JP5282056B2 - Internal combustion engine - Google Patents
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Description
この発明は、内燃機関に係り、特に、2つのバンクを有し、バンク毎に排気系を備えた内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly, to an internal combustion engine having two banks and having an exhaust system for each bank.
大排気量のV型エンジンにおいて、吸気系を一系統にすると、例えば、大きい直径の吸気スロットル1個で吸気量を制御することになるため精度が悪くなり、また、排気系を一系統にすると、1個の触媒又は排気浄化装置しか設けられないため、それらの容量が大きくなり、車両搭載性が悪くなるといった問題点がある。このような問題点は、吸排気系をそれぞれバンク毎に二系統に分けることにより回避することができる。 In a large displacement V-type engine, if the intake system is integrated into one system, for example, the intake amount is controlled by a single intake throttle with a large diameter, so the accuracy deteriorates, and if the exhaust system is integrated into one system. Since only one catalyst or exhaust purification device is provided, there is a problem in that the capacity thereof becomes large and the vehicle mountability deteriorates. Such a problem can be avoided by dividing the intake / exhaust system into two systems for each bank.
このようなエンジンでは、EGRバルブなど、バンク毎に配置されるアクチュエータについて、各々別個の制御目標値が設定されるもの(独立制御)や同じ制御目標値が設定されるもの(同時制御)の両方の技術が知られている。特許文献1には、V型ディーゼルエンジンに、後者の技術を採用した制御が記載されており、前者の技術のようにバンク毎に独立した制御を行う場合と比較して、ECUの演算における負荷が小さくなるというメリットがある。
In such an engine, for each of the actuators arranged for each bank, such as an EGR valve, both of which a separate control target value is set (independent control) and one of which the same control target value is set (simultaneous control) The technology is known.
近年のディーゼルエンジンでは、排気浄化装置として、排気経路上にディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)(触媒付きを含む)が搭載されており、排気ガス中に含まれるパティキュレートマター(PM)をDPFが捕集する。DPFは、その前後の差圧を測定されることにより、PMの詰り具合が推定される。そして、PMの捕集量が一定値に達すると、PMを焼却する為の再生制御が実行される。 In recent diesel engines, a diesel particulate filter (DPF) (including a catalyst) is mounted on the exhaust path as an exhaust purification device, and the particulate matter (PM) contained in the exhaust gas is captured by the DPF. Gather. The degree of clogging of PM is estimated by measuring the differential pressure before and after the DPF. When the amount of collected PM reaches a certain value, regeneration control for incinerating PM is executed.
ところで、PMには煤(カーボン)の他に、可溶性有機成分(SOF)も含まれる。煤もSOFもDPFの再生制御による触媒の昇温によって焼却されるが、固体成分である煤の捕集量は、DPFの前後の差圧に反映されやすいのに対し、SOFの捕集量は差圧に反映されにくい。このため、差圧による再生制御のみでは、SOFの捕集量が一定値を越えてDPFに捕集されているのか否かを正確に判断することができないので、SOFの捕集量が一定値を越えているにもかかわらずDPFの再生が行われない可能性もあり、この場合には、SOFがDPFの下流に流出し、白煙の原因となることがあった。そこで、DPFに捕集されているSOFの量を推定し、推定量が捕集可能な一定量を超えた場合には、DPFの再生制御を行うか、推定量に応じてEGR量を変更(減算補正)することによって、排出されるSOFの量を調整し、SOFがDPFに一定量以上溜まらないようにする必要がある。 By the way, PM contains soluble organic components (SOF) in addition to soot (carbon). Both soot and SOF are incinerated by the temperature rise of the catalyst by DPF regeneration control, but the trapped amount of soot, which is a solid component, is easily reflected in the differential pressure before and after the DPF, whereas the trapped amount of SOF is Difficult to be reflected in differential pressure. For this reason, it is impossible to accurately determine whether or not the amount of collected SOF exceeds a certain value only by regeneration control based on differential pressure, so that the amount of collected SOF is a certain value. However, there is a possibility that the DPF is not regenerated despite being over the range. In this case, the SOF may flow out downstream of the DPF and cause white smoke. Therefore, the amount of SOF collected in the DPF is estimated, and when the estimated amount exceeds a certain amount that can be collected, regeneration control of the DPF is performed or the EGR amount is changed according to the estimated amount ( By subtracting correction), it is necessary to adjust the amount of discharged SOF so that SOF does not accumulate in the DPF over a certain amount.
