KR101274351B1 - 내연 기관의 급기 제어 장치 및 급기 제어 방법 - Google Patents

내연 기관의 급기 제어 장치 및 급기 제어 방법 Download PDF

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Abstract

내연 기관의 급기 제어 장치에 있어서, 상기 내연 기관으로부터 배출된 배출 가스에 함유되는 입자상 물질의 양을 저감시키는 디젤 파티큘레이트 필터의 수동 강제 재생 처리를 실행하면서 경부하 작업을 실시하는 경우, 배기 재순환 통로를 순환하는 배기 가스의 유량을 제어하는 개폐 밸브를 전체 폐쇄 상태로 함과 함께 터빈에 대한 일을 작게 하는 바이패스로를 형성하는 가변 터보 노즐을 전체 폐쇄 상태로 하여 바이패스로를 형성하고, 연료 분사량 검출 수단에 의해 검출된 연료 분사량이 0 이 된 경우, 상기 개폐 밸브를 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 함과 함께 상기 가변 터보 노즐을 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 하는 제어를 실시한다.

Description

내연 기관의 급기 제어 장치 및 급기 제어 방법 {INTERNAL COMBUSTION ENGINE AIR SUPPLY CONTROL DEVICE AND AIR SUPPLY CONTROL METHOD}
본 발명은, 내연 기관의 급기 제어 장치 및 급기 제어 방법에 관한 것이다.
불도저나 대형 덤프 트럭과 같은 건설 기계용 내연 기관에서는, 중고속역, 또한 중고 부하역에서 운전하고 있는 상태에서 급감속하는 경우가 있다. 구체적으로는, 불도저로 말하면, 중고속에서의 압토 (押土) 작업 중에 디셀러레이터 페달을 밟은 경우이고, 덤프 트럭으로 말하면, 토사를 적재한 상태에서의 중고속에 의한 고갯길을 올라가는 중에 액셀러레이터 페달을 갑자기 되돌린 경우이다.
이와 같은 경우에 있어서, 내연 기관에 배기 터빈 과급기가 탑재되어 있는 경우에는, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 배기 터빈 과급기의 작동점 M1 은, 중고속역, 중고 부하역측으로부터 저속역측으로 실선의 궤적을 지나 작동점 M2 로 이행되고, 이 작동점 M2 에서 엔진과의 매칭이 도모되게 된다. 또한, 배기 터빈 과급기란, 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스를 이용하여 터빈을 회전시키고, 터빈의 회전력에 의해 컴프레서를 구동시켜 내연 기관에 급기 과급을 실시하는 것이다. 또, 도 9 의 가로축은 배기 터빈 과급기의 급기 유량을 나타내고, 도 9 의 세로축은 컴프레서의 압력비를 나타낸다.
그러나, 급감속에 의해 작동점이 작동점 M1 로부터 작동점 M2 로 이행되는 도중에는, 작동점이 일단 서지 라인을 넘어 서지 영역 내에 들어가기 때문에, 급기압이 진동하여 배기 터빈 과급기의 동작이 불안정해지는 서징이 발생한다. 이것은, 디셀러레이터 페달을 밟거나 액셀러레이터 페달을 갑자기 되돌리는 조작에 의하여, 엔진의 회전수가 한번에 내려가 흡기를 그다지 필요로 하지 않는데도 불구하고, 배기 터빈 과급기측의 회전이 그 관성에 의해 여전히 고속으로 유지되기 때문이다. 그리고, 이 서징에 의하여, 컴프레서측에서 격렬한 자여 진동이 발생하고, 경우에 따라서는 파손이 생기거나 한다.
이와 같은 배경으로부터, 내연 기관이 중고속역 또한 중고 부하역에서 운전하고 있는 상태에서 급감속한 경우에는, 배기 재순환 통로를 통상과는 반대로 사용하고, 배기 재순환 통로의 개폐 밸브를 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 제어함으로써, 컴프레서의 출구 통로측으로부터 터빈의 입구 통로측에 급기를 보내어, 컴프레서의 출구 통로측의 급기의 유입 저항을 작게 하는 급기 제어 장치가 제안되어 있다 (특허문헌 1 참조). 이와 같은 급기 제어 장치에 의하면, 배기 터빈 과급기의 작동점이 서징 영역에 들어가는 것을 억제할 수 있기 때문에, 배기 터빈 과급기의 작동점은, 예를 들어 도 9 에 나타내는 이점쇄선으로 나타내는 작동점의 궤적을 지나게 되어, 배기 터빈 과급기에 서징이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
국제 공개 제06/011553호
그런데, 배기 가스 중에 함유되는 입자상 물질 (PM) 을 저감시키기 위하여, 배기 터빈의 후단에 접속되는 배기관로에 DPF (디젤 파티큘레이트 필터) 가 형성되어 있다. 이 DPF 는, 배기 가스 중에 함유되는 그을음 등의 PM 을 저감시킨 후, 배기 가스를 외기로 배출한다. 이 DPF 로 포집한 PM 이 많아지면 필터 기능이 저하되고, 또한 PM 이 많아지면 배기관로가 폐색된다. 이 때문에, DPF 에서는 포집한 PM 을 연소시키는 재생 처리를 실시한다. 이 재생 처리에는, 부하의 증가에 따라 배기 가스의 온도가 올라가 PM 이 자연스럽게 연소되는 자연 재생 처리와 강제 재생 처리가 있고, PM 이 많아지면 강제 재생 처리를 실시한다. 이 강제 재생 처리에서는, 배기 온도를 높이고, 또한 DPF 전단에서 연료를 분사하는 도징을 실시함으로써, PM 을 강제적으로 연소시킨다. 이 강제 재생 처리에는, 또한 자동 강제 재생 처리와 수동 강제 재생 처리가 있고, PM 량이 매우 많아져, DPF 가 폐색될 가능성이 있는 경우에는, 경고에 따른 수동 지시에 의한 수동 강제 재생 처리가 행해진다. 이 수동 강제 재생 처리에서는, 차량을 정지시키고, 배기 재순환 통로를 전체 폐쇄로 하여 배기 온도를 높이고, 또한 배기 가스에 의한 터빈 날개차에 대한 일을 작게 하여 배기 온도를 높이고, 상기 서술한 도징을 실시함으로서 PM 을 강제적으로 연소시킨다.
