JP2009079527A - Egr device for multi-cylinder engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数気筒のエンジン本体をEGRガス生成気筒と他の通常気筒とに分け、EGRガス生成気筒から排出された排気ガスを通常気筒の吸気通路に導くようにした多気筒エンジンのEGR装置に関する。 The present invention divides an engine body of a plurality of cylinders into an EGR gas generating cylinder and another normal cylinder, and guides exhaust gas discharged from the EGR gas generating cylinder to an intake passage of the normal cylinder. About.
ディーゼルエンジン等に備えられるEGR装置は、排気ガスの一部をエンジンの吸気通路に環流させることで燃焼温度の低下を図り、NOxの発生を抑制するものである。 An EGR device provided in a diesel engine or the like is intended to reduce the combustion temperature by circulating a part of the exhaust gas to the intake passage of the engine and suppress the generation of NOx.
多気筒ディーゼルエンジンのEGR装置として、複数気筒のエンジン本体をEGRガス生成気筒と他の通常気筒とに分け、EGRガス生成気筒から排出された排気ガスを通常気筒の吸気通路に導入するEGR通路を備えたものが知られている(特許文献1)。 As an EGR device for a multi-cylinder diesel engine, an EGR passage that divides a multi-cylinder engine body into an EGR gas generation cylinder and another normal cylinder and introduces exhaust gas discharged from the EGR gas generation cylinder into an intake passage of the normal cylinder What is provided is known (patent document 1).
このEGR装置においては、EGRガス生成気筒から排出された排気ガスを通常気筒の吸気通路に導くEGR通路の途中に、EGR通路内を流れる排気ガス中の煤煙成分(スス等)を捕集する煤煙フィルタを設けている。 In this EGR device, soot that collects smoke components (soot, etc.) in exhaust gas flowing in the EGR passage in the middle of the EGR passage that guides exhaust gas discharged from the EGR gas generation cylinder to the intake passage of the normal cylinder A filter is provided.
しかし乍ら、EGRガス生成気筒から排出された排気ガス中から煤煙成分を除去する煤煙フィルタが必要であるということは、EGRガス生成気筒に煤煙の原因となる燃え切らない燃料が噴射されているということであり、燃費改善の余地があると考えられる。 However, the necessity of a smoke filter that removes smoke components from the exhaust gas discharged from the EGR gas generation cylinder means that non-burning fuel that causes smoke is injected into the EGR gas generation cylinder. This means that there is room for improvement in fuel economy.
また、煤煙フィルタをEGR通路に設けることは、装置全体の製造コストの上昇に繋がる。加えて、経年使用による煤煙フィルタの目詰まりが避けられないため、定期的に目詰まりを解消するためのメインテナンスを行う必要があり、ランニングコストも向上してしまう。 Moreover, providing the smoke filter in the EGR passage leads to an increase in manufacturing cost of the entire apparatus. In addition, clogging of the soot filter due to aging is inevitable, so it is necessary to perform maintenance periodically to eliminate clogging, and the running cost is also improved.
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、EGR通路に煤煙フィルタを設ける必要がなく、低コスト化及び燃費向上を推進できる多気筒エンジンのEGR装置を提供することにある。 An object of the present invention, which was created in view of the above circumstances, is to provide an EGR device for a multi-cylinder engine that does not require a smoke filter in an EGR passage and can promote cost reduction and fuel efficiency improvement.
上記目的を達成するために本発明は、複数気筒のエンジン本体をEGRガス生成気筒と他の通常気筒とに分け、上記EGRガス生成気筒から排出された排気ガスを上記通常気筒の吸気通路に導入するEGR通路を有する多気筒エンジンのEGR装置であって、上記通常気筒用の燃料噴射マップとは別に設けられた上記EGRガス生成気筒専用の燃料噴射マップを備え、該EGRガス生成気筒専用の燃料噴射マップは、上記エンジン本体の運転状態に拘わらず、常にスモークが発生しない燃料噴射量及び時期が設定されたものである。 In order to achieve the above object, the present invention divides a multi-cylinder engine body into an EGR gas generating cylinder and another normal cylinder, and introduces exhaust gas discharged from the EGR gas generating cylinder into the intake passage of the normal cylinder. An EGR device for a multi-cylinder engine having an EGR passage that includes a fuel injection map dedicated to the EGR gas generation cylinder provided separately from the fuel injection map for the normal cylinder, and the fuel dedicated to the EGR gas generation cylinder The injection map is set with a fuel injection amount and timing at which smoke does not always occur regardless of the operating state of the engine body.
上記EGRガス生成気筒専用の燃料噴射マップは、上記通常気筒用の燃料噴射マップよりも燃料噴射時期が進角されていてもよい。 In the fuel injection map dedicated to the EGR gas generating cylinder, the fuel injection timing may be advanced from the fuel injection map for the normal cylinder.
上記EGR通路に設けられその通路断面積を可変とするEGR弁と、一端が上記EGR通路に接続され他端が上記通常気筒の排気通路に接続された排気圧力調整通路と、該排気圧力調整通路に設けられその通路面積を可変とする排気圧力制御弁と、上記エンジン本体の回転速度を検出するエンジン回転速度センサと、上記エンジン本体の負荷を検出するエンジンスロットルセンサと、上記EGR弁の開度及び排気圧力制御弁の開度を制御するコントローラとを更に備え、該コントローラは、上記エンジン回転速度センサの検出値と上記エンジンスロットルセンサの検出値とに基づいて、上記EGR弁の開度及び上記排気圧力制御弁の開度を制御するものであってもよい。 An EGR valve provided in the EGR passage and having a variable passage sectional area; an exhaust pressure adjustment passage having one end connected to the EGR passage and the other end connected to an exhaust passage of the normal cylinder; and the exhaust pressure adjustment passage An exhaust pressure control valve having a variable passage area, an engine rotation speed sensor for detecting the rotation speed of the engine body, an engine throttle sensor for detecting a load of the engine body, and an opening degree of the EGR valve And a controller for controlling the opening of the exhaust pressure control valve, the controller based on the detected value of the engine speed sensor and the detected value of the engine throttle sensor, and the opening of the EGR valve and the controller It may control the opening of the exhaust pressure control valve.
上記EGRガス生成気筒の排気通路に設けられた排気圧センサと、上記EGRガス生成気筒の吸気通路に設けられた吸気圧センサとを更に備え、上記コントローラは、上記排気圧センサの検出値が上記吸気圧センサの検出値と等しくなるように、上記排気圧力制御弁の開度を制御するものであってもよい。 An exhaust pressure sensor provided in the exhaust passage of the EGR gas generation cylinder; and an intake pressure sensor provided in the intake passage of the EGR gas generation cylinder. The controller has a detection value of the exhaust pressure sensor described above. The opening degree of the exhaust pressure control valve may be controlled so as to be equal to the detected value of the intake pressure sensor.
上記EGR通路に、EGRガスを貯留するチャージタンクを設けてもよい。 A charge tank for storing EGR gas may be provided in the EGR passage.
上記EGR通路に、上記チャージタンクよりもEGRガスの流れの上流側に位置させて、EGRガスを冷却するEGRクーラーを設けてもよい。 An EGR cooler that cools the EGR gas may be provided in the EGR passage so as to be positioned upstream of the EGR gas flow from the charge tank.
本発明に係る多気筒エンジンのEGR装置によれば、EGR通路に煤煙フィルタを設ける必要がなく、低コスト化及び燃費向上を推進できる。 According to the EGR device of a multi-cylinder engine according to the present invention, it is not necessary to provide a smoke filter in the EGR passage, and cost reduction and fuel efficiency improvement can be promoted.
本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に示すように、本実施形態に係る多気筒エンジンのEGR装置1は、複数気筒のエンジン本体2をEGRガス生成気筒2aと他の通常気筒2bとに分け、EGRガス生成気筒2aから排出された排気ガスを通常気筒2bの吸気通路3に導くEGR通路4を有するものである。
As shown in FIG. 1, an
本実施形態では、直列6気筒のエンジン本体2を、図中の右端1気筒のEGRガス生成気筒2aと左側5気筒の通常気筒2bとに分けたものを示したが、2気筒と4気筒とに分けたり、3気筒と3気筒とに分けても構わない。また、エンジン形式は、直列型に限られず、V型、水平対向型等でもよく、気筒数も、6気筒に限られず、2気筒以上であれば何気筒(例えば8気筒等)でも構わない。
In the present embodiment, the inline 6-
EGR装置1は、通常気筒2b用の燃料噴射マップとは別に設けられたEGRガス生成気筒2a専用の燃料噴射マップを備えている。EGRガス生成気筒2a専用の燃料噴射マップは、エンジン本体2の運転状態(アクセルペダルの操作量及びそのときのエンジン回転速度等)に拘わらず、常に、スモークが発生しない燃料噴射量及び時期が設定されている。具体的には、EGRガス生成気筒2a専用の燃料噴射マップは、通常気筒2b用の燃料噴射マップよりも燃料噴射時期が進角されている。
The EGR
すなわち、通常気筒2b用の燃料噴射マップにおいては、エンジン本体2の運転状態によっては、エンジン本体2から排出されるNOx排出量を規制値以下とするために、通常気筒2bの燃料噴射時期を遅角化(リタード)させる領域が存在するが、このような領域の運転状態でも、EGRガス生成気筒2a専用の燃料噴射マップは、EGRガス生成気筒2aの燃料噴射時期をリタードさせない。このため、通常気筒2bからスモークが排出されるような運転状態でも、EGRガス生成気筒2aからはスモークが排出されることはない。
That is, in the fuel injection map for the
なお、通常気筒2bから排出されたスモークは、通常気筒2bの排気通路5のタービンTの下流側に配設した図示しない後処理装置(フィルタ、触媒等)によって捕集、除去される。また、エンジン本体2の燃料噴射システムには、所謂コモンレール式が用いられており、各気筒の燃料噴射量及び時期は、各気筒に備えられたインジェクタの電磁弁への通電信号を制御することで、容易にコントロールできる。
The smoke discharged from the
各通常気筒2bの排気側には、排気マニホールド4を有する排気通路5が接続され、各通常気筒2bの吸気側には、吸気マニホールド6を有する吸気通路3が接続されている。排気通路5の途中には、排気ガスによって回転駆動されるタービンTが配設され、吸気通路3の途中には、タービンTによって回転駆動されエンジン本体2への吸入空気を加圧するコンプレッサCが配設されている。これらコンプレッサC及びタービンTは、ターボチャージャを構成する。
An
EGR装置1は、EGRガス生成気筒2aの排気通路7と通常気筒2bの吸気通路3とを連通するEGR通路4と、EGR通路4に設けられその通路断面積を可変とするEGR弁8と、一端が上記EGR通路4に接続され他端が上記通常気筒2bの排気通路5に接続された排気圧力調整通路9(PC通路9:プレッシャーコントロール通路)と、PC通路9に設けられその通路面積を可変とする排気圧力制御弁10(PC弁10:プレッシャーコントロール弁)とを備えている。
The
PC通路9は、EGRガス生成気筒2aから排出された排気ガスの一部(EGR通路4を通って通常気筒2bの吸気通路3に向かわない排気ガス)を、通常気筒2bの排気通路5に導くものである。PC通路9の途中に設けられたPC弁10は、EGRガス生成気筒2aから排出された排気ガスが、排気通路7からPC通路9を通って排気通路5に向かう流量を調節し、排気通路7内の排気圧力を調整するものである。
The
EGR通路4の途中には、EGRガスを貯留するチャージタンク11が設けられていると共に、チャージタンク11よりもEGRガスの流れの上流側に位置させて、EGRガスを冷却するEGRクーラー12が設けられている。チャージタンク11は、EGRガス生成気筒2aから排出されて通常気筒2bの吸気通路3に向かう排気ガス(EGRガス)を一旦貯留した後に通常気筒2bの吸気通路3に導くものであり、複数の通常気筒2bの各気筒にEGRガスを均一に導くバッファーとしての機能を発揮する。
A charge tank 11 for storing EGR gas is provided in the middle of the EGR passage 4, and an
仮に、チャージタンク11を省略すると、EGRガス生成気筒2aが排気行程となってその排気圧力(動圧)によりEGRクーラー12からEGRガスが排出されるタイミングで、複数の通常気筒2bの内の吸気行程となっている気筒にのみ、多量のEGRガスが導入されてしまい、複数の通常気筒2bの気筒間のEGR率のばらつきが大きく、適切なNOx低減が行えない。このため、EGRクーラー12から排出されたEGRガスを一旦貯留するチャージタンク11を設け、これをバッファーとして機能させている。
If the charge tank 11 is omitted, the intake air in the plurality of
チャージタンク11の容量は、EGRガス生成気筒2aの排気行程による排気圧力(動圧)がダイレクトに通常気筒2bの吸気通路3に伝達されることなく緩衝、吸収できる容量であり、且つ、通常気筒2bのシリンダ容積と目標NOx値とから算出される必要なEGR量に見合った容量に設定されている。なお、EGRクーラー12の容量(EGRガスを収容する容量)が大きく、EGRクーラー12自体がEGRガス生成気筒2aの排気行程による排気圧力(動圧)の影響を吸収するバッファー的機能を有していれば、チャージタンク11は不要である。
The capacity of the charge tank 11 is a capacity capable of buffering and absorbing the exhaust pressure (dynamic pressure) due to the exhaust stroke of the EGR gas generating cylinder 2a without being directly transmitted to the
EGR通路4の途中に、煤煙フィルタを設ける必要はない。EGR通路4にはEGRガス生成気筒2aの排気ガスが流れるところ、EGRガス生成気筒2aの排気ガスには、上述したように常にスモーク成分が含まれないからである。すなわち、EGRガス生成気筒2aの燃料噴射量及び時期は、通常気筒2b用の燃料噴射マップとは別に設けられたEGRガス生成気筒専用の燃料噴射マップによって定められ、このEGRガス生成気筒2a専用の燃料噴射マップには、上述したように、エンジン本体2の運転状態に拘わらず、常に、スモークが発生しない燃料噴射量及び時期が設定されている。
There is no need to provide a soot filter in the middle of the EGR passage 4. This is because the exhaust gas of the EGR gas generation cylinder 2a flows through the EGR passage 4 and the exhaust gas of the EGR gas generation cylinder 2a does not always contain a smoke component as described above. That is, the fuel injection amount and timing of the EGR gas generation cylinder 2a are determined by a fuel injection map dedicated to the EGR gas generation cylinder provided separately from the fuel injection map for the
このように、EGR通路4に煤煙フィルタを設ける必要がないので、低コスト化を推進できる。すなわち、煤煙フィルタをEGR通路4に設けることは、装置全体の製造コストの上昇に繋がるところ、本実施形態では煤煙フィルタが不要になるので、その分、製造コストが低減する。また、煤煙フィルタをEGR通路4に設けると、経年使用による煤煙フィルタの目詰まりが避けられないため、定期的に目詰まりを解消するためのメインテナンスを行う必要があり、ランニングコストも向上してしまうところ、本実施形態では煤煙フィルタが不要なので、ランニングコストも低減できる。また、EGRクーラー12の内部がスモークの成分(スス等)によって汚れることが無いため、EGRクーラー12の熱交換効率が悪化しない。
Thus, since it is not necessary to provide a smoke filter in the EGR passage 4, cost reduction can be promoted. That is, providing the soot filter in the EGR passage 4 leads to an increase in the manufacturing cost of the entire apparatus. However, in this embodiment, the soot filter is unnecessary, and the manufacturing cost is reduced accordingly. In addition, if a soot filter is provided in the EGR passage 4, clogging of the soot filter due to aging is unavoidable, so it is necessary to perform maintenance periodically to eliminate clogging, and the running cost is also improved. However, since the soot filter is unnecessary in this embodiment, the running cost can be reduced. Moreover, since the inside of the
更に、EGRガス生成気筒2aは、通常気筒2b用の燃料噴射マップとは別に設けられたEGRガス生成気筒2a専用の燃料噴射マップによって燃料噴射量及び時期が制御されているので、通常気筒よりも燃費を向上させることができる。すなわち、EGRガス生成気筒2a専用の燃料噴射マップには、エンジン本体2の運転状態に拘わらず、常に、スモークが発生しない燃料噴射量及び時期が設定されているので、EGRガス生成気筒2aに燃え残りが生じる過剰な燃料が供給されることはなく、EGRガス生成気筒2aは、通常気筒2bよりも燃費が向上する。よって、エンジン本体2全体としても、燃費が向上することになる。
Further, the fuel injection amount and timing of the EGR gas generation cylinder 2a are controlled by a fuel injection map dedicated to the EGR gas generation cylinder 2a provided separately from the fuel injection map for the
また、本実施形態に係るEGR装置1においては、EGRガス生成気筒2aは、通常気筒2b用の燃料噴射マップとは別に設けられたEGRガス生成気筒2a専用の燃料噴射マップによって、通常気筒2bよりも燃料噴射時期が進角化されているので、EGRガス生成気筒2aの排気ガス温度は、通常気筒2bの排気ガス温度よりも低下している。よって、EGRクーラー12の容量やEGRクーラー12に流す冷却水の水量を、EGRガス生成気筒2a専用の燃料噴射マップを備えないものと比べて、低減できる。この冷却水は、エンジン本体2によって駆動されるエンジンファンで冷却されているため、この冷却水のEGRクーラー12への水量を減らすことで、そのエンジンファンの仕事量を低減でき、結果としてエンジンの燃費が向上する。
Further, in the
また、EGR装置1は、エンジン本体2の回転速度Neを検出するエンジン回転速度センサ13と、エンジン本体2の負荷Lを検出するエンジンスロットルセンサ14とを備えている。エンジン回転速度センサ13は、エンジン本体2のクランク軸の回転速度を検出するものであり、エンジンスロットルセンサ14は、アクセルペダルの開度を検出するものである。
The
EGR装置1は、エンジン回転速度センサ13の検出値Neと、エンジンスロットルセンサ14の検出値Lにより決定された通常気筒2bの燃料噴射量Qと基づいて、EGR弁8の開度を制御するコントローラ15(ECU15:電子制御ユニット)を備えている。ECU15には、エンジン運転状態に応じた、すなわちエンジン回転速度Neと燃料噴射量Qとに応じたEGR弁8の目標開度が書き込まれた標準EGR弁開度マップ(Ne、Q)が記憶されている。
The
ECU15は、エンジン回転速度センサ13の検出値Neと、エンジンスロットルセンサ14の検出値Lにより決定された通常気筒2bの燃料噴射量Qとを標準EGR弁開度マップ(Ne、Q)に入力することで、EGR弁8の目標開度を求め、EGR弁8の開度を調節するアクチュエータ8a(電磁ソレノイド等)に指令を送信し、EGR弁8の開度を目標開度に制御する。
The ECU 15 inputs the detected value Ne of the engine speed sensor 13 and the fuel injection amount Q of the
しかし乍ら、このようなEGR弁8の開度制御のみでは、十分なEGRガスを通常気筒2bの吸気通路3に導くことはできず、所望のEGR率、EGR量が得られないことがある。近年のディーゼルエンジンでは、厳しいNOx排出規制を満足するため燃料噴射時期がリタードされる運転領域が有り、本実施形態でも、通常気筒2bについてはエンジン本体2の運転状態によっては燃料噴射時期がリタードされている。
However, sufficient EGR gas cannot be led to the
このように通常気筒2bについて、燃料噴射時期がリタードされると、燃焼が悪化し、所謂後燃え燃焼が多く発生し、排気温度が上昇し、排気圧力が上昇する。他方、EGRガス生成気筒2aについては、上述したようにEGRガス生成気筒2a専用の燃料噴射マップによって、燃料噴射時期が通常気筒よりも進角されているため、通常気筒2bよりも燃焼が改善されて排気温度が低下し、通常気筒2bよりも排気圧力が低下する。更にターボチャージャのターボ効率の高いエンジン運転領域では、エンジン本体2の通常気筒2bの吸気圧力(ブースト圧)が排気圧力よりも高くなることもある。
As described above, when the fuel injection timing is retarded for the
この関係は、「EGRガス生成気筒2aの排気圧力」<「通常気筒2bの排気圧力」<「通常気筒2bの吸気圧力」と表せる。こうなると、EGRガス生成気筒2aの排気ガスを通常気筒2bの吸気通路3に導くことができない。そこで、本実施形態に係るEGR装置1では、EGR通路4と通常気筒2bの排気通路5との間にPC通路9を介設し、PC通路9の途中にPC弁10を設け、PC弁10の開度を小さくするように制御することで、EGRガス生成気筒2aの排気通路7内の排気ガスを詰まり状態とし、「EGRガス生成気筒2aの排気圧力」を「通常気筒2bの吸気圧力」よりも高めるようにした。
This relationship can be expressed as “exhaust pressure of EGR gas generating cylinder 2a” <“exhaust pressure of
PC弁10の開度は、エンジン回転速度センサ13の検出値Neと、エンジンスロットルセンサ14の検出値Lにより決定された通常気筒2bの燃料噴射量Qと基づいて、ECU15によって制御される。ECU15には、エンジン運転状態に応じた、すなわちエンジン回転速度Neと燃料噴射量Qとに応じたPC弁10の目標開度が書き込まれた標準PC弁開度マップ(Ne、Q)が記憶されている。
The opening degree of the
ECU15は、エンジン回転速度センサ13の検出値Neと、エンジンスロットルセンサ14の検出値Lにより決定された通常気筒2bの燃料噴射量Qとを標準PC弁開度マップ(Ne、Q)に入力することで、PC弁10の目標開度を求め、PC弁10の開度を調節するアクチュエータ10a(電磁ソレノイド等)に指令を送信し、PC弁10の開度を目標開度に制御する。
The ECU 15 inputs the detected value Ne of the engine speed sensor 13 and the fuel injection amount Q of the
ECU15は、EGR弁8を開制御(開く方向への制御)するときには、基本的には、PC弁10を閉制御(閉じる方向への制御)する。EGR弁8を開制御するときはEGR率及びEGR量を高めたいときであり、このときにはPC弁10を閉制御して「EGRガス生成気筒2aの排気圧力」を「通常気筒2bの吸気圧力」よりも高める必要があるからである。但し、EGR弁8の開度を制御する際、そのときのPC弁10の開度で「EGRガス生成気筒2aの排気圧力」>「通常気筒2bの吸気圧力」となっていて、所望のEGR率及びEGR量が得られる圧力差が生じていれば、PC弁10の開度をそのままに保って、EGR弁8の開度のみを制御する。
When the ECU 15 controls the
以上述べたように、ECU15が、EGR弁8の開度を標準EGR弁開度マップに基づいて制御すると共に、PC弁10をも標準PC弁開度マップに基づいて制御することで、通常気筒2bに対し、大量のEGR量を確保した上で、所望のEGR率に的確に制御できる。よって、エンジン本体2の運転状態に拘わらず、その運転状態に見合った適切なEGR率及びEGR量を実現できる。なお、EGR弁8を全開とし且つPC弁10を全閉とすると、約20%のEGR率を実現できる。
As described above, the ECU 15 controls the opening degree of the
ところで、上述した標準EGR弁開度マップと標準PC弁開度マップとは、定常試験データ(過渡応答が収束した後のデータ)から作成するが、過渡応答が収束する前の状態である過渡モードにおいては、定常試験データに基づく上記各マップに基づくEGR弁8及びPC弁10の開度制御では、大量のEGRガスが環流されてSM(スモーク)が悪化し、逆に排気圧力が低下してEGRが不可能となるケースが考えられる。
By the way, the standard EGR valve opening map and the standard PC valve opening map described above are created from steady test data (data after the transient response has converged), but the transient mode is the state before the transient response has converged. In the opening control of the
そこで、本実施形態に係るEGR装置1では、EGRガス生成気筒2aの排気通路7に排気圧センサ16を設け、EGRガス生成気筒2aの吸気通路17に吸気圧センサ18を設け、吸気通路3にMAFセンサ19(マスエアフローセンサ)を設け、排気圧センサ16の検出値(排気圧Po)、吸気圧センサ18の検出値(吸気圧Pi)、MAFセンサ19の検出値(吸入空気量MAF)等に基づいて、ECU15がEGR弁8の開度とPC弁10の開度とをフィードバック制御するようにしている。
Therefore, in the
特に、PC弁10の開度は、排気圧センサ16の検出値Poと吸気圧センサ18の検出値Piとが等しくなるように、ECU15によってフィードバック制御される。かかる制御により、EGRガス生成気筒2aの排気圧Poと吸気圧Piとが等しくなることで、燃費を悪化させることなく効率よくEGRを行えるからである。
In particular, the opening degree of the
すなわち、EGRガス生成気筒2aの排気圧Poが吸気圧Piよりも高いと、EGRガス生成気筒2aの排気ガスが詰まり気味となるため、EGRガス生成気筒2aにポンプ仕事が生じてしまい、燃費が悪化してしまう。一方、EGRガス生成気筒2aの排気圧Poが吸気圧Piよりも低いと、EGRが不可能となる場合がある。よって、EGRガス生成気筒2aの排気圧Poと吸気圧Piとが等しければ、燃費を悪化させることなく効率よくEGRを行えることになる。 In other words, if the exhaust pressure Po of the EGR gas generation cylinder 2a is higher than the intake pressure Pi, the exhaust gas of the EGR gas generation cylinder 2a becomes clogged, so that pump work occurs in the EGR gas generation cylinder 2a and fuel efficiency is improved. It will get worse. On the other hand, if the exhaust pressure Po of the EGR gas generating cylinder 2a is lower than the intake pressure Pi, EGR may be impossible. Therefore, if the exhaust pressure Po and the intake pressure Pi of the EGR gas generation cylinder 2a are equal, EGR can be performed efficiently without deteriorating fuel consumption.
なお、EGRガス生成気筒2aの吸気通路17の上流端は、コンプレッサCより下流側で且つEGR通路4の接続部より上流側の通常気筒2bの吸気通路3に接続されている。
The upstream end of the
図2にECU15の制御フローを示す。 FIG. 2 shows a control flow of the ECU 15.
ステップ1では、エンジン回転速度センサ13によりエンジン回転速度Neを検出し、ステップ2では、エンジンスロットルセンサ14によりアクセル開度Lすなわちエンジン負荷Lを検出する。ステップ3では、アクセル開度Lとエンジン回転速度Neとに基づいて、ECU15内に記憶された燃料噴射マップにより、通常気筒2bの燃料噴射量Qを決定する。燃料噴射量Qは、水温や油圧等に基づいて細かな補正をしてもよい。
In
ステップ4では、エンジン回転速度Neと燃料噴射量Qとに基づいて、ECU15内に記憶された標準EGR弁開度マップにより、そのときのエンジン運転状態にマッチしたEGR弁8の開度が求められる。ステップ5では、エンジン回転速度Neと燃料噴射量Qとに基づいて、ECU15内に記憶された標準PC弁開度マップにより、そのときのエンジン運転状態にマッチしたPC弁10の開度が求められる。
In step 4, based on the engine speed Ne and the fuel injection amount Q, the opening degree of the
ステップ6では、EGR弁8の開度、PC弁10の開度が、それぞれステップ4、5で求めた開度となるように、EGR弁8の開度調節用のアクチュエータ8a、PC弁10の開度調節用のアクチュエータ10aを作動させる。標準EGR弁開度マップと標準PC弁開度マップとは、上述したように定常試験データに基づいて作成されている。よって、ステップ1〜6の制御により、エンジンが定常状態となったときのEGR(EGR率、EGR量)を、エンジン運転状態にマッチした適切なものとすることができる。
In step 6, the opening of the
エンジンが過渡状態のときのEGR制御は、ステップ7以降によって成される。 The EGR control when the engine is in a transient state is performed by step 7 and subsequent steps.
ステップ7では、EGRガス生成気筒2aの吸気通路17に設けた吸気圧センサ18によりEGRガス生成気筒2aの吸気圧(過給圧)Piを検出し、ステップ8では、EGRガス生成気筒2aの排気通路7に設けた排気圧センサ16によりEGRガス生成気筒2aの排気圧Poを検出する。ステップ9では、コンプレッサCの上流側の吸気通路3に設けたMAFセンサ19により求めた吸入空気量等に基づいて、実際のEGR率、EGR量を検出する。
In step 7, the
なお、図1に示すように、EGR通路4が接続される部分より下流側の通常気筒2bの吸気通路3に第1流量センサ20を設け、EGR弁8より下流側のEGR通路4に第2流量センサ21を設け、これら第1及び第2流量センサ20、21の出力値に基づいてEGR率を求め、第2流量センサ21の出力値に基づいてEGR量を求めるようにしてもよい。ここで、EGR率=シリンダ流入排ガス量/(シリンダ流入空気量+シリンダ流入排ガス量)であり、このEGR率は第2流量センサ21の出力値を第1流量センサ20の出力値で除することで得られる。
As shown in FIG. 1, a first
ステップ10では、吸気圧センサ18で求めた過給圧Pi、排気圧センサ16で求めた排気圧Poが、圧力目標マップと合致するか判断する。圧力目標マップには、排気圧Poが過給圧Piと等しい関係が記載されており、この関係が満足されないとき、すなわちステップ10がノーのときには、ステップ6に戻り、PC弁10の開度(又はEGR弁8の開度及びPC弁10の開度)が上記関係を満足するように、フィードバック制御される。
In
かかる制御によって、排気圧Poが過給圧Piと等しくなることで、上述したように、EGRガス生成気筒2aの排気ガスが詰まり気味とならず、EGRガス生成気筒2aにポンプ仕事が生じないため、燃費を悪化させることなく効率よく適切なEGR制御(EGR率制御、EGR量制御)が行えることになる。ステップ10がイエスであれば、ステップ11に向かう。
By this control, the exhaust pressure Po becomes equal to the supercharging pressure Pi, and as described above, the exhaust gas in the EGR gas generation cylinder 2a is not clogged and pump work does not occur in the EGR gas generation cylinder 2a. Thus, appropriate EGR control (EGR rate control, EGR amount control) can be performed efficiently without deteriorating fuel consumption. If
ステップ11では、MAFセンサ19、第1流量センサ20、第2流量センサ21等を用いて求めた実際のEGR(EGR量、EGR率)が、EGR目標マップに記載された、そのときのエンジン運転状態(燃料噴射量Q、エンジン回転速度Ne)に応じた目標EGR(EGR量、EGR率)と、合致するか判断する。合致しないとき、すなわちステップ11がノーのときには、ステップ6に戻り、実際のEGRが目標EGRと合致するように、EGR弁8の開度及びPC弁10の開度がフィードバック制御される。
In step 11, the actual EGR (EGR amount, EGR rate) obtained by using the
以上の制御により、定常状態、過渡状態に拘わらず、常に、エンジンの運転状態に見合った適切なEGR制御(EGR量制御、EGR率制御)が実現できる。また、EGR通路4に煤煙フィルタを設ける必要は無いことは上述の通りである。 With the above control, it is possible to always realize appropriate EGR control (EGR amount control, EGR rate control) suitable for the operating state of the engine regardless of the steady state or the transient state. Further, as described above, it is not necessary to provide a smoke filter in the EGR passage 4.
1 多気筒エンジンのEGR装置
2 エンジン本体
2a EGRガス生成気筒
2b 通常気筒
3 通常気筒2bの吸気通路
4 EGR通路
5 通常気筒2bの排気通路
7 EGRガス生成気筒2aの排気通路
8 EGR弁
9 排気圧力調整通路(PC通路)
10 排気圧力制御弁(PC弁)
11 チャージタンク
12 EGRクーラー
13 エンジン回転速度センサ
14 エンジンスロットルセンサ
15 コントローラ(ECU)
16 排気圧センサ
17 EGRガス生成気筒2aの吸気通路
18 吸気圧センサ
Ne エンジン回転速度センサ13の検出値
L エンジンスロットルセンサ14の検出値
Q 燃料噴射量
Po 排気圧センサ16の検出値
Pi 吸気圧センサ18の検出値
DESCRIPTION OF
10 Exhaust pressure control valve (PC valve)
11
16
Claims (6)
上記通常気筒用の燃料噴射マップとは別に設けられた上記EGRガス生成気筒専用の燃料噴射マップを備え、
該EGRガス生成気筒専用の燃料噴射マップは、上記エンジン本体の運転状態に拘わらず、常にスモークが発生しない燃料噴射量及び時期が設定されたことを特徴とする多気筒エンジンのEGR装置。 An EGR device for a multi-cylinder engine having an EGR passage that divides an engine body of a plurality of cylinders into an EGR gas generation cylinder and another normal cylinder and introduces exhaust gas discharged from the EGR gas generation cylinder into the intake passage of the normal cylinder Because
A fuel injection map dedicated to the EGR gas generating cylinder provided separately from the fuel injection map for the normal cylinder;
The EGR device for a multi-cylinder engine is characterized in that the fuel injection map dedicated to the EGR gas generating cylinder is set with a fuel injection amount and timing at which smoke is not always generated regardless of the operating state of the engine body.
一端が上記EGR通路に接続され他端が上記通常気筒の排気通路に接続された排気圧力調整通路と、
該排気圧力調整通路に設けられその通路面積を可変とする排気圧力制御弁と、
上記エンジン本体の回転速度を検出するエンジン回転速度センサと、
上記エンジン本体の負荷を検出するエンジンスロットルセンサと、
上記EGR弁の開度及び排気圧力制御弁の開度を制御するコントローラとを備え、
該コントローラは、上記エンジン回転速度センサの検出値と上記エンジンスロットルセンサの検出値とに基づいて、上記EGR弁の開度及び上記排気圧力制御弁の開度を制御するものである請求項1又は2に記載の多気筒エンジンのEGR装置。 An EGR valve provided in the EGR passage and having a variable passage sectional area;
An exhaust pressure adjusting passage having one end connected to the EGR passage and the other end connected to the exhaust passage of the normal cylinder;
An exhaust pressure control valve provided in the exhaust pressure adjusting passage and having a variable passage area;
An engine rotation speed sensor for detecting the rotation speed of the engine body;
An engine throttle sensor for detecting the load of the engine body;
A controller for controlling the opening of the EGR valve and the opening of the exhaust pressure control valve,
2. The controller according to claim 1, wherein the controller controls the opening of the EGR valve and the opening of the exhaust pressure control valve based on a detection value of the engine rotation speed sensor and a detection value of the engine throttle sensor. 2. An EGR device for a multi-cylinder engine according to 2.
上記EGRガス生成気筒の吸気通路に設けられた吸気圧センサとを備え、
上記コントローラは、上記排気圧センサの検出値が上記吸気圧センサの検出値と等しくなるように、上記排気圧力制御弁の開度を制御する請求項3に記載の多気筒エンジンのEGR装置。 An exhaust pressure sensor provided in an exhaust passage of the EGR gas generating cylinder;
An intake pressure sensor provided in the intake passage of the EGR gas generating cylinder,
4. The EGR device for a multi-cylinder engine according to claim 3, wherein the controller controls the opening of the exhaust pressure control valve so that a detection value of the exhaust pressure sensor becomes equal to a detection value of the intake pressure sensor.
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