排出されるSOFの量の調整は、EGR率を制御することにより行われる。EGR量を増やすと、燃焼室での燃焼温度が下がるため、窒素酸化物(NOx)の生成量が減少するが、PMが増える。また、燃焼温度がより低いほど、PM中の固体である煤に比べて、PM中の可溶性成分であるSOFの発生量が増える。逆にEGR量を減らし燃焼温度を上げることで、PM中のSOFの発生量を減少させることができる。 The amount of SOF discharged is adjusted by controlling the EGR rate. When the EGR amount is increased, the combustion temperature in the combustion chamber is lowered, so that the amount of nitrogen oxide (NOx) produced decreases, but PM increases. In addition, the lower the combustion temperature, the greater the amount of SOF that is a soluble component in PM, compared to soot that is a solid in PM. Conversely, the amount of SOF generated in PM can be reduced by reducing the EGR amount and raising the combustion temperature.
しかしながら、排気系をバンク毎に二系統備えたエンジンでは、SOFの発生量に各バンクでバラツキがあるため、一系統の排気系を備えたエンジンに比べて、SOFの発生量を減少させる対策が難しくなる。 However, in an engine having two exhaust systems for each bank, the amount of SOF generated varies from bank to bank, so there is a measure to reduce the amount of SOF generated compared to an engine with a single exhaust system. It becomes difficult.
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、排気系をバンク毎に二系統備えたエンジンにおいて、左右のEGRバルブ開度を同じとなるように制御を行う(同時制御)ことで、ECUの演算負荷を抑えつつ、SOFの流出による白煙の発生を防止することのできる内燃機関を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems. In an engine having two exhaust systems for each bank, control is performed so that the left and right EGR valve openings are the same (simultaneous control). Thus, an object of the present invention is to provide an internal combustion engine capable of preventing the generation of white smoke due to the outflow of SOF while suppressing the calculation load of the ECU.
この発明に係る内燃機関は、2つのバンクを有し、各バンクが、排気管と、少なくとも各バンクの吸気が合流する合流部を備えた吸気管と、排気管及び合流部上流の吸気管に連通するEGR通路と、EGR通路を流れるEGRガス量を調整するEGRバルブと、各排気管に設けられたDPFとを有する内燃機関であって、内燃機関は、各排気管に設けられ、各排気管を流通する排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出手段と、内燃機関の回転数及びバンクに設けられたシリンダ内に噴射される燃料噴射量を検出する制御装置とをさらに備え、制御装置は、各排気管を流通する排気ガスの温度と、回転数と、燃料噴射量とから、燃料の噴射毎に各DPFに吸着されたSOFの吸着量を算出し、算出されたSOF吸着量を累積して各DPFの累積SOF吸着量を算出し、累積SOF吸着量からEGR率を算出し、算出されたEGR率に基づいて各EGRバルブの開度を同じ開度に制御する。各DPFの累積吸着量から機関全体のEGR率を算出することにより、バンク毎のSOFの発生量のバラツキを考慮したEGR率の算出が可能となり、各EGRバルブを同じ開度で制御できる。
制御装置は、各DPFの累積SOF吸着量の平均値を算出し、平均値からEGR率を算出してもよい。
制御装置は、各DPFの累積SOF吸着量のうちの大きい方の値からEGR率を算出してもよい。
制御装置は、回転数と、燃料噴射量と、各排気管を流通する排気ガスの温度とから各DPFのSOF増加量を特定する第1算出手段と、各バンクの排気管を流通する排気ガスの温度から各DPFのSOF減少量を特定する第2算出手段と、回転数と、燃料噴射量とから目標EGR率を特定する第3算出手段と、回転数と、燃料噴射量と、平均値とから補正EGR率を特定する第4算出手段とを備え、SOF増加量からSOF減少量を差し引くことによりSOF吸着量を算出し、目標EGR率から補正EGR率を差し引くことにより、EGR率を算出してもよい。
制御装置は、回転数と、燃料噴射量と、各排気管を流通する排気ガスの温度とから各DPFのSOF増加量を特定する第1算出手段と、各バンクの排気管を流通する排気ガスの温度から各DPFのSOF減少量を特定する第2算出手段と、回転数と、燃料噴射量とから目標EGR率を特定する第3算出手段と、回転数と、燃料噴射量と、各DPFの累積SOF吸着量のうちの大きい方の値とから補正EGR率を特定する第4算出手段とを備え、SOF増加量からSOF減少量を差し引くことによりSOF吸着量を算出し、目標EGR率から前記補正EGR率を差し引くことにより、前記EGR率を算出してもよい。
各EGR通路にはEGRバルブが設けられ、制御装置は、EGR率に基づいて、各EGRバルブの開度が同じになるように開度を制御してもよい。
The internal combustion engine according to the present invention has two banks, and each bank includes an exhaust pipe, an intake pipe provided with at least a merge portion where intake air of each bank merges, and an intake pipe upstream of the exhaust pipe and the merge portion. An internal combustion engine having a communicating EGR passage, an EGR valve for adjusting the amount of EGR gas flowing through the EGR passage, and a DPF provided in each exhaust pipe, the internal combustion engine being provided in each exhaust pipe, An exhaust gas temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust gas flowing through the pipe, and a control