여기서, 이 수동 강제 재생 처리 중이어도 법면 작업이나 매다는 작업 등의 경부하 작업을 실시하고자 하는 요망이 있다. 이 수동 강제 재생 처리 중에 경부하 작업을 실시하는 경우, 수동 강제 재생 처리 중이라는 점에서, 배기 재순환 통로는 전체 폐쇄 상태가 되어 있고, 또한 가변 터보 노즐을 전체 폐쇄 상태로 하여, 바이패스로를 통하여 터빈 날개차에 대한 일을 작게 하고 있기 때문에, 경부하 작업 중에 급격하게 연소 분사량이 감소한 경우, 회전하는 터빈의 관성에 의해 컴프레서로부터의 급기가 실시되어, 경부하 작업이라도 서징이 발생된다는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 수동 강제 재생 처리 중에 경부하 작업을 실시하는 경우라도, 수동 강제 재생 처리의 실행과 서징의 억제의 제어가 가능한 내연 기관의 급기 제어 장치 및 급기 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 서술한 과제를 해결하여, 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 내연 기관으로부터 배출된 배기 가스의 일부를 추출하여, 상기 내연 기관의 급기 통로측에 재순환시키는 배기 재순환 통로와, 상기 배기 재순환 통로에 형성되어, 당해 배기 재순환 통로를 순환하는 배기 가스의 유량을 제어하는 개폐 밸브와, 상기 내연 기관에 대한 연료 분사량을 검출하는 연료 분사량 검출 수단과, 상기 내연 기관으로부터 배출된 배기 가스에 의해 회전하는 터빈과, 상기 터빈이 회전함으로써 구동되고, 외기를 흡입, 가압하여 상기 내연 기관에 공급하는 컴프레서와, 상기 터빈에 공급되는 배기 가스의 유속을 슬라이드 기구의 노즐 개도 조정에 의해 제어함과 함께 그 슬라이드 기구의 전체 폐쇄시에 그 슬라이드 기구를 통하여 상기 터빈으로의 일을 작게 하는 바이패스로를 형성하는 가변 터보 노즐과, 디젤 엔진으로부터 배출된 배출 가스에 함유되는 입자상 물질의 양을 저감시키는 디젤 파티큘레이트 필터의 수동 강제 재생 처리를 실행하면서 경부하 작업을 실시하는 경우, 상기 개폐 밸브를 전체 폐쇄 상태로 함과 함께 상기 가변 터보 노즐을 전체 폐쇄 상태로 하여 상기 바이패스로를 형성하고, 상기 연료 분사량 검출 수단에 의해 검출된 연료 분사량이 0 이 된 경우, 상기 개폐 밸브를 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 함과 함께 상기 가변 터보 노즐을 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 하는 제어를 실시하는 개도 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은, 내연 기관으로부터 배출된 배기 가스의 일부를 추출하여, 상기 내연 기관의 급기 통로측에 재순환시키는 배기 재순환 통로와, 상기 배기 재순환 통로에 형성되어, 당해 배기 재순환 통로를 순환하는 배기 가스의 유량을 제어하는 개폐 밸브와, 상기 내연 기관으로부터 배출된 배기 가스에 의해 회전하는 터빈과, 상기 터빈이 회전함으로써 구동되고, 외기를 흡입, 가압하여 상기 내연 기관에 공급하는 컴프레서와, 상기 터빈에 공급되는 배기 가스의 유속을 슬라이드 기구의 노즐 개도 조정에 의해 제어함과 함께 그 슬라이드 기구의 전체 폐쇄시에 그 슬라이드 기구를 통하여 상기 터빈으로의 일을 작게 하는 바이패스로를 형성하는 가변 터보 노즐을 구비하는 내연 기관의 급기 제어 방법에 있어서, 디젤 엔진으로부터 배출된 배출 가스에 함유되는 입자상 물질의 양을 저감시키는 디젤 파티큘레이트 필터의 수동 강제 재생 처리의 지시를 검출하는 검출 단계와, 상기 검출 단계에 의해 수동 강제 재생 처리의 지시를 검출한 경우, 상기 개폐 밸브를 전체 폐쇄 상태로 함과 함께 상기 가변 터보 노즐을 전체 폐쇄 상태로 하여 상기 바이패스로를 형성하는 전체 폐쇄 제어 단계와, 연료 분사량이 0 이 된 경우, 상기 개폐 밸브를 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 함과 함께 상기 가변 터보 노즐을 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 하는 제어를 실시하는 전체 개방 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 디젤 엔진으로부터 배출된 배출 가스에 함유되는 입자상 물질의 양을 저감시키는 디젤 파티큘레이트 필터의 수동 강제 재생 처리를 실행하면서 경부하 작업을 실시하는 경우, 배기 재순환로에 형성된 개폐 밸브를 전체 폐쇄 상태로 함과 함께 터빈의 가변 터보 노즐을 전체 폐쇄 상태로 하여 상기 터빈에 배기 가스를 공급하지 않는 바이패스로를 형성하고, 연료 분사량이 0 이 된 경우, 상기 개폐 밸브를 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 함과 함께 상기 가변 터보 노즐을 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 하는 제어를 실시하도록 하고 있기 때문에, 수동 강제 재생 처리시에 경부하 작업을 실시해도, 서징의 발생을 억제할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태인 내연 기관의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2A 는, 가변 터보 노즐이 전체 개방 상태일 때의 가변 터보 노즐 근방의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2B 는, 가변 터보 노즐이 전체 폐쇄 상태일 때의 가변 터보 노즐 근방의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3 은, 수동 강제 재생 처리와 내연 기관의 운전 상태의 관계를 나타내는 맵이다.
도 4 는, 액추에이터 컨트롤러에 의한 급기 제어 처리 순서를 나타내는 플로우 차트이다.
도 5 는, 액추에이터 컨트롤러에 의한 급기 제어 처리를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 6 은, 수동 강제 재생 중 또한 경부하 작업 중에 건설 기계가 급감속한 경우에 EGR 밸브의 개도를 제어하지 않는 경우에 있어서의 연료 분사량, EGR 밸브의 개도, 가변 터보 노즐의 노즐 개도, 급기압 및 PM 량의 시간 경과적 변화를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 수동 강제 재생 중 또한 경부하 작업 중에 건설 기계가 급감속한 경우에 EGR 밸브의 개도를 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 제어한 경우에 있어서의 연료 분사량, EGR 밸브의 개도, 가변 터보 노즐의 노즐 개도, 급기압 및 PM 량의 시간 경과적 변화를 나타내는 도면이다.
도 8 은, 본 실시형태의 급기 제어 장치에 있어서의 건설 기계가 급감속한 경우의 연료 분사량, EGR 밸브의 개도, 가변 터보 노즐의 개도, 급기압 및 PM 량의 시간 경과적 변화를 나타내는 도면이다.
도 9 는, 중고속역 또한 중고 부하역에서 운전하고 있는 상태 및 저중속역, 또한 저중 부하역에서 운전하고 있는 상태에서 급감속했을 때의 배기 터빈 과급기의 작동점의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태인 내연 기관의 구성 및 그 급기 제어 방법에 대해 설명한다.
