JP4049057B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust gas purification device for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP4049057B2 JP4049057B2 JP2003304006A JP2003304006A JP4049057B2 JP 4049057 B2 JP4049057 B2 JP 4049057B2 JP 2003304006 A JP2003304006 A JP 2003304006A JP 2003304006 A JP2003304006 A JP 2003304006A JP 4049057 B2 JP4049057 B2 JP 4049057B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- filter
- internal combustion
- combustion engine
- gas recirculation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Description
本発明は、特にディーゼル機関に好適な内燃機関の排気浄化装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that is particularly suitable for a diesel engine.
燃焼温度が高温化するとNOxの発生量が増加する。そこで、排ガスの一部を吸気系に還流(再循環)するEGR装置が広く知られている。すなわち、排ガスを吸気系に還流すると、その分、吸入空気中の新気が減少するので、吸入空気中の酸素濃度が低減する。再循環ガス(以下適宜「EGRガス」という)は不活性ガスであるので最高燃焼温度が低下し、NOxの発生を抑制することができるのである。 As the combustion temperature rises, the amount of NOx generated increases. Therefore, an EGR device that recirculates (recirculates) part of the exhaust gas to the intake system is widely known. In other words, when the exhaust gas is recirculated to the intake system, the amount of fresh air in the intake air is reduced accordingly, so that the oxygen concentration in the intake air is reduced. Since the recirculation gas (hereinafter referred to as “EGR gas” as appropriate) is an inert gas, the maximum combustion temperature is lowered and the generation of NOx can be suppressed.
また、特許文献1では、EGR通路に放熱機能をもたせている。このようにすることで、燃焼温度がさらに低下し、NOxの発生をさらに抑えることができるのである。
ところで、低速中負荷域においては排ガス中に含まれる二酸化炭素量が少ない。そのため、EGRガス中の二酸化炭素の分圧が低くなり、相対的に酸素分圧が高くなる。酸素濃度が高くなると燃焼が活性化し、燃焼温度が上昇してNOxの発生が増加してしまう(図2(A)参照)。 By the way, the amount of carbon dioxide contained in the exhaust gas is small in the low-speed medium load region. Therefore, the partial pressure of carbon dioxide in the EGR gas is reduced, and the oxygen partial pressure is relatively increased. When the oxygen concentration increases, combustion is activated, the combustion temperature rises, and the generation of NOx increases (see FIG. 2A).
そこで、このようなときは、VNT(Ventilation Nozzle Turbo:可変容量過給器)ノズルの絞り、吸気管中の絞り(新気導入量調整スロットル)を用いて新気導入量を減らすことで、酸素量を減らしてEGR率(全吸入空気に対するEGRガスの割合)を下げないようにしている。また、EGR装置にデポジットが堆積して詰まりが発生した場合にはEGRバルブ開度を大きくするように補正するが、その補正がほぼ上限に達してしまいEGRバルブを開いてもEGR量を増やすことができないときも、吸気絞りを行って新気導入量を減らすことでEGR率を下げないようにする。しかし、吸気を絞り過ぎると、吸入空気中の酸素量が低下し、空気過剰率が下がり過ぎる。すると燃焼しきらない未燃燃料が増加してスモーク発生量が悪化(増加)してしまう(図2(B)参照)。このようにNOx及びスモークの両者とも低減することは困難であった。 Therefore, in such a case, reduce the amount of fresh air introduced by using a VNT (Ventilation Nozzle Turbo) nozzle throttle and a throttle in the intake pipe (fresh air introduction amount adjusting throttle) to reduce the amount of oxygen introduced. The amount is reduced so as not to lower the EGR rate (the ratio of EGR gas to the total intake air). Also, when deposits accumulate on the EGR device and clogging occurs, correction is made to increase the EGR valve opening, but the correction reaches almost the upper limit and increases the EGR amount even if the EGR valve is opened. Even when it is not possible, the EGR rate is not lowered by reducing the amount of fresh air introduced by restricting the intake air. However, if the intake air is throttled too much, the amount of oxygen in the intake air decreases, and the excess air ratio decreases too much. Then, the unburned fuel that cannot be burned increases and the amount of smoke generated deteriorates (increases) (see FIG. 2B). Thus, it was difficult to reduce both NOx and smoke.
