JP4682931B2 - Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の排気還流装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine.

タービンよりも下流の排気通路から排気の一部を低圧排気還流(以下、EGRという)ガスとして取り込みコンプレッサよりも上流の吸気通路へ低圧EGRガスを還流させる低圧EGR通路と、タービンよりも上流の排気通路から排気の一部を高圧EGRガスとして取り込みコンプレッサよりも下流の吸気通路へ高圧EGRガスを還流させる高圧EGR通路と、を備え、低負荷時には高圧EGR通路を用いてEGRを行い、高負荷時には低圧EGR通路を用いてEGRを行う技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−076456号公報 特開2004−027956号公報
A low-pressure EGR passage that takes in part of the exhaust gas from an exhaust passage downstream of the turbine as low-pressure exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) gas and recirculates the low-pressure EGR gas to an intake passage upstream of the compressor, and an exhaust gas upstream of the turbine A high-pressure EGR passage that takes in a part of the exhaust gas from the passage as high-pressure EGR gas and recirculates the high-pressure EGR gas to the intake passage downstream of the compressor, performs EGR using the high-pressure EGR passage at low loads, and at high loads A technique for performing EGR using a low-pressure EGR passage is known (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-076456 JP 2004-027956 A

ところで、内燃機関の減速時などにおける内燃機関の気筒内への燃料供給を停止する燃料供給停止(以下、フューエルカットオフという)状態では、第1スロットルを閉じ低圧EGR通路及び高圧EGR通路を用いて内燃機関内を流通するガスを循環させる。このとき、第1スロットルを閉じていても吸気が第1スロットルよりも下流の吸気通路へ漏れて流入する場合がある。そして、第1スロットルよりも下流の吸気通路へ漏れて流入した吸気は、循環しているガスの酸素濃度を徐々に増加させるような時間変化を生じさせてしまう。   By the way, in a fuel supply stop state (hereinafter referred to as fuel cut-off) in which fuel supply to the cylinder of the internal combustion engine is stopped when the internal combustion engine is decelerated, the first throttle is closed and the low pressure EGR passage and the high pressure EGR passage are used. Circulate the gas flowing through the internal combustion engine. At this time, even if the first throttle is closed, the intake air may leak into the intake passage downstream of the first throttle. The intake air that leaks into the intake passage downstream of the first throttle causes a time change that gradually increases the oxygen concentration of the circulating gas.

このため、フューエルカットオフ状態から内燃機関の気筒内への燃料供給を再開したときに、フューエルカットオフ状態だった時の循環していたガスの酸素濃度の増加に起因して内燃機関内を流通するガスのEGR割合が減少しており、内燃機関の気筒内での燃焼温度の上昇を招き内燃機関からNOxが排出されるという排気エミッションの増大が懸念される場合がある。   For this reason, when the fuel supply into the cylinder of the internal combustion engine is resumed from the fuel cut-off state, it circulates in the internal combustion engine due to an increase in the oxygen concentration of the gas that was circulating in the fuel cut-off state. The EGR ratio of the gas to be reduced is reduced, and there is a concern that the exhaust emission may increase due to an increase in the combustion temperature in the cylinder of the internal combustion engine and NOx being discharged from the internal combustion engine.

一方、低圧EGR通路は経路長が長く、低圧EGRガスが低圧EGR通路を流通するのに時間がかかる。このため、排気通路の排気の一部が低圧EGRガスとして低圧EGR通路を経て内燃機関に実際に還流されるまでには到達遅れ(以下、低圧EGRガスの還流遅れという)が生じてしまう。   On the other hand, the low pressure EGR passage has a long path length, and it takes time for the low pressure EGR gas to flow through the low pressure EGR passage. Therefore, an arrival delay (hereinafter referred to as a low-pressure EGR gas recirculation delay) occurs until a part of the exhaust gas in the exhaust gas passage is actually recirculated as low-pressure EGR gas to the internal combustion engine via the low-pressure EGR passage.

よって、フューエルカットオフ状態から内燃機関の気筒内への燃料供給を再開したときに、低圧EGR通路を用いて低圧EGRガスを供給することにより内燃機関内を流通するEGRガス量を増加させようとしても、低圧EGRガスの還流遅れに起因して燃料供給の再開直後にEGRガス量の確保は困難となる。   Therefore, when the fuel supply into the cylinder of the internal combustion engine is resumed from the fuel cut-off state, an attempt is made to increase the amount of EGR gas flowing through the internal combustion engine by supplying the low pressure EGR gas using the low pressure EGR passage. However, it is difficult to ensure the amount of EGR gas immediately after resumption of fuel supply due to the delay in reflux of the low-pressure EGR gas.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関の排気還流装置において、燃料供給停止状態から燃料供給を再開したときの排気エミッションの低減を図る技術を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique for reducing exhaust emission when fuel supply is resumed from a fuel supply stop state in an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine. There is to do.