[내연 기관의 구성]
먼저, 도 1 을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태인 내연 기관의 구성에 대해 설명한다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태인 내연 기관의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 내연 기관 (1) 은, 디젤 엔진에 의해 구성되고, 내부에 복수 (본 실시형태에서는 4 개) 의 연소실이 형성된 엔진 본체 (2) 와, 엔진 본체 (2) 내부의 각 연소실에 급기를 공급하는 급기관로 (3) 와, 엔진 본체 (2) 내부의 각 연소실로부터 배출된 배기 가스를 배출하는 배기관로 (4) 와, 냉각 기구 (5) 와, 배기 터빈 과급기 (6) 와, DPF (7) 와, 배기 재순환 시스템 (8) 을 구비한다.
엔진 본체 (2) 와 급기관로 (3) 사이에는, 급기관로 (3) 로부터의 급기가 엔진 본체 (2) 내부의 각 연소실에 분배되도록, 급기 매니폴드 (3A) 가 장착되어 있다. 엔진 본체 (2) 와 배기관로 (4) 사이에는, 엔진 본체 (2) 내부의 각 연소실로부터 배출된 배기 가스가 모여 배기관로 (4) 에 유입되도록, 배기 매니폴드 (4A) 가 장착되어 있다.
급기관로 (3) 에는, 배기 터빈 과급기 (6) 에 의해 압축된 공기를 냉각시키기 위한 애프터 쿨러 (11) 가 형성되어 있다. 냉각 기구 (5) 는, 엔진 본체 (2) 내에 들어있는 도시되지 않은 크랭크 샤프트 등에 의해 구동되는 펌프 (12) 를 구비한다. 펌프 (12) 에 의해 압송된 냉각수는, 엔진 본체 (2), 배기 터빈 과급기 (6), 도시되지 않은 오일 쿨러 등의 냉각이 필요한 부위를 냉각시킨 후, 냉각 기구 (5) 에 형성된 라디에이터 (13) 에 의해 공랭되도록 되어 있다. 애프터 쿨러 (11) 와 라디에이터 (13) 는, 엔진 본체 (2) 에 형성되고, 또한 도시되지 않은 크랭크 샤프트 등에 의해 회전 구동되는 팬 (14) 에 의해, 그 냉각 작용이 촉진되도록 되어 있다.
배기 터빈 과급기 (6) 는, 배기관로 (4) 의 도중에 형성된 터빈 (21) 과, 급기관로 (3) 의 도중에 형성되고 터빈 (21) 에 연결되어 구동되는 컴프레서 (22) 와, 터빈 (21) 에 공급되는 배기 가스의 유속을 제어하기 위해서 가변 터보 노즐 (23) 과, 가변 터보 노즐 (23) 의 노즐 개도를 제어하는 가변 터보 액추에이터 (23a) 를 구비한다. 배기 터빈 과급기 (6) 는, 가변 터보 액추에이터 (23a) 에 의해 가변 터보 노즐 (23) 의 개도를 제어함으로써, 터빈 (21) 의 회전수를 제어한다. 터빈 (21) 의 회전에 의해 컴프레서 (22) 가 구동하여, 엔진 본체 (2) 로의 급기 과급이 행해진다. 또한, 가변 터보 노즐 (23) 은, 전체 폐쇄시에는 바이패스로 (24) 를 통하여 DPF (7) 측에 배기하도록 하고 있다. 즉, 가변 터보 노즐 (23) 이 개방시에는, 배기 가스를 터빈 날개차 (21a) 에 공급하여 일을 시키고, 가변 터보 노즐 (23) 이 전체 폐쇄시에는, 배기 가스를 바이패스로 (24) 를 통하여 DPF (7) 측에 출력하여 터빈 날개차 (21a) 로의 일을 작게 하여 배기 온도를 높이도록 하고 있다.
여기서, 도 2A 및 도 2B 를 참조하여, 가변 터보 노즐 (23) 의 일례에 대해 설명한다. 도 2A 는, 가변 터보 노즐 (23) 이 전체 개방 상태일 때의 가변 터보 노즐 (23) 근방의 구성을 나타내는 단면도이다. 또, 도 2B 는, 가변 터보 노즐 (23) 이 전체 폐쇄 상태일 때의 가변 터보 노즐 (23) 근방의 구성을 나타내는 단면도이다. 터빈 (21) 은, 슬라이드 기구에 의해 노즐의 개구 면적을 바꾸는 가변 터보 노즐 (23) 을 사용하여, 배기 가스 유속을 가변으로 하는 것이다. 도 2A 및 도 2B 에 있어서, 배기관로 (4) 에 접속되는 입구 챔버 (104) 와 터빈 날개차 (21a) 가 배치되는 출구 통로 (105) 사이에는, 고리형 입구 통로 (106) 가 형성된다. 이 입구 통로 (106) 는, 슬라이드 기구로서의 고리형 노즐링 (108) 이 축방향 (도면 상, 좌우 방향) 으로 슬라이드함으로써 입구 통로 (106) 의 개도가 조정된다. 노즐링 (108) 은, 반경 방향으로 연장되는 고리형 반경 방향벽 (107) 과, 고리형 캐비티 (122) 측으로 연장되는 내측 고리형 플랜지 (120) 와, 외측 고리형 플랜지 (121) 를 갖는다. 또한, 입구 통로 (106) 에는, 터빈 날개차 (21a) 의 외주 방향을 따라 노즐베인 (110) 이 배치되어 있다. 그리고, 반경 방향벽 (107) 은, 노즐베인 (110) 에 대응하는 슬릿이 형성되어 있고, 노즐베인 (110) 은, 이 슬릿에 삽입 통과된다. 또, 안내 로드 (130) 는, 연결판 (131) 을 개재하여 노즐링 (108) 에 결합된다. 안내 로드 (130) 는, 가변 터보 액추에이터 (23a) 에 의해 축방향 (도면 상, 좌우 방향) 으로의 이동이 제어된다. 따라서, 가변 터보 액추에이터 (23a) 를 제어함으로써, 노즐링 (108) 이 축방향으로 슬라이드함으로써, 입구 통로 (106) 의 개도가 조정되고, 입구 챔버 (104) 로부터 터빈 날개차 (21a) 에 유입되는 배기 가스량에 따라 터빈 날개차 (21a) 가 회전한다.
