KR20070029168A - 엔진의 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

엔진(1)의 배기 통로(Ex)와 흡기 통로(I)를 접속하고 EGR 밸브(24)가 끼움 장착된 EGR 장치(10)와, 흡기 통로(I)에 끼움 장착된 흡기 스로틀(41)과, 차량의 주행 거리 혹은 엔진의 작동 시간의 적어도 어느 한쪽을 적산하는 주행 이력 산출 수단(A1)과, 연료 분사의 분사량과 분사 시기를 제어 가능하게 하는 연료 분사 제어 수단(A2)과, EGR 밸브의 개방도를 제어하는 EGR 제어 수단(A3)과, 흡기 스로틀의 개방도를 제어하는 스로틀 제어 수단(A4)과, 주행 거리 또는 엔진 작동 시간의 적산치가 소정의 임계치에 도달한 경우에, 연료 분사 시기(Tn)를 지각시키는 동시에 EGR 밸브 개방도(βg)를 증대하고, 또한 흡기 스로틀 밸브 개방도(θs)를 폐쇄 작동시키는 제어 수단(A5)을 구비한다.
엔진, 배기 통로, 흡기 통로, EGR 밸브, EGR 장치, 흡기 스로틀

Description

엔진의 제어 장치{CONTROL DEVICE FOR ENGINE}
본 발명은 엔진의 제어 장치에 관한 것으로서, 특히 배기 가스 재순환 장치의 통로의 오물을 제거할 수 있는 엔진의 제어 장치에 관한 것이다.
종래, 엔진은 그 배기를 무해화하여 배출하기 위해 배기로에 각 엔진을 배출하는 배기 가스 특성에 따른 배기 가스 처리 장치인 필터나 촉매 등을 장착하고, 또한 배기 가스 재순환 장치(EGR 장치)에 의해 배기 가스를 연소실로 환류시켜 NOx의 배출을 억제하는 등의 각종 방법을 채용하고 있다.
예를 들어, 일본 특허 공개 제2002-309987호 공보(특허 문헌 1)에 개시된 엔진의 배기 탈질산 장치로는, 엔진의 배기 통로에 NOx 흡수제를 배치하는 동시에, 흐르는 배기 가스를 연소실로 환류시키는 배기 가스 재순환 장치(EGR 장치)를 설치하고 있다. NOx 흡수제는 통상 상태에서는 NOx를 흡수하고, 연소실 내의 공연비가 풍부해지면 NOx를 방출하고, CO 및 HC에 의해 NOx를 환원한다. 연소실 내의 공연비를 풍부하게 할 때에는, EGR 제어 밸브를 개방하여 배기를 재순환시켜 흡입 공기량을 감소시키는 동시에, 분사 연료를 증대시켜 공연비를 풍부하게 하고, 동시에 엔진 출력 토크가 변화되지 않도록 연료 분사량을 한층 더 증량하도록 하여 풍부한 운전을 촉진하고 있다.
또한, 일본 특허 공개 제2000-186631호 공보(특허 문헌 2)에 개시된 EGR 장치를 갖는 내연 기관에서는, 기관 정지 시에 연소식 히터의 연소 가스를 배기 가스 재순환 장치의 EGR 통로에 도입하고, EGR 장치 내에 퇴적한 SOF, 매연 등을 연소시키는 기술이 개시되어 있다.
이와 같이, 특허 문헌 1에서는 일반적인 EGR 경로에 가하여, 풍부한 운전 시용의 대형 EGR 밸브를 이용한 바이패스 경로를 병용하고, 대량 EGR을 이용하여 엔진으로부터의 배출 NOx를 감함으로써 NOx 흡장 촉매의 소형화를 도모하고 있다. 그러나, 풍부할 때의 EGR 가스에는 대량인 미연 가스(HC)나 매연이 포함되고, 대량 EGR에 의해 EGR 파이프, EGR 쿨러, EGR 밸브, 흡기 매니폴드 등이 이 HC나 매연의 부착에 의해 오물 및 오염이 진행되면, 밸브의 정체나 막힘 등도 발생한다.
이에 대해, 특허 문헌 2에 개시된 EGR 장치를 갖는 내연 기관에서는, 기관 정지 시에 연소식 히터의 연소 가스를 EGR 통로에 도입하고, EGR 장치 내에 퇴적한 SOF 및 매연 등을 연소시키는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 연소식 히터를 구비하고 있으므로, 장치가 대규모인 유용하게 되어 버려 탑재성에 문제가 쉽게 생긴다. 또한, EGR 장치의 크리닝을 엔진 정지 시에 실행하기 때문에 엔진이 정지되어 있음에도 불구하고 배기관으로부터 고온의 가스가 배출될 경우가 있다.
