JP2009250057A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】ツインターボモードからシングルターボモードへの切り替える際のNOx排出量抑制装置。
【解決手段】内燃機関は、エンジン本体と、第1、第2過給機と、第1〜第3運転制御マップを有する制御部と、EGR通路とを備える。シングルターボモードで、運転状態がシングルターボモードからツインターボモードへの第1切り替え判定ラインを高回転側に越えるまで、制御部は、第1運転制御マップを使用した状態で運転制御を行う。ツインターボモードで、運転状態がヒステリシス領域に入るまでは、制御部は、第2運転制御マップを使用した運転制御を行、ヒステリシス領域に入った後は、第3運転制御マップを使用した運転制御を行う。第3運転制御マップでは、第1、第2運転制御マップで同じ運転条件において設定される過給圧に比べて低い過給圧が設定され、第2運転制御マップで同じ運転条件において設定されるEGR率に比べて高いEGR率が設定される。
【選択図】図3An apparatus for suppressing NOx emission when switching from a twin turbo mode to a single turbo mode.
An internal combustion engine includes an engine body, first and second superchargers, a control unit having first to third operation control maps, and an EGR passage. In the single turbo mode, the control unit performs the operation control using the first operation control map until the operation state exceeds the first switching determination line from the single turbo mode to the twin turbo mode to the high rotation side. In the twin turbo mode, the control unit performs operation control using the second operation control map until the operation state enters the hysteresis region, and after entering the hysteresis region, operation control using the third operation control map. I do. In the third operation control map, a supercharging pressure lower than the supercharging pressure set in the same operation condition in the first and second operation control maps is set, and is set in the same operation condition in the second operation control map. A higher EGR rate is set than the EGR rate.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、並列に接続された2つの過給機を有する内燃機関の制御装置に関し、特にツインターボモードからシングルターボモードへの切り替え時におけるディーゼルエンジン本体からのNOxの排出量を抑える装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine having two superchargers connected in parallel, and more particularly to a device that suppresses NOx emission from a diesel engine body when switching from a twin turbo mode to a single turbo mode.
並列に接続された第1、第2過給機を有する内燃機関では、運転状態に応じて第2過給機が過給に使用されず第1過給機が過給に使用されるシングルターボモードと、第1、第2過給機が過給に使用されるツインターボモードとが切り替えて使用される。この内燃機関では、シングルターボモードとツインターボモードとの頻繁な切り替わり、及び頻繁な切り替わりによる過給圧の振れを防止するため、シングルターボモードとツインターボモードとの切り替え領域にはヒステリシス領域が設けられる。 In an internal combustion engine having first and second superchargers connected in parallel, a single turbo in which the second supercharger is not used for supercharging and the first supercharger is used for supercharging according to the operating state The mode and the twin turbo mode in which the first and second superchargers are used for supercharging are switched and used. In this internal combustion engine, a hysteresis region is provided in the switching region between the single turbo mode and the twin turbo mode in order to prevent frequent switching between the single turbo mode and the twin turbo mode and fluctuations in supercharging pressure due to frequent switching. It is done.
特許文献1は、シングルターボモードとツインターボモードとの切り替え領域に設けられたヒステリシス領域の一例として、吸入空気量に基づいてシングルターボモードからツインターボモードへ切り替える境界と、エンジン回転数に基づいてツインターボモードからシングルターボモードへ切り替える境界との間にヒステリシス領域を設けた装置を開示する。また、この特許文献1は、ツインターボモードからシングルターボモードに切り替える際には、かかるヒステリシス領域の低回転側を越えてシングルターボモードに切り替える条件を満たした後、さらに所定時間が経過するまでの間も、ツインターボモードで運転が行われる。これにより、不要なモード切り替えを減らすことが可能になる。
しかしながら、特許文献1の装置では、運転状態がツインターボモードからシングルターボモードに切り替わる際のヒステリシス領域にある場合や、ヒステリシス領域の低回転側を越えてツインターボモードからシングルターボモードに切り替わる条件を満たした後の所定時間の間は、ヒステリシス領域に入る前におけるツインターボモードに対応した過給圧マップなどの運転制御マップを使用した運転制御が行われる。かかる期間中は、シングルターボモードで運転される場合に比べて背圧が低く、過給圧が高い。このため、EGR率を高くすることが出来ず、エンジン本体からのNOx排出量が多くなる。 However, in the device of Patent Document 1, there is a condition in which the operation state is in a hysteresis region when switching from the twin turbo mode to the single turbo mode, or a condition for switching from the twin turbo mode to the single turbo mode beyond the low rotation side of the hysteresis region. During a predetermined time after being satisfied, operation control using an operation control map such as a supercharging pressure map corresponding to the twin turbo mode before entering the hysteresis region is performed. During this period, the back pressure is lower and the boost pressure is higher than when operating in the single turbo mode. For this reason, the EGR rate cannot be increased, and the amount of NOx discharged from the engine body increases.
したがって本発明の目的は、運転状態がツインターボモードからシングルターボモードへの切り替える際のヒステリシス領域にある場合におけるディーゼルエンジン本体からのNOxの排出量を抑える装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a device that suppresses NOx emission from the diesel engine body when the operating state is in the hysteresis region when switching from the twin turbo mode to the single turbo mode.