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
前記タービンよりも下流の排気通路から排気の一部を低圧EGRガスとして取り込み前記コンプレッサよりも上流の吸気通路へ低圧EGRガスを還流させる低圧EGR通路と、
前記タービンよりも上流の排気通路から排気の一部を高圧EGRガスとして取り込み前記コンプレッサよりも下流の吸気通路へ高圧EGRガスを還流させる高圧EGR通路と、
内燃機関への燃料供給を停止する燃料供給停止状態における燃料供給停止時間を計時する計時手段と、
前記燃料供給停止状態から燃料供給を再開した後に、前記計時手段で計時した前記燃料供給停止状態における燃料供給停止時間に応じて、前記高圧EGR通路の高圧EGRガス量を増量補正する高圧EGRガス量制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気還流装置である。
In the present invention, the following configuration is adopted. That is,
A turbocharger having a turbine disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and a compressor disposed in an intake passage of the internal combustion engine;
A low pressure EGR passage that takes a part of the exhaust gas as a low pressure EGR gas from the exhaust passage downstream of the turbine and recirculates the low pressure EGR gas to an intake passage upstream of the compressor;
A high-pressure EGR passage that takes a part of exhaust gas as a high-pressure EGR gas from an exhaust passage upstream of the turbine and recirculates the high-pressure EGR gas to an intake passage downstream of the compressor;
Timing means for timing the fuel supply stop time in the fuel supply stop state for stopping the fuel supply to the internal combustion engine;
After restarting fuel supply from the fuel supply stop state, the high pressure EGR gas amount for correcting the increase in the high pressure EGR gas amount in the high pressure EGR passage according to the fuel supply stop time in the fuel supply stop state measured by the time measuring means Control means;
An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine.

本発明では、フューエルカットオフ状態から燃料供給を再開した後に、フューエルカットオフ状態における燃料供給停止時間に応じて、高圧EGR通路の高圧EGRガス量を増量補正するようにした。   In the present invention, after the fuel supply is resumed from the fuel cut-off state, the amount of high-pressure EGR gas in the high-pressure EGR passage is corrected to be increased according to the fuel supply stop time in the fuel cut-off state.

ここで、高圧EGR通路は経路長が短く、高圧EGRガスが高圧EGR通路を流通するのに時間はかからない。このため、排気通路の排気の一部が高圧EGRガスとして高圧EGR通路を経て内燃機関に実際に還流されるまでの応答性が早い。したがって、高圧EGRガスは、フューエルカットオフ状態から燃料供給の再開直後に内燃機関に流れ込むことができる。   Here, the high pressure EGR passage has a short path length, and it does not take time for the high pressure EGR gas to flow through the high pressure EGR passage. Therefore, the responsiveness until a part of the exhaust gas in the exhaust passage is actually returned to the internal combustion engine through the high-pressure EGR passage as high-pressure EGR gas is fast. Therefore, the high-pressure EGR gas can flow into the internal combustion engine immediately after the fuel supply is resumed from the fuel cut-off state.

本発明によると、増量補正された高圧EGRガスが燃料供給の再開直後に内燃機関に流れ込み、内燃機関内を流通するガスのEGR割合を増大させ、内燃機関の気筒内での燃焼温度の上昇を抑制して内燃機関からNOxが排出されることを抑制し、フューエルカットオフ状態から燃料供給を再開したときの排気エミッションを低減することができる。   According to the present invention, the corrected high-pressure EGR gas flows into the internal combustion engine immediately after resumption of fuel supply, increases the EGR ratio of the gas flowing through the internal combustion engine, and increases the combustion temperature in the cylinder of the internal combustion engine. It is possible to suppress the emission of NOx from the internal combustion engine, and to reduce the exhaust emission when the fuel supply is resumed from the fuel cutoff state.

前記高圧EGRガス量制御手段は、少なくとも前記燃料供給停止時間の所定範囲において、前記燃料供給停止時間が長くなる程、増量補正する前記高圧EGR通路の高圧EGRガス量を増加させるとよい。   The high-pressure EGR gas amount control means may increase the high-pressure EGR gas amount in the high-pressure EGR passage to be increased and corrected as the fuel supply stop time becomes longer at least in a predetermined range of the fuel supply stop time.

本発明によると、燃料供給停止時間が長くなる程増量補正する高圧EGRガス量を増加させることで、燃料供給停止時間が長くなる程減少した内燃機関内を流通するガスのEGR割合を、内燃機関の気筒内での燃焼温度の上昇が抑制可能となる割合に増大させることができる。   According to the present invention, by increasing the amount of high-pressure EGR gas that is corrected to increase as the fuel supply stop time becomes longer, the EGR ratio of the gas flowing through the internal combustion engine that has decreased as the fuel supply stop time becomes longer is determined. The increase in the combustion temperature in the cylinder can be increased to a rate that can be suppressed.

前記高圧EGRガス量制御手段は、前記燃料供給停止状態から燃料供給を再開した後の内燃機関に還流される低圧EGRガス量が所定量となるタイミングで、前記増量補正を停止するとよい。   The high pressure EGR gas amount control means may stop the increase correction at a timing when the low pressure EGR gas amount recirculated to the internal combustion engine after resuming fuel supply from the fuel supply stop state becomes a predetermined amount.

これによると、フューエルカットオフ状態から燃料供給を再開した後の低圧EGRガス量を考慮して、燃料供給を再開した後の内燃機関内を流通するガスのEGR割合を安定させることができる。   According to this, the EGR ratio of the gas flowing through the internal combustion engine after resuming the fuel supply can be stabilized in consideration of the low-pressure EGR gas amount after the fuel supply is resumed from the fuel cut-off state.

ここで、所定量とは、内燃機関の気筒内に還流される低圧EGRガス量が、当該量になった場合に充分に燃焼温度の上昇が抑制可能となる低圧EGRガス量とされる。   Here, the predetermined amount is a low-pressure EGR gas amount that can sufficiently suppress an increase in combustion temperature when the amount of low-pressure EGR gas recirculated into the cylinder of the internal combustion engine reaches the amount.

本発明によると、内燃機関の排気還流装置において、燃料供給停止状態から燃料供給を再開したときの排気エミッションを低減することができる。   According to the present invention, in an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, exhaust emission when fuel supply is resumed from a fuel supply stop state can be reduced.

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。   Specific examples of the present invention will be described below.

<実施例1>
図1は、本実施例に係る内燃機関の排気還流装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。
<Example 1>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to this embodiment is applied and its intake / exhaust system.