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、NOx及びスモークの両方を低減可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and an object thereof is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine that can reduce both NOx and smoke.
本発明は以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。 The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.
本発明は、ディーゼル機関の排気系に設けられ、パティキュレートを捕集するフィルタ(7)と、前記フィルタの下流側から排気を取り出し、運転条件に応じて要求される流量を、吸気系に還流する排気還流制御手段(9,10)と、前記要求される排気還流量が基準値よりも多いときに前記フィルタの再生制御を行うフィルタ再生制御手段(20;ステップS3)とを備えることを特徴とする。 The present invention provides a filter (7) that is provided in an exhaust system of a diesel engine, collects particulates, extracts exhaust gas from the downstream side of the filter, and returns a flow rate required according to operating conditions to the intake system. And an exhaust gas recirculation control means (9, 10) for performing the filter regeneration control (20; step S3) for performing regeneration control of the filter when the required exhaust gas recirculation amount is greater than a reference value. And
本発明によれば、フィルタを再生処理するときに流出する再生ガスをEGRガスとして、フィルタの下流から吸気系に還流するようにした。この再生ガスには二酸化炭素が多量に含まれる。二酸化炭素は不活性ガスであるから、この再生ガスを吸気系に還流させてEGRガスとして利用すれば、従来よりも少量のEGRガスで従来並のEGR性能を図ることができる。 According to the present invention, the regeneration gas that flows out when the filter is regenerated is returned to the intake system from the downstream side of the filter as EGR gas. This regeneration gas contains a large amount of carbon dioxide. Since carbon dioxide is an inert gas, if this regeneration gas is recirculated to the intake system and used as the EGR gas, the EGR performance equivalent to the conventional one can be achieved with a smaller amount of EGR gas than the conventional one.
特に、EGRバルブやEGR通路等の詰まりが発生した場合にはEGRバルブ開度を大きくするように補正するが、その補正がほぼ上限に達してしまいEGRバルブを開いてもEGR量を増やすことができないような状態のときは、DPF再生を行って不活性ガスの濃度を高めることで、EGRガスの絶対量自体は増量できなくても燃焼温度を低下させることができ、NOxを減少させることができる。その一方で、十分な酸素は供給できるから、スモークを悪化させないのである。 In particular, when the EGR valve or the EGR passage is clogged, correction is made to increase the EGR valve opening, but the correction almost reaches the upper limit, and the EGR amount can be increased even if the EGR valve is opened. In such a situation, the DPF regeneration is performed to increase the concentration of the inert gas, so that the combustion temperature can be lowered and the NOx can be reduced even if the absolute amount of the EGR gas itself cannot be increased. it can. On the other hand, since sufficient oxygen can be supplied, smoke does not deteriorate.
以下、図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
図1は、本発明のディーゼルエンジンのフィルタ再生制御装置の一実施形態を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a filter regeneration control device for a diesel engine according to the present invention.
吸気口から流入した空気は、エアフィルタ2、エアフローメータ(以下適宜「AFM」と略す)3、新気導入量調整スロットル4、ターボチャージャ5、インタクーラ6を通過してディーゼルエンジン1に吸入される。新気導入量調整スロットル4とターボチャージャ5とのあいだにはEGR通路10が接続されており、DPF7の下流から排ガスの一部が還流される。
Air flowing from the intake port passes through an
ディーゼルエンジン1に吸入された空気に対してインジェクションノズル11から燃料が供給され、燃焼ガスが排気系を通ってディーゼルパティキュレートフィルタ(以下「DPF」と略す)7に通流する。このDPF7は、ディーゼルエンジン1から排出された排ガス中のパティキュレート(以下「PM」という)を捕集するフィルタであり、例えば、セラミック多孔質フィルタ等を使用することができる。DPF7はPMを捕集し続けると目詰まりを生じてしまうので、PMがある程度堆積したら排ガス温度を上昇させて、これら堆積したPMを燃焼除去することでDPFの再生を図っている。DPF7には差圧センサ8が設けられている。この差圧センサ8は、DPF7の入口側の圧力と出口側の圧力との差圧を検出する圧力差検出手段であり、差圧の大小によってDPF7のPM捕集状態を推定し、DPF7の再生時期を判断可能にする。差圧センサ8は、検出した差圧信号をコントロールユニット20に出力する。