본 발명은 이상과 같은 과제에 비추어 이루어진 것으로서, 목적으로 하는 바는 엔진측의 제어만으로 용이하게 배기 가스 재순환 장치의 오물을 배제하고, 밸브의 정체나 막힘 등을 방지할 수 있는 엔진의 제어 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 엔진의 제어 장치는 엔진 배기 통로와 흡기 통로를 접속하고 EGR 밸브가 끼움 장착된 EGR 장치와, 흡기 통로에 끼움 장착된 흡기 스로틀과, 차량의 주행 거리 또는 엔진의 작동 시간의 적어도 어느 한쪽을 적산하는 주행 이력 산출 수단과, 연료 분사의 분사량과 분사 시기를 제어 가능하게 하는 연료 분사 제어 수단과, 상기 ECR 밸브의 개방도를 제어하는 EGR 제어 수단과, 상기 흡기 스로틀의 개방도를 제어하는 스로틀 제어 수단과, 상기 주행 이력 산출 수단에 의한 주행 거리 또는 엔진 작동 시간의 적산치가 소정의 임계치에 도달한 경우에, 연료 분사 시기를 지각(遲角)시키는 동시에 EGR 밸브 개방도를 증대하고, 또한 흡기 스로틀 밸브를 폐쇄 작동시키는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 엔진측의 제어만으로 용이하게 배기 통로에 배출되는 배기 가스의 온도를 상승시킬 수 있고, 상기 승온된 배기 가스를 EGR 장치로 환류시키고, 그 고온의 EGR 장치 자체의 청정을 용이하게 행하는 것이 가능해진다.
도1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 엔진의 제어 장치의 전체 개략적인 구성도이다.
도2는 도1에 도시한 배기 정화 장치의 ECU의 기능 블럭도이다.
도3A는 도1에 도시한 배기 정화 장치의 연료 분사 모드 중 주요 분사만의 모드의 설명도이다.
도3B는 도1에 도시한 배기 정화 장치의 연료 분사 모드 중 파일럿 분사 + 주요 분사 모드의 설명도이다.
도4A1, 도4A2, 도4B1, 도4B2, 도4C1, 도4C2, 도4D1과 도4D2는 도1의 배기 정화 장치의 ECU가 이용하는 연산 맵으로, 도4A1, 도4B1, 도4C1과 도4D1은, 각각 연료 분사량 및 시기, EGR 통로 개방도, 스로틀 개방도, 터보 베인 개방도의 통상 시간 맵을 나타내고, 도4A2, 도4B2, 도4C2와 도4D2는, 각각 청정 시 맵을 나타낸다.
도5A 내지 도5D는, 도1에 도시한 배기 정화 장치의 ECU가 하는 램프 제어 설명선도이고, 도5A는 연료 분사량 및 시기, 도5B는 EGR 통로 개방도, 도5C는 스로틀 개방도, 도5D는 터보 베인 개방도의 램프 제어 특성을 나타낸다.
도6은 도1에 도시한 배기 정화 장치의 ECU가 행하는 배기 가스 온도 승온 제어 루틴의 흐름도이다.
본 발명의 일 실시 형태로서의 엔진의 제어 장치를 구비한 디젤 엔진(이후, 간단히 엔진이라 기재함)(1)을 설명한다.
엔진(1)은 직렬로 4개의 연소실(2)을 배치하고, 각 연소실(2)에는 직접 연료를 분사하는 연료 분사 밸브(3)가 설치되어 있다. 여기서, 연료 탱크(4)의 연료(경유)는 고압 연료 분사 펌프(5)로 가압되어 커몬 레일(6)(축압실)에 압송되고, 커몬 레일(6)로부터 연료 분사 밸브(3)를 거쳐 각 기통 내에 분사된다. 여기에서의 연료 분사 밸브(3)는 후술의 ECU(7)로부터 출력되는 연료 제어 신호를 따라 그 연료 분사량(Qn)과 분사 시기(Tn)가 제어된다.
각 연소실(2)의 일측으로부터 연장되는 도시되지 않은 흡기 포트는 흡기 매니폴드(8)에 연통하고, 상기 흡기 매니폴드(8)에 과급기(12)의 압축기(17)를 거쳐 서 흡기로(I)를 형성하는 급기관(9)이 접속된다. 이 급기관(9)은 공기 클리너(11)보다 흡입한 흡기를 압축기(17)로 가압하고, 압축기(17)로부터의 흡기의 흡기량을 흡기 스로틀로서의 흡기 스로틀 밸브(41)로 조정하고, 흡기의 냉각을 인터 쿨러(13)로 행한 후 흡기 매니폴드(8)에 도입하고 있다. 또한, 흡기 스로틀 밸브(41)의 액추에이터(411)는 후술의 엔진 컨트롤 유닛(ECU)(7)에 의해 구동 제어된다.