図1に示す内燃機関1は、4つの気筒2を有する水冷式の4サイクル・ディーゼルエンジンである。   An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine having four cylinders 2.

内燃機関1には、吸気通路3が接続されている。吸気通路3の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ5のコンプレッサハウジング5aが配置されている。また、コンプレッサハウジング5aよりも上流の吸気通路3には、該吸気通路3内を流通する吸気の流量を調節する第1スロットル6が配置されている。この第1スロットル6は、電動アクチュエータにより開閉される。第1スロットル6よりも上流の吸気通路3には、該吸気通路3内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ7が配置されている。このエアフローメータ7により、内燃機関1の吸入空気量が測定される。   An intake passage 3 is connected to the internal combustion engine 1. A compressor housing 5 a of a turbocharger 5 that operates using exhaust energy as a drive source is disposed in the intake passage 3. A first throttle 6 for adjusting the flow rate of intake air flowing through the intake passage 3 is disposed in the intake passage 3 upstream of the compressor housing 5a. The first throttle 6 is opened and closed by an electric actuator. An air flow meter 7 that outputs a signal corresponding to the flow rate of the intake air flowing through the intake passage 3 is disposed in the intake passage 3 upstream of the first throttle 6. The air flow meter 7 measures the intake air amount of the internal combustion engine 1.

コンプレッサハウジング5aよりも下流の吸気通路3には、吸気と外気とで熱交換を行うインタークーラ8が配置されている。そして、インタークーラ8よりも下流の吸気通路3には、該吸気通路3内を流通する吸気の流量を調整する第2スロットル9が配置されている。この第2スロットル9は、電動アクチュエータにより開閉される。   An intercooler 8 that performs heat exchange between the intake air and the outside air is disposed in the intake passage 3 downstream of the compressor housing 5a. A second throttle 9 for adjusting the flow rate of the intake air flowing through the intake passage 3 is disposed in the intake passage 3 downstream of the intercooler 8. The second throttle 9 is opened and closed by an electric actuator.

一方、内燃機関1には、排気通路4が接続されている。排気通路4の途中には、ターボチャージャ5のタービンハウジング5bが配置されている。また、タービンハウジング5bよりも下流の排気通路4には、パティキュレートフィルタ(以下、単にフィルタという。)10が配置されている。このフィルタ10には、吸蔵還元型NOx触媒(以下、単にNOx触媒という。)が担持されている。フィルタ10は、排気中の粒子状物質を捕集する。また、NOx触媒は、該NOx触媒に流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中の窒素酸化物(NOx)を吸蔵し、一方、該NOx触媒に流入する排気の酸素濃度が低下したときは吸蔵していたNOxを放出する。その際、排気中に炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)等の還元成分が存在していれば、該NOx触媒から放出されたNOxが還元される。なお、NOx触媒の代わりに、酸化触媒または三元触媒をフィルタ10に担持させてもよい。   On the other hand, an exhaust passage 4 is connected to the internal combustion engine 1. In the middle of the exhaust passage 4, a turbine housing 5b of the turbocharger 5 is disposed. A particulate filter (hereinafter simply referred to as a filter) 10 is disposed in the exhaust passage 4 downstream of the turbine housing 5b. The filter 10 carries an NOx storage reduction catalyst (hereinafter simply referred to as NOx catalyst). The filter 10 collects particulate matter in the exhaust gas. Further, the NOx catalyst occludes nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is high, and on the other hand, when the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst decreases. Releases the stored NOx. At that time, if a reducing component such as hydrocarbon (HC) or carbon monoxide (CO) is present in the exhaust, NOx released from the NOx catalyst is reduced. Note that an oxidation catalyst or a three-way catalyst may be supported on the filter 10 instead of the NOx catalyst.

そして、内燃機関1には、排気通路4内を流通する排気の一部を低圧で吸気通路3へ還流(再循環)させる低圧EGR装置30が備えられている。この低圧EGR装置30は、低圧EGR通路31、低圧EGR弁32、及びEGRクーラ33を備えて構成されている。   The internal combustion engine 1 is provided with a low pressure EGR device 30 that recirculates (recirculates) part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 4 to the intake passage 3 at a low pressure. The low pressure EGR device 30 includes a low pressure EGR passage 31, a low pressure EGR valve 32, and an EGR cooler 33.

低圧EGR通路31は、フィルタ10よりも下流側の排気通路4と、コンプレッサハウジング5aよりも上流且つ第1スロットル6よりも下流の吸気通路3と、を接続している。この低圧EGR通路31を通って、排気が低圧で内燃機関へ還流される。そして、本実施例では、低圧EGR通路31を通って還流される排気を低圧EGRガスと称している。   The low pressure EGR passage 31 connects the exhaust passage 4 downstream of the filter 10 and the intake passage 3 upstream of the compressor housing 5 a and downstream of the first throttle 6. Through this low-pressure EGR passage 31, the exhaust gas is recirculated to the internal combustion engine at a low pressure. In this embodiment, the exhaust gas recirculated through the low pressure EGR passage 31 is referred to as low pressure EGR gas.

また、低圧EGR弁32は、低圧EGR通路31の通路断面積を調整することにより、該低圧EGR通路31を流れる低圧EGRガスの量を調整する。さらに、EGRクーラ33は、該EGRクーラ33を通過する低圧EGRガスと、内燃機関1の冷却水とで熱交換をして、該低圧EGRガスの温度を低下させる。   Further, the low pressure EGR valve 32 adjusts the amount of the low pressure EGR gas flowing through the low pressure EGR passage 31 by adjusting the passage sectional area of the low pressure EGR passage 31. Further, the EGR cooler 33 exchanges heat between the low-pressure EGR gas passing through the EGR cooler 33 and the cooling water of the internal combustion engine 1 to lower the temperature of the low-pressure EGR gas.

内燃機関1には、排気通路4内を流通する排気の一部を高圧で吸気通路3へ還流させる高圧EGR装置40が備えられている。この高圧EGR装置40は、高圧EGR通路41及び高圧EGR弁42を備えて構成されている。   The internal combustion engine 1 is provided with a high-pressure EGR device 40 that recirculates a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 4 to the intake passage 3 at a high pressure. The high pressure EGR device 40 includes a high pressure EGR passage 41 and a high pressure EGR valve 42.

高圧EGR通路41は、タービンハウジング5bよりも上流側の排気通路4と、第2スロットル9よりも下流の吸気通路3と、を接続している。この高圧EGR通路41を通って、排気が高圧で内燃機関へ還流される。そして、本実施例では、高圧EGR通路41を通って還流される排気を高圧EGRガスと称している。   The high pressure EGR passage 41 connects the exhaust passage 4 upstream of the turbine housing 5 b and the intake passage 3 downstream of the second throttle 9. Through this high-pressure EGR passage 41, the exhaust gas is recirculated to the internal combustion engine at a high pressure. In this embodiment, the exhaust gas recirculated through the high pressure EGR passage 41 is referred to as high pressure EGR gas.

また、高圧EGR弁42は、高圧EGR通路41の通路断面積を調整することにより、該高圧EGR通路41を流れる高圧EGRガスの量を調整する。   Further, the high pressure EGR valve 42 adjusts the amount of high pressure EGR gas flowing through the high pressure EGR passage 41 by adjusting the passage sectional area of the high pressure EGR passage 41.

以上述べたように構成された内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニットであるECU11が併設されている。このECU11は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態を制御するユニットである。   The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 11 that is an electronic control unit for controlling the internal combustion engine 1. The ECU 11 is a unit that controls the operation state of the internal combustion engine 1 in accordance with the operation conditions of the internal combustion engine 1 and the request of the driver.

また、ECU11には、運転者がアクセルペダル12を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ13及び機関回転数を検出するクランクポジションセンサ14が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がECU11に入力されるようになっている。   Further, the ECU 11 outputs an electrical signal corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal 12 by the driver, and an accelerator opening sensor 13 that can detect the engine load and a crank position sensor 14 that detects the engine speed are electrically wired. The output signals of these various sensors are input to the ECU 11.

一方、ECU11には、第1スロットル6、第2スロットル9、低圧EGR弁32、及び高圧EGR弁42が電気配線を介して接続されており、該ECU11によりこれらの機器が制御される。   On the other hand, the ECU 11 is connected to the first throttle 6, the second throttle 9, the low pressure EGR valve 32, and the high pressure EGR valve 42 through electric wiring, and these devices are controlled by the ECU 11.

そして、内燃機関1へ還流される低圧EGRガス量が、低圧EGR弁32又は第1スロットル6の少なくとも一方により調節される。また、内燃機関1へ還流される高圧EGRガス量が、高圧EGR弁42又は第2スロットル9の少なくとも一方により調節される。   The amount of low-pressure EGR gas recirculated to the internal combustion engine 1 is adjusted by at least one of the low-pressure EGR valve 32 or the first throttle 6. Further, the amount of high pressure EGR gas recirculated to the internal combustion engine 1 is adjusted by at least one of the high pressure EGR valve 42 and the second throttle 9.

ところで、内燃機関1の減速時(エンジンブレーキ時)などにおけるフューエルカットオフ状態では、第1スロットル6を閉じ、第2スロットル9、低圧EGR弁32及び高圧EGR弁42を開き、内燃機関1の第1スロットル6より下流の吸気通路3、排気通路4、低圧EGR通路31及び高圧EGR通路41を用いて内燃機関1内を流通するガスを循環させる。   By the way, when the internal combustion engine 1 is decelerated (during engine braking) or the like, the first throttle 6 is closed, the second throttle 9, the low pressure EGR valve 32, and the high pressure EGR valve 42 are opened. A gas flowing through the internal combustion engine 1 is circulated using an intake passage 3, an exhaust passage 4, a low pressure EGR passage 31, and a high pressure EGR passage 41 downstream of the throttle 6.

このようにガスを循環させるとき、第1スロットル6を閉じていても吸気が第1スロットル6よりも下流の吸気通路3へ漏れて流入する場合がある。そして、第1スロットル6よりも下流の吸気通路3へ漏れて流入した吸気は、循環しているガスの酸素濃度を徐々に増加させるような時間変化を生じさせてしまう。すなわち、フューエルカットオフ状態の経過時間(燃料供給停止時間)が長くなる程、循環しているガスの酸素濃度が増加する。   When the gas is circulated in this way, the intake air may leak into the intake passage 3 downstream of the first throttle 6 even if the first throttle 6 is closed. The intake air that leaks into the intake passage 3 downstream from the first throttle 6 causes a time change that gradually increases the oxygen concentration of the circulating gas. That is, as the elapsed time (fuel supply stop time) in the fuel cut-off state becomes longer, the oxygen concentration of the circulating gas increases.

このため、フューエルカットオフ状態から内燃機関1の気筒2内への燃料供給を再開したときに、フューエルカットオフ状態だった時の循環していたガスの酸素濃度の増加に起因して内燃機関1内を流通するガスのEGR割合が減少しており、このまま内燃機関1の気筒2内での燃焼を再開すると内燃機関1の気筒2内での燃焼温度の上昇を招き内燃機関1からNOxが排出されるという排気エミッションの増大が懸念される場合がある。   For this reason, when the fuel supply into the cylinder 2 of the internal combustion engine 1 is resumed from the fuel cut-off state, the internal combustion engine 1 is caused by an increase in the oxygen concentration of the circulating gas in the fuel cut-off state. The EGR ratio of the gas flowing in the engine has decreased, and when combustion in the cylinder 2 of the internal combustion engine 1 is resumed as it is, the combustion temperature in the cylinder 2 of the internal combustion engine 1 rises and NOx is discharged from the internal combustion engine 1. There is a possibility that the exhaust emission will be increased.

一方、低圧EGR通路31は経路長が長く、低圧EGRガスが低圧EGR通路31を流通するのに時間がかかる。このため、低圧EGRガスの還流遅れが生じてしまう。   On the other hand, the low pressure EGR passage 31 has a long path length, and it takes time for the low pressure EGR gas to flow through the low pressure EGR passage 31. For this reason, the low-pressure EGR gas recirculation delay occurs.

よって、フューエルカットオフ状態から内燃機関1の気筒2内への燃料供給を再開したときに、低圧EGR通路31を用いて低圧EGRガスを供給することにより内燃機関1内を流通するEGRガス量を増加させ、内燃機関1内を流通するガスのEGR割合を増加させようとしても、低圧EGRガスの還流遅れに起因して燃料供給の再開直後に低圧EGRガス量が増加せず、EGRガス量の確保は困難となる。   Therefore, when the fuel supply into the cylinder 2 of the internal combustion engine 1 is resumed from the fuel cutoff state, the amount of EGR gas flowing through the internal combustion engine 1 is reduced by supplying the low pressure EGR gas using the low pressure EGR passage 31. Even if an attempt is made to increase the EGR ratio of the gas flowing through the internal combustion engine 1, the low-pressure EGR gas amount does not increase immediately after resumption of fuel supply due to the recirculation delay of the low-pressure EGR gas. Securing is difficult.

そこで、本実施例では、フューエルカットオフ状態から燃料供給を再開した後に、フューエルカットオフ状態における燃料供給停止時間に応じて、高圧EGR通路41の高圧EGRガス量を増量補正するようにした。   Therefore, in this embodiment, after the fuel supply is resumed from the fuel cut-off state, the amount of high-pressure EGR gas in the high-pressure EGR passage 41 is corrected to increase in accordance with the fuel supply stop time in the fuel cut-off state.

具体的には、フューエルカットオフ状態から燃料供給を再開した後に、低減したEGR割合をフューエルカットオフ状態となる前の所定のEGR割合に戻すべく、燃料供給停止時間が長くなる程高圧EGRガス量を増量補正分だけ増加させるように、高圧EGR弁42を開き側へ動かす。   Specifically, after the fuel supply is resumed from the fuel cut-off state, the higher the EGR gas amount as the fuel supply stop time becomes longer in order to return the reduced EGR ratio to the predetermined EGR ratio before the fuel cut-off state. The high pressure EGR valve 42 is moved to the open side so as to increase the amount by the amount of increase correction.

ここで、高圧EGR通路41は経路長が短く、高圧EGRガスが高圧EGR通路41を流通するのに時間はかからない。このため、実際に排気通路4の排気の一部が高圧EGRガスとして高圧EGR通路41を経て内燃機関1に還流されるまでの応答性が早い。したがって、高圧EGRガスは、フューエルカットオフ状態から燃料供給の再開直後に内燃機関1に流れ込むことができる。   Here, the high pressure EGR passage 41 has a short path length, and it does not take time for the high pressure EGR gas to flow through the high pressure EGR passage 41. Therefore, the responsiveness until a part of the exhaust gas in the exhaust passage 4 is actually recirculated to the internal combustion engine 1 through the high pressure EGR passage 41 as the high pressure EGR gas is fast. Therefore, the high-pressure EGR gas can flow into the internal combustion engine 1 immediately after the fuel supply is resumed from the fuel cut-off state.

このため、増量補正された高圧EGRガスが燃料供給の再開直後に内燃機関1に流れ込み、内燃機関1内を流通するガスのEGR割合を内燃機関1の気筒2内での燃焼温度の上昇が抑制可能となる割合に増大させ、内燃機関1の気筒2内での燃焼温度の上昇を抑制して内燃機関1からNOxが排出されることを抑制し、フューエルカットオフ状態から燃料供給を再開したときの排気エミッションを低減することができる。   For this reason, the high-pressure EGR gas corrected for the increase flows into the internal combustion engine 1 immediately after resumption of fuel supply, and the increase in the combustion temperature in the cylinder 2 of the internal combustion engine 1 is suppressed by controlling the EGR ratio of the gas flowing through the internal combustion engine 1. When the fuel supply is resumed from the fuel cut-off state by increasing it to a possible ratio, suppressing an increase in the combustion temperature in the cylinder 2 of the internal combustion engine 1 to suppress the discharge of NOx from the internal combustion engine 1 Exhaust emissions can be reduced.

また、本実施例では、フューエルカットオフ状態から燃料供給を再開した後の低圧EGRガスの還流遅れがなくなるタイミング、すなわち内燃機関1に還流される低圧EGRガス量がフューエルカットオフ状態となる前の所定量に復帰するタイミングで、増量補正を停止、すなわち高圧EGRガス量のうちの増量補正分を0にするようにした。   Further, in this embodiment, the timing at which the low-pressure EGR gas recirculation delay after the fuel supply is resumed from the fuel cut-off state, that is, the amount of low-pressure EGR gas recirculated to the internal combustion engine 1 before the fuel cut-off state is reached. At the timing of returning to the predetermined amount, the increase correction is stopped, that is, the increase correction portion of the high pressure EGR gas amount is set to zero.

具体的には、低圧EGRガスが混入しても所定のEGR割合を維持するべく、内燃機関1に還流される低圧EGRガスが流入する度合いに応じて高圧EGRガス量の増量補正分を減少させるように、高圧EGR弁42を徐々に閉じ側へ動かす。   Specifically, in order to maintain a predetermined EGR ratio even when low pressure EGR gas is mixed, the increase correction amount of the high pressure EGR gas amount is decreased according to the degree of the flow of the low pressure EGR gas recirculated to the internal combustion engine 1. As described above, the high pressure EGR valve 42 is gradually moved to the closing side.

これによると、フューエルカットオフ状態から燃料供給を再開した後の低圧EGRガス量を考慮して、フューエルカットオフ状態から燃料供給を再開した後の内燃機関1内を流通するガスのEGR割合を安定させることができる。   According to this, considering the amount of low-pressure EGR gas after restarting fuel supply from the fuel cutoff state, the EGR ratio of the gas flowing through the internal combustion engine 1 after restarting fuel supply from the fuel cutoff state is stabilized. Can be made.

次に、本実施例によるフューエルカットオフに伴うEGRガスの供給制御のフローについて説明する。図2は、本実施例によるフューエルカットオフに伴うEGRガスの供給制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。   Next, the flow of EGR gas supply control accompanying the fuel cutoff according to this embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart showing a flow of EGR gas supply control accompanying fuel cut-off according to the present embodiment. This routine is repeatedly executed every predetermined time.

ステップS101では、ECU11は、内燃機関1をフューエルカットオフ状態に移行するか否かを判別する。フューエルカットオフ状態に移行するか否かは、アクセル開度センサ13で検出する機関負荷、クランクポジションセンサ14で検出する機関回転数、及びエアフローメータ7で検出する吸入空気量などに基づいてフューエルカットオフが実行
されることにより判断される。
In step S101, the ECU 11 determines whether or not to shift the internal combustion engine 1 to the fuel cutoff state. Whether or not to shift to the fuel cut-off state is determined based on the engine load detected by the accelerator opening sensor 13, the engine speed detected by the crank position sensor 14, the intake air amount detected by the air flow meter 7, and the like. This is determined by turning off.

ステップS101においてフューエルカットオフ状態に移行しないと判定された場合には、ECU11は、本ルーチンを一旦終了する。また、フューエルカットオフ状態に移行すると判定された場合には、ステップS102へ進む。   If it is determined in step S101 that the fuel cut-off state is not entered, the ECU 11 once ends this routine. If it is determined that the fuel cut-off state is to be entered, the process proceeds to step S102.

ステップS102では、ECU11は、本ルーチンとは別途に制御が行われるフューエルカットオフの実行に伴い、第1スロットル6を閉じ、第2スロットル9、低圧EGR弁32、及び高圧EGR弁42を開く。これにより、内燃機関1の第1スロットル6より下流の吸気通路3、排気通路4、低圧EGR通路31、及び高圧EGR通路41を用いて内燃機関1内を流通するガスを循環させる。   In step S102, the ECU 11 closes the first throttle 6 and opens the second throttle 9, the low-pressure EGR valve 32, and the high-pressure EGR valve 42 in accordance with the execution of the fuel cutoff that is controlled separately from this routine. Thus, the gas flowing through the internal combustion engine 1 is circulated using the intake passage 3, the exhaust passage 4, the low pressure EGR passage 31, and the high pressure EGR passage 41 downstream of the first throttle 6 of the internal combustion engine 1.

ステップS102に引き続くステップS103では、ECU11は、フューエルカットオフ状態の経過時間、すなわち燃料供給停止時間を測定する。燃料供給停止時間の測定は、ECU11が行う。本ステップを実行するECU11が本発明の計時手段に相当する。   In step S103 following step S102, the ECU 11 measures the elapsed time of the fuel cutoff state, that is, the fuel supply stop time. The ECU 11 performs measurement of the fuel supply stop time. The ECU 11 that executes this step corresponds to the time measuring means of the present invention.

ステップS103に引き続くステップS104では、ECU11は、フューエルカットオフ状態から内燃機関1の気筒2内へ燃料供給を再開するか否かを判別する。燃料供給を再開するか否かは、アクセル開度センサ13で検出する機関負荷、クランクポジションセンサ14で検出する機関回転数、及びエアフローメータ7で検出する吸入空気量などに基づいて燃料供給が再開されることにより判断される。   In step S104 subsequent to step S103, the ECU 11 determines whether or not to restart the fuel supply from the fuel cutoff state into the cylinder 2 of the internal combustion engine 1. Whether or not to restart the fuel supply depends on the engine load detected by the accelerator opening sensor 13, the engine speed detected by the crank position sensor 14, the intake air amount detected by the air flow meter 7, and the like. It is judged by doing.

ステップS104において燃料供給が再開されないと判定された場合には、ECU11は、ステップS103に戻り、引き続き燃料供給停止時間を測定する。また、燃料供給が再開されると判定された場合には、ステップS105へ進む。   If it is determined in step S104 that the fuel supply is not resumed, the ECU 11 returns to step S103 and continues to measure the fuel supply stop time. If it is determined that the fuel supply is resumed, the process proceeds to step S105.

ステップS105では、ECU11は、フューエルカットオフ状態から燃料供給再開後の高圧EGRガスを増量補正するべく、高圧EGR弁42の開度を補正するための補正量を求める。この補正量は、高圧EGR弁42の開度を基準値の開度から実際にどれだけ変更するのかを示す値である。補正量は、後述する図3を用い、ステップS103で測定した燃料供給停止時間に応じて求められる。   In step S105, the ECU 11 obtains a correction amount for correcting the opening degree of the high pressure EGR valve 42 in order to increase and correct the high pressure EGR gas after the fuel supply is resumed from the fuel cutoff state. This correction amount is a value indicating how much the opening degree of the high pressure EGR valve 42 is actually changed from the opening degree of the reference value. The correction amount is obtained according to the fuel supply stop time measured in step S103 using FIG. 3 described later.

ここで、図3は、ステップS103で測定したフューエルカットオフ状態における燃料供給停止時間と補正量との関係を示した図である。すなわち、燃料供給停止時間が長くなる程補正量がより大きく増し、高圧EGR弁32の開度がより大きくされる。なお、図3に示したマップ上、燃料供給停止時間が長くなりすぎる場合には、補正量を制限して最大値を設定している。このように補正量に最大値を設定している理由は、補正量が大きくなりすぎ、増量補正する高圧EGRガス量が多すぎて内燃機関1の失火などの弊害を招くことを防止するためである。図3の関係は、予め実験等により求めてマップ化しておき、ECU11に記憶させておく。   Here, FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the fuel supply stop time and the correction amount in the fuel cutoff state measured in step S103. That is, as the fuel supply stop time becomes longer, the correction amount increases more and the opening degree of the high pressure EGR valve 32 becomes larger. On the map shown in FIG. 3, when the fuel supply stop time becomes too long, the correction value is limited and the maximum value is set. The reason why the maximum value is set for the correction amount in this way is to prevent the correction amount from becoming too large and the amount of high-pressure EGR gas to be corrected to increase from being excessively large, causing adverse effects such as misfire of the internal combustion engine 1. is there. The relationship of FIG. 3 is obtained in advance through experiments or the like and mapped, and stored in the ECU 11.

ステップS105に引き続くステップS106では、ECU11は、高圧EGR弁42の開度が目標値となるように、高圧EGR弁42の開度を調節する。   In step S106 following step S105, the ECU 11 adjusts the opening degree of the high pressure EGR valve 42 so that the opening degree of the high pressure EGR valve 42 becomes a target value.

高圧EGR弁42の開度の本ステップ開始の当初の目標値は、ステップS102で開いた高圧EGR弁32の開度の基準値に、ステップS105で求めた補正量を足した値である。   The initial target value of the opening of the high pressure EGR valve 42 at the start of this step is a value obtained by adding the correction amount obtained in step S105 to the reference value of the opening of the high pressure EGR valve 32 opened in step S102.

そして、本ステップでの制御を実行して時間が経過すると、低圧EGRガスの還流遅れにかかわらず低圧EGRガスが内燃機関1に還流して流入するようになる。この還流遅れ
を伴う低圧EGRガスが流入する度合いに応じて低圧EGRガスが混入しても所定のEGR割合を維持するように、補正量を減少させて高圧EGRガス量の増量補正分を減少させる必要がある。よって、制御開始後の補正量は、図3を用いて求めた補正量よりも小さくさせていく。このため、高圧EGR弁42の開度の目標値は、当初の目標値よりも小さくなっていく。補正量は、後述する図4を用い、フューエルカットオフ状態から燃料供給再開後の経過時間に応じて減少させていく。
When the control in this step is executed and time elapses, the low-pressure EGR gas flows back into the internal combustion engine 1 and flows in regardless of the low-pressure EGR gas recirculation delay. The correction amount is decreased to decrease the increase correction amount of the high-pressure EGR gas amount so that the predetermined EGR ratio is maintained even if the low-pressure EGR gas is mixed according to the degree of the flow of the low-pressure EGR gas accompanied by the reflux delay. There is a need. Therefore, the correction amount after the start of control is made smaller than the correction amount obtained using FIG. For this reason, the target value of the opening degree of the high pressure EGR valve 42 becomes smaller than the initial target value. The correction amount is decreased according to the elapsed time after the fuel supply is restarted from the fuel cut-off state using FIG. 4 described later.

ここで、図4は、燃料供給再開後の経過時間と補正量との関係を示した図である。すなわち、燃料供給再開後の経過時間が長くなり低圧EGRガスの流入が増加する程、補正量を減少させ、高圧EGR弁42の開度が徐々に小さくされる。そして、低圧EGRガスの還流遅れがなくなるタイミング、すなわち低圧EGRガス量がフューエルカットオフ状態となる前の所定量に復帰するタイミングで補正量が0にされて増量補正が停止され、高圧EGR弁42の開度が基準値に戻される。図4の関係は、予め実験等により求めてマップ化しておき、ECU11に記憶させておく。   Here, FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the elapsed time after resumption of fuel supply and the correction amount. That is, as the elapsed time after the resumption of fuel supply becomes longer and the inflow of the low pressure EGR gas increases, the correction amount is decreased and the opening degree of the high pressure EGR valve 42 is gradually reduced. Then, at the timing when the low-pressure EGR gas recirculation delay disappears, that is, when the low-pressure EGR gas amount returns to the predetermined amount before the fuel cut-off state is reached, the correction amount is set to 0 and the increase correction is stopped, and the high-pressure EGR valve 42 Is returned to the reference value. The relationship shown in FIG. 4 is obtained in advance through experiments and is mapped and stored in the ECU 11.

このようにして、フューエルカットオフ状態から燃料供給が再開された後の高圧EGR弁42の開度を制御することにより、内燃機関1内を流通するガスのEGR割合を増大させ、内燃機関1の気筒2内での燃焼温度の上昇を抑制して内燃機関1からNOxが排出されることを抑制し、フューエルカットオフ状態から燃料供給を再開したときの排気エミッションを低減することができる。   In this way, by controlling the opening degree of the high pressure EGR valve 42 after the fuel supply is restarted from the fuel cut-off state, the EGR ratio of the gas flowing through the internal combustion engine 1 is increased. An increase in the combustion temperature in the cylinder 2 can be suppressed to suppress NOx from being discharged from the internal combustion engine 1, and exhaust emission when fuel supply is resumed from the fuel cut-off state can be reduced.

なお、本実施例においてはステップS105及びS106の処理を実行するECU11が、本発明における高圧EGRガス量制御手段に相当する。   In this embodiment, the ECU 11 that executes the processes of steps S105 and S106 corresponds to the high-pressure EGR gas amount control means in the present invention.

また、図2に示した本実施例のフローチャートでは、高圧EGRガス量を増量補正するために高圧EGR弁42の開度を補正しているが、これに代えて、またはこれと共に、第2スロットル9の開度を補正してもよい。この場合、第2スロットル9を閉じ側へ動かすことにより、高圧EGR通路41の排気通路4側と吸気通路3側との差圧が大きくなるので、高圧EGRガス量を増加させることができる。   In the flowchart of this embodiment shown in FIG. 2, the opening degree of the high pressure EGR valve 42 is corrected in order to correct the increase in the high pressure EGR gas amount. The opening degree of 9 may be corrected. In this case, since the differential pressure between the exhaust passage 4 side and the intake passage 3 side of the high pressure EGR passage 41 is increased by moving the second throttle 9 to the closed side, the amount of high pressure EGR gas can be increased.

本発明に係る内燃機関の排気還流装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。   The exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the present invention.

実施例1に係る内燃機関とその吸・排気系を示す図である。1 is a diagram illustrating an internal combustion engine and an intake / exhaust system thereof according to Embodiment 1. FIG. 実施例1に係るフューエルカットオフに伴うEGRガスの供給制御のフローを示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a flow of EGR gas supply control accompanying fuel cut-off according to the first embodiment. 実施例1に係るフューエルカットオフ状態における燃料供給停止時間と補正量との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the fuel supply stop time in the fuel cutoff state which concerns on Example 1, and a correction amount. 実施例1に係る燃料供給再開後の経過時間と補正量との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the elapsed time after the fuel supply resumption which concerns on Example 1, and a correction amount.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
2 気筒
3 吸気通路
4 排気通路
5 ターボチャージャ
5a コンプレッサハウジング
5b タービンハウジング
6 第1スロットル
7 エアフローメータ
8 インタークーラ
9 第2スロットル
10 フィルタ
12 アクセルペダル
13 アクセル開度センサ
14 クランクポジションセンサ
30 低圧EGR装置
31 低圧EGR通路
32 低圧EGR弁
33 EGRクーラ
40 高圧EGR装置
41 高圧EGR通路
42 高圧EGR弁
1 Internal combustion engine 2 Cylinder 3 Intake passage 4 Exhaust passage 5 Turbocharger 5a Compressor housing 5b Turbine housing 6 First throttle 7 Air flow meter 8 Intercooler 9 Second throttle 10 Filter 12 Accelerator pedal 13 Accelerator opening sensor 14 Crank position sensor 30 Low pressure EGR device 31 Low pressure EGR passage 32 Low pressure EGR valve 33 EGR cooler 40 High pressure EGR device 41 High pressure EGR passage 42 High pressure EGR valve

Claims (3)

内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
前記タービンよりも下流の排気通路から排気の一部を低圧EGRガスとして取り込み前記コンプレッサよりも上流の吸気通路へ低圧EGRガスを還流させる低圧EGR通路と、
前記タービンよりも上流の排気通路から排気の一部を高圧EGRガスとして取り込み前記コンプレッサよりも下流の吸気通路へ高圧EGRガスを還流させる高圧EGR通路と、
内燃機関への燃料供給を停止する燃料供給停止状態における燃料供給停止時間を計時する計時手段と、
前記燃料供給停止状態から燃料供給を再開した後に、前記計時手段で計時した前記燃料供給停止状態における燃料供給停止時間に応じて、前記高圧EGR通路の高圧EGRガス量を増量補正する高圧EGRガス量制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
A turbocharger having a turbine disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine and a compressor disposed in an intake passage of the internal combustion engine;
A low pressure EGR passage that takes a part of the exhaust gas as a low pressure EGR gas from the exhaust passage downstream of the turbine and recirculates the low pressure EGR gas to an intake passage upstream of the compressor;
A high-pressure EGR passage that takes a part of exhaust gas as a high-pressure EGR gas from an exhaust passage upstream of the turbine and recirculates the high-pressure EGR gas to an intake passage downstream of the compressor;
Timing means for timing the fuel supply stop time in the fuel supply stop state for stopping the fuel supply to the internal combustion engine;
After restarting fuel supply from the fuel supply stop state, the high pressure EGR gas amount for correcting the increase in the high pressure EGR gas amount in the high pressure EGR passage according to the fuel supply stop time in the fuel supply stop state measured by the time measuring means Control means;
An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, comprising:
前記高圧EGRガス量制御手段は、少なくとも前記燃料供給停止時間の所定範囲において、前記燃料供給停止時間が長くなる程、増量補正する前記高圧EGR通路の高圧EGRガス量を増加させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気還流装置。   The high-pressure EGR gas amount control means increases the high-pressure EGR gas amount in the high-pressure EGR passage to be increased and corrected as the fuel supply stop time becomes longer at least in a predetermined range of the fuel supply stop time. The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to claim 1. 前記高圧EGRガス量制御手段は、前記燃料供給停止状態から燃料供給を再開した後の内燃機関に還流される低圧EGRガス量が所定量となるタイミングで、前記増量補正を停止することを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の排気還流装置。   The high-pressure EGR gas amount control means stops the increase correction at a timing when the low-pressure EGR gas amount recirculated to the internal combustion engine after restarting fuel supply from the fuel supply stop state becomes a predetermined amount. The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2.
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