또한, 외측 고리형 플랜지 (121) 에는, 둘레 방향으로 배열된 개구 (132) 가 형성되어 있다. 한편, 외측 고리형 플랜지 (121) 에 접하는 터빈 하우징 (103) 에는 고리형 홈이 형성되고, 이 홈에 링 시일 (126) 이 형성되어 있다. 그리고, 개구 (132) 는, 도 2A 에 나타내는 바와 같이, 노즐링 (108) 이 전체 개방시에는, 링 시일 (126) 보다 안내 로드 (130) 측에 위치하고, 도 2B 에 나타내는 바와 같이, 노즐링 (108) 이 전체 폐쇄시에는, 링 시일 (126) 보다 입구 통로 (106) 측에 위치하도록 형성되어 있다. 따라서, 도 2B 에 나타내는 바와 같이, 노즐링 (108) 이 전체 폐쇄시에는, 반경 방향벽 (107) 과 터빈 하우징 (103) 측의 반경 방향벽 (109) 이 접해 입구 통로 (106) 가 닫히는데, 배기 가스는 개구 (132) 를 통과하여 고리형 캐비티 (122) 에 유입된다. 여기서, 내측 고리형 플랜지 (120) 와 터빈 하우징 (103) 사이에는 링 시일이 배치되어 있지 않기 때문에, 고리형 캐비티 (122) 내의 배기 가스는, 이 내측 고리형 플랜지 (120) 와 터빈 하우징 (103) 의 클리어런스를 통하여 출구 통로 (105) 로 유출된다. 여기서, 내측 고리형 플랜지 (120) 와 터빈 하우징 (103) 사이로부터 유출되는 배기 가스의 유출 방향은, 터빈 날개차 (21a) 의 축방향이 되기 때문에, 배기 가스는, 터빈 날개차 (21a) 에 대한 일이 작아지고, 고온 상태의 배기 가스로서 출구 통로 (105) 로 유출된다. 이 노즐링 (108) 의 전체 폐쇄시에 있어서의 배기 가스의 우회로 (24a) 는, 도 1 에 나타낸 바이패스로 (24) 이다. 또한, 개구 (132) 의 수, 치수, 형상 및 위치를 변경함으로써, 배기 터빈 과급기 (6) 의 효율 저하를 바꿀 수 있다.
한편 도 1 로 돌아와, 터빈 (21) 과 DPF (7) 사이에는, 도징 연료 공급 장치 (26) 로부터 공급되는 도징 연료를 분사하는 도징 노즐 (25) 이 배치된다. 이 도징 연료의 분사는, 강제 재생 처리가 지시된 경우에 행해진다.
DPF (7) 는, 배기관로 (4) 로부터 배출된 배기 가스 중에 함유되는 PM 의 양을 저감시킨 후, 배기 가스를 외기로 배출한다. DPF (7) 내부에는 PM 이 퇴적되는데, 과잉의 퇴적 상태를 없애기 위해서, 상기 서술한 강제 재생 처리 등이 행해진다.
배기 재순환 시스템 (8) 은, 배기 매니폴드 (4A) 와 급기관로 (3) 를 연통하는 배기 재순환 통로 (31) 를 구비한다. 배기 재순환 통로 (31) 는, 배기 매니폴드 (4A) 로부터 배기 가스의 일부를 추출하여 급기관로 (3) 에 재순환시킨다. 배기 재순환 통로 (31) 에는, 배기 재순환 통로 (31) 를 개폐하는 개폐 밸브로서의 EGR 밸브 (32) 와, EGR 밸브 (32) 의 개도를 제어하는 EGR 밸브 액추에이터 (32a) 와, 배기 매니폴드 (4A) 로부터의 배기 가스를 냉각시키는 EGR 쿨러 (33) 가 형성되어 있다. 배기 재순환 시스템 (8) 은, 배기 재순환 통로 (31) 를 통하여 배기 가스의 일부를 급기 매니폴드 (3A) 에 환류시킴으로써, 급기 중의 산소 농도를 저하시켜, 엔진 본체 (2) 의 연소 온도를 낮춘다. 이로써, 배기 가스 중에 함유되는 질소 산화물의 양을 저감시킬 수 있다.
내연 기관 (1) 은, 제어계로서 엔진 회전 속도 센서 (41) 와, 연료 분사량 센서 (42) 와, 급기압 센서 (43) 와, 배기압 센서 (44) 와, 터빈 회전 속도 센서 (45), DPF 재생 지시부 (46) 와, 엔진 컨트롤러 (47) 와, 액추에이터 컨트롤러 (48) 를 구비한다. 엔진 회전 속도 센서 (41) 는, 엔진 본체 (2) 의 도시되지 않은 크랭크 샤프트의 회전 속도를 검출하여, 도시되지 않은 크랭크 샤프트의 회전 속도를 나타내는 신호를 엔진 컨트롤러 (47) 에 입력한다.
연료 분사량 센서 (42) 는, 도시되지 않은 연료 분사 펌프의 거버너의 위치를 검출하거나 코먼 레일이 형성되어 있을 때에는 코먼 레일의 연료압이나 연료 분사 노즐의 전자 밸브의 개방 시간 등으로부터 연료 분사량을 산출하거나 함으로써, 엔진 본체 (2) 내부의 연소실로의 연료 분사량을 검출한다. 연료 분사량 센서 (42) 는, 연료 분사량을 나타내는 신호를 엔진 컨트롤러 (47) 에 입력한다. 연료 분사량 센서 (42) 는, 본 발명에 관련된 연료 분사량 검출 수단으로서 기능한다.
급기압 센서 (43) 는, 컴프레서 (22) 의 출구 통로와 급기 매니폴드 (3A) 사이의 급기 압력을 검출하여, 급기 압력을 나타내는 신호를 액추에이터 컨트롤러 (48) 에 입력한다. 배기압 센서 (44) 는, 배기 매니폴드 (4A) 와 터빈 (21) 의 입구 통로 사이의 배기 압력을 검출하여, 배기 압력을 나타내는 신호를 액추에이터 컨트롤러 (48) 에 입력한다. 터빈 회전 속도 센서 (45) 는, 터빈 (21) 의 회전 속도를 검출하여, 터빈 (21) 의 회전 속도를 나타내는 신호를 액추에이터 컨트롤러 (48) 에 입력한다. DPF 재생 지시부 (46) 는, 오퍼레이터 또는 제어 장치로부터의 지시에 따라, DPF (7) 에 대한 강제 재생 처리 (자동 강제 재생 처리 및 수동 강제 재생 처리) 의 실행을 지시하는 것이다.