Fuel is supplied from the injection nozzle 11 to the air drawn into the
DPF7の下流には、EGRバルブ9が設けられており、排ガスの一部をEGR通路10に通流させて吸気系に還流する。
An EGR valve 9 is provided downstream of the
DPF7の再生、すなわち、DPF7の捕集しているPMを燃焼すると、DPF再生時にDPF7から流出するガス(以下「再生ガス」という)には二酸化炭素が多量に含まれる。二酸化炭素は不活性ガスであるから、この再生ガスを吸気系に還流させてEGRガスとして利用すれば、従来よりも少量のEGRガスで従来並のEGR性能を図ることができる。例えば、EGRバルブやEGR通路等にデポジットが堆積して詰まりが発生した場合にはEGRバルブ開度を大きくするように補正するが、その補正がほぼ上限に達してしまいEGRバルブを開いてもEGR量を増やすことができないような状態のときは、EGR量が不足してNOx量が多くなってしまう(図2(A)参照)。そのような場合には、従来は吸気を絞ってEGR率を下げないようにしていたが、スモーク発生量が悪化(増加)してしまうことがあった(図2(B)参照)。しかし、DPF再生を行って不活性ガスの濃度を高めることができれば、EGRガスの絶対量自体は増量できなくても燃焼温度を低下させることができ、NOxを減少させることができる。その一方で、十分な酸素は供給できるから、スモークを悪化させない(図2(C)参照)。
When the
そこで、本発明では、EGRガスの量を増量することができないような状態のとき、DPF再生処理を行うようにした。このようにすることで、二酸化炭素を多く含有する再生ガスをEGRガスとして利用することができるのである。 Therefore, in the present invention, the DPF regeneration process is performed when the amount of EGR gas cannot be increased. By doing in this way, the regeneration gas containing many carbon dioxides can be utilized as EGR gas.
また、従来と同量のガスを還流するときは、従来よりも多くの不活性ガスを吸気系に導入することができる。これを低温予混合燃焼方式のディーゼルエンジンと組み合わせると、その効果が非常に大きなものとなる。低温予混合燃焼方式とは、大量の不活性ガスを吸気系に導入するとともに燃料噴射時期を遅延化することで、燃料噴射時間よりも着火遅れ時間を長くするものである。このようにすることで、着火遅れ時間中に酸素の周りにできるだけ燃料を分散させることとなり、予混合燃焼にすることでスモークの発生が低下するとともに、燃焼温度の低下によりNOxをも低減するのである。このように低温予混合燃焼方式によれば、NOx及びスモークの両者を同時に低減することが可能である。このように低温予混合燃焼では、大量の不活性ガスを還流させるので、その性能はEGRガスの影響を受けやすい。そのため、不活性ガスの割合を増やすことできる本発明の効果が大きいのである。 Further, when the same amount of gas as the conventional gas is refluxed, more inert gas can be introduced into the intake system than before. When this is combined with a low temperature premixed combustion type diesel engine, the effect becomes very large. The low-temperature premixed combustion method is a method in which a large amount of inert gas is introduced into the intake system and the fuel injection timing is delayed, thereby making the ignition delay time longer than the fuel injection time. By doing so, the fuel is dispersed as much as possible around the oxygen during the ignition delay time, and the premixed combustion reduces the generation of smoke and also reduces the NOx due to the decrease in the combustion temperature. is there. Thus, according to the low temperature premixed combustion method, it is possible to simultaneously reduce both NOx and smoke. Thus, in low temperature premixed combustion, a large amount of inert gas is recirculated, so that its performance is easily affected by EGR gas. Therefore, the effect of the present invention that can increase the ratio of the inert gas is great.
この低温予混合燃焼においては空気過剰率を理論空燃比近傍にしてもスモークの発生が抑制される。しかし、空気サイクルからの乖離による燃費悪化を避けるためには(全吸入空気(EGR含)に対する)酸素濃度を抑えつつ酸素量(燃料に対する酸素の過剰率)を確保して空気過剰率を1.3以上に保つことが有効である(木村ほか、自動車技術会論文集Vol.30,No.3(1999))。 In this low-temperature premixed combustion, the generation of smoke is suppressed even if the excess air ratio is close to the theoretical air-fuel ratio. However, in order to avoid deterioration in fuel consumption due to deviation from the air cycle, the oxygen excess (excess ratio of oxygen to fuel) is secured while suppressing the oxygen concentration (with respect to the total intake air (including EGR)), and the excess air ratio is set to 1. It is effective to keep 3 or more (Kimura et al., Automobile Engineering Society Proceedings Vol.30, No.3 (1999)).