本発明に係る内燃機関の制御装置は、ディーゼルエンジン本体と、第1過給機と、第1過給機と並列に接続された第2過給機と、第1、第2、第3運転制御マップを有する制御部と、ディーゼルエンジン本体から排出された排気ガスの一部を吸気側に帰還するEGR通路とを備え、第2過給機が過給に使用されず第1過給機が過給に使用されるシングルターボモードで、運転状態がシングルターボモードから第1、第2過給機が過給に使用されるツインターボモードへの第1切り替え判定ラインを高回転側に越えるまで、制御部は、第1運転制御マップを使用した状態で運転制御を行い、ツインターボモードで、運転状態が第1切り替え判定ラインを低回転側に越え、第1切り替え判定ラインと第1切り替え判定ラインよりも低回転側に設定されたツインターボモードからシングルターボモードへの第2切り替え判定ラインとの間に設けられたヒステリシス領域に入るまでは、制御部は、第2運転制御マップを使用した運転制御を行い、ツインターボモードで、運転状態がヒステリシス領域に入った後は、制御部は、第3運転制御マップを使用した運転制御を行い、第3運転制御マップでは、第1、第2運転制御マップで同じ運転条件において設定される過給圧に比べて低い過給圧が設定され、第2運転制御マップで同じ運転条件において設定されるEGR率に比べて高いEGR率が設定される。 An internal combustion engine control apparatus according to the present invention includes a diesel engine body, a first supercharger, a second supercharger connected in parallel with the first supercharger, and first, second, and third operations. A control unit having a control map, and an EGR passage for returning a part of the exhaust gas discharged from the diesel engine main body to the intake side, wherein the first supercharger is not used for supercharging. In the single turbo mode used for supercharging, the operating state exceeds the first switching judgment line from the single turbo mode to the twin turbo mode where the first and second superchargers are used for supercharging. The control unit performs operation control using the first operation control map, and in the twin turbo mode, the operation state exceeds the first switching determination line to the low rotation side, and the first switching determination line and the first switching determination are performed. Set to lower rotation side than line The control unit performs operation control using the second operation control map until it enters the hysteresis region provided between the second turbo judgment line and the second switching determination line from the single turbo mode to the twin turbo mode. After the operation state enters the hysteresis region, the control unit performs operation control using the third operation control map. In the third operation control map, the first and second operation control maps have the same operation conditions. A supercharging pressure lower than the set supercharging pressure is set, and a higher EGR rate is set than the EGR rate set under the same operating condition in the second operation control map.
第3運転制御マップを使用した運転制御では、同じ運転条件において第1、第2運転制御マップを使用した運転制御に比べて過給圧が相対的に低く、第2運転制御マップを使用した運転制御に比べて相対的に高いEGR率で運転が行われるため、燃焼温度が低く、ディーゼルエンジン本体からのNOxの排出量を相対的に少なくすることが可能になる。このため、内燃機関の運転状態が、ツインターボモードからシングルターボモードへ切り替える際のヒステリシス領域にある場合に、第2運転制御マップを使用した運転制御が行われる形態に比べて、ディーゼルエンジン本体からのNOx排出量を少なくすることが可能になる。 In the operation control using the third operation control map, the boost pressure is relatively lower than the operation control using the first and second operation control maps under the same operation condition, and the operation using the second operation control map is performed. Since the operation is performed at a relatively high EGR rate compared to the control, the combustion temperature is low, and the NOx emission amount from the diesel engine body can be relatively reduced. For this reason, when the operation state of the internal combustion engine is in the hysteresis region when switching from the twin turbo mode to the single turbo mode, compared with the mode in which the operation control using the second operation control map is performed, NOx emissions can be reduced.
好ましくは、第3運転制御マップを使用した運転制御が所定時間行われた場合には、制御部は、シングルターボで、第1運転制御マップを使用した運転制御を行う。 Preferably, when the operation control using the third operation control map is performed for a predetermined time, the control unit performs the operation control using the first operation control map with a single turbo.
第3運転制御マップを使用した運転制御では、第1、第2運転制御マップを使用した運転制御に比べて過給圧が相対的に低くなるため、燃焼効率が低くなり、ディーゼルエンジン本体からのPM排出量は相対的に多くなる。但し、第3運転制御マップを使用した運転制御は、所定時間以内に第1運転制御マップを使用した運転制御に切り替えられるため、ディーゼルエンジン本体からのPM排出量が増加する期間は一時的なものになり、スモークの悪化を最小限にとどめることが出来る。 In the operation control using the third operation control map, the supercharging pressure is relatively lower than that in the operation control using the first and second operation control maps. PM emissions are relatively high. However, since the operation control using the third operation control map is switched to the operation control using the first operation control map within a predetermined time, the period during which the PM emission amount from the diesel engine body increases is temporary. It is possible to minimize the deterioration of smoke.
また、好ましくは、第1、第2過給機のタービン側は、運転状態に応じて開度が調整される可変ベーンを有し、第3運転制御マップを使用した運転制御が行われる間、可変ベーンの開度が第2運転制御マップを使用した運転制御が行われる時のものよりも大きく設定される。 Preferably, the turbine side of the first and second turbochargers has a variable vane whose opening degree is adjusted according to the operation state, and while the operation control using the third operation control map is performed, The opening degree of the variable vane is set larger than that when the operation control using the second operation control map is performed.
可変ベーンの開度を相対的に大きくすることにより、第1、第2過給機の回転数を低くし、過給圧を相対的に低くすることが可能になる。 By relatively increasing the opening degree of the variable vane, it is possible to reduce the rotation speed of the first and second superchargers and to relatively reduce the supercharging pressure.