각 연소실(2)의 타측으로부터 연장되는 도시되지 않은 배기 포트는 배기 매니폴드(15)에 연통하고, 상기 배기 매니폴드(15)에는 과급기(12)의 터빈(20)을 거쳐서 배기로(Ex)를 형성하는 배기관(16)이 접속된다. 또한, 과급기(12)는 그 터빈(20)의 외주에 환형 배치되고, 액추에이터(201)에 의해 동시 작동되는 다수의 가동 블레이드편(도시되지 않음)을 구비하고, 다수의 가동 블레이드편에 의해 터빈(20)이 받는 배기 가스 유량을 가변 조정 가능한 VG 터보로서의 기능을 구비한다. 액추에이터(201)는 후술의 엔진 컨트롤 유닛(7)에 의해 구동 제어된다.
급기관(9)의 흡기 매니폴드(8)의 근방 부위와, 배기 터빈(20)의 상류측의 EGR 가스 도입구(42)는 배기 재순환 통로(이후, 간단히 EGR 통로로 기재함)(43)에 의해 접속되어 있다. EGR 통로(43) 상에는 유로의 개구 면적을 조정 가능한 재순환량 조절 밸브(이후, 간단히 EGR 밸브라 칭함)(24)와 재순환 가스 쿨러(44)가 개재되어 있다. EGR 밸브(24)는 후술의 엔진 컨트롤 유닛(7)에 의해 구동 제어된다. 또한, EGR 장치(10)의 EGR 가스 도입구(42)보다 하류에 과급기(12)의 터빈(20)이 배치되고, 비교적 고온의 EGR 가스가 EGR 가스 도입구(42)에 유입하도록 형성되어 있다.
또한, 배기관(16)에는 NOx의 양을 검출하는 NOx 센서(27)와 촉매 컨버터(29)와 도시되지 않은 머플러가 이 차례로 배치되어 있다.
촉매 컨버터(29)는 그 케이싱(291) 내에 길이 방향에 따라서 NOx 환원 촉매(31)와, 디젤 파티큘레이트 필터(32)를 차례로 수용한다.
차량에는 엔진 제어 수단인 엔진 컨트롤 유닛[이후, 간단히 ECU(7)라 기재함]이 설치되어 있다.
ECU(7)의 도시되지 않은 입력 포트에는, 도시되지 않은 크랭크축 근방에 배치된 회전수 센서(45)로부터 크랭크축의 일정 회전각마다 펄스 신호가 입력되고, 이것이 엔진 회전수(Ne)의 산출 및 분사 시기의 산출에 이용되어 있다. 도시되지 않은 액셀 페달에 배치한 액셀 개방도 센서(46)로부터 운전자의 액셀 페달 답입량(액셀 개방도)(θa)을 나타내는 신호가 입력된다. 배기관(16)에는 NOx 농도 신호를 출력하는 NOx 센서(27)가 배치되고, NOx 농도 신호가 ECU(7)의 도시되지 않은 입력 포트에 입력되어 있다.
한편, ECU(7)의 도시되지 않은 출력 포트는, 각 기통으로의 연료 분사량(Qn) 및 연료 분사 시기(Tn)를 제어하기 위해, 연료 분사 회로(드라이버)(50)를 거쳐서 각 기통의 연료 분사 밸브(3)에 접속되고, 게다가 고압 연료 펌프(5)에 도시하지 않은 구동 회로를 거쳐서 접속되고, 고압 연료 펌프(5)로부터 커몬 레일(6)로의 연료 압송량을 제어하고 있다.
ECU(7)는 엔진 제어를 실시하고, 특히 엔진(1)의 배기 정화 장치에만 착안한 경우, 주행 이력 산출 수단(A1), 연료 분사 제어 수단(A2), EGR 제어 수단(A3), 스로틀 제어 수단(A4), EGR 경로 청정 제어 수단(A5)으로서의 각 기능을 구비하고 있다.
여기서, 주행 이력 산출 수단(A1)은 차량의 주행 거리 혹은 엔진의 작동 시간 상당한 카운트량(tn)(단위 주행 거리 혹은 엔진의 단위 작동 시간마다 가산되는 값)을 엔진의 작동 시간 중에 적산하여 적산치(ΣCount ← ΣCount + tn)를 차례로 구한다.
연료 분사 제어 수단(A2)은 액셀 개방도 센서(46)와 회전수 센서(45)로 검출된 액셀 개방도(θa)와 엔진 회전수(Ne)를 기초로 하여 기본 연료 분사량(Q0)과 기본 연료 분사 시기(T0)를 산출하고, 이 기본 연료 분사량(Q0)에 기관 운전 상태에 따른 보정을 가해 기관의 연료 분사량(Qn)을 설정하고, 기본 분사 시기(T0)에 기관 운전 상태에 따른 보정을 가해 기관의 연료 분사 시기(Tn)를 설정한다. 게다가, 연료 분사 드라이버(50)에 연료 분사량(Qn)과 연료 분사 시기(Tn)를 세트하고, 연료 분사 제어한다.
EGR 제어 수단(A3)은 연산된 EGR 밸브(24)의 EGR 밸브 개방도 신호(βg)를 받았을 때에, EGR 밸브(24)의 액추에이터를 거쳐 지령 상당의 개방도에 EGR 밸브(24)를 절환하고, 이에 의해 통상 운전 영역에서는 50 ％ 이하의 EGR율로 배기 가스 환류 제어가 이루어져 NOx 저감을 행한다.
스로틀 제어 수단(A4)은 흡기 스로틀 밸브(41)의 개방도(θs)를 흡기 교축 밸브 개방도 신호를 받았을 때에, 흡기 스로틀 밸브(41)를 거쳐 지령 상당의 개방 도에 흡기 스로틀 밸브(41)를 절환하여 제어할 수 있다.
EGR 경로 청정 제어 수단(제어 수단)(A5)은 주행 이력 산출 수단(A1)에 의한 주행 거리 또는 엔진 작동 시간의 적산치(ΣCount)가 소정의 임계치(Limit)에 도달한 경우에, EGR 경로 청정 지령(Sc)을 출발하고, 이에 따라 연료 분사 시기(Tn1)를 지각 ΔT시켜서 Tn2로 설정하는 동시에 EGR 밸브 개방도(βg1)를 증대(βg2)하고, 또한, 흡기 스로틀 밸브(41)의 개방도(θs1)를 수정 개방도(θs2)로 교축하여 수정 작동시킨다.
이와 같은 엔진의 제어 장치의 작동을 ECU(7)가 행하는 도6의 배기 가스 온도 승온 제어 루틴에 따라 설명한다. 또한, 이 배기 가스 온도 승온 제어 루틴은 도시되지 않은 메인 루틴 도중의 소정 시기에 있어서의 할입(interrupt) 제어로서 이루어질 수 있다.
ECU(7)는 엔진(1)의 도시되지 않은 키 스위치가 온되고, 스텝 s1에 도달하면 현재까지의 주행 거리 혹은 엔진(1)의 작동 시간 상당한 카운트량(tn)을 전회치(ΣCount)(첫회는 제로)에 적산하고 갱신하여 구한다. 계속하여, 스텝 s2에서는 최신의 적산치(ΣCount)가 소정의 임계치(Limit)를 상회하는지 여부를 판단하고, 상회하기 전은 스텝 s3에서 통상 운전 지령(Sn)을 출발하고, 이에 따라 최신의 운전 정보를 기초로 하는 연료 분사 제어를 도4A1에 도시한 통상 연료 분사 시기 맵(map1n)을 이용하여 행한다. 여기서는, 도3A의 주요 분사(mj)(주요 분사만)에 있어서의 통상 연료 분사량(Qn1), 통상 연료 분사 시기(Tn1)(= 주요 분사 시기)를 Ne, θa보다 연산하고, 이들 연료 제어 신호를 연료 분사 드라이버(50)에 출발하 고, 이에 따라 각 연료 분사 밸브(3)를 주요 연료(mj)의 분사 제어를 한다.
또한, 여기서는 엔진 회전수(Ne)와 액셀 개방도(θa) 상당한 통상 EGR 밸브 개방도를 도4B1에 도시한 통상 EGR 밸브 개방도 맵(map2n)에 의해 산출하고, 통상 EGR 밸브 개방도(βg1)에 EGR 밸브(24)를 절환하고, NOx 저감을 행한다.
또한, 여기서는 엔진 회전수(Ne)와 액셀 개방도(θa) 상당한 통상 흡기 스로틀 개방도 맵[도4C1에 도시함](map3n)을 이용하고, 통상 스로틀 개방도(θs1)(대 개방도)를 산출하고, 상기 개방도로 절환 유지한다.
또한, 여기서는 엔진 회전수(Ne)와 액셀 개방도(θa) 상당한 통상 VG 터보 맵[도4D1에 도시함](map4n)을 이용하고, 상기 맵에 의해 터빈측 베인의 개방도(γ1)를 통상 개방도(대 개방도)로 절환 유지한다.
이와 같은 스텝 s1 내지 스텝 s3의 통상 운전 지령(Sn)의 운전 중에 있어서, 배기 가스는 촉매 컨버터(29)에 유입된다.
또한, 도시되지 않은 메인 루틴의 도중에는 NOx 센서(27)의 NOx 농도 데이터와 엔진 운전 조건 등을 기초로 하는 배기 가스 유량보다 NOx 배출량에 상당하는 값을 연산하고 있고, 이 값이 임계치에 도달하는 시점에서 풍부한 운전 처리가 소정 시간, 할입 제어로 이루어지고, 이 풍부한 운전 처리에 의해 NOx 흡장 환원 촉매(31)를 강제적으로 풍부한 분위기로 유지하고, NOx 흡장 환원 촉매(31)로부터 NOx를 방출시켜 환원 정화하도록 하고, NOx 흡장 환원 촉매(31)의 포화에 의한 NOx 방출을 방지하고 있다.
또한, 디젤 파티큘레이트 필터(32)는 배기 가스 중에 포함되는 파티큘레이트 를 수집하고, 배기 가스 온도가 소정 온도(500 내지 550 ℃)를 상회하는 운전 영역에 도달한 때에 유입한 고온 배기 가스로 소각 제거한다.
다시, 스텝 s2로 복귀하고, 최신의 적산치(ΣCount)가 소정의 임계치(Limit)를 상회하면, 스텝 s4에서 EGR 경로 청정 지령(Sc)을 출발하고, 이에 따라 최신의 운전 정보를 기초로 하는 청정 연료 분사량, 청정 연료 분사 시기 맵(map1h)을 이용하여 행한다. 여기서는, 도4A2에 나타낸 바와 같이 청정 연료 분사량(Qn2)[=파일럿 분사량(qp) + 주요 분사량(qmL)], 청정 연료 분사 시기(Tn2)[= 파일럿 분사 시기(Tp), 주요 분사 시기(Tn2)(Tn1 - ΔT)]를 연산하고, 이들 연료 제어 신호를 연료 분사 드라이버(50)에 발하고, 이에 의해 각 연료 분사 밸브(3)를 도3B에 도시한 파일럿 분사(pj) + 주요 분사(mjL)의 제어를 한다. 여기서, 통상 운전 지령(Sn) 시에는, 도3A에 나타낸 바와 같이 주요 분사(mj)만을 행할 경우라도, EGR 경로 청정 지령(Sc) 시에 절환되면 도3B에 나타낸 바와 같이 주요 분사(mjL)에 앞서서 소정 시기(Tp)에 파일럿 분사(pj)를 실행한다.
특히, 여기서의 파일럿 분사(pj)의 분사 처리에 가하고, 주요 분사 시기(Tn2)가 정상 시의 연료 분사 시기(Tn1)로부터 -ΔT만큼 지각 처리된다.
게다가, 청정 연료 분사량(Qn2)은 파일럿 분사량(qp)분에 가하여, 주요 분사량(qmL)[액셀 개방도(θa) 등에 의해 증감함] 자체가 통상 연료 분사량[(Qn1(= qm)]으로부터 증량되고, 청정 연료 분사량(Qn2)은 통상 연료 분사량(Qn1)의 1.3 내지 1.5배로 증량 수정된다.
여기서는, 주요 분사 시기(Tn2)의 지각 처리와 청정 연료 분사량(Qn2)의 증 량 수정에 의해 각 연소실(2)로부터 배기 매니폴드(15)에 배출되는 배기 가스의 온도 상승을 확실하게 도모할 수 있다.
또한, 여기서는 스텝 s3의 통상 연료 분사 시기(Tn1), 통상 연료 분사량(Qn1)보다, 스텝 s4의 청정 연료 분사 시기(Tn2), 청정 연료 분사량(Qn2)로 절환할 수 있지만, 이 절환 시에 있어서는 도5A에 나타낸 바와 같은 램프 제어가 소정 절환 시간(tc)을 두고 실행된다. 즉, 여기서는 통상 연료 분사 시기(Tn1)가 청정 연료 분사 시기(Tn2)에 경시적으로 지각 폭(ΔT/δt)씩 보정되게 된다. 마찬가지로, 통상 연료 분사량(Qn1)이 청정 연료 분사량(Qn2)에 경시적으로 증량 폭(ΔQ/δt)씩 증량 보정되게 된다. 이러한 연료 분사량 및 시기의 램프 제어에 의해, 절환 쇼크를 저감할 수 있다.
계속해서, 스텝 s5에 도달하면, 여기서는 EGR 경로 청정 지령(Sc)을 따라, EGR 밸브(24)의 개방도를 EGR 경로 청정 개방도(βg2)(대 개방도)에 개방 동작시키고, EGR량을 통상 시로부터 대폭 증대시킨다. 이에 의해, EGR 가스의 유량 증가, EGR 가스의 온도 상승을 도모하는 동시에, EGR 장치(10)를 이루는 EGR 통로(43), EGR 밸브(24), 흡기 매니폴드(8) 등의 EGR 가스 순환로의 부착물 등의 청정을 쉽게 도모한다. 여기서도, 통상 EGR율로부터 청정 EGR율로의 절환이 도5B에 나타낸 바와 같이 램프 제어되고, 이에 의해 절환 시간(tc2)을 두고 증량 폭(Δg/δt)씩 통상 EGR 경로 개방도(βg1)로부터 EGR 경로 청정 개방도(βg2)로의 증량 절환이 실행되고, 절환 쇼크를 저감할 수 있다.
계속해서, 스텝 s6에 도달하면, 여기서는 EGR 경로 청정 지령(Sc)을 따라, 흡기 교축 밸브(흡기 스로틀 밸브)의 개방도(θs2)를 엔진 회전수(Ne)와 액셀 개방도(θa) 상당의 청정 시 흡기 스로틀 개방도 맵[도4C2에 도시함](map3h)을 이용하고, 교축 증량이 되도록 폐쇄 작동시켜 흡기 교축에 의한 배기 온도의 상승을 도모한다. 여기서도, 통상 흡기 교축량(θs1)으로부터 청정 흡기 교축량(θs2)으로의 절환이 도5C에 나타낸 바와 같은 램프 제어되고, 이에 의해 절환 시간(tc3)을 두고 교축 폭(Δθ/δt)씩 통상 개방도(θs1)보다 청정 개방도(θs2)로의 교축 절환이 실행되어 절환 쇼크를 저감할 수 있다.
계속해서, 스텝 s7에 도달하면, 여기서는 EGR 경로 청정 지령(Sc)을 따라, 엔진 회전수(Ne)와 액셀 개방도(θa) 상당의 청정 VG 터보 맵[도4D2에 도시함](map4h)에 의한 터빈측 베인의 개방도(γ)를 교축량(-dγ)으로 수정할 수 있는 양으로 설정하고, 터빈측 베인의 개방도(β)를 통상 베인 개방도(γ1)로부터 청정 교축 개방도(γ2)에 교축(-dγ) 수정시키고, 과급기 터빈(20)을 배기 교축 수단으로서 기능시키고, 배기 교축에 의한 배기 온도의 상승을 도모한다.
여기서도, 통상 베인 개방도(γ1)로부터 청정 교축 개방도[γ2(= γ1 - dγ)]로의 절환이 도(D)에 나타낸 바와 같이 램프 제어되고, 이에 의해 절환 시간(tc4)을 두고 감량 폭(-dγ/δt)씩 통상 베인 개방도(γ1)로부터 청정 교축 개방도(γ2)로의 교축(-dγ) 절환이 실행되어 절환 쇼크를 저감할 수 있다.
스텝 s7의 후의 스텝 s8에서는 소정의 대기 시간(Tw), 예를 들어 20분의 경과를 대기하고, 경과 후는 스텝 s9에서 스텝 s7의 승온 교축 개방도(γ2)를 통상 베인 개방도(γ1)에 램프 제어로 복귀 처리하고, 스텝 s6에서의 승온 흡기 교축량 (θs2)을 통상 흡기 교축량(θs1)으로 램프 제어로 복귀 처리하고, 스텝 s5에서의 최대 EGR 경로 개방도(βgmax)를 통상 EGR 경로 개방도(βg1)으로 램프 제어로 복귀 처리하고, 스텝 s4에서의 승온 연료 분사 시기(Tn2) 및 승온 연료 분사량(Qn2)을 통상 연료 분사 시기(Tn1) 및 통상 연료 분사량(Qn1)으로 램프 제어로 복귀 처리하고, 스텝 s10에서 ΣCount의 클리어 처리를 하여 메인 루틴으로 복귀한다.
이와 같이 EGR 경로 청정 지령(Sc)을 따라 스텝 s4 내지 스텝 s7의 절환이 이루어질 수 있음으로써, 각 연소실로부터 배기 매니폴드에 배출되는 배기 가스의 온도가 상승되고, 통상 시의 배기 매니폴드 온도인 터빈 입구 온도가 통상 운전 시보다 대폭 상승하고, 예를 들어 통상 시에 400 ℃ 정도였던 것이 500 내지 550 ℃로까지 상승된다.
이 EGR 경로 청정 지령(Sc)에서의 운전 시에 있어서, EGR 장치(10)를 이루는 EGR 통로(43), EGR 쿨러(44), EGR 밸브(24), 흡기 매니폴드(8) 등의 EGR 가스 순환로는 최대 개방도로 유지되고, 여기에 배기 매니폴드의 EGR 가스 도입구(42)로부터 고온의 EGR 가스의 유동을 이루어질 수 있으므로, EGR 가스 순환로에 부착되어 있는 HC나 매연 등의 오물이 청소되고, 유로 단면적의 확보 및 EGR 밸브의 정체나 막힘 등도 해소된다.
도1의 엔진의 제어 장치에 따르면, EGR 경로 청정 지령(Sc) 시에 배기 매니폴드 온도인 터빈 입구 온도(Tt)를 통상 운전 시에서 대폭 상승시키는데 있어서(500 내지 550 ℃) 주요 분사(mjL)를 지각(-ΔT)시키고, 그 주요 분사(mjL)에 앞서서 파일럿 분사(pj)를 실행하고, 통상 연료 분사량(Qn1)을 그 1.3 내지 1.5배의 청정 연료 분사량(Qn2)으로 증량 수정하고, EGR 밸브(24)의 개방도(βg)를 EGR 경로 청정 개방도(βg2)(대 개방도)으로 개방 작동시키고, EGR율을 최대치로 유지하고, 흡기 스로틀 밸브(41)의 개방도(θs)를 통상 개방도(θs1)로부터 청정 개방도(θs2)로 흡기 교축하고, 터빈측 베인의 개방도(γ)를 통상 개방도(γ1)보다 청정 교축 개방도(γ2)로 교축(-dγ) 작동시킨다. 이와 같이 EGR 경로 청정 지령(Sc) 시에 ECU7에 의한 엔진측의 제어만으로, 용이하게 배기 통로(Ex)에 배출되는 배기 가스의 온도를 상승시킬 수 있고, 상기 승온된 배기 가스를 EGR 장치(10)로 환류시키고, 그 고온의 EGR 가스에서 EGR 장치(10) 자체의 청정을 용이하게 행하는 것이 가능해진다.
또한, 여기서는 통상 분사를 지각(-ΔT)한 후에, 주요 분사(mjL)에 앞서서 파일럿 분사(pj)를 실행함으로써, 안정된 연소 상태를 확보하여 배기 가스 온도를 확실하게 상승시키고, EGR 가스의 환류 온도를 승온시켜 그 고온의 EGR 가스에서 EGR 장치(10) 자체의 청정을 용이하게 행하는 것이 가능해진다.
또한, 여기서는 가변 용량 과급기(12)의 터빈측 베인의 개방도(γ)를 통상 개방도(γ1)로부터 청정 교축 개방도(γ2)에 감소시켜, 터빈 입구 면적을 감소시키므로, 배기 가스가 교축되고, 또 다른 터빈 입구의 배기 가스 온도의 상승이 가능해지고, 그 고온의 EGR 가스에서 EGR 장치(10) 자체의 청정을 용이하게 행하는 것이 가능해진다.
도1의 배기 정화 장치로는 흡기 매니폴드(8) 근방 부위와, 배기 매니폴드(15)의 배기 터빈(12)의 상류측 부위[EGR 가스 도입구(42)]를 EGR 통로(42)에 의 해 접속하고, EGR 통로(43) 상에 EGR 밸브(24)와 재순환 가스 쿨러(43)가 끼움 장착되어 있었지만, 이에 덧붙여서 도1의 배기 정화 장치에 2점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 EGR 통로(43)에 대해 제2 EGR 밸브(48)를 구비한 제2 EGR로(49)를 병렬 배치해도 좋다. 이 경우, EGR 경로 청정 지령(Sc)이 발생하면, EGR 밸브(24) 및 제2 EGR 밸브(48)를 완전 개방하고, EGR 통로(43)에 가해 제2 EGR로(49)를 통과시켜서 EGR 가스를 흡기로(I)측으로 환류한다. 이 경우에 있어서도 배기 가스의 온도를 상승시킬 수 있고, 승온된 고온에서 대유량의 EGR 가스에서 ECR 장치(10) 자체의 청정을 용이하게 행하는 것이 가능해진다. 또한, 여기서는 제2 EGR 밸브(48)를 구비한 제2 EGR로(49)를 EGR 통로(43)에 병렬 배치하고 있으므로, ECR 통로(43)만의 경우와 비교하여, EGR 통로(43) 자체를 비교적 소류로 면적으로 설정하는 것이 가능해지고, EGR 밸브(24)를 소유량 제어용으로 대신하는 것이 가능해지고, 소류량에서의 ECR 유량 제어에서의 정밀도를 비교적 용이하게 향상할 수 있다.
도1의 엔진의 제어 장치는 주행 거리 또는 엔진 작동 시간의 적산치가 소정의 임계치에 도달한 EGR 경로 청정 지령(Sc) 시에 배기 가스 온도 상승을 도모하고, 승온된 고온의 EGR 가스에서 EGR 장치(10) 자체의 정청을 행하고 있었지만, 이 대신에 디젤 파티큘레이트 필터(32)의 파티큘레이트 재연소 장치로서 본 발명을 적용해도 좋다.
이 경우, 파티큘레이트 재연소 장치에서는 차량의 주행 거리 또는 엔진 작동 시간의 적산치가 소정의 임계치에 도달하고, DPF 재연소 지령이 발생하면, 도1의 엔진의 제어 장치와 같은 처리에 의해, 그때의 배기 가스 온도의 상승을 도모하고, 이에 의해 승온된 고온 배기 가스(500 내지 550 ℃)에서 디젤 파티큘레이트 필터(32)의 포획하고 있는 파티큘레이트를 재연소시키는 처리를 행하도록 구성된다. 이 경우, DPF 재연소 지령시에 ECU에 의한 엔진측의 제어만으로, 용이하게 배기 가스의 온도를 상승시킬 수 있고, 상기 승온된 배기 가스를 DPF의 포획하고 있는 파티큘레이트에 유도하고, 그 고온의 배기 가스와 DPF에 담지의 산화 촉매의 활동으로 파티큘레이트의 소각을 용이하게 행하는 것이 가능해진다.
상술한 것에 있어서, 엔진의 제어 장치는 배기계의 배기 가스를 흡기계에 환류시키는 배기 가스 재순환 장치와, 과급기를 장비하는 디젤 엔진에 적용되어 있었지만, 과급기 대신에 배기 교축 밸브를 장비하는 디젤 엔진에 적용되어도 좋다.

Claims (6)

  1. 엔진 배기 통로와 흡기 통로를 접속하고 EGR 밸브가 끼움 장착된 EGR 장치와,
    흡기 통로에 끼움 장착된 흡기 스로틀과,
    차량의 주행 거리 혹은 엔진의 작동 시간의 적어도 어느 한쪽을 적산하는 주행 이력 산출 수단과,
    연료 분사의 분사량과 분사 시기를 제어 가능하게 하는 연료 분사 제어 수단과,
    상기 EGR 밸브의 개방도를 제어하는 EGR 제어 수단과,
    상기 흡기 스로틀의 개방도를 제어하는 스로틀 제어 수단을 구비한 엔진의 제어 장치이며,
    상기 주행 이력 산출 수단에 의한 적산치가 소정의 임계치에 도달한 경우에, 연료 분사 시기를 지각시키는 동시에 EGR 밸브 개방도를 증대시키고, 또한 흡기 스로틀 밸브를 폐쇄 작동시키는 제어 수단을 구비하는 엔진의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주행 이력 산출 수단에 의한 주행 거리 또는 엔진 작동 시간의 적어도 어느 한쪽의 적산치가 소정의 임계치에 도달한 경우에, 상기 연료 분사 제어 수단이 주요 연료 분사 시기를 지각시키는 동시에 주요 분사에 앞서서 연료를 분사하는 파일럿 분사를 실시하는 엔진의 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 주행 거리 또는 엔진 작동 시간의 적산치가 소정의 임계치에 도달한 경우에, 상기 EGR 밸브 개방도를 증대하고 상기 흡기 스로틀 밸브를 폐쇄 작동시키는데 반해, 상기 엔진에 탑재된 가변 용량 과급기의 터빈 입구 면적을 감소시키는 엔진의 제어 장치.
  4. 엔진 배기 통로와 흡기 통로를 접속하고, 제1 EGR 쿨러가 끼움 장착된 제1 EGR 통로와,
    상기 제1 EGR 통로에 대해 병렬로 설치되는 동시에 제2 EGR 밸브가 끼움 장착된 제2 EGR 통로와,
    흡기 통로에 끼움 장착된 흡기 스로틀과,
    차량의 주행 거리 또는 엔진의 작동 시간의 적어도 어느 한쪽을 적산하는 주행 이력 산출 수단과,
    연료 분사의 분사량과 분사 시기를 제어 가능하게 하는 연료 분사 제어 수단과,
    상기 제1 EGR 밸브 및 제2 EGR 밸브의 개방도를 제어하는 EGR 제어 수단과, 상기 흡기 스로틀의 개방도를 제어하는 스로틀 제어 수단을 구비한 엔진의 제어 장치이며,
    상기 주행 이력 산출 수단에 의한 적산치가 임계치에 도달한 경우에, 연료 분사 시기를 지각시키는 동시에 제1 EGR 밸브 및 제2 EGR 밸브의 개방도를 증대시 키고, 또한 흡기 스로틀 밸브를 폐쇄 작동시키는 제어 수단을 구비하는 엔진의 제어 장치.
  5. 엔진의 배기 통로와 흡기 통로를 접속하고 EGR 밸브가 끼움 장착된 EGR 장치와, 흡기 통로에 끼움 장착된 흡기 스로틀과, 차량의 주행 거리 또는 엔진의 작동 시간의 적어도 어느 한쪽을 적산하는 주행 이력 산출 수단과, 연료 분사의 분사료와 분사 시기를 제어 가능하게 하는 연료 분사 제어 수단과, 상기 EGR 밸브의 개방도를 제어하는 제어 수단과, 상기 흡기 스로틀의 개방도를 제어하는 스로틀 제어 수단을 구비한 엔진의 제어 방법이며,
    주행 거리 또는 엔진 작동 시간의 적어도 어느 한쪽을 적산하는 스텝과,
    상기 적산치가 소정의 임계치에 도달한 것인지 여부를 판정하는 스텝과,
    상기 적산치가 소정의 임계치에 도달한 경우에, 연료 분사 시기를 지각시키는 동시에 EGR 밸브의 개방도를 증대하고, 또한 흡기 스로틀을 폐쇄 작동시키는 스텝을 갖는 엔진의 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서, 엔진에 탑재된 가변 용량 과급기의 터빈 입구 면적을 감소시키는 스텝을 갖는 엔진의 제어 방법.
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