従来は、酸素濃度を十分に低減する量まで、EGRガスの量を増量することができない状態のときには、過給を下げ、または吸気を絞ることで全吸入空気量を下げざるを得なかったため、空気過剰率が下がり、上記理由により燃費が悪化していた。しかし、本発明では、要求されるEGRガス量が基準値よりも多いときにフィルタの再生制御を行うことによりEGRガスの酸素濃度が低くなり二酸化炭素(不活性ガス)濃度が高くなり、従来よりも少ないEGRガス量で全吸入空気量を減らすことなく、全吸入空気の酸素濃度を十分に低くすることが可能になるため、空気過剰率を1.3以上に保つ酸素量を確保しながら酸素濃度を低減することができ、低温予混合燃焼における燃費悪化を避けることが可能となる。 Conventionally, when the amount of EGR gas cannot be increased to an amount that sufficiently reduces the oxygen concentration, it has been necessary to reduce the total intake air amount by lowering the supercharging or restricting the intake air. The excess air ratio decreased and the fuel consumption deteriorated for the above reasons. However, in the present invention, when the required amount of EGR gas is larger than the reference value, the filter regeneration control is performed, so that the oxygen concentration of the EGR gas is lowered and the carbon dioxide (inert gas) concentration is raised. Since the oxygen concentration of all the intake air can be made sufficiently low without reducing the total intake air amount with a small amount of EGR gas, the oxygen amount is maintained while maintaining the oxygen amount to keep the excess air ratio at 1.3 or more. The concentration can be reduced, and it becomes possible to avoid deterioration in fuel consumption in low temperature premixed combustion.
以下、コントロールユニット20の具体的な制御ロジックについて図3のフローチャートに沿って説明する。
Hereinafter, specific control logic of the
ステップS1において、DPF7の煤の堆積量(S_cont)を求める。具体的には、DPF7の入口部及び出口部の圧力差ΔPを差圧センサ8で検出し、新気導入路に設けられたエアフローメータ2(AFM)で排ガス流量Q_airを推定し(排ガス流量推定手段)、図4に示すマップに基づいて、DPF中に堆積している煤の堆積量を求める(堆積量推定手段)。
In step S1, determine the deposition amount of soot DPF7 (S _ cont). Specifically, the pressure difference ΔP of the inlet portion and outlet portion of DPF7 detected by the
ステップS2において、煤堆積量(S_cont)が基準値(Soot_th)を上回るか否か判定し、上回るときは、ステップS3においてDPF再生制御を行う。このDPF再生制御は、具体的には通常の燃料噴射後にさらに燃料を噴射するポスト噴射や、インジェクションタイミングを遅らすことで排ガス温度を上げるITリタードのような公知の制御法である。このようにして排ガス温度を上昇させてDPFの再生を図る。 In step S2, the soot deposition amount (S _ cont) is determined whether exceeds a reference value (Soot _ th), when exceeded, performing DPF regeneration control at step S3. Specifically, the DPF regeneration control is a known control method such as post-injection in which fuel is further injected after normal fuel injection or IT retard in which the exhaust gas temperature is increased by delaying the injection timing. In this way, the exhaust gas temperature is raised to regenerate the DPF.
一方、ステップS2において、煤堆積量(S_cont)が基準値(Soot_th)を下回る場合には、ステップS4以降に進む。 On the other hand, in step S2, if less than soot deposition amount (S _ cont) the reference value (Soot _ th), the process proceeds to subsequent step S4.