また、好ましくは、第1、第2過給機の排気下流に配置され、ディーゼルエンジン本体から排出された排気ガスに含まれるPMを除去するDPFをさらに備える。 In addition, preferably, it further includes a DPF that is disposed downstream of the first and second turbochargers and removes PM contained in the exhaust gas discharged from the diesel engine body.
排気下流に設けられたDPFにより、一時的に多く排出されたPMを吸収することが可能になる。 Due to the DPF provided downstream of the exhaust, it is possible to absorb the PM that has been temporarily discharged.
本発明に係る内燃機関の制御装置は、ディーゼルエンジン本体と、第1過給機と、第1過給機と並列に接続された第2過給機と、第1、第2、第3運転制御マップを有する制御部と、ディーゼルエンジン本体から排出された排気ガスの一部を吸気側に帰還するEGR通路とを備え、第2過給機が過給に使用されず第1過給機が過給に使用されるシングルターボモードで、運転状態がシングルターボモードから第1、第2過給機が過給に使用されるツインターボモードへの第1切り替え判定ラインを高回転側に越えるまで、制御部は、第1運転制御マップを使用した状態で運転制御を行い、ツインターボモードで、運転状態が第1切り替え判定ラインを低回転側に越え、第1切り替え判定ラインと第1切り替え判定ラインよりも低回転側に設定されたツインターボモードからシングルターボモードへの第2切り替え判定ラインとの間に設けられたヒステリシス領域に入るまでは、制御部は、第2運転制御マップを使用した運転制御を行い、ツインターボモードで、運転状態がヒステリシス領域に入った後は、制御部は、第3運転制御マップを使用した運転制御を行い、第3運転制御マップを使用した運転制御時には、第2運転制御マップの使用から、第3運転制御マップへの使用に切り替えられる前に比べて過給圧が低く、EGR率が高く、且つ第3運転制御マップの使用から第1運転制御マップへの使用に切り替えられた直後に比べて過給圧が低くなるように、運転が行われる。 An internal combustion engine control apparatus according to the present invention includes a diesel engine body, a first supercharger, a second supercharger connected in parallel with the first supercharger, and first, second, and third operations. A control unit having a control map, and an EGR passage for returning a part of the exhaust gas discharged from the diesel engine main body to the intake side, wherein the first supercharger is not used for supercharging. In the single turbo mode used for supercharging, the operating state exceeds the first switching judgment line from the single turbo mode to the twin turbo mode where the first and second superchargers are used for supercharging. The control unit performs operation control using the first operation control map, and in the twin turbo mode, the operation state exceeds the first switching determination line to the low rotation side, and the first switching determination line and the first switching determination are performed. Set to lower rotation side than line The control unit performs operation control using the second operation control map until it enters the hysteresis region provided between the second turbo judgment line and the second switching determination line from the single turbo mode to the twin turbo mode. Then, after the operation state enters the hysteresis region, the control unit performs operation control using the third operation control map, and during operation control using the third operation control map, from the use of the second operation control map. Immediately after the supercharging pressure is lower and the EGR rate is higher than before switching to the use of the third operation control map, and immediately after the use of the third operation control map is switched to the use of the first operation control map. The operation is performed so that the supercharging pressure is lower than that.
第3運転制御マップを使用した運転制御では、第2運転制御マップの使用から第3運転制御マップの使用に切り替えられる前や、第3運転制御マップの使用から第1運転制御マップの使用に切り替えられた直後に比べて相対的に低い過給圧で、かつ、第2運転制御マップの使用から第3運転制御マップの使用に切り替えられる前に比べて相対的に高いEGR率で運転が行われるため、燃焼温度が低く、ディーゼルエンジン本体からのNOxの排出量を相対的に少なくすることが可能になる。このため、内燃機関の運転状態が、ツインターボモードからシングルターボモードへ切り替える際のヒステリシス領域にある場合に、第2運転制御マップを使用した運転制御が行われる形態に比べて、ディーゼルエンジン本体からのNOx排出量を少なくすることが可能になる。 In operation control using the third operation control map, before switching from using the second operation control map to using the third operation control map, or switching from using the third operation control map to using the first operation control map. The operation is performed at a relatively low supercharging pressure compared to immediately after being performed and at a relatively high EGR rate compared to before the use of the second operation control map is switched to using the third operation control map. Therefore, the combustion temperature is low, and it becomes possible to relatively reduce the amount of NOx emitted from the diesel engine body. For this reason, when the operation state of the internal combustion engine is in the hysteresis region when switching from the twin turbo mode to the single turbo mode, compared with the mode in which the operation control using the second operation control map is performed, NOx emissions can be reduced.
以上のように本発明によれば、運転状態がツインターボモードからシングルターボモードへの切り替える際のヒステリシス領域にある場合におけるディーゼルエンジン本体からのNOxの排出量を抑える装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a device that suppresses the NOx emission amount from the diesel engine body when the operating state is in the hysteresis region when switching from the twin turbo mode to the single turbo mode.
以下、本発明の実施形態について、図を用いて説明する。内燃機関1は、制御部5、第1、第2過給機13a、13b、ディーゼルエンジン本体30、コンプレッサ入口側吸気通路51、コンプレッサ出口側吸気通路52、吸気マニホールド55、タービン入口側排気通路72、及びタービン出口側排気通路73を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The internal combustion engine 1 includes a
制御部5は、CPU、制御プログラムを格納したROM、及び各種データを格納するRAM等を有し、各種センサからの信号が入力され、また、吸気切替バルブ19等に制御信号を出力して内燃機関1を含む車両の各部を制御する。本実施形態では、特に、制御部5は、エンジン回転数などから導き出される運転状態に応じて3種類の運転制御マップの1つを選択し、選択された運転制御マップに基づいて燃料噴射量制御など内燃機関1の運転制御を行う。
The
内燃機関1の運転中、ディーゼルエンジン本体30の各シリンダーの燃焼室には、コンプレッサ入口側吸気通路51、コンプレッサ出口側吸気通路52、及び吸気マニホールド55を介して、空気が吸入される(図1の実線矢印参照)。インジェクタから噴射された燃料は、吸入された空気と共に混合気を形成する。混合気の燃焼による爆発力に応じたピストンの往復運動により、クランクシャフト(不図示)が回転する。燃焼により発生した排気ガスは、排気マニホールド71、タービン入口側排気通路72、及びタービン出口側排気通路73を介して排出される(図1の破線矢印参照)。但し、排気ガスの一部は、EGR通路75を介して吸気側に帰還する。
During operation of the internal combustion engine 1, air is sucked into the combustion chamber of each cylinder of the
次に、第1、第2過給機13a、13bを中心に、内燃機関1の各部の構成を説明する。第1、第2過給機13a、13bは、並列に接続され、第1過給機13aが主ターボチャージャーの役割を果たし、第2過給機13bが副ターボチャージャーの役割を果たす。第1過給機13aは、低吸入空気量域から高吸入空気量域までで作動し、第2過給機13bは、低吸入空気量域で停止する。従って、低吸入空気量域では、第2過給機13bが過給に使用されず第1過給機13aが過給に使用されるシングルターボモードで運転が行われ、高吸入空気量域では、第1、第2過給機13a、13bが過給に使用されるツインターボモードで運転が行われる。
Next, the configuration of each part of the internal combustion engine 1 will be described focusing on the first and
シングルターボモードとツインターボモードとの頻繁な切り替わり、及び頻繁な切り替わりによる過給圧の振れを防止するため、シングルターボモードからツインターボモードへの第1切り替え判定ラインL1を、ツインターボモードからシングルターボモードへの第2切り替え判定ラインL2よりも高回転側に定めて、シングルターボモードとツインターボモードとの切り替え制御におけるヒステリシス領域を設けている(図2、図3参照)。 In order to prevent frequent switching between the single turbo mode and the twin turbo mode, and fluctuations in supercharging pressure due to frequent switching, the first switching determination line L1 from the single turbo mode to the twin turbo mode is changed from the twin turbo mode to the single turbo mode. A hysteresis region in switching control between the single turbo mode and the twin turbo mode is provided on the higher rotation side than the second switching determination line L2 to the turbo mode (see FIGS. 2 and 3).
具体的には、エンジン回転数が低い場合など、運転状態がシングルターボ非ヒステリシス領域A2にある場合であって、エンジン回転数やエンジン負荷が上昇し、運転状態がヒステリシス領域A1を越えて、すなわち、第1切り替え判定ラインL1を高回転側に超えて、ツインターボ非ヒステリシス領域A3に入るまでは、シングルターボモードで運転が行われる(図2参照)。 Specifically, when the engine speed is low, such as when the operating state is in the single turbo non-hysteresis region A2, the engine speed or the engine load increases, and the operating state exceeds the hysteresis region A1, that is, The operation is performed in the single turbo mode until the first switching determination line L1 is exceeded to the high rotation side and the twin turbo non-hysteresis region A3 is entered (see FIG. 2).
また、エンジン回転数が高い場合など、運転状態がツインターボ非ヒステリシス領域A3にある場合であって、エンジン回転数やエンジン負荷が下降し、運転状態がヒステリシス領域A1を越えて、すなわち、第2切り替え判定ラインL2を低回転側に超えて、シングルターボ非ヒステリシス領域A2に入るまでは、ツインターボモードで運転が行われる(図3参照)。但し、詳細については後述するが、運転状態がツインターボ非ヒステリシス領域A3にある場合のツインターボモードと、運転状態がヒステリシス領域A1にある場合のツインターボモードとでは、使用される運転制御マップが異なる。 Further, when the operating state is in the twin turbo non-hysteresis region A3, such as when the engine rotational speed is high, the engine rotational speed and the engine load decrease, and the operating state exceeds the hysteresis region A1, that is, the second The operation is performed in the twin turbo mode until the switching determination line L2 is exceeded on the low rotation side and the single turbo non-hysteresis region A2 is entered (see FIG. 3). However, although the details will be described later, the operation control map used is different between the twin turbo mode when the operation state is in the twin turbo non-hysteresis region A3 and the twin turbo mode when the operation state is in the hysteresis region A1. Different.
第1過給機13aは、第1タービン13a1、及び第1コンプレッサ13a2を有し、第2過給機13bは、第2タービン13b1、及び第2コンプレッサ13b2を有する。第1、第2タービン13a1、13b1の入口側は、排気マニホールド71に連通するタービン入口側排気通路72と接続する。第1、第2タービン13a1、13b1の出口側は、DPF(Diesel Particulate Filter)80、及び排気ガス浄化触媒(不図示)に連通するタービン出口側排気通路73と接続する。
The
第1、第2コンプレッサ13a2、13b2の入口側は、コンプレッサ入口側吸気通路51と接続する。コンプレッサ入口側吸気通路51には、エアクリーナ11、エアクリーナを流れた空気量、即ち全吸入空気量を検出するエアフローメータ(不図示)が設けられる。第1、第2コンプレッサ13a2、13b2の出口側は、吸気マニホールド55に連通するコンプレッサ出口側吸気通路52と接続する。コンプレッサ出口側吸気通路52には、インタークーラ23、及びスロットルバルブ25が設けられる。
The inlet sides of the first and
ツインターボモードとシングルターボモードとの切り替え、すなわち第2過給機13bの作動と停止の切り替えを行うために、タービン入口側排気通路72の第2タービン13b1の入口側に、第2タービン13b1への排気ガスの流れの遮断と開放との切り替えを行う排気切替バルブ31が設けられ、コンプレッサ出口側吸気通路52の第2コンプレッサ13b2の出口側に、第2コンプレッサ13b2から吸気マニホールド55への空気の流れの遮断と開放との切り替えを行う吸気切替バルブ19が設けられる。
In order to switch between the twin turbo mode and the single turbo mode, that is, to switch between the operation and stop of the
シングルターボモードからツインターボモードへの切り替えを円滑に行うため、コンプレッサ出口側吸気通路52上であって第2コンプレッサ13b2の出口と吸気切替バルブ19との間と、コンプレッサ入口側吸気通路51の第1コンプレッサ13a2の入口側とを連通する吸気バイパス通路53が設けられる。吸気バイパス通路53には、空気の流れの遮断と開放との切り替えを行う吸気バイパスバルブ17が設けられる。
In order to smoothly switch from the single turbo mode to the twin turbo mode, on the compressor outlet
シングルターボモードの場合には、吸気切替バルブ19、及び排気切替バルブ31の両方が閉弁するが、吸気バイパスバルブ17は開弁し、これにより第1過給機13aが作動して、第2過給機13bは停止する。ツインターボモードの場合には、吸気切替バルブ19、及び排気切替バルブ31の両方が開弁するが、吸気バイパスバルブ17は閉弁し、これにより第1、第2過給機13a、13bが作動する。
In the single turbo mode, both the intake
吸気切替バルブ19の上流と下流とを連通する吸気リード通路(吸気切替バルブ19のバイパス通路)54には、圧力差に応じて開閉する吸気リードバルブ21が設けられる。すなわち、吸気切替バルブ19の閉弁時において、第2コンプレッサ13b2の出口圧力が、第1コンプレッサ13a2の出口圧力(≒インマニ圧力)よりも所定量だけ大きくなった場合に、開弁し、空気が吸気リードバルブ21を介して上流側から下流側に流れる。
An
吸気バイパス通路53、及び吸気リード通路54は、コンプレッサ入口側吸気通路51、及びコンプレッサ出口側吸気通路52に比べて細めに設定される。
The
また、タービン入口側排気通路72と、コンプレッサ出口側吸気通路52のスロットルバルブ25と吸気マニホールド55との間と連通し、ディーゼルエンジン本体30から排出された排気ガスの一部を吸気側に帰還するEGR通路75が設けられる。EGR通路75には、帰還排気ガスの量を調整するEGRバルブ39が設けられる。
The turbine inlet
次に、運転状態と使用される運転制御マップとの関係について説明する。制御部5は、第1〜第3運転制御マップを有する。第1〜第3運転制御マップは、エンジン回転数とエンジン負荷などの運転条件に対応する最適な過給圧、EGR率、及び燃料噴射時期などを示すマップである。
Next, the relationship between the driving state and the driving control map used will be described. The
第1運転制御マップは、シングルターボモードに対応したマップであり、エンジン回転数とエンジン負荷などから導き出される内燃機関1の運転状態が、シングルターボ非ヒステリシス領域A2、及びシングルターボモードからツインターボモードに切り替わる際のヒステリシス領域A1にある時の運転制御に使用される(図2参照)。第1運転制御マップを使用した運転制御が行われると、シングルターボモードに対応した最適な過給圧、EGR率などで運転が行われる。この場合、第1過給機13aによる過給により、高い過給圧が確保されており、燃焼効率が高いため、ディーゼルエンジン本体30からのPM排出量は少ない。また、切り替え直後のツインターボモードに比べると高い背圧で運転が行われるため、背圧とインマニ圧力との落差が大きく、高いEGR率を確保することが出来、燃焼温度が低いため、ディーゼルエンジン本体30からのNOx排出量も少ない。
The first operation control map is a map corresponding to the single turbo mode, and the operation state of the internal combustion engine 1 derived from the engine speed, the engine load and the like is determined from the single turbo non-hysteresis region A2 and the single turbo mode to the twin turbo mode. It is used for operation control when in the hysteresis region A1 when switching to (see FIG. 2). When the operation control using the first operation control map is performed, the operation is performed with the optimum supercharging pressure, EGR rate, etc. corresponding to the single turbo mode. In this case, high supercharging pressure is ensured by supercharging by the
第2運転制御マップは、ツインターボモードに対応したマップであり、内燃機関1の運転状態が、ツインターボ非ヒステリシス領域A3にある時の運転制御に使用される(図3参照)。第2運転制御マップを使用した運転制御が行われると、ツインターボモードに対応した最適な過給圧、EGR率などで運転が行われる。この場合、第1、第2過給機13a、13bによる過給により、高い過給圧が確保されており、燃焼効率が高いため、ディーゼルエンジン本体30からのPM排出量は少ない。但し、切り替え直前のシングルターボモードに比べて背圧が低く、シングルターボモードに比べて背圧とインマニ圧力との落差が小さいため、高いEGR率を確保することが出来ず、燃焼温度が高いため、ディーゼルエンジン本体30からのNOx排出量はシングルターボモードに比べると比較的多くなる。
The second operation control map is a map corresponding to the twin turbo mode, and is used for operation control when the operation state of the internal combustion engine 1 is in the twin turbo non-hysteresis region A3 (see FIG. 3). When the operation control using the second operation control map is performed, the operation is performed at the optimum supercharging pressure, EGR rate, etc. corresponding to the twin turbo mode. In this case, high supercharging pressure is ensured by supercharging by the first and
第3運転制御マップは、内燃機関1の運転状態が、ツインターボモードからシングルターボモードに切り替わる際のヒステリシス領域A1にある時の運転制御に使用される(図3参照)。但し、第3運転制御マップを使用した運転制御が所定時間だけ行われた場合には、所定時間経過時点における内燃機関1の運転状態がヒステリシス領域A1にあったとしても、シングルターボモードで、第1運転制御マップを使用した運転制御に切り替えられる。 The third operation control map is used for operation control when the operation state of the internal combustion engine 1 is in the hysteresis region A1 when the twin turbo mode is switched to the single turbo mode (see FIG. 3). However, when the operation control using the third operation control map is performed for a predetermined time, even if the operation state of the internal combustion engine 1 at the time when the predetermined time has elapsed is in the hysteresis region A1, Switching to operation control using one operation control map.
第3運転制御マップでは、第1、第2運転制御マップで同じ運転条件(エンジン回転数など)において設定される過給圧に比べて低い過給圧が設定される。また、第3運転制御マップでは、第2運転制御マップで同じ運転条件において設定されるEGR率に比べて高いEGR率が設定される。第3運転制御マップを使用した運転制御下では、過給圧が相対的に低く抑えられるので、第2運転制御マップを使用した運転制御下に比べて、高いEGR率を実現しやすい状態になる。 In the third operation control map, a supercharging pressure lower than the supercharging pressure set in the same operation condition (engine speed, etc.) in the first and second operation control maps is set. In the third operation control map, a higher EGR rate is set than the EGR rate set under the same operation condition in the second operation control map. Under the operation control using the third operation control map, the supercharging pressure is kept relatively low, so that a higher EGR rate can be easily achieved than under the operation control using the second operation control map. .
言い換えると、第3運転制御マップを使用した運転制御時は、第2運転制御マップを使用した運転制御から第3運転制御マップを使用した運転制御に切り替えられる前、及び第3運転制御マップを使用した運転制御から第1運転制御マップを使用した運転制御に切り替えられた直後に比べて過給圧が低くなるような運転が行われる。また、第3運転制御マップを使用した運転制御時は、第2運転制御マップを使用した運転制御から第3運転制御マップを使用した運転制御に切り替えられる前に比べてEGR率が高くなるような運転が行われる。 In other words, during operation control using the third operation control map, before switching from operation control using the second operation control map to operation control using the third operation control map, and using the third operation control map The operation is performed such that the supercharging pressure becomes lower than immediately after the operation control is switched to the operation control using the first operation control map. Further, at the time of operation control using the third operation control map, the EGR rate is higher than before switching from operation control using the second operation control map to operation control using the third operation control map. Driving is performed.
過給圧を低くする手段としては、第1、第2過給機13a、13bのタービン側に設けられた可変ベーン(不図示)の開度を、第3運転制御マップが使用される前の運転状態に比べて大きくし、第1、第2過給機13a、13bの回転数を低くすることが挙げられる。但し、可変ベーンの開度調整を使用せず、他の手段を使用する形態であってもよい。
As a means for lowering the supercharging pressure, the opening degree of a variable vane (not shown) provided on the turbine side of the first and
第3運転制御マップを使用した運転制御では、同じ運転条件において第1、第2運転制御マップを使用した運転制御に比べて過給圧が相対的に低く、第2運転制御マップを使用した運転制御に比べて相対的に高いEGR率で運転が行われるため、燃焼温度が低く、ディーゼルエンジン本体30からのNOxの排出量を相対的に少なくすることが可能になる。このため、本実施形態は、内燃機関1の運転状態が、ツインターボモードからシングルターボモードへ切り替える際のヒステリシス領域A1にある場合に、第2運転制御マップを使用した運転制御が行われる形態に比べて、ディーゼルエンジン本体30からのNOx排出量を少なくすることが可能になる。
In the operation control using the third operation control map, the boost pressure is relatively lower than the operation control using the first and second operation control maps under the same operation condition, and the operation using the second operation control map is performed. Since the operation is performed at a relatively high EGR rate compared to the control, the combustion temperature is low, and the NOx emission amount from the diesel engine
第3運転制御マップを使用した運転制御では、同じ運転条件において第1、第2運転制御マップを使用した運転制御に比べて過給圧が相対的に低くなるため、燃焼効率が低くなり、ディーゼルエンジン本体30からのPM排出量は相対的に多くなる。但し、第3運転制御マップを使用した運転制御は、所定時間以内に第1運転制御マップを使用した運転制御に切り替えられるため、ディーゼルエンジン本体30からのPM排出量が増加する期間は一時的なものになり、スモークの悪化を最小限にとどめることが出来る。また、排気下流に設けられたDPF80により、一時的に多く排出されたPMを吸収することも可能である。従って、所定時間の長さは、第3運転制御マップを使用した運転制御により、増加するPM排出量とDPF80で吸収できるPMの量との関係などから決定される(1秒前後)。
In the operation control using the third operation control map, the supercharging pressure is relatively lower than that in the operation control using the first and second operation control maps under the same operation condition. The amount of PM emission from the
第1〜第3運転制御マップの切り替え制御の手順について、図4のフローチャートを用いて説明する。切り替え制御では、ステップS11で、内燃機関1の運転状態がヒステリシス領域A1にあるか否かが判断される。ヒステリシス領域A1にない場合は、ステップS17に進められる。ヒステリシス領域A1にある場合は、ステップS12で、前回の切り替え制御における内燃機関1の運転状態が、ツインターボ非ヒステリシス領域A3にあったか否かが判断される。かかる条件を満たす場合は、運転状態がツインターボ非ヒステリシス領域A3にある状態からヒステリシス領域A1にある状態に切り替わったとして、ステップS13で、第3運転制御マップを使用した運転制御に切り替えられる。また、第3運転制御マップを使用した運転制御に切り替えられた時点からの経過時間の計測が開始される。かかる経過時間の計測は、第3運転制御マップを使用した運転制御が行われている間、行われる。 A procedure for switching control of the first to third operation control maps will be described with reference to the flowchart of FIG. In the switching control, it is determined in step S11 whether or not the operating state of the internal combustion engine 1 is in the hysteresis region A1. If not in the hysteresis region A1, the process proceeds to step S17. If it is in the hysteresis region A1, it is determined in step S12 whether or not the operating state of the internal combustion engine 1 in the previous switching control was in the twin turbo non-hysteresis region A3. When this condition is satisfied, the operation state is switched from the state in the twin turbo non-hysteresis region A3 to the state in the hysteresis region A1, and the operation control using the third operation control map is switched in step S13. Moreover, the measurement of the elapsed time from the time of switching to the operation control using the third operation control map is started. The elapsed time is measured while the operation control using the third operation control map is being performed.
一方、ステップS12における条件を満たさない場合は、ステップS14で、前回の切り替え制御において設定された運転制御マップを使用した運転制御が維持される。 On the other hand, when the condition in step S12 is not satisfied, the operation control using the operation control map set in the previous switching control is maintained in step S14.
ステップS15で、第3運転制御マップを使用した運転制御に切り替えられた時点からの経過時間が所定時間を経過したか否かが判断される。所定時間を経過していない場合は、切り替え制御が終了する。所定時間を経過した場合は、ステップS16に進められる。ステップS16で、シングルターボモードで、第1運転制御マップを使用した運転制御が行われ、切り替え制御が終了する。このため、第3運転制御マップを使用した運転制御は、運転状態に関わらず、所定時間を超えて連続して行われることはない。 In step S15, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since switching to the operation control using the third operation control map. If the predetermined time has not elapsed, the switching control ends. If the predetermined time has elapsed, the process proceeds to step S16. In step S16, operation control using the first operation control map is performed in the single turbo mode, and the switching control ends. For this reason, the operation control using the third operation control map is not continuously performed over a predetermined time regardless of the operation state.
ステップS17で、内燃機関1の運転状態がツインターボ非ヒステリシス領域A3にあるか否かが判断される。ツインターボ非ヒステリシス領域A3にある場合は、ステップS18で、ツインターボモードで、第2運転制御マップを使用した運転制御が行われ、切り替え制御が終了する。ツインターボ非ヒステリシス領域A3にない場合は、ステップS16に進められる。 In step S17, it is determined whether or not the operating state of the internal combustion engine 1 is in the twin turbo non-hysteresis region A3. If it is in the twin turbo non-hysteresis region A3, in step S18, the operation control using the second operation control map is performed in the twin turbo mode, and the switching control ends. If not in the twin turbo non-hysteresis region A3, the process proceeds to step S16.
1 内燃機関
5 制御部
11 エアクリーナ
13a、13b 第1、第2過給機
13a1、13b1 第1、第2タービン
13a2、13b2 第1、第2コンプレッサ
17 吸気バイパスバルブ
19 吸気切替バルブ
21 吸気リードバルブ
23 インタークーラ
25 スロットルバルブ
30 ディーゼルエンジン本体
31 排気切替バルブ
39 EGRバルブ
51 コンプレッサ入口側吸気通路
52 コンプレッサ出口側吸気通路
53 吸気バイパス通路
54 吸気リード通路
55 吸気マニホールド
71 排気マニホールド
72 タービン入口側排気通路
73 タービン出口側排気通路
75 EGR通路
80 DPF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
第1過給機と、
前記第1過給機と並列に接続された第2過給機と、
第1、第2、第3運転制御マップを有する制御部と、
前記ディーゼルエンジン本体から排出された排気ガスの一部を吸気側に帰還するEGR通路とを備え、
前記第2過給機が過給に使用されず前記第1過給機が前記過給に使用されるシングルターボモードで、運転状態が前記シングルターボモードから前記第1、第2過給機が過給に使用されるツインターボモードへの第1切り替え判定ラインを高回転側に越えるまで、前記制御部は、前記第1運転制御マップを使用した状態で運転制御を行い、
前記ツインターボモードで、運転状態が前記第1切り替え判定ラインを低回転側に越え、前記第1切り替え判定ラインと前記第1切り替え判定ラインよりも低回転側に設定された前記ツインターボモードから前記シングルターボモードへの第2切り替え判定ラインとの間に設けられたヒステリシス領域に入るまでは、前記制御部は、前記第2運転制御マップを使用した運転制御を行い、
前記ツインターボモードで、前記運転状態が前記ヒステリシス領域に入った後は、前記制御部は、前記第3運転制御マップを使用した運転制御を行い、
前記第3運転制御マップでは、前記第1、第2運転制御マップで同じ運転条件において設定される過給圧に比べて低い過給圧が設定され、前記第2運転制御マップで同じ運転条件において設定されるEGR率に比べて高いEGR率が設定されることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A diesel engine body,
A first turbocharger;
A second supercharger connected in parallel with the first supercharger;
A control unit having first, second, and third operation control maps;
An EGR passage for returning a part of the exhaust gas discharged from the diesel engine body to the intake side,
In the single turbo mode in which the second supercharger is not used for supercharging and the first supercharger is used for supercharging, the operating state is changed from the single turbo mode to the first and second superchargers. Until the first switching determination line to the twin turbo mode used for supercharging exceeds the high rotation side, the control unit performs operation control using the first operation control map,
In the twin turbo mode, the operation state exceeds the first switching determination line to the low rotation side, and the twin turbo mode is set to the lower rotation side than the first switching determination line and the first switching determination line. The controller performs operation control using the second operation control map until entering a hysteresis region provided between the second switching determination line to the single turbo mode,
In the twin turbo mode, after the operation state enters the hysteresis region, the control unit performs operation control using the third operation control map,
In the third operation control map, a supercharging pressure lower than the supercharging pressure set in the same operation condition in the first and second operation control maps is set, and in the same operation condition in the second operation control map. A control device for an internal combustion engine, wherein an EGR rate that is higher than a set EGR rate is set.
前記第3運転制御マップを使用した運転制御が行われる間、前記可変ベーンの開度が前記第2運転制御マップを使用した運転制御が行われる時のものよりも大きく設定されることを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 The turbine side of the first and second turbochargers has a variable vane whose opening degree is adjusted according to the operating state,
While the operation control using the third operation control map is performed, the opening of the variable vane is set larger than that when the operation control using the second operation control map is performed. The control device according to claim 1.
第1過給機と、
前記第1過給機と並列に接続された第2過給機と、
第1、第2、第3運転制御マップを有する制御部と、
前記ディーゼルエンジン本体から排出された排気ガスの一部を吸気側に帰還するEGR通路とを備え、
前記第2過給機が過給に使用されず前記第1過給機が前記過給に使用されるシングルターボモードで、運転状態が前記シングルターボモードから前記第1、第2過給機が過給に使用されるツインターボモードへの第1切り替え判定ラインを高回転側に越えるまで、前記制御部は、前記第1運転制御マップを使用した状態で運転制御を行い、
前記ツインターボモードで、運転状態が前記第1切り替え判定ラインを低回転側に越え、前記第1切り替え判定ラインと前記第1切り替え判定ラインよりも低回転側に設定された前記ツインターボモードから前記シングルターボモードへの第2切り替え判定ラインとの間に設けられたヒステリシス領域に入るまでは、前記制御部は、前記第2運転制御マップを使用した運転制御を行い、
前記ツインターボモードで、前記運転状態が前記ヒステリシス領域に入った後は、前記制御部は、前記第3運転制御マップを使用した運転制御を行い、
前記第3運転制御マップを使用した運転制御時には、前記第2運転制御マップの使用から前記第3運転制御マップへの使用に切り替えられる前に比べて過給圧が低く、EGR率が高く、且つ前記第3運転制御マップの使用から前記第1運転制御マップへの使用に切り替えられた直後に比べて過給圧が低くなるように、運転が行われることを特徴とする内燃機関の制御装置。
A diesel engine body,
A first turbocharger;
A second supercharger connected in parallel with the first supercharger;
A control unit having first, second, and third operation control maps;
An EGR passage for returning a part of the exhaust gas discharged from the diesel engine body to the intake side,
In the single turbo mode in which the second supercharger is not used for supercharging and the first supercharger is used for supercharging, the operating state is changed from the single turbo mode to the first and second superchargers. Until the first switching determination line to the twin turbo mode used for supercharging exceeds the high rotation side, the control unit performs operation control using the first operation control map,
In the twin turbo mode, the operation state exceeds the first switching determination line to the low rotation side, and the twin turbo mode is set to the lower rotation side than the first switching determination line and the first switching determination line. The controller performs operation control using the second operation control map until entering a hysteresis region provided between the second switching determination line to the single turbo mode,
In the twin turbo mode, after the operation state enters the hysteresis region, the control unit performs operation control using the third operation control map,
At the time of operation control using the third operation control map, the supercharging pressure is lower, the EGR rate is higher than before switching from the use of the second operation control map to the use of the third operation control map, and The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the operation is performed such that the supercharging pressure is lower than immediately after switching from the use of the third operation control map to the use of the first operation control map.
Priority Applications (1)
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JP2008095979A JP2009250057A (en) | 2008-04-02 | 2008-04-02 | Control device of internal combustion engine |
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- 2008-04-02 JP JP2008095979A patent/JP2009250057A/en active Pending
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