本体の最大筒内圧力が大きくなってエンジン本体が破損するおそれもある。そのため、上記のように、掃気圧が所定の圧力範囲内となるように、かつ、過給機回転数が所定の回転数範囲内となるように制御信号を生成するように構成すれば、上述した失火、過給機の破損、及びエンジン本体の破損を防ぐことができる。   In the engine system described above, since the supercharger is driven by the remaining exhaust gas that has not been taken into the EGR unit, the flow rate of the exhaust gas supplied to the supercharger also varies as the EGR gas flow rate varies. For example, when the EGR gas flow rate increases, the flow rate of the exhaust gas supplied to the supercharger decreases and the rotational speed of the supercharger decreases. In this case, as a result of not being able to sufficiently increase the fresh air, the scavenging pressure is lowered, the operation state becomes unstable, and in some cases, there is a risk of misfire. On the other hand, when the EGR gas flow rate decreases, the flow rate of the scavenging gas supplied to the supercharger increases, the rotation speed of the supercharger increases, and the scavenging pressure rises. In this case, there is a possibility that the supercharger will be excessively rotated and damaged, and the maximum in-cylinder pressure of the engine body may be increased and the engine body may be damaged. Therefore, as described above, if the control signal is generated so that the scavenging air pressure is within the predetermined pressure range and the supercharger rotational speed is within the predetermined rotational speed range, Misfire, damage to the turbocharger, and damage to the engine body can be prevented.

以上のとおり、上記のエンジンシステムによれば、EGRガス流量の制御を行うにあたり、エンジン負荷変動時に安定した運転を行うことができる。   As described above, according to the engine system described above, stable operation can be performed when the engine load fluctuates when controlling the EGR gas flow rate.

図1は、エンジンシステム全体の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the entire engine system. 図2は、エンジンシステムの制御系のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a control system of the engine system. 図3は、EGR制御部による制御のフロー図である。FIG. 3 is a flowchart of control by the EGR control unit. 図4は、変形例に係るエンジンシステム全体の概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an entire engine system according to a modification.

以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Below, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is the same or it corresponds through all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

<エンジンシステムの全体構成>
まず、エンジンシステム100の全体構成について説明する。図1は、エンジンシステム100の全体の概略構成図である。図1において、太く描いた破線は排気ガス(EGRガス)の流れを示しており、太く描いた実線は掃気ガスの流れを示している。エンジンシステム100は、エンジン本体10と、掃気管20と、排気管30と、過給機40と、EGRユニット50と、を備えている。
<Overall configuration of engine system>
First, the overall configuration of the engine system 100 will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the entire engine system 100. In FIG. 1, a thick broken line indicates the flow of exhaust gas (EGR gas), and a thick solid line indicates the flow of scavenging gas. The engine system 100 includes an engine main body 10, a scavenging pipe 20, an exhaust pipe 30, a supercharger 40, and an EGR unit 50.

本実施形態のエンジン本体10は、船舶の推進用主機であり、大型の2ストロークディーゼルエンジンである。ただし、エンジン本体10は、4ストロークエンジンであってもよく、ガスエンジンや二元燃料エンジンであってもよい。なお、4ストロークエンジンの「給気」は、本発明の「掃気」と同義である。エンジン本体10は、複数のシリンダ11を有しており、各シリンダ11内で燃料が爆発燃焼することでピストン12が駆動する。エンジン本体10には、シリンダ11に燃料を供給する燃料供給装置13、及びエンジン回転数を測定するエンジン回転計14(いずれも図2参照)が設けられている。   The engine body 10 of the present embodiment is a main propulsion device for a ship and is a large two-stroke diesel engine. However, the engine body 10 may be a four-stroke engine or a gas engine or a dual fuel engine. Note that “supplying air” in a four-stroke engine is synonymous with “scavenging” in the present invention. The engine body 10 has a plurality of cylinders 11, and the pistons 12 are driven by the explosive combustion of fuel in each cylinder 11. The engine body 10 is provided with a fuel supply device 13 for supplying fuel to the cylinder 11 and an engine tachometer 14 for measuring the engine speed (both are shown in FIG. 2).

掃気管20は、掃気ガスを一時的に収容し、収容した掃気ガスをエンジン本体10の各シリンダ11に供給する。掃気管20には、過給機40から新気が、EGRユニット50からEGRガスが、掃気配管21を介してそれぞれ供給される。上述の掃気ガスには、この新気とEGRガスが含まれる。掃気管20には、掃気圧(掃気ガスの圧力)を測定する掃気圧計22、掃気管20内における掃気ガスの酸素濃度(以下、単に「酸素濃度」と称す)を測定する酸素濃度計23が設けられている。   The scavenging pipe 20 temporarily stores the scavenging gas and supplies the stored scavenging gas to each cylinder 11 of the engine body 10. The scavenging pipe 20 is supplied with fresh air from the supercharger 40 and EGR gas from the EGR unit 50 via the scavenging pipe 21. The above-described scavenging gas includes this fresh air and EGR gas. The scavenging tube 20 includes a scavenging pressure gauge 22 that measures scavenging pressure (scavenging gas pressure), and an oxygen concentration meter 23 that measures the oxygen concentration (hereinafter simply referred to as “oxygen concentration”) of the scavenging gas in the scavenging tube 20. Is provided.

