JPH06288306A - Exhaust gas circulation device for diesel engine - Google Patents

Exhaust gas circulation device for diesel engine

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JPH06288306A
JPH06288306A JP5077982A JP7798293A JPH06288306A JP H06288306 A JPH06288306 A JP H06288306A JP 5077982 A JP5077982 A JP 5077982A JP 7798293 A JP7798293 A JP 7798293A JP H06288306 A JPH06288306 A JP H06288306A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
gas recirculation
engine
egr
engine operating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5077982A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Sakai
洋一 坂井
Yoshihisa Takeda
好央 武田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
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Publication of JPH06288306A publication Critical patent/JPH06288306A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the exhaust amount of NOx in various engine operating areas while HC and smoke is suppressed from being discharged. CONSTITUTION:In a low load area of an engine 10, an EGR valve 24 is duty- controlled while flow of exhaust gas to a branch exhaust gas circulation flow passage 23 is stopped by a switchover valve 22 for hot EGR. Also, in a medium load area, the EGR valve is duty-controlled while exhaust gas is cooled by an inter-cooler 29 by allowing flow of exhaust gas into the branch exhaust gas circulation flow passage for cold EGR. In a high load area, the EGR valve is closed to stop the EGR.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンの
排気還流装置に関し、特に、エンジンからの未燃炭化水
素(HC)およびスモーク(黒煙)の排出量を抑制しつ
つ、各種エンジン運転領域における窒素酸化物(NO
x)の排出量を低減可能な排気還流装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas recirculation system for a diesel engine, and more particularly, to suppressing unburned hydrocarbon (HC) and smoke (black smoke) emissions from the engine in various engine operating ranges. Nitrogen oxide (NO
x) The present invention relates to an exhaust gas recirculation device capable of reducing the emission amount.

【0002】[0002]

【従来の技術】エンジンからの排気ガスの一部を吸気通
路を介してシリンダ内に還流させるようにした排気還流
(EGR)装置を用いて、排気ガス中の有害成分である
NOxを低減させることが知られている。しかしなが
ら、この種のホットEGRによれば、高温の排気ガスが
エンジンの吸気通路内に導入されるために吸気温度が上
昇し、従って、シリンダ内での燃焼温度を十分に低減で
きず、EGRによるNOx低減効果が損なわれることが
ある。そこで、実開昭61ー48957号に開示されて
いるように、冷気発生装置により冷却した排気ガスを吸
気通路内に給送するようにしたコールドEGRが提案さ
れている。
2. Description of the Related Art Reduction of NOx which is a harmful component in exhaust gas by using an exhaust gas recirculation (EGR) device in which a part of exhaust gas from an engine is recirculated into a cylinder through an intake passage. It has been known. However, according to this type of hot EGR, the intake air temperature rises because high-temperature exhaust gas is introduced into the intake passage of the engine, and therefore, the combustion temperature in the cylinder cannot be sufficiently reduced, and the EGR causes The NOx reduction effect may be impaired. Therefore, as disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-48957, a cold EGR has been proposed in which exhaust gas cooled by a cool air generator is fed into the intake passage.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コール
ドEGRには、NOx低減効果が大きいという利点があ
る一方で、HC排出量が増大するという欠点がある。そ
こで、本発明者は、種々の実験を行ってホットEGRま
たはコールドEGRを行った場合およびEGRを行わな
い場合のエンジン排気特性を詳細に検討したところ、ホ
ットEGRには、HC及びNOxを同時に低減できると
いう長所がある一方で、吸入空気温度が高くなる中高負
荷域ではスモーク(黒煙)排出量が増大するという短所
があり、又、コールドEGRには、NOx低減効果が大
きくかつスモーク悪化が小さいという長所がある一方
で、上述の、HC排出量が大きいという短所があること
が明らかになった。
However, while cold EGR has the advantage of having a large NOx reduction effect, it has the drawback of increasing HC emissions. Therefore, the present inventor conducted various experiments to examine in detail the engine exhaust characteristics when hot EGR or cold EGR was performed and when EGR was not performed. As a result, hot EGR simultaneously reduced HC and NOx. While it has the advantage of being able to do so, it has the disadvantage that the amount of smoke (black smoke) emission increases in the middle and high load areas where the intake air temperature rises. In addition, cold EGR has a large NOx reduction effect and little smoke deterioration. While it has the advantage that it has the above-mentioned disadvantage that the amount of HC emission is large.

【0004】その一方で、エンジンが定速運転されてい
る場合、一般には、低負荷領域ではNOx及びスモーク
は少ないがHCが多く、中高負荷領域ではHCが少ない
がNOx及びスモークが多くなる。本発明は、上記知見
に基づいて創案されたもので、エンジンからのHC及び
スモークの排出量を抑制しつつ、各種エンジン運転領域
におけるNOxの排出量を低減可能な排気還流装置を提
供することを目的とする。
On the other hand, when the engine is operating at a constant speed, in general, there is a small amount of NOx and smoke in the low load region, but a large amount of HC, and a small amount of HC in the medium and high load region, but a large amount of NOx and smoke. The present invention was devised based on the above findings, and it is an object of the present invention to provide an exhaust gas recirculation device capable of reducing the emission amount of NOx in various engine operating regions while suppressing the emission amount of HC and smoke from the engine. To aim.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】エンジンの吸気管および
排気管に両端が接続された排気還流路を有する、ディー
ゼルエンジンの排気還流装置において、本発明は、排気
還流路に接続された分岐排気還流路を流れる排気ガスを
冷却するための冷却装置と、分岐排気還流路への排気ガ
ス流入を選択的に許容するための切換装置とを設け、エ
ンジン運転領域に応じて切換装置の作動を制御するよう
にしたことを特徴とする。
In an exhaust gas recirculation system for a diesel engine having an exhaust gas recirculation path whose both ends are connected to an intake pipe and an exhaust pipe of the engine, the present invention relates to a branch exhaust gas recirculation system connected to an exhaust gas recirculation path. A cooling device for cooling the exhaust gas flowing through the passage and a switching device for selectively allowing the exhaust gas to flow into the branch exhaust gas recirculation passage are provided, and the operation of the switching device is controlled according to the engine operating region. It is characterized by doing so.

【0006】好ましくは、エンジン負荷が第1の所定値
よりも小さい第1エンジン運転領域では、分岐排気還流
路への排気ガス流入が阻止されるように切換装置を作動
させ、エンジン負荷が第1の所定値よりも大きい第2エ
ンジン運転領域では、排気ガスが分岐排気還流路へ流入
するように切換装置を作動させて排気ガスを冷却装置に
より冷却する。より好ましくは、切換装置は切換弁を含
み、第1エンジン運転領域では、切換弁に、分岐排気還
流路への排気ガス流入を阻止する第1作動位置をとら
せ、第2エンジン運転領域では、切換弁に、分岐排気還
流路への排気ガス流入を許容する第2作動位置をとらせ
る。
Preferably, in the first engine operating region where the engine load is smaller than the first predetermined value, the switching device is operated so as to prevent the exhaust gas from flowing into the branch exhaust gas recirculation passage, and the engine load is set to the first engine load. In the second engine operating region larger than the predetermined value of, the switching device is operated so that the exhaust gas flows into the branch exhaust gas recirculation passage, and the exhaust gas is cooled by the cooling device. More preferably, the switching device includes a switching valve, and in the first engine operating region, the switching valve is set to the first operating position for blocking the inflow of exhaust gas into the branch exhaust gas recirculation passage, and in the second engine operating region, The switching valve is set to the second operating position that allows the exhaust gas to flow into the branch exhaust gas recirculation passage.

【0007】好ましくは、排気還流路から吸気管へ流入
する排気ガスの流量を制御するための流量制御装置を設
け、第1及び第2エンジン運転領域では、吸気管への排
気ガスの流入量がエンジン運転状態に応じて変化するよ
うに流量制御装置を作動させ、第1の所定値よりも大き
い第2の所定値よりもエンジン負荷が大きい第3エンジ
ン運転領域では、吸気管への排気ガスの流入が阻止され
るように流量制御装置を作動させる。より好ましくは、
流量制御装置は流量制御弁を含み、第1及び第2エンジ
ン運転領域では流量制御弁の開度をエンジン運転状態に
応じて制御し、第3エンジン運転領域では流量制御弁を
閉じる。
Preferably, a flow rate control device for controlling the flow rate of the exhaust gas flowing from the exhaust gas recirculation path to the intake pipe is provided, and the inflow amount of the exhaust gas to the intake pipe is set in the first and second engine operating regions. In the third engine operating region in which the flow rate control device is operated so as to change according to the engine operating state and the engine load is larger than the second predetermined value that is larger than the first predetermined value, the exhaust gas to the intake pipe is Operate the flow control device to prevent inflow. More preferably,
The flow rate control device includes a flow rate control valve, controls the opening degree of the flow rate control valve according to the engine operating state in the first and second engine operating regions, and closes the flow rate control valve in the third engine operating region.

【0008】[0008]

【作用】現在のエンジン運転領域に応じて切換装置の作
動が制御される。分岐排気還流路への排気ガス流入を許
容するように切換装置が作動すると、エンジンの排気管
からの排気ガスが、排気還流路の上流側を介して分岐排
気還流路へ流入し、次いで、分岐排気還流路を流れる排
気ガスが冷却装置により冷却される。冷却された排気ガ
スは、分岐排気還流路から例えば排気還流路の下流側を
介してエンジンの吸気管に流入する。この結果、吸気温
度が低下し、これによりエンジンからのNOxおよびス
モーク排出量が低減される。一方、分岐排気還流路への
排気ガス流入を阻止するように切換装置が作動すると、
排気ガスは、排気還流路を介して吸気管に直接流入す
る。この結果、排気ガス冷却(コールドEGR)が行わ
れず、ホットEGRによりNOxおよびHC排出量が低
減される。
The operation of the switching device is controlled according to the current engine operating range. When the switching device operates so as to allow the exhaust gas to flow into the branch exhaust gas recirculation passage, the exhaust gas from the engine exhaust pipe flows into the branch exhaust gas recirculation passage via the upstream side of the exhaust gas recirculation passage, and then to the branch exhaust gas recirculation passage. The exhaust gas flowing through the exhaust gas recirculation passage is cooled by the cooling device. The cooled exhaust gas flows into the intake pipe of the engine from the branch exhaust gas recirculation passage, for example, via the downstream side of the exhaust gas recirculation passage. As a result, the intake air temperature decreases, which reduces NOx and smoke emissions from the engine. On the other hand, when the switching device operates so as to prevent the exhaust gas from flowing into the branch exhaust gas recirculation passage,
The exhaust gas directly flows into the intake pipe via the exhaust gas recirculation passage. As a result, exhaust gas cooling (cold EGR) is not performed, and NOx and HC emissions are reduced by hot EGR.