ステップS4においては、排ガス中の酸素濃度の推定を行う。具体的な内容は図5を参照しながら説明する。DPF中の煤堆積量(S_cont(n))を推定し(ステップS401)、それに燃焼室により生成されたと推定される煤量(S_comb(n))を運転条件のマップで求めて(ステップS402)、減算してS_total(n)を求める(ステップS403)。そして、前回の煤堆積量(S_cont(n-1))との比較から煤堆積量の時間変化量を求め、任意の時間に再生された煤量(S_reg)を求める(ステップS405)。その再生煤量(S_reg)を消費酸素量に換算(すなわち煤のHC換算値から、完全燃焼に必要とされる酸素量を算出)する(S406)。また燃料消費量(Q_fuel)から消費される(すなわち完全燃焼に要する)酸素量を算出する(ステップS407)。それらの合計値をAFM信号(Q_air)に基づいて濃度へ変換する(ステップS408)。そしてその濃度を、大気圧から算出(ステップS409)される酸素濃度から差し引くことで排ガス中の酸素濃度を求める(ステップS410)。 In step S4, the oxygen concentration in the exhaust gas is estimated. The specific contents will be described with reference to FIG. Soot deposition amount in the DPF is estimated (S _ cont (n)) ( step S401), the soot amount estimated to have been generated by the combustion chamber therewith (S _ comb (n)) of seeking the map operating conditions (step S402), subtracts to obtain the S _ total (n) (step S403). Then, a time change amount of the soot deposited amount from a comparison of the soot deposition amount of the previous (S _ cont (n-1 )), soot amount which has been reproduced at any time (S_reg) determining (step S405). (Ie from HC conversion value of soot, calculates the amount of oxygen required for complete combustion) the reproduction soot amount (S _ reg) converted into oxygen consumed amount to (S406). Also drawn from the fuel consumption (Q _ Fuel) (i.e. required for complete combustion) is calculated oxygen amount (step S407). Converted into a concentration based on their total value AFM signal (Q _ air) (step S408). And the oxygen concentration in exhaust gas is calculated | required by subtracting the density | concentration from the oxygen concentration calculated from atmospheric pressure (step S409) (step S410).
再び図3に戻る。ステップS5において、前記で求めた排ガス中酸素濃度に応じて目標吸気中酸素濃度、目標空気過剰率となるようにEGRバルブ及び新気導入量調整スロットルを制御する。具体的な内容は図6を参照しながら説明する。 Returning again to FIG. In step S5, the EGR valve and the fresh air introduction amount adjustment throttle are controlled so that the target intake oxygen concentration and the target excess air ratio are obtained in accordance with the exhaust gas oxygen concentration determined above. The specific contents will be described with reference to FIG.
まず、エンジン回転速度Ne及び目標トルクTに基づいて、図8のマップから目標酸素濃度を求める。この酸素濃度は、図7のC/(C+D)に相当する。その値と、上記のようにして求めた排ガス中酸素濃度とに基づいて目標EGR率を求める(ステップS51)。なお、排ガス中酸素濃度は図7のE/Fに相当し、EGR率は図7のG/Hに相当する。 First, based on the engine speed Ne and the target torque T, the target oxygen concentration is obtained from the map of FIG. This oxygen concentration corresponds to C / (C + D) in FIG. A target EGR rate is obtained based on the value and the oxygen concentration in the exhaust gas obtained as described above (step S51). The oxygen concentration in the exhaust gas corresponds to E / F in FIG. 7, and the EGR rate corresponds to G / H in FIG.
また、エンジン回転速度Ne及び目標トルクTに基づいて、図9のマップから目標空気過剰率を求める。例えば、上述の通り、低温予混合燃焼制御をするのであれば、1.3以上にする。その値と、燃料消費量(Q_fuel)とに基づいて必要酸素量(図7のBに相当)を求める(ステップS52)。 Further, based on the engine speed Ne and the target torque T, the target excess air ratio is obtained from the map of FIG. For example, as described above, if low temperature premixed combustion control is performed, the value is set to 1.3 or more. Determining its value, fuel consumption (Q _ Fuel) required oxygen amount based on (corresponding to B in FIG. 7) (step S52).
そして、図10に基づいて目標EGR率からEGRバルブ開度を求め、図11に基づいて必要酸素量から新気導入量調整スロットルの開度を求めて制御する(ステップS53)。 Then, the EGR valve opening is obtained from the target EGR rate based on FIG. 10, and the opening of the fresh air introduction amount adjustment throttle is obtained from the required oxygen amount based on FIG. 11 and controlled (step S53).