device for detecting the number of revolutions of the internal combustion engine and the amount of fuel injected into a cylinder provided in the bank; Calculates the amount of SOF adsorbed on each DPF for each fuel injection from the temperature of the exhaust gas flowing through each exhaust pipe, the number of revolutions, and the fuel injection amount. Cumulatively for each DPF Calculating a product SOF adsorption amount, to calculate the EGR ratio from the cumulative SOF adsorption amount, and controls the opening degrees of the EGR valve to the same degree on the basis of the calculated EGR rate. By calculating the EGR rate of the entire engine from the accumulated adsorption amount of each DPF, it is possible to calculate the EGR rate in consideration of the variation in the SOF generation amount for each bank, and it is possible to control each EGR valve at the same opening.
The control device may calculate an average value of the accumulated SOF adsorption amount of each DPF and calculate the EGR rate from the average value.
The control device may calculate the EGR rate from the larger value of the accumulated SOF adsorption amounts of the respective DPFs.
The control device includes: first calculation means for specifying the SOF increase amount of each DPF from the rotation speed, the fuel injection amount, and the temperature of the exhaust gas flowing through each exhaust pipe; and the exhaust gas flowing through the exhaust pipe of each bank Second calculation means for specifying the SOF reduction amount of each DPF from the temperature of the DPF, third calculation means for specifying the target EGR rate from the rotation speed and the fuel injection amount, the rotation speed, the fuel injection amount, and the average value And a fourth calculating means for identifying the corrected EGR rate from the SOF, calculating the SOF adsorption amount by subtracting the SOF decrease amount from the SOF increase amount, and calculating the EGR rate by subtracting the corrected EGR rate from the target EGR rate. May be.
The control device includes: first calculation means for specifying the SOF increase amount of each DPF from the rotation speed, the fuel injection amount, and the temperature of the exhaust gas flowing through each exhaust pipe; and the exhaust gas flowing through the exhaust pipe of each bank Second calculation means for specifying the SOF decrease amount of each DPF from the temperature of the DPF, third calculation means for specifying the target EGR rate from the rotation speed and the fuel injection amount, the rotation speed, the fuel injection amount, and each DPF And calculating a SOF adsorption amount by subtracting the SOF decrease amount from the SOF increase amount, and calculating the SOF adsorption amount from the target EGR rate. The EGR rate may be calculated by subtracting the corrected EGR rate.
Each EGR passage may be provided with an EGR valve, and the control device may control the opening degree based on the EGR rate so that the opening degree of each EGR valve becomes the same.
この発明によれば、排気系をバンク毎に二系統備えたエンジンにおいて、ECUの演算負荷を抑えつつ、バンク毎のSOFの発生量のバラツキを考慮したEGR率の算出が可能となるので、SOFの流出による白煙の発生を防止することができる。 According to the present invention, in an engine having two exhaust systems for each bank, it is possible to calculate the EGR rate in consideration of the variation in the amount of SOF generated for each bank while suppressing the calculation load of the ECU. The generation of white smoke due to the outflow of water can be prevented.
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明の実施の形態に係る内燃機関を図1に示す。内燃機関であるディーゼルエンジン1は、4つのシリンダ2a(図1には1つのみ図示されている)が設けられた第1バンク2及び4つのシリンダ3a(図1には1つのみ図示されている)が設けられた第2バンク3の2つのバンクを有するV型8気筒ディーゼルエンジンである。第1バンク2は、吸気管4及び排気管5を備え、第2バンク3は、吸気管6及び排気管7を備えている。吸気管4及び6は、上流側で合流して1つの吸気合流管8を構成しており、吸気合流管8には、エアクリーナ9が設けられている。また、吸気管4及び6は、第1バンク2及び第2バンク3のそれぞれのシリンダ2a及び3aに連通するインテークマニホールド11及び12を有しており、インテークマニホールド11及び12の上流側で合流して合流部13を構成している。合流部13の上流側には、吸気管4及び6のそれぞれに、ディーゼルスロットル14及び15が設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
An internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. The
シリンダ2a及び3aにはそれぞれ、各シリンダ2a及び3a内を往復動可能なピストン41及び42が設けられている。ピストン41及び42はそれぞれ、コンロッド43及び44を介して、クランクシャフト45に連結されている。
The cylinders 2a and 3a are respectively provided with pistons 41 and 42 capable of reciprocating in the cylinders 2a and 3a. The pistons 41 and 42 are connected to the
排気管5及び7は、互いに独立しており、シリンダ2a及び3aそれぞれに連通するエキゾーストマニホールド16及び17が設けられ、各エキゾーストマニホールド16及び17には、燃料を排気ガスに添加するインジェクタ18及び19が設けられている。また、排気管5及び7にはそれぞれ、酸化触媒21及び23が設けられ、酸化触媒21及び23の下流側にはそれぞれ、DPF22及び24が設けられている。さらに、排気管5及び7にはそれぞれ、酸化触媒21及び23の上流側において、排気ガスの温度を検出するための排気ガス温度検出手段である温度センサ25及び26が設けられ、各DPF22及び24の差圧を測定するための差圧センサ27及び28が設けられている。
The
ディーゼルエンジン1は、ターボ31及び32を備え、ターボ31は、吸気管4に設けられたコンプレッサ31a及び排気管5に設けられたタービン31bから構成され、ターボ32は、吸気管6に設けられたコンプレッサ32a及び排気管7に設けられたタービン32bから構成されている。コンプレッサ31a及びディーゼルスロットル14の間と、コンプレッサ32a及びディーゼルスロットル15の間とにはそれぞれ、インタークーラー37,38が設けられている。また、ディーゼルエンジン1は、吸気管4及び6と排気管5及び7とをそれぞれ連通するEGR通路33及び34を備え、EGR通路33及び34にはそれぞれ、EGRバルブ35及び36が設けられている。
The
さらに、ディーゼルエンジン1は、制御装置であるECU30を備え、ECU30は、インジェクタ18及び19と、温度センサ25及び26と、差圧センサ27及び28と、EGRバルブ35及び36とに電気的に接続されると共に、ディーゼルエンジン1の回転数と、各シリンダ2a及び3aのそれぞれに噴射される燃料噴射量とを検出するようになっている。また、ディーゼルエンジン1には、図2に示される、排気ガスの温度からSOF減少量を特定する第1マップと、図3に示される、回転数及び燃料噴射量からSOF増加量を特定する第2マップと、図4に示される、排気ガスの温度からSOF増加量の補正係数を特定する第3マップと、図5に示される、回転数及び燃料噴射量から目標EGR率を特定する第4マップと、図6に示される、回転数及び燃料噴射量からEGR率減少量を特定する第5マップと、図7に示される、吸着量から吸着量の補正係数を特定する第6マップとが内蔵されている。なお、この実施例では、第2マップ及び第3マップが第1算出手段、第1マップが第2算出手段、第4マップが第3算出手段、第5マップ及び第6マップが第4算出手段に対応している。
Furthermore, the
次に、この実施の形態に係る内燃機関の動作について説明する。
ディーゼルエンジン1が稼働すると、吸気合流管8を流通する空気は、エアクリーナ9によって塵等が除去された後、二つに分かれて、吸気管4及び6をそれぞれ流通する。吸気管4及び6をそれぞれ流通する空気は、ターボ31及び32のコンプレッサ31a及び32aにより圧縮され、インタークーラー37及び38で冷却され、ディーゼルスロットル14及び15により流量が調整される。その後、吸気管4及び6をそれぞれ流通する空気はそれぞれ、合流部13において一旦合流した後、再び二つに分かれて、インテークマニホールド11及び12を介して、各シリンダ2a及び3a内に吸引される。なお、吸気管4及び6をそれぞれ流通する空気には、必要に応じてEGR通路33及び34を通して排気ガスがEGRガスとして混入される。EGRガスの量は、各シリンダ2a及び3a内に流入する吸気量に対するEGRガスの量を表すEGR率が目標EGR率となるようにEGRバルブ35及び36の開度を制御することで調整される。また、各バンク毎に配置されるディーゼルスロットル14及び15、ターボ31及び32、EGRバルブ35及び36等の個体差などから吸気管4及び6においては、各バンクが吸入空気量、過給圧、EGR率を同じ目標値とした場合であってもこれらの値が異なる場合がある。しかしながら、合流部13にて一度合流されるため、インテークマニホールド11及び12から各シリンダ2a及び3a内に吸引される空気の流量、過給圧、EGR率を同一とすることができる。そのため、過給圧制御、EGR率の制御において、各バンクを同時制御とすることが可能となっている。
Next, the operation of the internal combustion engine according to this embodiment will be described.
When the
各シリンダ2a及び3a内に吸引された空気はそれぞれ、ピストン41及び42により圧縮され、図示しないインジェクタから燃料が噴射されて、各シリンダ2a及び3a内で燃焼が起こる。この燃焼により、各シリンダ2a及び3a内においてピストン41及び42が往復運動をし、この往復運動がコンロッド43及び44を介してクランクシャフト45の回転運動に変換され、ディーゼルエンジン1から出力が得られる。
Air sucked into the cylinders 2a and 3a is compressed by the pistons 41 and 42, respectively, and fuel is injected from an injector (not shown) to cause combustion in the cylinders 2a and 3a. Due to this combustion, the pistons 41 and 42 reciprocate in the cylinders 2a and 3a, and the reciprocating motion is converted into the rotational motion of the
各シリンダ2a及び3a内の燃焼により生じた排気ガスはそれぞれ、エキゾーストマニホールド16及び17に排気され、排気管5及び7を流通する。排気管5及び7を流通する排気ガスは、ターボ31及び32のタービン31b及び32bをそれぞれ回転させ、これにより、コンプレッサ31a及び32aがそれぞれ回転する。排気ガスは、DPF22及び24において、PMが除去されて、大気中へ放出される。
Exhaust gases generated by combustion in the cylinders 2a and 3a are exhausted to the exhaust manifolds 16 and 17, respectively, and flow through the
DPF22及び24に捕集されたPMの量が増加すると、DPF22及び24それぞれの上流側及び下流側間の差圧が上昇する。これらの差圧はそれぞれ、差圧センサ27及び28によって検出され、その検出値はECU30に送られる。ECU30は、差圧センサ27及び28によって検出された値が、予めECU30に記憶されている上限値よりも大きくなった場合には、差圧が上限値よりも大きくなったDPFの再生を行う。
When the amount of PM collected in the
DPFの再生動作の説明として、DPF22を再生する場合について説明する。尚、DPF24の再生動作についても同じである。ECU30は、インジェクタ18を作動させて、各シリンダ2aから排気された排気ガス中に燃料を添加する。添加された燃料は、排気ガスに同伴されて酸化触媒21内に流入し、酸化触媒21の触媒機能により酸化反応が生じる。この酸化反応による反応熱によって、排気ガス温度が上昇する。温度が上昇した排気ガスがDPF22内に流入すると、排気ガスの熱により、DPF22に捕集されたPMが燃焼して、DPF22から除去される。差圧センサ27の検出値が、予めECU30に記憶されている下限値まで低下したら、ECU30は、DPF22の再生を終了するために、インジェクタ18の作動を停止する。
As a description of the DPF regeneration operation, a case where the
しかしながら、既に述べたように、SOFの捕集量は差圧に反映されにくいため、DPFの再生開始前に既にSOFの捕集量が一定値を越えている場合もあり、この場合には、SOFがDPFの下流に流出し、白煙の原因となってしまう。そこで、各シリンダ2a及び3aに燃料が噴射される毎に以下に説明する方法による演算を行うことによって、各DPF22及び24に捕集されたSOFの量(累積SOF吸着量)を算出し、この算出値に基づいてEGR率を調整する。
However, as already described, since the amount of SOF collected is less likely to be reflected in the differential pressure, the amount of SOF collected may already exceed a certain value before starting the regeneration of the DPF. SOF flows downstream of the DPF and causes white smoke. Therefore, every time fuel is injected into each cylinder 2a and 3a, the amount of SOF collected by each
まず、ECU30は、各シリンダ2a及び3aのいずれかに燃料が噴射されたら、温度センサ25及び26による検出値のデータ(T[℃])を受け取り、図2に示される第1マップに基づいて、燃料が噴射されたシリンダに対応するバンクから排出されたSOFのSOF減少量(a[mg/sec])を特定する。ここで、SOF減少量とは、各バンクのDPFに捕集されているSOFが排気ガスの熱によって焼却除去される量である。次に、ECU30は、ディーゼルエンジン1の回転数のデータ(b[rpm])と、各シリンダ2a及び3aのいずれかに噴射された燃料噴射量のデータ(c1[mm3/st])とを受け取り、図3に示される第2マップに基づいて、対応するバンクから排出されたSOFのSOF増加量(d[mg/sec])を特定する。ここで、SOF増加量とは、シリンダに噴射された燃料の量と回転数とから求まる基本のSOF排出量を意味する。尚、図3には、3つの燃料噴射量c1、c2、c3(c1<c2<c3)について、回転数とSOF増加量との関係が図示されているが、3つの燃料噴射量のみを図示する場合に限定するものではなく、数多くの燃料噴射量について、回転数とSOF増加量との関係を有することが好ましい。このことは、以下で説明する図5及び6でも同様である。また、ECU30は、温度センサ25及び26による検出値のデータ(T[℃])から、図4に示される第3マップに基づいて、SOF増加量の補正係数(e[−])を特定する。ここで、SOF増加量の補正係数とは、SOFが液体状であることから、排気ガス温度が上昇すると、SOFの水分が蒸発しやすくなるので、各バンクからSOFが排出されたとしても、排気ガス温度が高いほど排出されたSOFの一部が固体状の煤となって液体状のSOFが減少することを考慮するためのものである。
First, when fuel is injected into one of the cylinders 2a and 3a, the
ECU30は、第2マップに基づいて特定されたSOF増加量(d[mg/sec])に、第3マップに基づいて特定された補正係数(e[−])を乗算することにより、補正SOF増加量(d×e[mg/sec])を算出する。なお、補正SOF増加量は、回転数、燃料噴射量、排気ガス温より、新しくDPFに捕集されるSOFの増加量を求めるマップであれば、第2マップ及び第3マップに限らず、1つのマップであっても良い。さらに、ECU30は、補正SOF増加量からSOF減少量を差し引くことにより、対応するバンクの排気管に設けられたDPFに吸着するSOFの吸着量を算出する((d×e−a)[mg/sec])。ECU30は、この動作を、各シリンダ2a及び3aのいずれかに燃料が噴射される毎に行うことにより、DPF22及び24のそれぞれに吸着するSOFの吸着量を毎回算出し、算出されたSOFの吸着量を累積して、DPF22及び24それぞれの累積SOF吸着量(f1及びf2[mg])を算出する。
The
次に、ECU30は、以下の方法で、算出された累積SOF吸着量からEGR率を算出する。
まず、ECU30は、ディーゼルエンジン1の回転数(b[rpm])及び各シリンダ2a及び3aのいずれかに噴射される燃料噴射量(c1[mm3/st])から、図5に示される第4マップに基づいて、目標EGR率(gtar[−])を特定する。ここで、目標EGR率とは、ディーゼルエンジン1から排出されるNOxを最適に減少させるためのEGR率であって、SOFの抑制を考慮しないものである。次に、ECU30は、ディーゼルエンジン1の回転数(b[rpm])と、各シリンダ2a及び3aに噴射される燃料噴射量(c1[mm3/st])とから、図6に示される第5マップに基づいて、EGR率減少量(Δg[−])を特定する。ここで、EGR率減少量とは、EGR量を減少させてもNOxの発生量が一定値を超えないEGR率となるように、SOFの抑制を考慮しない目標EGR率から、SOFの抑制を考慮して差し引くEGR率の最大値を意味する。さらに、ECU30は、その時点におけるDPF22及び24それぞれの累積SOF吸着量を足し合わせて2で割ることにより平均値(fav=(f1+f2)/2)を算出し、図7に示される第6マップに基づいて、SOFの吸着量の補正係数(h[−])を特定する。この補正係数は、累積SOF吸着量(この実施の形態では、DPF22及び24それぞれの累積SOF吸着量の平均値fav)の飽和量Xs(これ以上吸着量が増加すると、SOFがDPFの下流に流出してしまう限界の量を意味する)の場合を1として、累積SOF吸着量が低いほど小さな値をとる。これは、DPFに吸着可能なSOFの量に基いて、SOF発生量に起因するEGR率を変更するために、目標EGR率から差し引くEGR率減少量を低減するためのものである。
Next, the
First, the
ECU30は、第4マップに基づいて特定された目標EGR率(gtar[−])から、第5マップに基づいて特定されたEGR率減少量(Δg[−])と第6マップに基づいて特定された補正係数(h[−])とを乗算したものを差し引くことにより(gtar−h×Δg)、EGR率を算出する。ECU30は、算出されたEGR率に基づいて、EGRバルブ35及び36の開度が同じになるように開度を調整する。なお、補正されたEGR減少量は、回転数、燃料噴射量、累積SOF吸着量(各DPFの累積SOF吸着量の平均値)より、減算するEGR率を求めるマップであれば、第5マップ及び第6マップに限らず、1つのマップであっても良い。
また、各シリンダ2a及び3aのそれぞれに燃料が噴射される毎に、以上の動作を繰り返す。
From the target EGR rate (g tar [−]) specified based on the fourth map, the
The above operation is repeated each time fuel is injected into each of the cylinders 2a and 3a.
このように、第1バンク2及び第2バンク3のそれぞれが排気管5及び7を備えたV型8気筒ディーゼルエンジン1において、第1バンク2及び第2バンク3それぞれのSOFの発生量のバラツキを考慮したEGR率の算出が可能となるので、SOFの流出による白煙の発生を防止することができる。
また、DPF22及び24の累積SOF吸着量の平均値を算出し、第6マップに基づいて、この平均値から吸着量の補正係数を特定することによってEGR率を算出するので、白煙の発生を防止しながらNOx生成の抑制も可能となる。
さらに、DPF22及び24の累積吸着量の平均値を用いて算出したEGR率に基づいて、各EGRバルブ35及び36の開度が同じになるように各EGRバルブ35及び36の開度を制御するので、各EGRバルブ35及び36の開度を別々に制御する場合に比べて制御が簡略化されて、ECU30への演算負担を軽減することができる。
In this way, in the V-type 8-
Further, the average value of the accumulated SOF adsorption amounts of the
Further, based on the EGR rate calculated using the average value of the accumulated adsorption amounts of the
この実施の形態では、第6マップに基づいてSOFの吸着量の補正係数を特定する際に、DPF22及び24の累積吸着量の平均値favを用いていたが、この形態に限定するものではない。DPF22及び24の累積吸着量(f1及びf2)のうち、いずれか大きい方の値を用いて補正係数を特定してもよい。これにより、NOx生成の抑制の最適化は不完全となるが、白煙の発生を確実に防止することができる。
In this embodiment, when the correction coefficient for the SOF adsorption amount is specified based on the sixth map, the average value f av of the accumulated adsorption amounts of the
この実施の形態では、内燃機関として、V型8気筒ディーゼルエンジン1を例にして説明したが、これに限定するものではない。2つのバンクを備え、バンク毎に排気系を備え、吸気系が少なくとも一度は合流される合流部が設けられ、EGR通路が吸気系の合流部もしくは合流部の上流において接続されたものであればどのようなタイプの内燃機関でもよく、水平対向型エンジンでもよい。また、各バンクのシリンダ数を8つに限定するものではなく、いくつのシリンダを有するものであってもよい。
In this embodiment, the V-type 8-
この実施の形態では、排気ガスの温度を検出するための排気ガス温度検出手段である温度センサ25、26を酸化触媒21及び23の上流に設けたが、これに限定するものではない。DPFに流入される排気ガス温度を検出するためにDPFの上流に配置させたり、DPF下流に配置してもよい。
In this embodiment, the
この実施の形態では、排気ガスの温度を排気ガス温度検出手段である温度センサ25、26の値を使って各バンクにおけるSOFの増加量の補正係数を特定し、補正SOF量を算出したが、これに限定されない。例えば、各バンクにおける温度センサの値の平均や最小値より補正SOF増加量を算出してもよい。
In this embodiment, the exhaust gas temperature is determined using the values of the
1 ディーゼルエンジン(内燃機関)、2 第1バンク、3 第2バンク、4,6 吸気管、5,7 排気管、13 合流部、22,24 DPF、25,26 温度センサ(排気ガス温度検出手段)、30 ECU(制御装置)、33,34 EGR通路、35,36 EGRバルブ。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
該内燃機関は、
各排気管に設けられ、各排気管を流通する排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出手段と、
前記内燃機関の回転数及び前記バンクに設けられたシリンダ内に噴射される燃料噴射量を検出する制御装置と
をさらに備え、
該制御装置は、各排気管を流通する排気ガスの温度と、前記回転数と、前記燃料噴射量とから、燃料の噴射毎に各DPFに吸着されたSOFの吸着量を算出し、算出されたSOF吸着量を累積して各DPFの累積SOF吸着量を算出し、該累積SOF吸着量からEGR率を算出し、算出されたEGR率に基づいて各EGRバルブ開度を同じ開度に制御する内燃機関。 Each bank has an exhaust pipe, an intake pipe having a merging portion where at least the intake air of each bank merges, an EGR passage communicating with the exhaust pipe and an intake pipe upstream of the merging portion, An internal combustion engine having an EGR valve that adjusts the amount of EGR gas flowing through the EGR passage, and a DPF provided in each exhaust pipe,
The internal combustion engine
An exhaust gas temperature detecting means provided in each exhaust pipe for detecting the temperature of the exhaust gas flowing through each exhaust pipe;
A controller for detecting the number of revolutions of the internal combustion engine and the amount of fuel injected into a cylinder provided in the bank;
The control device calculates an adsorption amount of SOF adsorbed on each DPF for each fuel injection from the temperature of the exhaust gas flowing through each exhaust pipe, the rotation speed, and the fuel injection amount. The accumulated SOF adsorption amount is accumulated to calculate the accumulated SOF adsorption amount of each DPF, the EGR rate is calculated from the accumulated SOF adsorption amount, and each EGR valve opening degree is controlled to the same opening degree based on the calculated EGR rate. An internal combustion engine.
前記回転数と、前記燃料噴射量と、前記各排気管を流通する排気ガスの温度とから各DPFのSOF増加量を特定する第1算出手段と、
前記各バンクの排気管を流通する排気ガスの温度から各DPFのSOF減少量を特定する第2算出手段と、
前記回転数と、前記燃料噴射量とから目標EGR率を特定する第3算出手段と、
前記回転数と、前記燃料噴射量と、前記平均値とから補正EGR率を特定する第4算出手段と
を備え、
前記SOF増加量から前記SOF減少量を差し引くことにより前記SOF吸着量を算出し、
前記目標EGR率から前記補正EGR率を差し引くことにより、前記EGR率を算出する、請求項2に記載の内燃機関。 The controller is
First calculation means for specifying the SOF increase amount of each DPF from the rotational speed, the fuel injection amount, and the temperature of the exhaust gas flowing through each exhaust pipe;
Second calculation means for specifying the SOF reduction amount of each DPF from the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe of each bank;
Third calculation means for specifying a target EGR rate from the rotation speed and the fuel injection amount;
Fourth calculating means for specifying a corrected EGR rate from the rotation speed, the fuel injection amount, and the average value;
Calculate the SOF adsorption amount by subtracting the SOF decrease amount from the SOF increase amount,
The internal combustion engine according to claim 2, wherein the EGR rate is calculated by subtracting the corrected EGR rate from the target EGR rate.
前記回転数と、前記燃料噴射量と、前記各排気管を流通する排気ガスの温度とから各DPFのSOF増加量を特定する第1算出手段と、
前記各バンクの排気管を流通する排気ガスの温度から各DPFのSOF減少量を特定する第2算出手段と、
前記回転数と、前記燃料噴射量とから目標EGR率を特定する第3算出手段と、
前記回転数と、前記燃料噴射量と、前記各DPFの累積SOF吸着量のうちの大きい方の値とから補正EGR率を特定する第4算出手段と
を備え、
前記SOF増加量から前記SOF減少量を差し引くことにより前記SOF吸着量を算出し、
前記目標EGR率から前記補正EGR率を差し引くことにより、前記EGR率を算出する、請求項3に記載の内燃機関。 The controller is
First calculation means for specifying the SOF increase amount of each DPF from the rotational speed, the fuel injection amount, and the temperature of the exhaust gas flowing through each exhaust pipe;
Second calculation means for specifying the SOF reduction amount of each DPF from the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe of each bank;
Third calculation means for specifying a target EGR rate from the rotation speed and the fuel injection amount;
Fourth calculating means for specifying a corrected EGR rate from the rotation speed, the fuel injection amount, and the larger value of the accumulated SOF adsorption amounts of the DPFs,
Calculate the SOF adsorption amount by subtracting the SOF decrease amount from the SOF increase amount,
The internal combustion engine according to claim 3, wherein the EGR rate is calculated by subtracting the corrected EGR rate from the target EGR rate.
前記制御装置は、前記EGR率に基づいて、各EGRバルブの開度が同じになるように該開度を制御する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関。 Each EGR passage is provided with an EGR valve,
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the control device controls the opening degree of each EGR valve based on the EGR rate so that the opening degree of each EGR valve becomes the same.
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