【0009】第1エンジン運転領域における分岐排気還
流路への排気ガス流入を阻止する一方、第2エンジン運
転領域における分岐排気還流路への排気ガス流入を許容
して排気ガスを冷却装置により冷却するようにした本発
明の好適な態様によれば、HC排出量が多い第1エンジ
ン運転領域でホットEGRが行われてNOx排出と共に
HC排出が抑制され、NOxおよびスモーク排出量が多
い第2エンジン運転領域でコールドEGRが行われてN
Ox排出と共にスモーク排出が抑制される。
The exhaust gas is prevented from flowing into the branch exhaust gas recirculation passage in the first engine operating region, while the exhaust gas is allowed to flow into the branch exhaust gas recirculating passage in the second engine operating region to cool the exhaust gas by the cooling device. According to the preferred embodiment of the present invention, the hot EGR is performed in the first engine operation region where the HC emission amount is large, the HC emission is suppressed together with the NOx emission, and the second engine operation where the NOx and smoke emission amounts are large. Cold EGR is performed in the area and N
Smoke emission is suppressed together with Ox emission.

【0010】切換弁を含む切換装置を備えた本発明の特
定の態様では、切換弁の作動位置を制御することによ
り、ホットEGRとコールドEGR間での切換えが行わ
れる。排気還流路から吸気管へ流入する排気ガスの流量
を制御するための流量制御装置を設けた本発明の特定の
態様において、第1及び第2エンジン運転領域では、吸
気管への排気ガス流入量ひいてはEGR率が、例えばエ
ンジン負荷とエンジン回転数とで表されるエンジン運転
状態に応じて最適に制御される。又、第3エンジン運転
領域では、吸気管への排気ガス流入が流量制御装置によ
り阻止され、エンジン負荷が大きい第3エンジン運転領
域におけるホットEGRおよびコールドEGRの実行が
阻止され、EGRの実行に伴うスモーク悪化が防止され
る。流量制御弁を含む流量制御装置を備えた本発明の特
定の態様では、EGR率制御のために流量制御弁の開度
(オンオフデューティ比)が制御され、EGRの実行を
阻止すべくデューティ比が「0」にされる。
In a particular aspect of the invention with a switching device including a switching valve, switching between hot EGR and cold EGR is accomplished by controlling the operating position of the switching valve. In a particular aspect of the present invention in which a flow rate control device for controlling the flow rate of exhaust gas flowing from the exhaust gas recirculation passage to the intake pipe is provided, in the first and second engine operating regions, the amount of exhaust gas flowing into the intake pipe is increased. As a result, the EGR rate is optimally controlled according to the engine operating state represented by, for example, the engine load and the engine speed. Further, in the third engine operating region, the exhaust gas flow into the intake pipe is blocked by the flow rate control device, execution of hot EGR and cold EGR in the third engine operating region where the engine load is large is blocked, and the execution of EGR is accompanied. Smoke deterioration is prevented. In a specific aspect of the present invention including a flow rate control device including a flow rate control valve, the opening degree (on / off duty ratio) of the flow rate control valve is controlled for EGR rate control, and the duty ratio is set to prevent execution of EGR. It is set to "0".

【0011】[0011]

【実施例】図1を参照して、本発明の一実施例による排
気還流(EGR)装置を説明する。EGR装置が装備さ
れるディーゼルエンジン10の吸気側および排気側には
吸気管12および排気管13が夫々接続されている。吸
気管12にはエアクリーナ14が配設され、排気管13
にはマフラ16が配設されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An exhaust gas recirculation (EGR) device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. An intake pipe 12 and an exhaust pipe 13 are connected to the intake side and the exhaust side of a diesel engine 10 equipped with an EGR device, respectively. An air cleaner 14 is provided in the intake pipe 12, and an exhaust pipe 13
A muffler 16 is arranged in the.

【0012】EGR装置は、排気還流路21を備え、排
気還流路21の上流側の端21aは排気管13に接続さ
れ、下流側端21bは吸気管12に接続されている。そ
して、排気還流路21の上流側通路部と中間通路部との
間には切換弁22が配され、切換弁22は、排気還流路
21の上流側通路部に連通する入口ポート22aと、排
気還流路21の中間通路部に連通する第1出口ポート2
2bと、分岐排気還流路23に連通する第2出口ポート
22cとを有している。分岐排気還流路23の上流側の
端は切換弁22を介して排気還流路21の上流側通路部
に接続され、下流側端は排気還流路21の中間通路部に
接続されている。
The EGR device has an exhaust gas recirculation passage 21, an upstream end 21a of the exhaust gas recirculation passage 21 is connected to the exhaust pipe 13, and a downstream end 21b thereof is connected to the intake pipe 12. A switching valve 22 is arranged between the upstream passage portion and the intermediate passage portion of the exhaust gas recirculation passage 21, and the switching valve 22 has an inlet port 22a communicating with the upstream passage portion of the exhaust gas recirculation passage 21 and an exhaust gas. First outlet port 2 communicating with the intermediate passage portion of the return passage 21
2 b and a second outlet port 22 c communicating with the branch exhaust gas recirculation passage 23. The upstream end of the branched exhaust gas recirculation passage 23 is connected to the upstream passage portion of the exhaust gas recirculation passage 21 via the switching valve 22, and the downstream end thereof is connected to the intermediate passage portion of the exhaust gas recirculation passage 21.

【0013】切換弁22は、第1出口ポート22bを開
閉するための第1弁体22dと、これと一体移動自在で
あって第2出口ポート22cを開閉するための第2弁体
22eと、ソレノイド22fとを含み、ソレノイド22
fが励磁されると第1出口ポート22bが開くと共に第
2出口ポート22cが閉じる一方、ソレノイド22fが
消磁されると第1出口ポート22bが閉じる共に第2出
口ポート22cが開くようになっている。
The switching valve 22 includes a first valve body 22d for opening and closing the first outlet port 22b, and a second valve body 22e which is movable integrally with the first valve body 22d for opening and closing the second outlet port 22c. Including the solenoid 22f, the solenoid 22
When f is excited, the first outlet port 22b is opened and the second outlet port 22c is closed, while when the solenoid 22f is demagnetized, the first outlet port 22b is closed and the second outlet port 22c is opened. .

【0014】また、排気還流路21の中間通路部と下流
側通路部との間には、排気還流弁(EGR弁)24が配
設されている。EGR弁24は、弁室24f内に配され
排気還流路21を開閉するための弁体24aと、弁体2
4aに連結されたダイヤフラム24bと、排気還流路2
1を閉じる方向にダイヤフラム24bを介して弁体24
aを付勢するスプリング24cとを有している。そし
て、ダイヤフラム24bとハウジング24dとにより画
成される負圧室24eは、常閉型電磁弁26が途中に配
された負圧路25を介して、負圧源に接続されている。
EGR弁24は、電磁弁26と協働して、排気還流路2
1から吸気管12へ流入する排気ガスの流量を制御する
ための流量制御弁を構成している。
An exhaust gas recirculation valve (EGR valve) 24 is arranged between the intermediate passage portion and the downstream passage portion of the exhaust gas recirculation passage 21. The EGR valve 24 is provided in a valve chamber 24f, and a valve body 24a for opening and closing the exhaust gas recirculation passage 21 and a valve body 2 are provided.
Diaphragm 24b connected to 4a and exhaust gas recirculation passage 2
1 through the diaphragm 24b in the direction of closing 1
and a spring 24c for biasing a. The negative pressure chamber 24e defined by the diaphragm 24b and the housing 24d is connected to a negative pressure source via a negative pressure path 25 in which a normally closed solenoid valve 26 is arranged.
The EGR valve 24 cooperates with the electromagnetic valve 26 to form the exhaust gas recirculation passage 2
A flow rate control valve for controlling the flow rate of exhaust gas flowing from 1 to the intake pipe 12 is configured.

【0015】EGR装置は、エンジン運転状態に応じて
切換弁22及びEGR弁24の作動を制御するための、
マイクロプロセッサ,メモリ,入出力回路などからなる
コントローラ27を更に備えている。コントローラ27
の入力側には、参照符号28により一括して示すエンジ
ン運転状態を検出するための、エンジン回転数センサ,
吸気量センサなどを含む各種センサが接続され、コント
ローラ27の出力側には切換弁22のソレノイド22f
および電磁弁26が接続されている。
The EGR device controls the operation of the switching valve 22 and the EGR valve 24 according to the engine operating state.
The controller 27 further includes a microprocessor, a memory, an input / output circuit, and the like. Controller 27
On the input side of the engine speed sensor for detecting the engine operating state collectively indicated by reference numeral 28,
Various sensors including an intake amount sensor are connected, and the solenoid 22f of the switching valve 22 is connected to the output side of the controller 27.
And the solenoid valve 26 is connected.

【0016】本実施例では、第1及び第2エンジン運転
領域I,II(図2)でホットEGR及びコールドEG
Rを夫々実行すると共に第3エンジン運転領域IIIで
はホットEGR及びコールドEGRの実行を阻止し、ホ
ットEGR又はコールドEGRの実行時には、例えばエ
ンジン負荷とエンジン回転数とにより表されるエンジン
運転状態に応じて、電磁弁26のオンオフデューティ比
(平均開度)ひいてはEGR率を最適に制御するように
している。そして、第1及び第2運転領域I,IIの上
限負荷は、全負荷の例えば8分の4および8分の7に夫
々設定される。
In this embodiment, hot EGR and cold EG are performed in the first and second engine operating regions I and II (FIG. 2).
R is executed respectively, and execution of hot EGR and cold EGR is blocked in the third engine operating region III, and during execution of hot EGR or cold EGR, for example, according to the engine operating state represented by the engine load and the engine speed. Thus, the on / off duty ratio (average opening degree) of the solenoid valve 26 and thus the EGR rate are controlled optimally. Then, the upper limit loads of the first and second operation regions I and II are set to, for example, 4/8 and 7/8 of the total load, respectively.

【0017】ホットEGR又はコールドEGRを選択的
に実行するため、コントローラ50のメモリには、予め
設定したマップが格納されている。このマップには、各
種エンジン運転状態(エンジン負荷とエンジン回転数と
の種々の組合せ)の夫々がどの運転領域に属するのかを
示す情報が設定され、又、第1又は第2運転領域に属す
るエンジン運転状態の夫々に関する、電磁弁26の目標
デューティ比が設定されている。
A preset map is stored in the memory of the controller 50 in order to selectively execute hot EGR or cold EGR. In this map, information indicating which operating region each of various engine operating states (various combinations of engine load and engine speed) belongs to is set, and the engine belonging to the first or second operating region is set. The target duty ratio of the solenoid valve 26 for each operating state is set.

【0018】EGR装置は、分岐排気還流路23の途中
に冷却装置として設けたインタクーラ29を更に備え、
コールドEGRの実行時に、分岐排気還流路23内を流
れる排気ガスをインタクーラ29により冷却するように
している。以下、図3を参照して、上記構成の排気還流
装置の作動を説明する。エンジン運転中、コントローラ
50のプロセッサは、図3に示すEGR制御ルーチンを
所定周期で繰り返し実行する。EGR制御ルーチンの各
々の実行サイクルにおいて、プロセッサは、例えば、エ
ンジン回転数センサ出力および吸気量センサ出力を先ず
読み込み、エンジン回転数およびエンジン負荷によって
表される現在のエンジン運転状態が第3エンジン運転領
域IIIに入るか否かをコントローラ50のメモリに格
納されたマップを参照して判別する(ステップS1)。
この判別結果が否定であれば、プロセッサは、マップを
参照して、現在のエンジン運転状態に対応する電磁弁2
6の目標デューティ比を求め、このデューティ比での電
磁弁26を開閉駆動する(ステップS2)。
The EGR device further includes an intercooler 29 provided as a cooling device in the middle of the branch exhaust gas recirculation path 23,
During execution of cold EGR, the exhaust gas flowing in the branch exhaust gas recirculation path 23 is cooled by the intercooler 29. Hereinafter, the operation of the exhaust gas recirculation device having the above configuration will be described with reference to FIG. During engine operation, the processor of the controller 50 repeatedly executes the EGR control routine shown in FIG. 3 at a predetermined cycle. In each execution cycle of the EGR control routine, for example, the processor first reads the engine speed sensor output and the intake air amount sensor output, and the current engine operating state represented by the engine speed and the engine load is the third engine operating region. Whether to enter III or not is determined by referring to the map stored in the memory of the controller 50 (step S1).
If the determination result is negative, the processor refers to the map and refers to the solenoid valve 2 corresponding to the current engine operating state.
The target duty ratio of 6 is obtained, and the solenoid valve 26 is driven to open and close with this duty ratio (step S2).

【0019】電磁弁26が閉じると、負圧路25を介す
る吸気管12からEGR弁24の負圧室24eへの負圧
供給が遮断され、バネ24cのばね力で閉じ方向に付勢
される弁体24aにより排気還流路21が閉じられる。
一方、電磁弁26が開くと、負圧室24eに負圧が供給
され、弁体24aがバネ24cのばね力に抗して開方向
にリフトして排気還流路21が開く。
When the electromagnetic valve 26 is closed, the negative pressure supply from the intake pipe 12 to the negative pressure chamber 24e of the EGR valve 24 via the negative pressure passage 25 is cut off, and the spring force of the spring 24c urges the negative pressure. The exhaust gas recirculation passage 21 is closed by the valve body 24a.
On the other hand, when the solenoid valve 26 is opened, negative pressure is supplied to the negative pressure chamber 24e, the valve body 24a is lifted in the opening direction against the spring force of the spring 24c, and the exhaust gas recirculation passage 21 is opened.

【0020】ステップS2に続くステップS3におい
て、プロセッサは、現在のエンジン運転状態が第2運転
領域IIに入るか否かを判別する。この判別結果が否
定、すなわち現在のエンジン運転状態が第1運転領域I
に入っていると判別すると、プロセッサは、切換弁22
のソレノイド22fに例えばハイレベルの制御出力を送
出し(ステップS4)、今回サイクルでのEGR制御を
終了する。
In step S3 following step S2, the processor determines whether or not the current engine operating state falls within the second operating region II. This determination result is negative, that is, the current engine operating state is the first operating region I.
If it is determined that the switch valve 22
For example, a high-level control output is sent to the solenoid 22f (step S4), and the EGR control in this cycle ends.

【0021】ステップS4でソレノイド22fが励磁さ
れると、弁体22dが第1出口ポート22bからリフト
して該ポートが開くと共に弁体22eにより第2出口ポ
ート22cが閉じられる。従って、排気管13内を流れ
る排気ガスの一部が、排気還流路21の上流側通路部,
切換弁22および排気還流通路21の中間通路部を介し
て、EGR弁24の弁室24fに流入する。ステップS
2での電磁弁26の開閉駆動に伴って弁体24aがリフ
トしたとき、排気ガスが、弁室24fから排気還流路2
1の下流側通路部を介して吸気管12内に流入する。す
なわち、ホットEGRが開始される。ホットEGRは、
エンジンが第1エンジン運転領域Iで運転されている限
り、継続して実行される。
When the solenoid 22f is excited in step S4, the valve body 22d is lifted from the first outlet port 22b to open the port and the valve body 22e closes the second outlet port 22c. Therefore, a part of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 13 is not connected to the upstream passage portion of the exhaust gas recirculation passage 21,
It flows into the valve chamber 24 f of the EGR valve 24 via the switching valve 22 and the intermediate passage portion of the exhaust gas recirculation passage 21. Step S
When the valve body 24a is lifted due to the opening / closing drive of the electromagnetic valve 26 in FIG. 2, the exhaust gas flows from the valve chamber 24f to the exhaust gas recirculation passage 2
1 flows into the intake pipe 12 via the downstream side passage portion. That is, hot EGR is started. Hot EGR is
As long as the engine is operating in the first engine operating region I, it is continuously executed.

【0022】その後のEGR制御サイクルのステップS
3において、エンジンが第2運転領域IIで運転されて
いると判別すると、プロセッサは、切換弁22のソレノ
イド22fに例えばローレベルの制御出力を送出し(ス
テップS5)、今回サイクルでのEGR制御を終了す
る。ステップS5でソレノイド22fが消磁されると、
弁体22dにより第1出口ポート22bが閉じられる共
に弁体22eがリフトして第2出口ポート22cが開
く。従って、排気管13内を流れる排気ガスの一部が、
排気還流路21の上流側通路部及び切換弁22を介して
分岐排気還流路23に流入する。排気ガスは分岐排気還
流路23を流れる間にインタクーラ29により冷却さ
れ、次いで、排気還流路21の中間通路部を介してEG
R弁24の弁室24f内に流入する。そして、電磁弁2
6の開閉駆動に伴って弁体24aがリフトしたとき、冷
却済みの排気ガスが、弁室24fから排気還流路21の
下流側通路部を介して吸気管12内に流入する。すなわ
ち、コールドEGRが開始される。コールドEGRは、
エンジンが第2エンジン運転領域IIで運転されている
限り、継続して実行される。
Step S of the subsequent EGR control cycle
When it is determined in 3 that the engine is operating in the second operating region II, the processor sends, for example, a low-level control output to the solenoid 22f of the switching valve 22 (step S5) to perform the EGR control in this cycle. finish. When the solenoid 22f is demagnetized in step S5,
The valve body 22d closes the first outlet port 22b, lifts the valve body 22e, and opens the second outlet port 22c. Therefore, a part of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 13 is
It flows into the branched exhaust gas recirculation path 23 via the upstream side passage portion of the exhaust gas recirculation path 21 and the switching valve 22. The exhaust gas is cooled by the intercooler 29 while flowing through the branched exhaust gas recirculation passage 23, and then is exhausted through the intermediate passage portion of the exhaust gas recirculation passage 21 to the EG.
It flows into the valve chamber 24f of the R valve 24. And solenoid valve 2
When the valve body 24a is lifted in association with the opening / closing operation of 6, the cooled exhaust gas flows into the intake pipe 12 from the valve chamber 24f through the downstream passage portion of the exhaust gas recirculation passage 21. That is, cold EGR is started. Cold EGR is
As long as the engine is operating in the second engine operating region II, it is continuously executed.

【0023】その後のEGR制御サイクルのステップS
1において、エンジンが第3エンジン運転領域IIIで
運転されていると判別すると、プロセッサは、電磁弁2
6のデューティ比を「0」に設定する(ステップS
6)。この結果、排気還流路21がEGR弁24の弁体
24aによって閉じられたままになり、コールドEGR
が阻止される。
Step S of the subsequent EGR control cycle
1, it is determined that the engine is operating in the third engine operating region III, the processor determines that the solenoid valve 2
The duty ratio of 6 is set to "0" (step S
6). As a result, the exhaust gas recirculation path 21 remains closed by the valve body 24a of the EGR valve 24, and the cold EGR
Is blocked.

【0024】更に、その後のエンジン運転状態変化に応
じて、ホットEGR又はコールドEGRが実行され、或
は、ホットEGRおよびコールドEGRの実行が阻止さ
れる。なお、第1エンジン運転領域Iから第3エンジン
運転領域IIIへの移行時、上述の第2エンジンエンジ
ン運転領域IIから第3エンジン運転領域IIIへの移
行の場合と同様の手順でホットEGRが阻止されること
になる。
Further, the hot EGR or the cold EGR is executed or the execution of the hot EGR and the cold EGR is blocked in accordance with the subsequent change in the engine operating state. When the first engine operating range I is shifted to the third engine operating range III, the hot EGR is blocked by the same procedure as the above-mentioned transition from the second engine operating range II to the third engine operating range III. Will be done.

【0025】上述のEGR制御ルーチンを実行する結
果、HC排出量が多い第1運転領域IでホットEGRが
行われてNOx排出と共にHC排出が抑制され、NOx
及びスモーク排出量が多い第2運転領域IIでコールド
EGRが行われてNOx排出と共にスモーク排出が抑制
され、更に、エンジン負荷が大きい第3運転領域III
におけるホットEGR及びコールドEGRの実行が阻止
されてEGRの実行に伴うスモーク悪化が防止される。
As a result of executing the above EGR control routine, hot EGR is performed in the first operating region I where the amount of HC emission is large, and NOx emission and HC emission are suppressed.
And, the cold EGR is performed in the second operation region II where the smoke emission amount is large, the smoke emission is suppressed together with the NOx emission, and further, the third operation region III where the engine load is large.
The execution of hot EGR and cold EGR in the above is prevented, and the smoke deterioration due to the execution of EGR is prevented.

【0026】図4は、本実施例の排気還流装置を装備し
たディーゼルエンジンの、13モード方式の測定走行モ
ードにおける排気ガス特性を例示する。図4において、
モード番号を横軸にとると共に、EGR率,スモーク
量,HC量及びNOx量を縦軸にとって排気ガス特性を
示した。図4中、四角(□),三角(△)及び丸(○)
のマークが、コールドEGR,ホットEGRおよびEG
Rなしに夫々対応し、又、モード番号10,11及び1
2がエンジンの高負荷域に対応している。
FIG. 4 exemplifies the exhaust gas characteristics of the diesel engine equipped with the exhaust gas recirculation system of this embodiment in the 13-mode measurement traveling mode. In FIG.
The exhaust gas characteristics are shown with the horizontal axis representing the mode number and the vertical axis representing the EGR rate, smoke amount, HC amount and NOx amount. In Figure 4, squares (□), triangles (△) and circles (○)
Mark indicates cold EGR, hot EGR and EG
Corresponds to each without R, and mode numbers 10, 11 and 1
2 corresponds to the high load area of the engine.

【0027】図4を参照すると、ホットEGRでのEG
R率に比べてコールドEGRでのEGR率が相当に小さ
いにもかかわらず、コールドEGRにより、ホットEG
Rと同等のNOx低減効果が達成されることが分かり、
従って、同一EGR率では、コールドEGRのNOx低
減効果はホットEGRのそれを上回ると解される。又、
コールドEGRを実行すると、スモーク量がEGRなし
の場合と同等まで抑制される一方で、HC量が増大する
ことが分かる。
Referring to FIG. 4, EG in hot EGR
Even though the EGR rate in cold EGR is considerably smaller than the R rate, the hot E
It was found that the NOx reduction effect equivalent to that of R was achieved,
Therefore, at the same EGR rate, the NOx reduction effect of cold EGR is understood to exceed that of hot EGR. or,
It can be seen that when cold EGR is executed, the amount of smoke is suppressed to the same level as in the case without EGR, while the amount of HC increases.

【0028】本発明は、上記実施例に限定されず、種々
の変形が可能である。例えば、実施例では排気ガスを冷
却するための冷却装置としてインタクーラ29を用いた
が、空冷式,水冷式などの各種冷却装置を使用可能であ
る。又、上記実施例では、第1運転領域Iと第2運転領
域IIとの間での移行時に切換弁22の作動状態を開か
ら閉へ或は閉から開へ直ちに切換えるようにしたが、切
換弁22の開度をデューティ制御するなどして切換弁2
2の作動状態を徐々に切換えても良い。
The present invention is not limited to the above embodiment, but various modifications can be made. For example, in the embodiment, the intercooler 29 is used as a cooling device for cooling the exhaust gas, but various cooling devices such as an air cooling type and a water cooling type can be used. In the above embodiment, the operating state of the switching valve 22 is immediately switched from open to closed or from closed to open at the time of transition between the first operating region I and the second operating region II. The switching valve 2 is controlled by duty-controlling the opening degree of the valve 22.
The operating state of 2 may be gradually switched.

【0029】[0029]

【発明の効果】上述のように、本発明は、排気還流路に
接続された分岐排気還流路を流れる排気ガスを冷却する
ための冷却装置と、分岐排気還流路への排気ガス流入を
選択的に許容するための切換装置とを設け、エンジン運
転領域に応じて切換装置の作動を制御するようにしたの
で、エンジンからのHC及びスモークの排出量を抑制し
つつ、各種エンジン運転領域におけるNOxの排出量を
低減できる。
As described above, according to the present invention, the cooling device for cooling the exhaust gas flowing through the branch exhaust gas recirculation passage connected to the exhaust gas recirculation passage and the exhaust gas inflow into the branch exhaust gas recirculation passage are selectively selected. Since the operation of the switching device is controlled in accordance with the engine operating region, the amount of HC and smoke emitted from the engine is suppressed, and NOx in various engine operating regions is controlled. The amount of emissions can be reduced.

【0030】また、第1エンジン運転領域における分岐
排気還流路への排気ガス流入を阻止する一方、第2エン
ジン運転領域における分岐排気還流路への排気ガス流入
を許容して排気ガスを冷却装置により冷却するようにし
た本発明の好適な態様によれば、HC排出量が多い第1
エンジン運転領域でホットEGRを行うのでNOx排出
と共にHC排出を抑制でき、NOxおよびスモーク排出
量が多い第2エンジン運転領域でコールドEGRを行う
のでNOx排出と共にスモーク排出を抑制できる。更
に、切換弁を含む切換装置を備えた本発明の特定の態様
では、切換弁の作動位置を制御してホットEGRとコー
ルドEGR間での切換えを行うので、この切換えを確実
かつ簡便に行える。
Further, while preventing the exhaust gas from flowing into the branch exhaust gas recirculation passage in the first engine operating region, the exhaust gas is allowed to flow into the branch exhaust gas recirculating passage in the second engine operating region by the cooling device. According to a preferred aspect of the present invention in which cooling is performed, the first HC emission amount is high.
Since hot EGR is performed in the engine operating region, HC emission as well as NOx emission can be suppressed, and cold EGR is performed in the second engine operating region in which NOx and smoke emission amounts are large, so that NOx emission and smoke emission can be suppressed. Further, according to the specific aspect of the present invention including the switching device including the switching valve, since the operating position of the switching valve is controlled to switch between the hot EGR and the cold EGR, this switching can be performed reliably and easily.

【0031】排気還流路から吸気管へ流入する排気ガス
の流量を制御するための流量制御装置を設けた本発明の
特定の態様によれば、第1及び第2エンジン運転領域で
は吸気管への排気ガス流入量をエンジン運転状態に応じ
て制御し、第3エンジン運転領域では吸気管への排気ガ
ス流入を流量制御装置により阻止するようにしたので、
第1及び第2運転域でのEGR率を最適にでき、エンジ
ン負荷が大きい第3エンジン運転領域ではEGRの実行
に伴うスモーク悪化が防止される。更に、流量制御弁を
含む流量制御装置を備えた本発明の特定の態様では、E
GR実行阻止を含むEGR率制御を流量制御弁により行
うので、EGR率を最適にできる。
According to a particular aspect of the present invention, which is provided with a flow control device for controlling the flow rate of the exhaust gas flowing from the exhaust gas recirculation path to the intake pipe, the intake pipe is controlled in the first and second engine operating regions. Since the amount of inflow of exhaust gas is controlled according to the engine operating condition and the inflow of exhaust gas to the intake pipe is blocked by the flow rate control device in the third engine operating region,
The EGR rate in the first and second operating ranges can be optimized, and the smoke deterioration due to the execution of EGR can be prevented in the third engine operating range where the engine load is large. Further, in certain aspects of the invention with a flow control device including a flow control valve, E
Since the EGR rate control including the GR execution inhibition is performed by the flow rate control valve, the EGR rate can be optimized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】ディーゼルエンジンに装備される、本発明の一
実施例による排気還流装置を示す一部断面概略図であ
る。
FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view showing an exhaust gas recirculation system according to an embodiment of the present invention installed in a diesel engine.

【図2】図1のコントローラにより実行されるEGR制
御に関連する第1ないし第3エンジン運転領域I〜II
Iを示すグラフである。
2 is a first to third engine operating range I to II related to EGR control executed by the controller of FIG. 1;
It is a graph which shows I.

【図3】図1のコントローラにより実行されるEGR制
御ルーチンを示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing an EGR control routine executed by the controller of FIG.

【図4】図1の排気還流装置を装備したディーゼルエン
ジンの、13モード方式の測定走行モードにおける排気
ガス特性を例示するグラフである。
FIG. 4 is a graph illustrating an exhaust gas characteristic of a diesel engine equipped with the exhaust gas recirculation device of FIG. 1 in a 13-mode measurement traveling mode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 吸気管 13 排気管 21 排気還流路 22 切換弁 23 分岐排気還流路 24 排気還流弁 26 電磁弁 27 コントローラ 28 センサ 29 インタクーラ 12 intake pipe 13 exhaust pipe 21 exhaust gas recirculation path 22 switching valve 23 branch exhaust gas recirculation path 24 exhaust gas recirculation valve 26 electromagnetic valve 27 controller 28 sensor 29 intercooler

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エンジンの吸気管および排気管に両端が
接続された排気還流路を有する排気還流装置において、
前記排気還流路に接続された分岐排気還流路を流れる排
気ガスを冷却するための冷却装置と、前記分岐排気還流
路への排気ガス流入を選択的に許容するための切換装置
とを設け、エンジン運転領域に応じて前記切換装置の作
動を制御するようにしたことを特徴とする、ディーゼル
エンジンの排気還流装置。
1. An exhaust gas recirculation system having an exhaust gas recirculation path, both ends of which are connected to an intake pipe and an exhaust pipe of an engine,
An engine is provided with a cooling device for cooling the exhaust gas flowing through the branch exhaust gas recirculation passage connected to the exhaust gas recirculation passage, and a switching device for selectively allowing the exhaust gas to flow into the branch exhaust gas recirculation passage. An exhaust gas recirculation device for a diesel engine, characterized in that the operation of the switching device is controlled in accordance with an operating region.
【請求項2】 エンジン負荷が第1の所定値よりも小さ
い第1エンジン運転領域では、前記分岐排気還流路への
排気ガス流入が阻止されるように前記切換装置を作動さ
せ、エンジン負荷が前記第1の所定値よりも大きい第2
エンジン運転領域では、排気ガスが前記分岐排気還流路
へ流入するように前記切換装置を作動させて排気ガスを
前記冷却装置により冷却することを特徴とする請求項1
に記載のディーゼルエンジンの排気還流装置。
2. In a first engine operating range in which the engine load is smaller than a first predetermined value, the switching device is operated to prevent the exhaust gas from flowing into the branch exhaust gas recirculation passage, and the engine load is reduced to the above-mentioned value. A second value larger than the first predetermined value
In the engine operating region, the switching device is operated so that the exhaust gas flows into the branch exhaust gas recirculation passage, and the exhaust gas is cooled by the cooling device.
The exhaust gas recirculation device for a diesel engine according to 1.
【請求項3】 前記切換装置は切換弁を含み、前記第1
エンジン運転領域では、前記切換弁に、前記分岐排気還
流路への排気ガス流入を阻止する第1作動位置をとら
せ、前記第2エンジン運転領域では、前記切換弁に、前
記分岐排気還流路への排気ガス流入を許容する第2作動
位置をとらせることを特徴とする請求項2に記載のディ
ーゼルエンジンの排気還流装置。
3. The switching device includes a switching valve, and the first switching device comprises:
In the engine operating region, the switching valve is set to the first operating position that blocks the inflow of exhaust gas into the branch exhaust gas recirculation passage, and in the second engine operating region, the switching valve is moved to the branch exhaust gas recirculation passage. The exhaust gas recirculation device for a diesel engine according to claim 2, wherein the exhaust gas recirculation device is set to a second operating position that allows the exhaust gas to flow in.
【請求項4】 前記排気還流路から前記吸気管へ流入す
る排気ガスの流量を制御するための流量制御装置を設
け、前記第1及び第2エンジン運転領域では、前記吸気
管への排気ガスの流入量がエンジン運転状態に応じて変
化するように前記流量制御装置を作動させ、前記第1の
所定値よりも大きい第2の所定値よりもエンジン負荷が
大きい第3エンジン運転領域では、前記吸気管への排気
ガスの流入が阻止されるように前記流量制御装置を作動
させることを特徴とする請求項1に記載のディーゼルエ
ンジンの排気還流装置。
4. A flow rate control device for controlling a flow rate of the exhaust gas flowing from the exhaust gas recirculation path to the intake pipe is provided, and in the first and second engine operating regions, the flow rate of the exhaust gas to the intake pipe is increased. In the third engine operating region in which the flow rate control device is operated so that the inflow amount changes according to the engine operating state, and the engine load is larger than the second predetermined value which is larger than the first predetermined value, the intake air is increased. The exhaust gas recirculation system for a diesel engine according to claim 1, wherein the flow rate control device is operated so as to prevent the exhaust gas from flowing into the pipe.
【請求項5】 前記流量制御装置は流量制御弁を含み、
前記第1及び第2エンジン運転領域では前記流量制御弁
の開度をエンジン運転状態に応じて制御し、前記第3エ
ンジン運転領域では前記流量制御弁を閉じることを特徴
とする請求項4に記載のディーゼルエンジンの排気還流
装置。
5. The flow control device includes a flow control valve,
The opening degree of the said flow control valve is controlled according to an engine operating state in the said 1st and 2nd engine operating area | region, and the said flow control valve is closed in the said 3rd engine operating area | region. Exhaust gas recirculation system for diesel engines.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1640599A1 (en) 2004-09-22 2006-03-29 HONDA MOTOR CO., Ltd. Exhaust gas recirculating system for internal combustion engines
JP2008280868A (en) * 2007-05-08 2008-11-20 Toyota Motor Corp Exhaust gas recirculating device for vehicle internal combustion engine

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