再び図3に戻る。ステップS6において、EGRバルブ開度(EGR_position)が基準値(EGR_th)を上回る場合はステップS3へ進んでDPF再生制御を行うが、下回る場合はDPF再生を行う必要がない(ステップS7)。このようにDPF再生を行うことで、EGRガスに多くの不活性ガスを含有させることができる。したがって、EGRガスの絶対量が少なくても、不活性ガス量を増量することができ、NOx及びスモークの両方を低減することが可能である。 Returning again to FIG. In step S6, performs the DPF regeneration control proceeds to step S3, when the EGR valve opening (EGR _ position) exceeds the reference value (EGR _ th), there is no need to perform DPF regeneration When used below (step S7 ). By performing DPF regeneration in this way, the EGR gas can contain a large amount of inert gas. Therefore, even if the absolute amount of EGR gas is small, the amount of inert gas can be increased, and both NOx and smoke can be reduced.
(効果)
従来の方法でEGRガスを還流させた場合には、EGRガス中に酸素も多く含まれるので、全吸入空気に対する酸素濃度が高くなり、燃焼温度が上昇してNOxを十分に減らすことができない可能性があった(図2(A))。そのため、従来は、吸気を絞る必要があった。しかし、そのようにすると、空気過剰率が下がり、拡散燃焼時に燃焼しきらない未燃燃料が増加してスモーク発生量が増加してしまう可能性がある(図2(B)参照)。そこで、本実施形態では、DPF再生を行って不活性ガスの濃度を高め、そのガスをEGRガスとして吸気系に還流させるようにした。このようにすることで、EGRガスの絶対量自体は増量できなくても燃焼温度を低下させることができ、NOxを減少させることができる。その一方で、十分な酸素は供給できるから、スモークを悪化させないのである(図2(C)参照)。
(effect)
When the EGR gas is recirculated by the conventional method, since the EGR gas contains a large amount of oxygen, the oxygen concentration with respect to the entire intake air becomes high, the combustion temperature rises, and NOx may not be reduced sufficiently. (FIG. 2 (A)). Therefore, conventionally, it has been necessary to throttle the intake air. However, if this is done, the excess air ratio is reduced, and there is a possibility that the amount of unburned fuel that cannot be combusted during diffusion combustion increases and the amount of smoke generated increases (see FIG. 2B). Therefore, in the present embodiment, DPF regeneration is performed to increase the concentration of the inert gas, and the gas is recirculated to the intake system as EGR gas. By doing in this way, even if the absolute amount of EGR gas itself cannot be increased, the combustion temperature can be lowered and NOx can be reduced. On the other hand, since sufficient oxygen can be supplied, smoke is not deteriorated (see FIG. 2C).
また、排気還流量を増加させるとともに燃料噴射時期を遅らせて着火遅れ期間内に要求燃料を噴射する低温予混合燃焼を行うときには、全吸入空気(EGR含)に対する酸素濃度を抑えつつ酸素量(燃料に対する酸素の過剰率)を確保して空気過剰率を1.3以上に保つことで、空気サイクルからの乖離による燃費悪化を避けることができる。本実施形態によれば、要求されるEGRガス量が基準値よりも多いときにフィルタの再生制御を行うことによりEGRガスの酸素濃度が低くなり二酸化炭素(不活性ガス)濃度が高くなり、従来よりも少ないEGRガス量で全吸入空気量を減らすことなく、全吸入空気の酸素濃度を十分に低くすることが可能になるため、空気過剰率を1.3以上に保つ酸素量を確保しながら酸素濃度を低減することができ、低温予混合燃焼における燃費悪化を避けることが可能となる。 Further, when performing low temperature premixed combustion in which the required fuel is injected within the ignition delay period by increasing the exhaust gas recirculation amount and delaying the fuel injection timing, the oxygen amount (fuel) is suppressed while suppressing the oxygen concentration with respect to the total intake air (including EGR). By ensuring the excess ratio of oxygen with respect to the air and maintaining the excess air ratio at 1.3 or more, fuel consumption deterioration due to deviation from the air cycle can be avoided. According to the present embodiment, when the required amount of EGR gas is larger than the reference value, the filter regeneration control is performed, whereby the oxygen concentration of the EGR gas is lowered and the carbon dioxide (inert gas) concentration is raised. Since it is possible to sufficiently reduce the oxygen concentration of all intake air without reducing the total intake air amount with a smaller EGR gas amount, while ensuring an oxygen amount that keeps the excess air ratio at 1.3 or more The oxygen concentration can be reduced, and it becomes possible to avoid fuel consumption deterioration in low temperature premixed combustion.