엔진 컨트롤러 (47) 는, CPU, RAM, ROM, 입출력 회로 등을 포함하는 마이크로 컴퓨터에 의해 실현된다. 엔진 컨트롤러 (47) 내의 CPU 는, ROM 내에 격납되어 있는 제어 프로그램을 RAM 내에 로드하고, RAM 내에 로드된 제어 프로그램을 실행함으로써, 내연 기관 (1) 의 동작을 제어한다. 구체적으로는, 엔진 컨트롤러 (47) 는, 엔진 회전 속도 센서 (41), 연료 분사량 센서 (42), 도시되지 않은 디셀러레이터 페달 및 액셀러레이터 페달로부터의 신호에 기초하여 감속 동작 등의 내연 기관 (1) 의 운전 상태를 판정하고, 판정된 운전 상태에 따라 엔진 본체 (2) 내부의 연소실로의 연료 분사량이나 연료 분사 타이밍 등을 제어한다. 또, 엔진 컨트롤러 (47) 는, 엔진 회전 속도 센서 (41) 와 연료 분사량 센서 (42) 로부터의 신호를 액추에이터 컨트롤러 (48) 에 전송한다. 또한, 엔진 컨트롤러 (47) 는, DPF 재생 지시부 (46) 로부터 수동 강제 재생 지시가 있는 경우, 낮은 엔진 회전수 및 낮은 엔진 토크가 되도록 강제 제어한다. 엔진 컨트롤러 (47) 는, 본 발명에 관련된 감속 동작 검지 수단으로서 기능한다. 또한, 내연 기관 (1) 의 운전 상태를 판정할 때라도, 엔진 컨트롤러 (47) 를 본 발명에 관련된 연료 분사량 검출 수단으로서 기능시켜도 된다.
액추에이터 컨트롤러 (48) 는, CPU, RAM, ROM, 입출력 회로 등을 포함하는 마이크로 컴퓨터에 의해 실현되고, 입력부 (51), 제어부 (52) 및 출력부 (53) 를 구비한다. 입력부 (51) 는, 엔진 회전 속도 센서 (41), 연료 분사량 센서 (42), 급기압 센서 (43), 배기압 센서 (44) 및 터빈 회전 속도 센서 (45) 로부터 출력된 신호를 수신하고, 수신한 신호를 제어부 (52) 에 입력한다. 제어부 (52) 는, 입력부 (51) 로부터 입력된 신호에 기초하여, 가변 터보 액추에이터 (23a) 에 의해 가변 터보 노즐 (23) 의 개도를 제어하고, EGR 밸브 액추에이터 (32a) 에 의해 EGR 밸브 (32) 의 개도를 제어한다. 출력부 (53) 는, 제어부 (52) 로부터의 개도 제어 신호를 가변 터보 액추에이터 (23a) 및 EGR 밸브 액추에이터 (32a) 에 출력한다. 액추에이터 컨트롤러 (48) 는, 본 발명에 관련된 개도 제어 수단으로서 기능한다. 또, 액추에이터 컨트롤러 (48) 는, DPF 재생 지시부 (46) 로부터 강제 재생 처리의 실행 지시를 받은 경우, 도징 연료 공급 장치 (26) 에 대하여, 도징 노즐 (25) 로부터 연료를 분사시키는 지시를 출력한다.
여기서, 도 3 을 사용하여, DPF (7) 의 수동 강제 재생 처리와 내연 기관 (1) 의 운전 상태에 대해 설명한다. DPF (7) 의 수동 강제 재생 처리시에는, 종래 차량을 정지시켜 수동 강제 재생 처리만을 실시하고, 부하를 가하지 않도록 하였다. 여기서, 본 실시형태에서는, 수동 강제 재생 처리시에 있어서도, 도 3 의 영역 A2 에 나타내는 경부하 작업, 즉, 내연 기관 (1) 의 부하 및 회전수가 낮은 영역에서의 작업을, 서징의 생기 (生起) 를 억제하여 실행 가능하게 하고 있다. 도 3 은, 내연 기관 (1) 의 운전 상태를 나타내는 맵 (M) 이다. 도 3 중, 부호 Nm 은, 저중속역과 중고속역의 경계로서 미리 설정된 내연 기관 (1) 의 회전 속도 (엔진 회전 속도) 를 나타낸다. 구체적으로는, 부호 Nm 은, 낮은 아이들링 회전수 및 높은 아이들링 회전수를 각각 NL (예를 들어 800 rpm), NH (예를 들어 2100 rpm) 로 했을 때, 수학식：{(NH - NL)/2} ＋ NL 에 의해 산출되는 엔진 회전 속도 (예를 들어 1450 rpm) 를 나타낸다. 즉, 저중속역이란, 엔진 회전 속도 (N) 가 낮은 아이들링 회전수 (NL) 이상 엔진 회전 속도 (Nm) 미만인 범위를 의미하고, 중고속역이란, 엔진 회전 속도 (N) 가 엔진 회전 속도 (Nm) 이상 높은 아이들링 회전 속도 (NH) 미만인 범위를 의미한다.
또, 도 3 중, 부호 Fi 는 아이들링 분사량을 나타낸다. 또, 부호 1/2 Fmax 는, 저중 부하역과 중고 부하역의 경계로서 미리 설정된 내연 기관 (1) 의 연료 분사량을 나타내고, 내연 기관 (1) 의 최대 연료 분사량 (Fmax) 의 1/2 의 값을 나타낸다. 즉, 저중 부하역이란, 연료 분사량 (F) 이 아이들링 분사량 (Fi) 이상 연료 분사량 (1/2 Fmax) 미만인 범위를 의미하여, 중고 부하역이란, 연료 분사량 (F) 이 연료 분사량 (1/2 Fmax) 이상 최대 연료 분사량 (Fmax) 미만인 범위를 의미한다. 이상으로부터, 도 3 에 나타내는 영역 A1 에 있어서의 내연 기관 (1) 의 운전 상태는 중고속역 또한 중고 부하역에 있다. 또, 도 3 에 나타내는 영역 A2 에 있어서의 내연 기관 (1) 의 운전 상태는, 저중속역 또한 저중 부하역에 있다. 그리고, 상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 수동 강제 재생 처리를 실시하고 있어도 서징을 생기시키지 않고, 영역 A2 에 있어서의 경부하 작업을 실시할 수 있도록 하는 것이다.
[급기 제어 처리]
이와 같은 구성을 갖는 내연 기관 (1) 에서는, 액추에이터 컨트롤러 (48) 가 이하에 나타내는 급기 제어 처리를 실행함으로써, 수동 강제 재생 처리 중에 영역 A2 에서의 경부하 작업을 실시해도, 배기 터빈 과급기 (6) 에 서징이 발생하는 것을 억제한다. 또한, 이 수동 강제 재생 처리 중에서는, 경부하 작업만이 가능하고, 상기 서술한 바와 같이, 수동 강제 재생 처리 중에서는, 엔진 컨트롤러 (47) 는, 강제적으로 낮은 엔진 회전수 및 낮은 엔진 토크가 되도록 제어하고 있다. 이하, 도 4 에 나타내는 플로우 차트를 참조하여, 액추에이터 컨트롤러 (48) 에 의한 급기 제어 처리 순서에 대해 설명한다.
도 4 은, 액추에이터 컨트롤러 (48) 에 의한 급기 제어 처리 순서를 나타내는 플로우 차트이다. 액추에이터 컨트롤러 (48) 에 의한 급기 제어 처리는, 내연 기관 (1) 이 탑재된 건설 기계의 이그니션 스위치가 오프 상태에서 온 상태로 전환된 타이밍에서 개시가 되어, 급기 제어 처리는 단계 S1 의 처리로 진행된다. 이 급기 제어 처리는, 건설 기계의 이그니션 스위치가 온 상태인 동안, 소정의 제어 주기마다 반복 실행된다.