排気管30は、エンジン本体10の各シリンダ11から排出された排気ガスを一時的に収容し、収容した排気ガスを排気配管31を介して過給機40のタービン41及びEGRユニット50に供給する。なお、本実施形態では、排気ガスの一部がEGRユニット50に取り込まれ、EGRユニット50に取り込まれなかった残りの排気ガスは、全て過給機40のタービン41に供給される。   The exhaust pipe 30 temporarily stores the exhaust gas discharged from each cylinder 11 of the engine body 10, and supplies the stored exhaust gas to the turbine 41 and the EGR unit 50 of the supercharger 40 via the exhaust pipe 31. . In the present embodiment, a part of the exhaust gas is taken into the EGR unit 50, and the remaining exhaust gas that has not been taken into the EGR unit 50 is all supplied to the turbine 41 of the supercharger 40.

過給機40は、タービン41と、ブロワ42とを有している。タービン41には排気配管31を介して排気ガスが供給され、この排気ガスのエネルギによりタービン41は回転する。タービン41とブロワ42は連結シャフト43により連結されており、タービン41の回転に伴ってブロワ42も回転する。ブロワ42が回転すると、外部から取り込んだ空気(新気)が昇圧され、昇圧された新気は掃気配管21及び掃気管20を介してエンジン本体10に供給される。過給機40には、過給機40の回転数を測定する過給機回転計44が設けられている。また、掃気配管21には、昇圧した新気を冷却するエアクーラ45が設けられている。   The supercharger 40 has a turbine 41 and a blower 42. Exhaust gas is supplied to the turbine 41 via the exhaust pipe 31, and the turbine 41 is rotated by the energy of the exhaust gas. The turbine 41 and the blower 42 are connected by a connecting shaft 43, and the blower 42 rotates as the turbine 41 rotates. When the blower 42 rotates, the air (fresh air) taken from outside is increased in pressure, and the increased new air is supplied to the engine body 10 via the scavenging pipe 21 and the scavenging pipe 20. The supercharger 40 is provided with a supercharger tachometer 44 that measures the rotation speed of the supercharger 40. Further, the scavenging pipe 21 is provided with an air cooler 45 for cooling the boosted fresh air.

EGRユニット50は、排気ガスの一部を取り込み、取り込んだ排気ガスを掃気配管21及び掃気管20を介してエンジン本体10に供給する。なお、以下において「EGRガス」とは、EGRユニット50内の排気ガス、又は、EGRユニット50を通過した排気ガスを意味する。EGRユニット50は、排気配管31と掃気配管21をつなぐEGR配管51を有している。EGR配管51内は、排気配管31から掃気配管21に向かってEGRガスが流れる。このEGR配管51には、排気配管31側から順に、スクラバ52、EGRガスクーラ53、及びEGRブロワ54が設けられている。   The EGR unit 50 takes in a part of the exhaust gas and supplies the taken-in exhaust gas to the engine body 10 via the scavenging pipe 21 and the scavenging pipe 20. In the following, “EGR gas” means exhaust gas in the EGR unit 50 or exhaust gas that has passed through the EGR unit 50. The EGR unit 50 has an EGR pipe 51 that connects the exhaust pipe 31 and the scavenging pipe 21. In the EGR pipe 51, EGR gas flows from the exhaust pipe 31 toward the scavenging pipe 21. The EGR pipe 51 is provided with a scrubber 52, an EGR gas cooler 53, and an EGR blower 54 in this order from the exhaust pipe 31 side.

スクラバ52は、取り込んだ排気ガスを洗浄する装置である。本実施形態のエンジン本体10は重油を燃料としており、排気ガスにはSOx及び多量のすす等が含まれる。取り込んだ排気ガスを洗浄せずにエンジン本体10に戻すと、排気ガスに含まれるSOx及びすす等がエンジン本体10に悪影響を及ぼす。そこで、スクラバ52により排気ガスからSOx及びすす等を取り除く。排気ガスを洗浄する方法として、洗浄水中に排気ガスを通過させる方式、排気ガスに洗浄水を噴射する方式、洗浄水をしみこませた部材の間に排気ガスを通過させる方式などがあるが、いずれの方式を採用してもよい。   The scrubber 52 is a device for cleaning the exhaust gas taken in. The engine body 10 of the present embodiment uses heavy oil as fuel, and the exhaust gas contains SOx and a large amount of soot. If the taken-in exhaust gas is returned to the engine body 10 without washing, SOx and soot contained in the exhaust gas adversely affect the engine body 10. Therefore, the scrubber 52 removes SOx and soot from the exhaust gas. As a method of cleaning exhaust gas, there are a method of passing exhaust gas in the cleaning water, a method of injecting cleaning water into the exhaust gas, and a method of passing exhaust gas between members soaked with cleaning water. The method may be adopted.

EGRガスクーラ53は、取り込んだ排気ガスを冷却する装置である。本実施形態では、EGRガスクーラ53は、EGRブロワ54の上流側に配置されている。そのため、EGRガスクーラ53によって冷却された排気ガスは、密度が高くなり、体積流量が減少する。これにより、EGRブロワ54の負荷を軽減させることができる。なお、EGRガスクーラ53は、EGRブロワ54の下流側に配置されていてもよく、スクラバ52の上流側に配置されていてもよい。さらに、EGRガスクーラ53は、EGR配管51の複数箇所に配置されていてもよい。   The EGR gas cooler 53 is a device that cools the exhaust gas taken in. In the present embodiment, the EGR gas cooler 53 is disposed on the upstream side of the EGR blower 54. Therefore, the exhaust gas cooled by the EGR gas cooler 53 has a higher density and a reduced volume flow rate. Thereby, the load of the EGR blower 54 can be reduced. The EGR gas cooler 53 may be disposed on the downstream side of the EGR blower 54 or may be disposed on the upstream side of the scrubber 52. Further, the EGR gas cooler 53 may be disposed at a plurality of locations of the EGR pipe 51.

EGRブロワ54は、取り込んだ排気ガスを昇圧するとともに、EGRユニット50からエンジン本体10に供給するEGRガスの供給量(EGRガス流量)を調整する装置である。なお、本実施形態では、このEGRブロワ54が、本発明の「EGRガス流量調整部」に相当する。本実施形態のEGRブロワ54は、容積型のブロワであり、EGRブロワ54の回転速度を制御するだけで、EGRガス流量を調整することができる。   The EGR blower 54 is a device that boosts the exhaust gas taken in and adjusts the supply amount (EGR gas flow rate) of EGR gas supplied from the EGR unit 50 to the engine body 10. In the present embodiment, the EGR blower 54 corresponds to the “EGR gas flow rate adjusting unit” of the present invention. The EGR blower 54 of the present embodiment is a positive displacement blower, and the EGR gas flow rate can be adjusted only by controlling the rotational speed of the EGR blower 54.

<制御系の構成>
次に、エンジンシステム100の制御系の構成について説明する。図2は、エンジンシステム100の制御系のブロック図である。図2に示すように、エンジンシステム100は、エンジンシステム100全体を制御する制御装置60を備えている。制御装置60は、CPU、ROM、RAM等によって構成されている。
<Control system configuration>
Next, the configuration of the control system of the engine system 100 will be described. FIG. 2 is a block diagram of a control system of engine system 100. As shown in FIG. 2, the engine system 100 includes a control device 60 that controls the entire engine system 100. The control device 60 is constituted by a CPU, a ROM, a RAM, and the like.

制御装置60は、作業者によって操作が行われる運転操作盤61、エンジン回転計14、掃気圧計22、酸素濃度計23、及び過給機回転計44と電気的に接続されている。制御装置60は、これらの機器から送信される状態信号に基づいて、それぞれ目標エンジン回転数、エンジン回転数(実エンジン回転数)、掃気圧、酸素濃度、及び過給機回転数の各種エンジン状態量を取得することができる。さらに、制御装置60は、取得した各種エンジン状態量に基づいて種々の演算を行い、エンジンシステム100の各部を制御する。本実施形態では、制御装置60は、燃料供給装置13、及びEGRブロワ54と電気的に接続されており、種々の演算等の結果に基づいて、これらの機器へ制御信号を送信する。   The control device 60 is electrically connected to a driving operation panel 61, an engine tachometer 14, a scavenging barometer 22, an oxygen concentration meter 23, and a supercharger tachometer 44 that are operated by an operator. Based on the state signals transmitted from these devices, the control device 60 can perform various engine states such as target engine speed, engine speed (actual engine speed), scavenging air pressure, oxygen concentration, and supercharger speed. The amount can be acquired. Furthermore, the control device 60 performs various calculations based on the acquired various engine state quantities, and controls each part of the engine system 100. In the present embodiment, the control device 60 is electrically connected to the fuel supply device 13 and the EGR blower 54, and transmits a control signal to these devices based on the results of various calculations.

また、制御装置60は、機能的な構成として、回転制御部62と、EGR制御部63と、を有している。このうち回転制御部62は、エンジン回転数を制御する。運転者が運転操作盤61を介して目標エンジン回転数を設定すると、回転制御部62は運転操作盤61から送信された状態信号に基づいて、目標エンジン回転数を取得する。そして、回転制御部62は、この目標エンジン回転数とエンジン回転計14から取得したエンジン回転数(実エンジン回転数)との偏差がゼロになるように燃焼供給装置13に制御信号(燃料噴射量)を送信する。   Moreover, the control apparatus 60 has the rotation control part 62 and the EGR control part 63 as a functional structure. Of these, the rotation control unit 62 controls the engine speed. When the driver sets the target engine speed via the driving operation panel 61, the rotation control unit 62 acquires the target engine speed based on the state signal transmitted from the driving operation panel 61. Then, the rotation control unit 62 sends a control signal (fuel injection amount) to the combustion supply device 13 so that the deviation between the target engine speed and the engine speed (actual engine speed) acquired from the engine tachometer 14 becomes zero. ).

一方、EGR制御部63は、EGRブロワ54に制御信号を送信し、EGRガス流量を制御する。図3は、EGR制御部63による制御の流れを示したフロー図である。EGR制御部63による制御には、フィードフォワード処理、フィードバック処理、及びリミット処理が含まれる。以下、図3を参照して、EGR制御部63による制御を説明する。   On the other hand, the EGR control unit 63 transmits a control signal to the EGR blower 54 to control the EGR gas flow rate. FIG. 3 is a flowchart showing a flow of control by the EGR control unit 63. The control by the EGR control unit 63 includes a feed forward process, a feedback process, and a limit process. Hereinafter, the control by the EGR control unit 63 will be described with reference to FIG.

<フィードフォワード処理>
フィードフォワード処理では、現状の酸素濃度をフィードバックする処理は行わず、予め記憶したデータに基づいて最適なEGRガス流量を推定する。
<Feed forward processing>
In the feedforward process, the process of feeding back the current oxygen concentration is not performed, and the optimum EGR gas flow rate is estimated based on data stored in advance.

図3に示すステップS1乃至S3がフィードフォワード処理に相当する。EGR制御部63は、制御が開始されると、はじめにエンジン状態量を取得する(ステップS1)。ここでいう「エンジン状態量」とは、エンジンシステム100の状態を示す値であって、目標エンジン回転数、エンジン負荷、掃気圧、過給機回転数、酸素濃度が含まれる。なお、エンジン負荷は、エンジン回転数と燃料噴射量に基づいて算出(推定)することができるが、他のエンジン状態量から算出してもよい。   Steps S1 to S3 shown in FIG. 3 correspond to feedforward processing. When the control is started, the EGR control unit 63 first acquires the engine state quantity (step S1). The “engine state quantity” here is a value indicating the state of the engine system 100, and includes a target engine speed, engine load, scavenging pressure, supercharger speed, and oxygen concentration. The engine load can be calculated (estimated) based on the engine speed and the fuel injection amount, but may be calculated from other engine state amounts.

続いて、EGR制御部63は、取得した各エンジン状態量の値に基づいて、予め記憶したマップデータから個別最適EGRガス流量を算出する(ステップS2)。EGR制御部63は、上述した複数のエンジン状態量のうち、酸素濃度を除く、目標エンジン回転数、エンジン負荷、掃気圧、過給機回転数のそれぞれについて、個別最適EGRガス流量との関係を示すマップデータを記憶している。そして取得した各エンジン状態量と対応するマップデータとに基づいて、個別最適EGRガス流量をそれぞれ算出する。   Subsequently, the EGR control unit 63 calculates the individual optimum EGR gas flow rate from the map data stored in advance based on the acquired value of each engine state quantity (step S2). The EGR control unit 63 determines the relationship between the individual optimum EGR gas flow rate for each of the target engine speed, engine load, scavenging pressure, and turbocharger speed, excluding the oxygen concentration, from among the plurality of engine state quantities described above. Map data shown is stored. Based on the acquired engine state quantities and the corresponding map data, the individual optimum EGR gas flow rate is calculated.

上記のマップデータは、予め行ったエンジンシステム100の運転データにより作成することができる。マップデータを作成するには、まず、あるエンジン負荷において、NOx排出量が環境基準で定められた基準値以下となり、かつ、エンジン負荷の振れ幅が所定以下となるようにEGRガス流量を設定する。そして、その時のEGRガス流量を個別最適EGRガス流量として記録するとともに、各エンジン状態量を記録する。これをエンジン負荷毎に行えば、各エンジン状態量と個別最適EGRガス流量との関係が明らかになり、マップデータを作成することができる。   The map data can be created based on the operation data of the engine system 100 previously performed. To create the map data, first, at a certain engine load, the EGR gas flow rate is set so that the NOx emission amount is less than or equal to the reference value determined by the environmental standards and the fluctuation width of the engine load is less than or equal to a predetermined value. . Then, the EGR gas flow rate at that time is recorded as the individual optimum EGR gas flow rate, and each engine state quantity is recorded. If this is performed for each engine load, the relationship between each engine state quantity and the individual optimum EGR gas flow rate becomes clear, and map data can be created.

なお、各マップデータは、上記のようにして作成されているため、いずれのエンジン状態量を用いたとしても、算出される個別最適EGRガス流量は全て同じ値になるようにも思える。しかしながら、周囲条件(例えば、大気温度、大気圧力、海上の風速、及び波高)の違いによりエンジン本体10にかかる負荷がエンジンシステム100の測定時と異なるときや、エンジン負荷変動時(例えば、あるエンジン負荷から他のエンジン負荷へ移行する際の過渡期)においては、各エンジン状態量が変動するタイミングや変動率は互いに一致しないため、エンジン状態量毎に算出される個別最適EGRガス量の値は異なる。   In addition, since each map data is produced as mentioned above, even if it uses any engine state quantity, it seems that all the calculated individual optimal EGR gas flow rates become the same value. However, when the load applied to the engine main body 10 differs from the measurement time of the engine system 100 due to differences in ambient conditions (for example, atmospheric temperature, atmospheric pressure, sea wind speed, and wave height), or when the engine load fluctuates (for example, a certain engine In the transition period when shifting from a load to another engine load), the timing and rate of change of each engine state quantity do not match each other, and therefore the value of the individual optimum EGR gas quantity calculated for each engine state quantity is Different.

続いて、EGR制御部63は、算出した複数の個別最適EGRガス流量のうち、最も小さいものを、最適EGRガス流量に選定する(ステップS3)。後述するように、ここで選定された最適EGRガス流量に基づいて、EGRブロワ54に送信する制御信号が生成され、EGRガス流量が制御される。上記のように個別最適EGRガス流量のうち、最も小さいものに基づいてEGRガス流量の制御を行えば、運転状態が不安定になりやすいエンジン負荷変動時には、EGRガス流量が小さくなる方向に制御されるため、高い酸素濃度が維持され、運転状態が不安定になるのを防ぐことができる。   Subsequently, the EGR control unit 63 selects the smallest one of the plurality of calculated individual optimum EGR gas flow rates as the optimum EGR gas flow rate (step S3). As will be described later, a control signal to be transmitted to the EGR blower 54 is generated based on the optimum EGR gas flow rate selected here, and the EGR gas flow rate is controlled. As described above, if the EGR gas flow rate is controlled based on the smallest one among the individual optimum EGR gas flow rates, the EGR gas flow rate is controlled to decrease when the engine load fluctuates, where the operation state tends to be unstable. Therefore, a high oxygen concentration can be maintained and the operation state can be prevented from becoming unstable.

<フィードバック処理>
次にフィードバック処理について説明する。フィードバック処理では、フィードフォワード処理で選定された最適EGRガス流量に、酸素濃度をフィードバックすることにより修正を加える。なお、フィードバック処理は、あくまでも最適EGRガス流量に修正を加える処理であり、EGR流量の制御は最適EGRガス流量に大きく依存する。
<Feedback processing>
Next, feedback processing will be described. In the feedback process, correction is made by feeding back the oxygen concentration to the optimum EGR gas flow rate selected in the feedforward process. Note that the feedback process is a process for correcting the optimum EGR gas flow rate to the last, and the control of the EGR flow rate greatly depends on the optimum EGR gas flow rate.

図3のステップS4乃至S7がフィードバック処理に相当する。EGR制御部63は、ステップS4において、目標酸素濃度を算出する。具体的には、EGR制御部63は、目標酸素濃度とエンジン負荷との関係を示すマップデータを記憶しており、このマップデータと取得したエンジン負荷に基づいて目標酸素濃度を算出する。なお、目標酸素濃度は、NOx排出量が環境基準で定められた基準値以下となり、かつ、エンジン負荷の振れ幅が所定以下となる酸素濃度である。このマップデータも、予め行ったエンジンシステム100の運転データにより作成することができる。   Steps S4 to S7 in FIG. 3 correspond to feedback processing. In step S4, the EGR control unit 63 calculates a target oxygen concentration. Specifically, the EGR control unit 63 stores map data indicating the relationship between the target oxygen concentration and the engine load, and calculates the target oxygen concentration based on the map data and the acquired engine load. The target oxygen concentration is an oxygen concentration at which the NOx emission amount is equal to or less than a reference value determined by environmental standards, and the engine load fluctuation is equal to or less than a predetermined value. This map data can also be created based on the operation data of the engine system 100 performed in advance.

続いて、EGR制御部63は、フィードバックゲインを設定する(ステップS5)。フィードバックゲインとは、後述の修正量の大きさを調整するための定数である。本実施形態では、運転状態に応じてフィードバックゲインが設定される。具体的には、フィードバックゲインは、エンジン負荷変動時にはエンジン負荷整定時に比べて小さく設定される。ただし、エンジン負荷変動時には、フィードバックゲインをゼロに設定してもよい。なお、「エンジン負荷変動時」とは所定時間あたりのエンジン負荷の変化量が所定量以上のときをいい、「エンジン負荷整定時」とは所定時間あたりのエンジン負荷の変化量が所定量未満のときをいう。   Subsequently, the EGR control unit 63 sets a feedback gain (step S5). The feedback gain is a constant for adjusting the magnitude of the correction amount described later. In the present embodiment, the feedback gain is set according to the operating state. Specifically, the feedback gain is set smaller when the engine load fluctuates than when the engine load is set. However, the feedback gain may be set to zero when the engine load fluctuates. “When engine load fluctuates” refers to when the amount of change in engine load per predetermined time is greater than or equal to a predetermined amount, and “when engine load is set” refers to when the amount of change in engine load per predetermined time is less than a predetermined amount. Say time.

続いて、EGR制御部63は、最適EGRガス流量の修正量を算出する(ステップS6)。具体的には、ステップS4で算出した目標酸素濃度と酸素濃度計23から取得した酸素濃度(実酸素濃度)との偏差がゼロとなる、又は、ゼロに近づくEGRガス流量の修正量をフィードバックゲインを用いて算出する。この修正量の算出には、フィードバック制御の演算を用いることができる。   Subsequently, the EGR control unit 63 calculates the correction amount of the optimum EGR gas flow rate (step S6). Specifically, the correction amount of the EGR gas flow rate in which the deviation between the target oxygen concentration calculated in step S4 and the oxygen concentration (actual oxygen concentration) acquired from the oxygen concentration meter 23 becomes zero or approaches zero is set as a feedback gain. Calculate using. For the calculation of the correction amount, a feedback control calculation can be used.

例えば、修正量を算出するにあたって比例制御(P制御)の演算を用いる場合、上記の偏差に比例ゲインを掛けたものを修正量とすることができる。この場合、比例ゲインがフィードバックゲインに相当する。また、PID制御の演算を用いた場合には、比例ゲインの他、積分ゲイン及び微分ゲインが、フィードバックゲインに相当する。なお、前述したように、フィードバックゲインは、エンジン負荷変動時とエンジン負荷整定時とでは異なるため、同じ偏差であってもエンジン負荷変動時とエンジン負荷整定時とでは、算出される修正量は異なることになる。   For example, when a proportional control (P control) calculation is used to calculate the correction amount, a value obtained by multiplying the deviation by a proportional gain can be used as the correction amount. In this case, the proportional gain corresponds to the feedback gain. In addition, when PID control calculation is used, integral gain and differential gain in addition to proportional gain correspond to feedback gain. As described above, since the feedback gain differs between the engine load fluctuation and the engine load settling time, even when the deviation is the same, the calculated correction amount differs between the engine load fluctuation time and the engine load settling time. It will be.

続いて、EGR制御部63は、ステップS3で算出した最適EGRガス流量にステップS6で算出した修正量(増加量の場合はプラス値、減少量の場合はマイナス値)を加えることで、修正EGRガス流量を算出する(ステップS7)。このように酸素濃度に基づいてフィードバック処理を行うことにより、EGRガス流量をより最適な値に制御し、ひいてはNOxの排出量の低減とエンジンシステム100の安定を両立させることができる。   Subsequently, the EGR control unit 63 adds the correction amount calculated in step S6 (a positive value for the increase amount and a negative value for the decrease amount) to the optimal EGR gas flow rate calculated in step S3, thereby correcting the EGR. A gas flow rate is calculated (step S7). By performing the feedback processing based on the oxygen concentration in this way, the EGR gas flow rate can be controlled to a more optimal value, and as a result, the reduction of NOx emission and the stability of the engine system 100 can both be achieved.

なお、本実施形態において、エンジン負荷変動時にはエンジン負荷整定時に比べてフィードバックゲインを小さく設定する理由は次のとおりである。すなわち、フィードフォワード処理では、エンジン負荷変動時には掃気ガスの酸素濃度を高く確保できるようEGRガス流量が制御される。ところが、フィードバック処理が行われると、フィードフォワード処理の意図に反して、エンジン負荷変動時であっても掃気ガスの酸素濃度が低くなるよう修正されるおそれがある。そのため、エンジン負荷変動時にはフィードバックゲインを小さく設定することで、フィードバック処理による影響を弱め、エンジン負荷変動時に運転状態が不安定になるのを防いでいるのである。   In the present embodiment, the reason why the feedback gain is set smaller when the engine load varies than when the engine load is set is as follows. That is, in the feedforward process, the EGR gas flow rate is controlled so that the oxygen concentration of the scavenging gas can be secured high when the engine load varies. However, when the feedback process is performed, the oxygen concentration of the scavenging gas may be corrected to be low even when the engine load fluctuates, contrary to the intention of the feedforward process. Therefore, by setting a small feedback gain when the engine load fluctuates, the influence of the feedback processing is weakened, and the operation state is prevented from becoming unstable when the engine load fluctuates.

<リミット処理>
次に、リミット処理について説明する。リミット処理では、EGRガス流量が所定の流量範囲内となるように処理が行われる。
<Limit processing>
Next, the limit process will be described. In the limit process, the process is performed so that the EGR gas flow rate falls within a predetermined flow rate range.

図3のステップS8乃至S13がリミット処理に相当する。EGR制御部63は、ステップS8において、EGRガス流量の上限流量及び下限流量を算出する。ここで、本実施形態では、EGRユニット50で取り込まれなかった排気ガスは、全て過給機40のタービン41に供給されることから、EGRガス流量は過給機40の回転数に直接影響する。例えば、EGRガス流量が多くなりすぎると、過給機40の回転数が低下することで掃気圧が低下する。その結果、運転状態が不安定となって、場合によっては失火するおそれがある。そこで、本実施形態では、EGRガス流量の上限流量を設けている。   Steps S8 to S13 in FIG. 3 correspond to limit processing. In step S8, the EGR control unit 63 calculates an upper limit flow rate and a lower limit flow rate of the EGR gas flow rate. Here, in the present embodiment, all the exhaust gas that has not been taken in by the EGR unit 50 is supplied to the turbine 41 of the supercharger 40, so that the EGR gas flow rate directly affects the rotational speed of the supercharger 40. . For example, when the EGR gas flow rate increases too much, the scavenging pressure decreases due to a decrease in the rotational speed of the supercharger 40. As a result, the operating state becomes unstable and in some cases there is a risk of misfire. Therefore, in this embodiment, an upper limit flow rate of the EGR gas flow rate is provided.

一方、前述の場合とは反対に、EGRガス流量が少なくなりすぎると、過給機40が過回転して破損するおそれがあり、また、掃気圧が上昇してエンジン本体10の筒内圧力が過上昇し、エンジン本体10が破損するおそれがある。そこで、本実施形態では、EGRガス流量の下限流量を設けている。つまり、本実施形態では、掃気圧が所定の圧力範囲内となるように、かつ、過給機回転数が所定の回転数範囲内となるように、EGRガス流量の上限流量及び下限流量を設けている。   On the other hand, contrary to the above case, if the EGR gas flow rate becomes too small, the supercharger 40 may over-rotate and be damaged, and the scavenging air pressure rises and the in-cylinder pressure of the engine body 10 increases. There is a risk that the engine body 10 will be excessively raised and damaged. Therefore, in this embodiment, a lower limit flow rate of the EGR gas flow rate is provided. That is, in the present embodiment, the upper limit flow rate and the lower limit flow rate of the EGR gas flow rate are provided so that the scavenging air pressure is within a predetermined pressure range and the supercharger rotational speed is within the predetermined rotational speed range. ing.

ただし、エンジン本体10から排出される排気ガスの流量はエンジン負荷によって異なることから、EGRガス流量の上限流量及び下限流量は運転状況に応じて変化させる必要がある。そこで、本実施形態では、ステップS8において、EGRガス流量の上限流量及び下限流量を算出している。EGRガス流量の上限流量及び下限流量の算出は、予め記憶したマップデータと取得したエンジン負荷に基づいて行うことができる。   However, since the flow rate of the exhaust gas discharged from the engine body 10 varies depending on the engine load, the upper limit flow rate and the lower limit flow rate of the EGR gas flow rate need to be changed according to the operating conditions. Therefore, in this embodiment, the upper limit flow rate and the lower limit flow rate of the EGR gas flow rate are calculated in step S8. Calculation of the upper limit flow rate and the lower limit flow rate of the EGR gas flow rate can be performed based on previously stored map data and the acquired engine load.

また、より直接的な方法として、掃気圧及び過給機回転に基づいてEGRガス流量の上限流量及び下限流量を算出してもよい。例えば、予め記憶したマップデータと取得した掃気圧に基づいてEGRガス流量の上限流量を算出するとともに、予め記憶したマップデータと取得した過給機回転数に基づいてEGRガス流量の上限流量を算出し、これら個別に算出したEGRガス流量の上限流量のうち小さい方の値を採用してもよい。同様に、予め記憶したマップデータと取得した掃気圧に基づいてEGRガス流量の下限流量を算出するとともに、予め記憶したマップデータと取得した過給機回転数に基づいてEGRガス流量の下限流量を算出し、これら個別に算出したEGRガス流量の下限流量のうち大きい方の値を採用してもよい。   As a more direct method, the upper limit flow rate and lower limit flow rate of the EGR gas flow rate may be calculated based on scavenging air pressure and supercharger rotation. For example, the upper limit flow rate of the EGR gas flow is calculated based on the map data stored in advance and the acquired scavenging pressure, and the upper limit flow rate of the EGR gas flow is calculated based on the map data stored in advance and the acquired turbocharger rotation speed. The smaller value of the upper limit flow rates of the individually calculated EGR gas flow rates may be employed. Similarly, the lower limit flow rate of the EGR gas flow rate is calculated based on the map data stored in advance and the acquired scavenging pressure, and the lower limit flow rate of the EGR gas flow rate is calculated based on the map data stored in advance and the acquired turbocharger rotation speed. The larger value of the lower limit flow rates of the calculated EGR gas flow rates may be employed.

続いて、EGR制御部63は、ステップS7で算出した修正EGRガス流量がステップS8で算出した上限流量よりも小さいか否かを判定する(ステップS9)。EGR制御部63は、ステップS9において、修正EGRガス流量が上限流量よりも小さくない(上限流量以上である)と判定した場合(ステップS9でNO)、この上限流量に対応する制御信号をEGRブロワ54に送信する(ステップS10)。これにより、EGRブロワ54は制御信号に対応する回転数で回転し、EGRガス流量は上限流量に設定される。そのため、運転状態が不安定になるのを回避することができる。   Subsequently, the EGR control unit 63 determines whether or not the corrected EGR gas flow rate calculated in step S7 is smaller than the upper limit flow rate calculated in step S8 (step S9). If the EGR control unit 63 determines in step S9 that the corrected EGR gas flow rate is not smaller than the upper limit flow rate (is equal to or higher than the upper limit flow rate) (NO in step S9), the EGR control unit 63 sends a control signal corresponding to the upper limit flow rate to (Step S10). Thereby, the EGR blower 54 rotates at the rotation speed corresponding to the control signal, and the EGR gas flow rate is set to the upper limit flow rate. Therefore, it is possible to avoid an unstable driving state.

一方、EGR制御部63は、ステップS9において、修正EGRガス流量が上限流量よりも小さいと判定した場合(ステップS9でYES)、修正EGRガス流量がステップS8で算出した下限流量よりも大きいか否かを判定する(ステップS11)。EGR制御部63は、ステップS11において、修正EGRガス流量が下限流量よりも大きくない(下限流量以下である)と判定した場合(ステップS11でNO)、下限流量に対応する制御信号をEGRブロワ54に送信する(ステップS12)。これにより、EGRブロワ54は制御信号に対応する回転数で回転し、EGRガス流量は下限流量に設定される。そのため、過給機40やエンジン本体10が破損するのを回避することができる。   On the other hand, if the EGR control unit 63 determines in step S9 that the corrected EGR gas flow rate is smaller than the upper limit flow rate (YES in step S9), whether or not the corrected EGR gas flow rate is larger than the lower limit flow rate calculated in step S8. Is determined (step S11). If the EGR control unit 63 determines in step S11 that the corrected EGR gas flow rate is not larger than the lower limit flow rate (below the lower limit flow rate) (NO in step S11), the EGR blower 54 sends a control signal corresponding to the lower limit flow rate. (Step S12). Thereby, the EGR blower 54 rotates at the rotation speed corresponding to the control signal, and the EGR gas flow rate is set to the lower limit flow rate. Therefore, damage to the supercharger 40 and the engine body 10 can be avoided.

一方、EGR制御部63は、修正EGRガス流量が下限流量よりも大きいと判定した場合(ステップS11でYES)は、修正EGRガス流量に対応する制御信号をEGRブロワ54に送信する。これにより、EGRブロワ54は制御信号に対応する回転数で回転し、EGR流量は修正EGRガス流量に設定される。なお、修正EGRガス流量は前述のとおり算出されたものであるため、エンジン負荷整定時には、NOx排出量が環境基準で定められた基準値以下となるとともに、エンジン負荷の振れ幅が所定以下となり、エンジン負荷変動時には運転状態が安定する。   On the other hand, if the EGR control unit 63 determines that the corrected EGR gas flow rate is larger than the lower limit flow rate (YES in step S11), the EGR control unit 63 transmits a control signal corresponding to the corrected EGR gas flow rate to the EGR blower 54. As a result, the EGR blower 54 rotates at the rotation speed corresponding to the control signal, and the EGR flow rate is set to the corrected EGR gas flow rate. Since the corrected EGR gas flow rate is calculated as described above, when the engine load is set, the NOx emission amount is not more than the reference value determined by the environmental standards, and the fluctuation width of the engine load is not more than a predetermined value. The operating state is stable when the engine load fluctuates.

なお、EGR制御部63は、ステップS10、S12、S13のいずれかを経ると、再度ステップS1に戻って、上記のステップS1乃至S13を繰り返す。   The EGR control unit 63 returns to step S1 again after any of steps S10, S12, and S13, and repeats steps S1 to S13 described above.

<変形例>
以上では、EGRブロワ54によって、EGRガス流量を調整するEGRガス流量調整部を構成する場合について説明したが、EGRブロワ54以外の機器によってEGRガス流量調整部を構成してもよく、EGRブロワ54とそれ以外の機器を組合せてEGRガス流量調整部を構成してもよい。
<Modification>
In the above, the case where the EGR gas flow rate adjusting unit that adjusts the EGR gas flow rate is configured by the EGR blower 54 has been described. However, the EGR gas flow rate adjusting unit may be configured by equipment other than the EGR blower 54. The EGR gas flow rate adjustment unit may be configured by combining other devices.

例えば、図4に示すように、EGR配管51のEGRガスクーラ53の上流部分とEGRブロワ54の下流部分とをつなぐバイパス配管55を設けるとともに、このバイパス配管55に開度調整可能なEGRガス流量調整弁56設け、EGRブロワ54とEGRガス流量調整弁56とを組合せてEGRガス流量調整部を構成してもよい。また、図1に示すエンジンシステム100のEGR配管51に、図4に示す流量調整弁56を直接設けてもよい。これらの場合、制御装置60からEGRブロワ54及びEGRガス流量調整弁56の一方又は両方に制御信号が送信され、EGR流量が制御される。   For example, as shown in FIG. 4, a bypass pipe 55 that connects the upstream portion of the EGR gas cooler 53 of the EGR pipe 51 and the downstream portion of the EGR blower 54 is provided, and the EGR gas flow rate adjustment that can adjust the opening degree is provided in the bypass pipe 55. The EGR gas flow rate adjusting unit may be configured by providing the valve 56 and combining the EGR blower 54 and the EGR gas flow rate adjusting valve 56. 4 may be directly provided in the EGR pipe 51 of the engine system 100 shown in FIG. In these cases, a control signal is transmitted from the control device 60 to one or both of the EGR blower 54 and the EGR gas flow rate adjustment valve 56 to control the EGR flow rate.

10 エンジン本体
40 過給機
50 EGRユニット
54 EGRブロワ(EGRガス流量調整部)
56 EGRガス流量調整弁(EGRガス流量調整部)
63 EGR制御部
100 エンジンシステム
10 Engine body 40 Supercharger 50 EGR unit 54 EGR blower (EGR gas flow rate adjustment unit)
56 EGR gas flow rate adjustment valve (EGR gas flow rate adjustment part)
63 EGR control unit 100 engine system

Claims (4)

EGRガスと新気を含む掃気ガスが供給されるエンジン本体と、
排気ガスの一部を取り込み、取り込んだ排気ガスをEGRガスとして前記エンジン本体に供給するとともに、EGRガス流量を調整するEGRガス流量調整部を有するEGRユニットと、
前記EGRユニットに取り込まれなかった残りの排気ガスによって駆動され、新気を昇圧して前記エンジン本体に供給する過給機と、
前記EGRガス流量調整部に制御信号を送信して、EGRガス流量を制御するEGR制御部と、を備え、
前記EGR制御部は、目標エンジン回転数、エンジン負荷、掃気圧、及び過給機回転数のうち複数のエンジン状態量を取得し、取得した各エンジン状態量の値に基づいて、予め記憶したマップデータから個別最適EGRガス流量をエンジン状態量毎にそれぞれ算出し、算出した複数の個別最適EGRガス流量のうち最も小さいものを最適EGRガス流量に選定し、選定した最適EGRガス流量に基づいて前記制御信号を生成する、エンジンシステム。
An engine body to which scavenging gas including EGR gas and fresh air is supplied;
An EGR unit that takes in a part of the exhaust gas, supplies the taken exhaust gas to the engine body as EGR gas, and has an EGR gas flow rate adjustment unit that adjusts the EGR gas flow rate;
A supercharger that is driven by the remaining exhaust gas that has not been taken into the EGR unit, boosts fresh air, and supplies it to the engine body;
An EGR control unit that controls the EGR gas flow rate by transmitting a control signal to the EGR gas flow rate adjustment unit,
The EGR control unit acquires a plurality of engine state quantities among a target engine speed, an engine load, a scavenging air pressure, and a supercharger speed, and stores a map stored in advance based on the acquired values of the engine state quantities. The individual optimum EGR gas flow rate is calculated for each engine state quantity from the data, the smallest one of the calculated individual optimum EGR gas flow rates is selected as the optimum EGR gas flow rate, and the above-mentioned based on the selected optimum EGR gas flow rate An engine system that generates control signals.
前記EGR制御部は、取得したエンジン負荷に基づいて掃気ガスの目標酸素濃度を算出し、前記目標酸素濃度と取得した掃気ガスの酸素濃度との偏差がゼロとなる又はゼロに近づくEGRガス流量の修正量を算出し、前記最適EGRガス流量に前記修正量を加えた修正EGRガス流量に基づいて前記制御信号を生成する、請求項1に記載のエンジンシステム。   The EGR control unit calculates a target oxygen concentration of the scavenging gas based on the acquired engine load, and an EGR gas flow rate at which a deviation between the target oxygen concentration and the acquired oxygen concentration of the scavenging gas becomes zero or approaches zero. The engine system according to claim 1, wherein a correction amount is calculated, and the control signal is generated based on a corrected EGR gas flow rate obtained by adding the correction amount to the optimum EGR gas flow rate. 前記EGR制御部は、エンジン負荷変動時には、前記修正量の大きさを調整するフィードバックゲインをエンジン負荷整定時に比べて小さく設定する、又は、ゼロに設定する、請求項2に記載のエンジンシステム。   The engine system according to claim 2, wherein the EGR control unit sets a feedback gain that adjusts the magnitude of the correction amount to be smaller than that at the time of engine load stabilization or to zero when the engine load fluctuates. 前記EGR制御部は、掃気圧が所定の圧力範囲内となるように、かつ、過給機回転数が所定の回転数範囲内となるように前記制御信号を生成する、請求項1乃至3のうちいずれか一の項に記載のエンジンシステム。   The said EGR control part produces | generates the said control signal so that scavenging air pressure may be in a predetermined pressure range, and a supercharger rotation speed will be in a predetermined rotation speed range. The engine system according to any one of the items.
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