さらに、EGRバルブ9及び新気導入量調整スロットル4の開度を酸素濃度に基づいて制御するようにしたので、DPF再生の有無によってトルクが急激に変化することを防止することができるのである。
Further, since the opening degree of the EGR valve 9 and the fresh air introduction
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。また、本発明は低温予混合燃焼にかぎらず、通常の燃焼制御においても適用することができることは明白である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes can be made within the scope of the technical idea, and it is obvious that these are equivalent to the present invention. Further, it is obvious that the present invention can be applied not only to low-temperature premixed combustion but also to normal combustion control.
1 ディーゼルエンジン
2 エアフィルタ
3 エアフローメータ(AFM)
4 新気導入量調整スロットル(吸気絞り弁)
7 ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)
8 差圧センサ
9 EGRバルブ(排気還流制御弁)
10 EGR通路(排気還流通路)
20 コントロールユニット
ステップS3 フィルタ再生制御手段
ステップS4 酸素濃度推定手段
ステップS5 EGRバルブ開度検出手段
ステップS53 EGRバルブ及び新気導入量調整スロットル制御手段
1
4 New air introduction amount adjustment throttle (intake throttle valve)
7 Diesel particulate filter (DPF)
8 Differential pressure sensor 9 EGR valve (exhaust gas recirculation control valve)
10 EGR passage (exhaust gas recirculation passage)
20 Control unit Step S3 Filter regeneration control means Step S4 Oxygen concentration estimation means Step S5 EGR valve opening degree detection means Step S53 EGR valve and fresh air introduction amount adjustment throttle control means
Claims (8)
前記フィルタの下流側から排気を取り出し、運転条件に応じて要求される流量を、吸気系に還流する排気還流制御手段と、
前記要求される排気還流量が基準値よりも多いときに前記フィルタの再生制御を行うフィルタ再生制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A filter provided in the exhaust system of a diesel engine for collecting particulates;
Exhaust gas recirculation control means for extracting exhaust gas from the downstream side of the filter and recirculating the flow rate required according to operating conditions to the intake system;
Filter regeneration control means for performing regeneration control of the filter when the required exhaust gas recirculation amount is greater than a reference value ;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The filter regeneration control means increases unburned components in the exhaust gas and increases carbon dioxide in the exhaust gas downstream of the filter by combustion in the filter .
The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1.
前記フィルタの下流側の排気系と吸気系とを接続する排気還流通路と、
前記排気還流通路に介装された排気還流制御弁と、
を備え、
前記フィルタ再生制御手段は、前記排気還流制御弁の開度が基準開度を超えたときに、前記フィルタの再生制御を行う、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The exhaust gas recirculation control means includes
An exhaust gas recirculation passage connecting an exhaust system and an intake system on the downstream side of the filter;
An exhaust gas recirculation control valve interposed in the exhaust gas recirculation passage;
With
The filter regeneration control means performs regeneration control of the filter when the opening of the exhaust gas recirculation control valve exceeds a reference opening.
3. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas purification device is an internal combustion engine.
前記排気還流量が基準値を超えたときに、前記フィルタの再生制御を行う、
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 Combustion control means for increasing the exhaust gas recirculation amount and delaying the fuel injection timing to prolong the ignition delay period and performing low-temperature premixed combustion for injecting the required fuel within the ignition delay period,
When the exhaust gas recirculation amount exceeds a reference value , regeneration control of the filter is performed.
The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the exhaust gas purification apparatus is an internal combustion engine.
前記フィルタ下流の排気中の酸素濃度を推定する推定手段と、
を備え、
前記推定される酸素濃度に応じて、前記排気還流制御弁及び前記吸気絞り弁の開度を制御する弁制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の内燃機関の排気浄化装置。 An intake throttle valve arranged in the intake system upstream of the connection site of the exhaust gas recirculation passage;
Estimating means for estimating the oxygen concentration in the exhaust gas downstream of the filter;
With
Valve control means for controlling the opening degree of the exhaust gas recirculation control valve and the intake throttle valve according to the estimated oxygen concentration;
An exhaust purification system of an internal combustion engine according to claim 3 or claim 4, characterized in that it comprises a.