단계 S1 의 처리에서는, 액추에이터 컨트롤러 (48) 의 제어부 (52) 가, 입력부 (51) 를 통하여 입력된 DPF 재생 지시부 (46) 로부터의 입력 신호에 기초하여, DPF (7) 의 수동 강제 재생 처리의 실행 지시가 있었는지의 여부를 판단한다. 이 판단 결과, DPF (7) 의 수동 강제 재생 처리의 실행 지시가 없는 경우 (단계 S1, No), 제어부 (52) 는, 일련의 급기 제어 처리를 종료한다. 한편, DPF (7) 의 수동 강제 재생 처리의 실행 지시가 있는 경우에는 (단계 S1, Yes), 제어부 (52) 는, 급기 제어 처리를 단계 S2 의 처리로 진행시킨다.
단계 S2 의 처리에서는, 액추에이터 컨트롤러 (48) 의 제어부 (52) 가, 가변 터보 액추에이터 (23a) 와 EGR 밸브 액추에이터 (32a) 를 제어함으로써, 가변 터보 노즐 (23) 의 노즐 개도와 EGR 밸브 (32) 의 개도를 전체 폐쇄 상태로 제어한다. 이 경우, 바이패스로 (24) 는, 폐쇄 상태에서 개방 상태가 된다. 가변 터보 노즐 (23) 의 노즐 개도와 EGR 밸브 (32) 의 개도를 전체 폐쇄 상태로 제어함으로써, 배기 가스는 바이패스로 (24) 를 통하여 DPF (7) 측에 직접 공급되게 된다. 이 결과, 배기 가스는, 터빈 날개차 (21a) 에 대한 일이 작아지기 때문에, DPF (7) 에 공급되는 배기 가스의 온도는 고온 상태가 된다. 또, EGR 밸브 (32) 가 전체 폐쇄 상태가 됨으로써, 엔진 본체 (2) 로부터의 배기 가스도 고온 상태가 된다. 따라서, DPF (7) 에 공급되는 배기 가스의 온도가 소정 온도 이상이 됨으로써, 도징 연료 공급 장치 (26) 로부터 공급되는 도징 연료가 연소되어, 더욱 고온 상태가 됨으로써 PM, 특히 그을음이 연소된다는 수동 강제 재생 처리가 실행된다. 이로써, 단계 S2 의 처리는 완료되어, 급기 제어 처리는 단계 S3 의 처리로 진행된다.
단계 S3 의 처리에서는, 액추에이터 컨트롤러 (48) 의 제어부 (52) 가, 연료 분사량 센서 (42) 로부터의 입력 신호에 기초하여 연료 분사량이 0 이 되었는지의 여부를 판단한다. 또한, 단계 S3 의 처리는, 연료 분사량이 0 이 되는 상태의 기인인, 내연 기관 (1) 의 급감속이 있었는지의 여부를 판단하도록 해도 된다. 여기서, 제어부 (52) 는, 엔진 회전 속도의 저하, 디셀러레이터 페달의 온, 액셀러레이터 페달의 오프 등이 검출된 경우에, 내연 기관 (1) 이 급감속했다고 판단해도 된다. 연료 분사량이 0 이 된 경우 (단계 S3, Yes), 제어부 (52) 는 급기 제어 처리를 단계 S4 의 처리로 진행시킨다. 한편, 연료 분사량이 0 이 되지 않은 경우에는 (단계 S3, No), 제어부 (52) 는 일련의 급기 제어 처리를 종료한다.
여기서, 도 5 를 사용하여 단계 S3 의 처리에 대해 구체적으로 설명한다. 또한, 도 5 에 나타내는 가로축은 시간 (T) 을 나타낸다. 또, 도 5 에 나타내는 그래프의 좌측의 세로축은 연료 분사량 (F) 을 나타내고, 실선 (L1) 은 연료 분사량 (F) 의 시간 변화를 나타낸다. 또, 도 5 에 나타내는 그래프의 우측의 세로축은 가변 터보 노즐 (23) 의 노즐 개도를 나타내고, 일점쇄선 (L2) 은 가변 터보 노즐 (23) 의 노즐 개도의 시간 변화를 나타낸다. 내연 기관 (1) 이 급감속한 경우, 연료 분사량 (F) 은, 도 5 에 실선 (L1) 으로 나타내는 바와 같이, 엔진 컨트롤러 (47) 에 의해 일단 컷되어 시간 (T) = T1 에서 0 이 되고, 시간 (T) = T2 에서 연료 분사를 개시하여, 아이들링 분사량 (Fi) 으로 회복된다. 따라서, 액추에이터 컨트롤러 (48) 는, 도 5 에 나타내는 시간 (T) = T1, 즉 연료 분사량 (F) 이 제로가 된 타이밍에서 내연 기관 (1) 이 급감속했다고 판정한다. 그리고, 연료 분사량 (F) 이 제로가 된 경우, 제어부 (52) 는 급기 제어 처리를 단계 S4 의 처리로 진행시킨다. 한편, 연료 분사량이 0 이 되지 않은 경우에는, 제어부 (52) 는 일련의 급기 제어 처리를 종료한다. 또한, 가변 터보 노즐 (23) 의 노즐 개도가 전체 폐쇄로 되어 있을 때에는, 수동 강제 재생 처리 중이다.
단계 S4 의 처리에서는, 액추에이터 컨트롤러 (48) 의 제어부 (52) 가, 가변 터보 액추에이터 (23a) 와 EGR 밸브 액추에이터 (32a) 를 제어함으로써, 가변 터보 노즐 (23) 의 노즐 개도와 EGR 밸브 (32) 의 개도를 전체 개방 상태로 제어한다. 구체적으로는, 액추에이터 컨트롤러 (48) 의 제어부 (52) 가, 도 5 에 일점쇄선 (L2) 으로 나타내는 바와 같이, 가변 터보 액추에이터 (23a) 와 EGR 밸브 액추에이터 (32a) 를 제어함으로써, 가변 터보 노즐 (23) 의 노즐 개도와 EGR 밸브 (32) 의 개도를 전체 개방 상태로 제어한다. 가변 터보 노즐 (23) 의 노즐 개도를 전체 개방 상태로 제어함으로써, 터빈 (21) 에 공급되는 배기 가스의 유속이 저하된다. 또, EGR 밸브 (32) 의 개도를 전체 개방 상태로 제어함으로써, 급기 통로 (3) 내의 급기가 배기 재순환 통로 (31) 를 통하여 컴프레서 (22) 의 출구 통로측으로부터 터빈 (21) 의 입구 통로측으로 바이패스된다. 이로써, 컴프레서 (22) 의 출구 통로측의 급기의 유입 저항이 작아진다. 이 때문에, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 배기 터빈 과급기 (6) 의 작동점은 작동점 M0 로부터 이점쇄선의 궤적을 지나 작동점 M2 로 이행되게 되기 때문에, 작동점이 서징 영역에 들어가는 것에 의한 배기 터빈 과급기 (6) 의 서징 발생을 억제할 수 있다. 이로써, 단계 S4 의 처리는 완료되어, 급기 제어 처리는 단계 S5 의 처리로 진행된다.
단계 S5 의 처리에서는, 액추에이터 컨트롤러 (48) 의 제어부 (52) 가, 연료 분사량 센서 (42) 로부터의 입력 신호에 기초하여 연료 분사량이 0 이 아니게 되었는지의 여부를 판단한다. 그리고, 액추에이터 컨트롤러 (48) 의 제어부 (52) 는, 연료 분사량이 0 이 아니게 된 경우 (도 4 에 나타내는 시간 (T) = T2), 급기 제어 처리를 단계 S6 의 처리로 진행시킨다.
단계 S6 의 처리에서는, 액추에이터 컨트롤러 (48) 의 제어부 (52) 가, 연료 분사량 센서 (42) 로부터의 입력 신호에 기초하여, 가변 터보 액추에이터 (23a) 와 EGR 밸브 액추에이터 (32a) 를 제어함으로써, 도 5 에 파형 (L2) 으로 나타내는 바와 같이, 연료 분사량의 증가에 따라 가변 터보 노즐 (23) 의 노즐 개도와 EGR 밸브 (32) 의 개도를 전체 개방 상태에서 전체 폐쇄 상태를 향하여 감소시킨다. 구체적으로는, 액추에이터 컨트롤러 (48) 는, 연료 분사량과 가변 터보 노즐 (23) 의 노즐 개도 및 EGR 밸브 (32) 의 개도가 반비례 관계를 나타내거나, 또는 연료 분사량의 증가에 따라 가변 터보 노즐 (23) 의 노즐 개도 및 EGR 밸브 (32) 의 개도가 소정의 지수 함수에 따라 감소하도록, 연료 분사량의 증가에 따라 가변 터보 노즐 (23) 의 노즐 개도와 EGR 밸브 (32) 의 개도를 전체 개방 상태에서 전체 폐쇄 상태를 향하여 감소시킨다. 이와 같은 처리에 의하면, 연료 분사량의 증가에 따라 엔진 본체 (2) 로의 급기가 증가하여, 연소실 내에서 연료가 완전 연소되게 되기 때문에, 배기 가스 중에 함유되는 PM 의 양이 증가하는 것을 억제하면서, 수동 강제 재생 처리를 실시할 수 있다. 이로써, 단계 S6 의 처리는 완료되어, 급기 제어 처리는 단계 S7 의 처리로 진행된다.
단계 S7 의 처리에서는, 액추에이터 컨트롤러 (48) 의 제어부 (52) 가, 가변 터보 노즐 (23) 의 노즐 개도와 EGR 밸브 (32) 의 개도가 모두 전체 폐쇄 상태인지의 여부를 판단한다. 이 판단 결과, 가변 터보 노즐 (23) 의 노즐 개도와 EGR 밸브 (32) 의 개도가 모두 전체 폐쇄 상태가 아닌 경우 (단계 S7, No), 제어부 (52) 는 급기 제어 처리를 단계 S6 의 처리로 되돌린다. 한편, 가변 터보 노즐 (23) 의 노즐 개도와 EGR 밸브 (32) 의 개도가 모두 전체 폐쇄 상태인 경우에는 (단계 S7, Yes), 제어부 (52) 는 일련의 급기 제어 처리를 종료시킨다. 그리고, 상기 서술한 처리를 소정의 제어 주기마다 반복 실행한다. 이로써, 수동 강제 재생 처리 중이어도, 서징을 발생시키지 않고 경부하 작업을 실시할 수 있다.
도 6 은, 수동 강제 재생 중 또한 경부하 작업 중에 건설 기계가 급감속한 경우에 EGR 밸브 (32) 의 개도를 제어하지 않는 경우에 있어서의 연료 분사량, EGR 밸브 (32) 의 개도, 가변 터보 노즐 (23) 의 노즐 개도, 급기압 및 PM 량의 시간 경과적 변화를 나타내는 도면이다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 건설 기계가 급감속한 경우에 EGR 밸브 (32) 의 개도를 제어하지 않는 경우에는, 급기압이 진동하여 배기 터빈 과급기 (6) 에 서징이 발생한다.
도 7 은, 수동 강제 재생 중 또한 경부하 작업 중에 건설 기계가 급감속한 경우에 EGR 밸브 (32) 의 개도를 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 제어한 경우에 있어서의 연료 분사량, EGR 밸브 (32) 의 개도, 가변 터보 노즐 (23) 의 노즐 개도, 급기압 및 PM 량의 시간 경과적 변화를 나타내는 도면이다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 건설 기계가 급감속한 경우에 EGR 밸브 (32) 를 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 제어한 경우에는, 급기압이 진동하여 배기 터빈 과급기 (6) 에 서징이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 그러나, 도 7 에 나타내는 제어에서는, EGR 밸브 (32) 는, 연료 분사량이 0 에서 아이들링 분사량으로 회복될 때까지의 동안에 전체 개방 상태로 유지된다. 이 때문에, EGR 밸브 (32) 가 전체 개방 상태에서 전체 폐쇄 상태로 돌아올 때까지의 동안에 급기량이 적은 상태에서 엔진 본체 (2) 에 연료가 분사됨으로써, 연료가 불완전 연소되어, 배기 가스 중에 함유되는 그을음량이 증가하고 있다.
도 8 은, 본 실시형태의 급기 제어 장치에 있어서의 건설 기계가 급감속한 경우의 연료 분사량, EGR 밸브 (32) 의 개도, 가변 터보 노즐 (23) 의 노즐 개도, 급기압 및 PM 량의 시간 경과적 변화를 나타내는 도면이다. 도 8 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 급기 제어 장치에서는, 연료 분사량이 0 이 된 경우, 가변 터보 노즐 (23) 의 노즐 개도와 EGR 밸브 (32) 의 개도를 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 제어함으로써, 급기압이 진동하여 배기 터빈 과급기 (6) 에 서징이 발생하는 것을 억제하고 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서의 급기 제어 장치는, 연료 분사량이 0 이 아니게 된 경우, 연료 분사량의 증가에 따라 가변 터보 노즐 (23) 의 노즐 개도와 EGR 밸브 (32) 의 개도를 전체 개방 상태에서 전체 폐쇄 상태를 향하여 감소시키고 있다. 즉, 본 실시형태의 급기 제어 장치는, 연료 분사량의 증가에 따라 엔진 본체 (2) 에 대한 급기량을 증가시키고 있다. 따라서, 본 실시형태에 있어서의 급기 제어 장치에 의하면, 연료 분사량의 증가에 따라 엔진 본체 (2) 에 대한 급기가 증가하여, 연소실 내에서 연료가 완전 연소되게 되기 때문에, 배기 가스 중에 함유되는 PM 량이 증가하는 것을 억제할 수 있다.
이상, 본 발명자들에 의해 이루어진 발명을 적용한 실시형태에 대해 설명했는데, 상기 실시형태에 의한 본 발명의 개시의 일부를 이루는 기술 (記述) 및 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않는다. 즉 상기 실시형태에 기초하여 당업자 등에 의해 이루어지는 다른 실시형태, 실시예 및 운용 기술 등은, 모두 본 발명의 범주에 포함된다.
1 … 내연 기관
2 … 엔진 본체
3 … 급기관로
4 … 배기관로
5 … 냉각 기구
6 … 배기 터빈 과급기
7 … DPF (디젤 파티큘레이트 필터)
8 … 배기 재순환 시스템
21 … 터빈
21a … 터빈 날개차
22 … 컴프레서
23 … 가변 터보 노즐
23a … 가변 터보 액추에이터
24 … 바이패스로
25 … 도징 노즐
26 … 도징 연료 공급 장치
31 … 배기 재순환 통로
32 … EGR 밸브
32a … EGR 밸브 액추에이터
33 … EGR 쿨러
41 … 엔진 회전 속도 센서
42 … 연료 분사량 센서
43 … 급기압 센서
44 … 배기압 센서
45 … 터빈 회전 속도 센서
46 … DPF 재생 지시부
47 … 엔진 컨트롤러
48 … 액추에이터 컨트롤러
51 … 입력부
52 … 제어부
53 … 출력부

Claims (4)

  1. 내연 기관으로부터 배출된 배기 가스의 일부를 추출하여, 상기 내연 기관의 급기 통로측에 재순환시키는 배기 재순환 통로와,
    상기 배기 재순환 통로에 형성되어, 당해 배기 재순환 통로를 순환하는 배기 가스의 유량을 제어하는 개폐 밸브와,
    상기 내연 기관에 대한 연료 분사량을 검출하는 연료 분사량 검출 수단과,
    상기 내연 기관으로부터 배출된 배기 가스에 의해 회전하는 터빈과,
    상기 터빈이 회전함으로써 구동되고, 외기를 흡입, 가압하여 상기 내연 기관에 공급하는 컴프레서와,
    상기 터빈에 공급되는 배기 가스의 유속을 슬라이드 기구의 노즐 개도 조정에 의해 제어함과 함께 그 슬라이드 기구의 전체 폐쇄시에 그 슬라이드 기구를 통하여 배기 가스의 유출 방향을 터빈 날개차의 축방향으로 하여 상기 터빈으로의 일을 작게 하는 바이패스로를 형성하는 가변 터보 노즐과,
    디젤 엔진으로부터 배출된 배출 가스에 함유되는 입자상 물질의 양을 저감시키는 디젤 파티큘레이트 필터의 수동 강제 재생 처리를 실행하면서 경부하 작업을 실시하는 경우, 상기 개폐 밸브를 전체 폐쇄 상태로 함과 함께 상기 가변 터보 노즐을 전체 폐쇄 상태로 하여 상기 바이패스로를 형성하고, 상기 연료 분사량 검출 수단에 의해 검출된 연료 분사량이 0 이 된 경우, 상기 개폐 밸브를 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 함과 함께 상기 가변 터보 노즐을 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 하는 제어를 실시하는 개도 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 급기 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개도 제어 수단은, 디젤 엔진으로부터 배출된 배출 가스에 함유되는 입자상 물질의 양을 저감시키는 디젤 파티큘레이트 필터의 수동 강제 재생 처리를 실행하면서 경부하 작업을 실시하는 경우, 상기 개폐 밸브를 전체 폐쇄 상태로 함과 함께 상기 가변 터보 노즐을 전체 폐쇄 상태로 하여 상기 바이패스로를 형성하고, 상기 연료 분사량 검출 수단에 의해 검출된 연료 분사량이 0 이 된 경우, 상기 개폐 밸브를 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 함과 함께 상기 가변 터보 노즐을 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 하고, 그 후 상기 연료 분사량 검출 수단에 의해 검출된 연료 분사량의 증가에 따라 상기 개폐 밸브 및 상기 가변 터보 노즐의 개도를 감소시키는 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 급기 제어 장치.
  3. 내연 기관으로부터 배출된 배기 가스의 일부를 추출하여, 상기 내연 기관의 급기 통로측에 재순환시키는 배기 재순환 통로와,
    상기 배기 재순환 통로에 형성되어, 당해 배기 재순환 통로를 순환하는 배기 가스의 유량을 제어하는 개폐 밸브와,
    상기 내연 기관으로부터 배출된 배기 가스에 의해 회전하는 터빈과,
    상기 터빈이 회전함으로써 구동되고, 외기를 흡입, 가압하여 상기 내연 기관에 공급하는 컴프레서와,
    상기 터빈에 공급되는 배기 가스의 유속을 슬라이드 기구의 노즐 개도 조정에 의해 제어함과 함께 그 슬라이드 기구의 전체 폐쇄시에 그 슬라이드 기구를 통하여 배기 가스의 유출 방향을 터빈 날개차의 축방향으로 하여 상기 터빈으로의 일을 작게 하는 바이패스로를 형성하는 가변 터보 노즐을 구비하는 내연 기관의 급기 제어 방법에 있어서,
    디젤 엔진으로부터 배출된 배출 가스에 함유되는 입자상 물질의 양을 저감시키는 디젤 파티큘레이트 필터의 수동 강제 재생 처리의 지시를 검출하는 것과,
    상기 검출하는 것에 의해 수동 강제 재생 처리의 지시를 검출한 경우, 상기 개폐 밸브를 전체 폐쇄 상태로 함과 함께 상기 가변 터보 노즐을 전체 폐쇄 상태로 하여 상기 바이패스로를 형성하는 것과,
    연료 분사량이 0 이 된 경우, 상기 개폐 밸브를 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 함과 함께 상기 가변 터보 노즐을 전체 폐쇄 상태에서 전체 개방 상태로 하는 제어를 실시하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 급기 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어를 실시하는 것에 의해 상기 개폐 밸브 및 상기 가변 터보 노즐을 전체 개방 상태로 제어한 후, 연료 분사량의 증가에 따라 상기 개폐 밸브 및 상기 가변 터보 노즐의 개도를 감소시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 급기 제어 방법.
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