ことを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The oxygen concentration estimating means estimates the oxygen concentration based on a change value of the soot accumulation amount of the filter,
The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 5 .
を備えることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の内燃機関の排気浄化装置。 As the estimated oxygen concentration decreases, the opening degree of the exhaust gas recirculation control valve is relatively decreased, and the opening degree of the intake throttle valve is relatively increased.
The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 5 or 6, characterized by comprising :
ことを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The valve control means relatively increases the opening of the intake throttle valve during regeneration of the filter ;
The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 5 .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003304006A JP4049057B2 (en) | 2003-08-28 | 2003-08-28 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003304006A JP4049057B2 (en) | 2003-08-28 | 2003-08-28 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005069207A JP2005069207A (en) | 2005-03-17 |
JP4049057B2 true JP4049057B2 (en) | 2008-02-20 |
Family
ID=34407812
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003304006A Expired - Fee Related JP4049057B2 (en) | 2003-08-28 | 2003-08-28 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4049057B2 (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4415963B2 (en) * | 2006-03-17 | 2010-02-17 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
WO2007136148A1 (en) * | 2006-05-24 | 2007-11-29 | Sk Energy Co., Ltd. | Exhaust gas purifying device for diesel engine with exhaust gas recirculation line |
KR100766725B1 (en) | 2006-05-24 | 2007-10-12 | 에스케이에너지 주식회사 | Exhaust Gas Purification System for Diesel Engine with Exhaust Gas Recirculation Line |
JP4265667B2 (en) * | 2007-02-23 | 2009-05-20 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust system for internal combustion engine |
JP4349423B2 (en) | 2007-03-01 | 2009-10-21 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust gas purification system for internal combustion engine |
JP4899955B2 (en) * | 2007-03-15 | 2012-03-21 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
WO2008122866A2 (en) * | 2007-04-06 | 2008-10-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine control device |
-
2003
- 2003-08-28 JP JP2003304006A patent/JP4049057B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005069207A (en) | 2005-03-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4103720B2 (en) | ENGINE EXHAUST PURIFYING APPARATUS AND PARTICLE DEPOSITION STATE JUDGMENT METHOD | |
JP5325249B2 (en) | Particulate matter accumulation amount estimation device, exhaust gas purification system, and particulate matter accumulation amount estimation method | |
JP4120523B2 (en) | Exhaust gas recirculation control device for internal combustion engine | |
US6990802B2 (en) | Apparatus and method for regenerating particulate filter that removes particulates out of exhaust gas for internal combustion engine | |
JP4111094B2 (en) | Control device and control method for supercharged engine with exhaust aftertreatment device | |
US8875488B2 (en) | Internal combustion engine | |
US20050022519A1 (en) | Exhaust gas cleaning system | |
JP6218987B2 (en) | Exhaust gas purification system and exhaust gas purification method | |
US7320214B2 (en) | Exhaust gas purifier for internal combustion engine | |
JP3800933B2 (en) | Exhaust particulate processing device for internal combustion engine | |
JP4049057B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2011001893A (en) | Exhaust gas purification system | |
JP2008111388A (en) | Exhaust gas recirculation volume control device | |
JP5125298B2 (en) | Fuel supply control device for internal combustion engine | |
JP4333230B2 (en) | Exhaust gas purification system for internal combustion engine | |
JP4075822B2 (en) | Diesel engine exhaust purification system | |
JP5136465B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
WO2006098511A1 (en) | Particulate matter oxidizing speed calculating device, particulate matter deposited amount calculating device and internal combustion engine exhaust emission control device | |
JP2006104998A (en) | Exhaust emission control device of diesel engine | |
JP4000929B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP3906726B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP4114571B2 (en) | Diesel engine control device | |
JP2007231759A (en) | Exhaust emission control device for diesel engine | |
JP2009030453A (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2006105057A (en) | Diesel engine exhaust purification system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060628 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070803 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070814 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071001 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071106 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071119 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101207 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111207 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121207 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121207 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131207 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |