JP4821700B2 - Exhaust gas recirculation device for vehicle internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、車両用内燃機関の排気再循環装置に関し、特にＥＧＲ（排気再循環）通路にＥＧＲクーラとそれをバイパスするバイパス通路の開閉制御を行うバイパスバルブとが装着された車両用ディーゼル機関に好適な排気再循環装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine for a vehicle, and more particularly, to an automotive diesel engine in which an EGR (exhaust gas recirculation) passage is equipped with an EGR cooler and a bypass valve that controls opening and closing of a bypass passage that bypasses the EGR cooler. It relates to a suitable exhaust gas recirculation device.

従来、車両用のディーゼルエンジンにおいては、排気ガス中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を低減させることへの高度な要求に応えるべく排気の一部を吸気側に還流させる排気再循環装置を装備したものがあり、そのＥＧＲ経路にＥＧＲクーラとそれをバイパスするバイパス通路を開閉制御するバイパスバルブを装着したものが多用されてきている。   Conventionally, in a diesel engine for a vehicle, an exhaust gas recirculation device that recirculates part of the exhaust gas to the intake side in order to meet the high demands for reducing NOx (nitrogen oxides) contained in the exhaust gas is equipped. In many cases, an EGR cooler and a bypass valve that controls opening and closing of a bypass passage that bypasses the EGR path are mounted on the EGR path.

このような車両用内燃機関の排気再循環装置においては、吸入空気流量に対する排気還流量の割合であるＥＧＲ率（排気再循環率＝ＥＧＲ流量／吸入空気流量）や排気温度を運転状態に好適なものとするために、排気還流量を制御するＥＧＲバルブの開度やバイパスバルブの開度を的確に制御する必要がある。   In such an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine for a vehicle, the EGR rate (exhaust gas recirculation rate = EGR flow rate / intake air flow rate), which is the ratio of the exhaust gas recirculation amount to the intake air flow rate, and the exhaust temperature are suitable for the operating state. Therefore, it is necessary to accurately control the opening degree of the EGR valve and the opening degree of the bypass valve that control the exhaust gas recirculation amount.

従来のこの種のＥＧＲ装置としては、ターボ過給機の排気タービンより下流側の排気をターボ過給機のコンプレッサより上流側に還流させる低圧側の排気還流通路にＥＧＲクーラとバルブを設けるとともに、ターボ過給機の排気タービンより上流側の排気をターボ過給機のコンプレッサより下流側に還流させる高圧側の排気還流通路に触媒ユニットとバルブを設けて、両排気管流通路に流れる排気ガスの流量を制御するようにして、要求負荷が高くても低温燃焼できるようにしたもの（例えば、特許文献1参照)が知られている。   As this type of conventional EGR apparatus, an EGR cooler and a valve are provided in an exhaust gas recirculation passage on the low pressure side that recirculates the exhaust gas downstream of the turbocharger exhaust turbine upstream of the turbocharger compressor, A catalyst unit and a valve are provided in the high-pressure exhaust recirculation passage for recirculating the exhaust upstream of the turbocharger exhaust turbine downstream from the turbocharger compressor, and the exhaust gas flowing in both exhaust pipe flow passages is provided. A device that controls the flow rate so that low-temperature combustion is possible even when the required load is high (for example, see Patent Document 1) is known.

また、ＥＧＲ通路にＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路と、このバイパス通路の開度を制御するＥＧＲバイパスバルブと、排気還流経路をＥＧＲクーラ側とバイパス通路側のうちいずれかに切り替えるバイパスバルブと、バイパス通路を通る排気中の未燃燃料分を酸化処理する酸化触媒とを設けて、エンジン側でのポスト噴射による燃料添加時にＥＧＲクーラをバイパスさせた排気還流経路に切り替えるようにし、燃料添加に起因してＥＧＲクーラ内でのコーキング（冷却により結露した未燃燃料分をバインダとしてＰＭが付着し目詰まりを起こす状態）が生じるのを防止するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。   A bypass passage that bypasses the EGR cooler in the EGR passage; an EGR bypass valve that controls the opening of the bypass passage; a bypass valve that switches the exhaust gas recirculation path to either the EGR cooler side or the bypass passage side; An oxidation catalyst that oxidizes unburned fuel in the exhaust that passes through the passage is provided to switch to an exhaust gas recirculation path that bypasses the EGR cooler during fuel addition by post injection on the engine side. It is known that coking in the EGR cooler (a state in which PM adheres due to unburned fuel dew condensation due to cooling as a binder and causes clogging) occurs (for example, Patent Document 2). reference).

また、ＥＧＲガス温度の制御応答性を高めるべくＥＧＲクーラとそれをバイパスするバイパス通路の下流側に両者からの排気流量比を調節してＥＧＲバルブに供給することができる３方弁型の流量調節弁を設けるとともに、その流量調節弁の弁体がＥＧＲクーラ側の粘着性の高い堆積物によってエンジン停止中にバルブシート部分に固着してしまうのを防止すべく、エンジン停止時にＥＧＲクーラ側の弁体を開弁状態にしておくようにしたものがある（例えば、特許文献３参照）。   Further, in order to improve the control response of the EGR gas temperature, the flow rate adjustment of a three-way valve type that can be supplied to the EGR valve by adjusting the exhaust flow rate ratio from both to the downstream side of the EGR cooler and the bypass passage that bypasses the EGR cooler. A valve is provided on the EGR cooler side when the engine is stopped to prevent the valve body of the flow control valve from sticking to the valve seat part during the engine stop due to sticky deposits on the EGR cooler side. Some have their bodies open (see, for example, Patent Document 3).

さらに、ＥＧＲ率の実測値が予め設定した目標ＥＧＲ率マップ中の目標値より大きい場合にはＥＧＲバルブの開度を減少させるといった補正を行うとともに、排気圧変動時にはその補正に用いる補正値を更新するフィードバック制御を行い、その一方で、ＤＰＦ再生装置や排気ブレーキ、可変マフラー等の排気圧干渉デバイスが作動するときにはそれによる圧力変動が収束するまで補正値の更新を一時的に停止するようにしたものも知られている（例えば、特許文献４参照）。
特開２００５−７６４５６号公報 特開２００６−２３３９４７号公報 特開２００５−９８２７８号公報 特開平７−１６６９６４号公報 Further, when the measured value of the EGR rate is larger than the target value in the preset target EGR rate map, correction is performed such that the opening of the EGR valve is decreased, and the correction value used for the correction is updated when the exhaust pressure fluctuates. On the other hand, when exhaust pressure interference devices such as DPF regenerators, exhaust brakes, and variable mufflers are activated, correction value updating is temporarily stopped until the resulting pressure fluctuations converge A thing is also known (for example, refer patent document 4).
JP-A-2005-76456 JP 2006-233947 A JP 2005-98278 A Japanese Patent Laid-Open No. 7-166964

しかしながら、上述のような従来の車両用内燃機関の排気再循環装置にあっては、ＥＧＲクーラ前に触媒を搭載することになる構成では、ＥＧＲクーラで冷却されるはずのＥＧＲガスの温度が上がってしまい、スモークやＮＯｘの削減面で難点があるとともに、ＥＧＲクーラの目詰まりも生じ易かった。一方、ＥＧＲクーラをバイパスさせる排気還流が多くなる構成では、ＥＧＲ率を増加させた場合に排気ガス中のＨＣ（炭化水素）やＣＯ（一酸化炭素）の濃度が高くなり、下流側のＥＧＲバルブに堆積物による閉塞が生じ易くなるという問題があった。すなわち、従来の車両用内燃機関の排気再循環装置にあっては、ＥＧＲクーラやＥＧＲバルブにスモークの堆積物による閉塞が生じるのを回避しつつ、ＮＯｘの大幅な低減を図ることが困難であった。   However, in the conventional exhaust gas recirculation device for a vehicle internal combustion engine as described above, in the configuration in which the catalyst is mounted before the EGR cooler, the temperature of the EGR gas that should be cooled by the EGR cooler increases. As a result, there were difficulties in reducing smoke and NOx, and the EGR cooler was easily clogged. On the other hand, in the configuration in which the exhaust gas recirculation that bypasses the EGR cooler increases, the concentration of HC (hydrocarbon) and CO (carbon monoxide) in the exhaust gas increases when the EGR rate is increased, and the downstream EGR valve However, there is a problem that clogging with deposits is likely to occur. In other words, it is difficult for a conventional exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine for a vehicle to significantly reduce NOx while avoiding the occurrence of blockage caused by smoke deposits in the EGR cooler and the EGR valve. It was.

そこで、本発明は、ＥＧＲクーラやＥＧＲバルブにスモークの堆積物による閉塞が生じるのを回避しつつ、ＮＯｘの大幅な低減を図ることができる車両用内燃機関の排気再循環装置を提供することを目的とするものである。   Accordingly, the present invention provides an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine for a vehicle, which can significantly reduce NOx while avoiding the blockage of smoke deposits on an EGR cooler or an EGR valve. It is the purpose.

本発明に係る車両用内燃機関の排気再循環装置は、上記目的達成のため、（１）車両用内燃機関の排気通路側から吸気通路側に排気の一部を還流させる排気還流通路の一部を冷却通路とする排気冷却器と、前記排気還流通路の下流側に配置され、前記排気還流通路から前記吸気通路側への排気還流量を変化させるように開度を変化させることができる排気還流バルブと、前記吸気通路側に還流する排気を前記排気冷却器をバイパスして前記排気還流バルブに供給するバイパス通路上に配置され、前記バイパス通路を通る排気量を変化させるように開度を変化させることができるバイパスバルブと、前記排気還流バルブと前記バイパスバルブの間の前記バイパス通路上に配置され、前記バイパス通路を通る排気を浄化する触媒ユニットと、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段の検出情報に基づいて前記内燃機関の排気中に含まれる炭化水素およびスモークのうち少なくとも一方の濃度レベルを判定し、該判定結果に応じて前記バイパスバルブの開度を制御するバイパス制御手段と、を備えたものである。   In order to achieve the above object, an exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine for a vehicle according to the present invention (1) a part of an exhaust gas recirculation passage for recirculating a part of exhaust gas from an exhaust passage side to an intake passage side of the internal combustion engine for a vehicle. And an exhaust gas recirculation system that is disposed downstream of the exhaust gas recirculation passage and whose opening degree can be changed so as to change the exhaust gas recirculation amount from the exhaust gas recirculation passage to the intake air passage side. A valve and a bypass passage that supplies exhaust gas recirculated to the intake passage side to the exhaust gas recirculation valve by bypassing the exhaust cooler, and the opening degree is changed so as to change the exhaust amount passing through the bypass passage A bypass valve that can be disposed, a catalyst unit that is disposed on the bypass passage between the exhaust gas recirculation valve and the bypass valve and purifies exhaust gas that passes through the bypass passage, and An operating state detecting means for detecting an operating state of the fuel engine, and determining a concentration level of at least one of hydrocarbons and smoke contained in the exhaust gas of the internal combustion engine based on detection information of the operating state detecting means; Bypass control means for controlling the opening degree of the bypass valve according to the determination result.

この構成により、内燃機関の排気中に含まれる炭化水素およびスモークのうち少なくとも一方の濃度レベルが運転状態検出手段の検出情報に基づいて判定され、その判定結果に応じてバイパスバルブの開度が制御される。この場合、触媒ユニットで発熱した排気ガスが排気冷却器で再度冷却されることはなく、吸気温度が上昇するから、排気ガスに含まれるＴＨＣ（全炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）の濃度が有効に低減される。したがって、従来はＴＨＣが大幅に増加してしまうために制約されていた軽負荷運転領域における排気再循環量を増量させ、ＮＯｘの低減を図ることができる。また、高負荷側では、排気冷却器側に排気還流させることができ、排気冷却器の性能を悪化させる弊害もない。なお、ここにいうバイパスバルブの開度制御は、ＯＮ／ＯＦＦ制御であっても可変制御であってもよい。   With this configuration, the concentration level of at least one of hydrocarbons and smoke contained in the exhaust gas of the internal combustion engine is determined based on the detection information of the operating state detection means, and the opening degree of the bypass valve is controlled according to the determination result Is done. In this case, the exhaust gas generated by the catalyst unit is not cooled again by the exhaust cooler, and the intake air temperature rises. Therefore, the concentrations of THC (total hydrocarbons) and CO (carbon monoxide) contained in the exhaust gas Is effectively reduced. Therefore, it is possible to increase the exhaust gas recirculation amount in the light load operation region, which has been conventionally limited because the THC greatly increases, thereby reducing NOx. Further, on the high load side, the exhaust gas can be recirculated to the exhaust cooler side, and there is no adverse effect that deteriorates the performance of the exhaust cooler. The opening control of the bypass valve mentioned here may be ON / OFF control or variable control.

上記車両用内燃機関の排気再循環装置においては、前記運転状態検出手段が、前記内燃機関の回転数と負荷を検出するとともに前記内燃機関の吸気管内の空気の温度および圧力を検出し、前記バイパス制御手段が、前記炭化水素およびスモークのうち少なくとも一方の濃度レベルと、前記吸気管内の空気の温度および圧力とに応じて、前記バイパスバルブの開度を制御する。 In the exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine for a vehicle , the operating state detecting means detects the rotation speed and load of the internal combustion engine and detects the temperature and pressure of air in the intake pipe of the internal combustion engine, and the bypass The control means controls the opening degree of the bypass valve according to the concentration level of at least one of the hydrocarbon and smoke and the temperature and pressure of the air in the intake pipe .

したがって、エンジン回転数と負荷の検出情報に基づいて、排気中に含まれる炭化水素およびスモークのうち少なくとも一方の濃度レベルが的確に判定でき、従来はＴＨＣが大幅に増加してしまうために制約されていた軽負荷運転領域における排気再循環量を増量させ、ＮＯｘの低減を図ることができる。また、既存の運転状態検出手段を用いて制御手段が作動できることになる。しかも、前記炭化水素およびスモークのうち少なくとも一方の濃度レベルだけでバイパスバルブの開度を制御する場合に比べて、排気還流バルブの閉塞等のアクチュエータ類の劣化および環境条件の影響を受け難くなり、スモークやＴＨＣの排出量の増加を抑えることができる。 Therefore , the concentration level of at least one of the hydrocarbons and smoke contained in the exhaust gas can be accurately determined based on the information on the engine speed and the load detection, which is conventionally limited because the THC greatly increases. It is possible to increase the exhaust gas recirculation amount in the light load operation region, and to reduce NOx. Further, the control means can be operated using the existing operation state detection means. Moreover, compared to the case where the opening degree of the bypass valve is controlled only by the concentration level of at least one of the hydrocarbon and smoke, it becomes less susceptible to the deterioration of the actuators such as the closure of the exhaust gas recirculation valve and the environmental conditions, An increase in smoke and THC emissions can be suppressed.

上記（１）に記載の車両用内燃機関の排気再循環装置は、（２）前記バイパス制御手段が、前記内燃機関の排気中に含まれる炭化水素の濃度が他の運転領域より増大する第１運転領域と、前記内燃機関の排気中に含まれるスモークの濃度が他の運転領域より増大する第２運転領域と、前記第１運転領域および前記第２運転領域より高出力となる第３運転領域とのうち、いずれの運転領域で前記内燃機関が運転されているかを前記運転状態検出手段の検出情報に基づいて判定し、該判定結果に基づいて前記バイパスバルブの開度を制御するのが好ましい。 In the exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine for a vehicle described in ( 1) above, ( 2 ) the first control in which the bypass control means increases the concentration of hydrocarbons contained in the exhaust gas of the internal combustion engine as compared with other operating regions. An operating region, a second operating region in which the concentration of smoke contained in the exhaust gas of the internal combustion engine increases from other operating regions, and a third operating region in which the output is higher than that of the first operating region and the second operating region. It is preferable to determine in which operating region the internal combustion engine is operating based on detection information of the operating state detecting means, and to control the opening degree of the bypass valve based on the determination result. .

この場合、特に、排気中に含まれる炭化水素や一酸化炭素の濃度が他の運転領域より増大する第１運転領域において、従来と同等の炭化水素レベルでＥＧＲ量を増量するころで、ＮＯｘの大幅低減ができる。なお、第２運転領域においては、第３運転領域に近付くほど排気冷却気側を流れる排気量が多くなるようにバイパスバルブ開度を変化させるのが好ましく、第３運転領域では排気再循環をカットするのが好ましい。   In this case, in particular, in the first operation region where the concentration of hydrocarbons and carbon monoxide contained in the exhaust gas is higher than in other operation regions, the amount of NOx is increased when the EGR amount is increased at a hydrocarbon level equivalent to the conventional one. It can be greatly reduced. In the second operation region, it is preferable to change the opening of the bypass valve so that the exhaust amount flowing on the exhaust cooling air side increases as it approaches the third operation region. In the third operation region, the exhaust gas recirculation is cut off. It is preferable to do this.

さらに、上記（１）又は（２）に記載の車両用内燃機関の排気再循環装置においては、（３）前記内燃機関の出力特性と運転条件に応じて設定される排気再循環率の目標値を記憶する記憶手段と、前記排気還流バルブの開度を検出するバルブ開度検出手段と、前記運転状態検出手段および前記バルブ開度検出手段の検出情報に基づき、前記内燃機関の運転状態に応じた排気再循環率の目標値と前記排気還流バルブの開度に対応する実排気再循環率の偏差を縮小するよう前記排気還流バルブの開度を制御するフィードバック制御手段と、をさらに備え、前記バイパス制御手段が、前記バイパスバルブの開度を変化させるときには、前記フィードバック制御手段による前記排気還流バルブの開度の制御を停止させるものであるのが好ましい。 Further, in the exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine for a vehicle described in ( 1) or (2) above, ( 3 ) a target value of an exhaust gas recirculation rate set in accordance with output characteristics and operating conditions of the internal combustion engine In accordance with the operating state of the internal combustion engine based on detection information of the operating state detecting unit and the valve opening detecting unit. Feedback control means for controlling the opening degree of the exhaust gas recirculation valve so as to reduce the deviation between the target value of the exhaust gas recirculation rate and the actual exhaust gas recirculation rate corresponding to the opening degree of the exhaust gas recirculation valve, When the bypass control means changes the opening degree of the bypass valve, it is preferable that the control of the opening degree of the exhaust gas recirculation valve by the feedback control means is stopped.

この構成により、前記炭化水素およびスモークのうち少なくとも一方の濃度レベル、あるいは更に吸気管内の空気の温度および圧力に基づくバイパスバルブの開度制御と、排気還流バルブの開度を制御するフィードバック制御とが干渉してハンチングを生じ、収束しないといったことが防止される。   With this configuration, the opening control of the bypass valve based on the concentration level of at least one of the hydrocarbon and smoke, or the temperature and pressure of the air in the intake pipe, and the feedback control for controlling the opening of the exhaust gas recirculation valve are provided. It is prevented that hunting occurs due to interference and does not converge.

また、上記（３）に記載の車両用内燃機関の排気再循環装置においては、（４）前記バイパス制御手段が、前記バイパスバルブの開度を変化させるときの変化量に応じて、前記フィードバック制御手段による前記排気還流バルブの開度の制御を停止させる停止時間を可変設定するものであるのがよい。 In the exhaust gas recirculation device for a vehicle internal combustion engine described in ( 3 ) above, ( 4 ) the feedback control according to the amount of change when the bypass control means changes the opening of the bypass valve. It is preferable that the stop time for stopping the control of the opening degree of the exhaust gas recirculation valve by means is variably set.

この構成により、バイパスバルブの開度変化に要する必要最低限の時間だけフィードバック制御手段による排気還流バルブの開度制御を停止させることができ、排気再循環制御の追従性を担保して所要のＮＯｘレベルを確保することができる。   With this configuration, the opening control of the exhaust gas recirculation valve by the feedback control means can be stopped only for the minimum necessary time required for changing the opening degree of the bypass valve, and the followability of the exhaust gas recirculation control is ensured and the required NOx is ensured. A level can be secured.

さらに、上記（４）に記載の車両用内燃機関の排気再循環装置においては、（５）前記バイパス制御手段が、前記運転状態検出手段の検出情報に基づいて前記内燃機関が過渡運転状態にあるか否かを判定し、前記内燃機関の過渡運転状態であると判定したときには前記停止時間を定常状態における前記停止時間より短時間に制限するのが好ましい。 Further, in the exhaust gas recirculation device for a vehicle internal combustion engine described in ( 4 ) above, ( 5 ) the bypass control means is in a transient operation state based on detection information of the operation state detection means. It is preferable to limit the stop time to a time shorter than the stop time in the steady state when it is determined whether the internal combustion engine is in a transient operation state.

この場合、内燃機関の過渡運転状態では、フィードバック制御手段による排気還流バルブの開度制御停止時間が、例えば所定の上限時間内に制限されるので、過渡運転時においても排気再循環制御の追従性を担保して所要のＮＯｘレベルを確保することができる。   In this case, in the transient operation state of the internal combustion engine, the opening control stop time of the exhaust gas recirculation valve by the feedback control means is limited, for example, within a predetermined upper limit time, so that the followability of the exhaust gas recirculation control even during transient operation To ensure the required NOx level.

本発明によれば、内燃機関の排気中に含まれる炭化水素およびスモークのうち少なくとも一方の濃度レベルに応じてバイパスバルブの開度を制御するようにしているので、触媒ユニットで発熱した排気ガスを排気冷却器で再度冷却することなく再循環させて排気ガスに含まれるＴＨＣ、ＣＯの濃度を有効に低減させることができ、従来はＴＨＣが大幅に増加してしまうために制約されていた軽負荷運転領域における排気再循環量を増量させ、ＮＯｘ低減を図ることができ、排気冷却器や排気還流バルブにスモークの堆積物による閉塞が生じるのを回避しつつ、ＮＯｘの大幅な低減を図ることができる車両用内燃機関の排気再循環装置を提供することができる。   According to the present invention, the opening degree of the bypass valve is controlled according to the concentration level of at least one of the hydrocarbons and smoke contained in the exhaust gas of the internal combustion engine. It is possible to effectively reduce the concentration of THC and CO contained in the exhaust gas by recirculation without re-cooling with the exhaust cooler. Conventionally, the light load has been limited because THC is greatly increased. The amount of exhaust gas recirculation in the operating region can be increased to reduce NOx, and NOx can be greatly reduced while avoiding the blockage of smoke deposits on the exhaust cooler and exhaust gas recirculation valve. It is possible to provide an exhaust gas recirculation device for a vehicle internal combustion engine.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、本発明の一実施形態に係る車両用内燃機関の排気再循環装置を示す図であり、本発明を多気筒ディーゼル機関に適用した例を示している。また、図２は、一実施形態の排気再循環装置における排気冷却器周辺の構成を示す部分拡大図で、（ａ）はそのバイパス通路を開放させるとともにＥＧＲバルブ（排気還流バルブ）を開弁させた状態を示し、（ｂ）はバイパス通路を閉止させるとともにＥＧＲバルブを開弁させた状態を示している。   FIG. 1 is a diagram showing an exhaust gas recirculation device for a vehicle internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, and shows an example in which the present invention is applied to a multi-cylinder diesel engine. FIG. 2 is a partially enlarged view showing the configuration around the exhaust cooler in the exhaust gas recirculation apparatus according to the embodiment. FIG. 2 (a) opens the bypass passage and opens the EGR valve (exhaust gas recirculation valve). (B) shows a state where the bypass passage is closed and the EGR valve is opened.

まず、その構成について説明する。   First, the configuration will be described.

図１に示すように、車両用内燃機関であるエンジン１０は複数の気筒１１を有しており、このエンジン１０には、各気筒１１内の燃焼室（詳細を図示していない）に燃料を噴射するコモンレール型の燃料噴射装置１２と、燃焼室に空気を吸入させる吸気装置１３と、燃焼室からの排気ガスを排気させる排気装置１４と、排気装置１４内の排気エネルギを利用して吸気装置１３内の空気を圧縮し燃焼室に空気を過給するターボ過給機１５と、排気の一部を吸気側に還流させ再循環させる排気還流装置１６とが装備されている。   As shown in FIG. 1, an engine 10 that is an internal combustion engine for a vehicle has a plurality of cylinders 11. The engine 10 supplies fuel to combustion chambers (not shown in detail) in each cylinder 11. Common rail type fuel injection device 12 for injecting, intake device 13 for sucking air into the combustion chamber, exhaust device 14 for exhausting exhaust gas from the combustion chamber, and intake device using exhaust energy in exhaust device 14 A turbocharger 15 that compresses the air in 13 and supercharges the air in the combustion chamber, and an exhaust gas recirculation device 16 that recirculates and recirculates a part of the exhaust gas to the intake side are provided.

燃料噴射装置１２は、図外の燃料タンクから燃料を汲み上げて高圧の燃圧（燃料圧力）に加圧し吐出するサプライポンプ２１と、そのサプライポンプ２１からの燃料が導入されるコモンレール２２と、このコモンレール２２を通して供給される燃料を後述するＥＣＵ（電子制御ユニット）５０からの噴射指令信号に対応するタイミング及び開度（デューティー比）で燃焼室内に噴射する燃料噴射弁２３とを含んで構成されている。   The fuel injection device 12 includes a supply pump 21 that pumps fuel from a fuel tank (not shown), pressurizes the fuel to a high fuel pressure (fuel pressure), and discharges the fuel, a common rail 22 into which fuel from the supply pump 21 is introduced, and the common rail And a fuel injection valve 23 that injects the fuel supplied through the cylinder 22 into the combustion chamber at a timing and opening degree (duty ratio) corresponding to an injection command signal from an ECU (Electronic Control Unit) 50 described later. .

サプライポンプ２１は例えばエンジン１０の回転動力を利用して駆動され、コモンレール２２はサプライポンプ２１から供給された高圧燃料を均等に保ちながら複数の燃料噴射弁２３に分配・供給する。燃料噴射弁２３は、電磁駆動される公知のニードル弁で構成され、所定時間毎のパルス状の噴射指令信号に応じてその所定時間中の開弁時間の比率を制御されることにより、噴射指令信号に応じた燃料噴射量の燃料（例えば軽油）を燃焼室内に噴射・供給することができる。   The supply pump 21 is driven using, for example, the rotational power of the engine 10, and the common rail 22 distributes and supplies the high-pressure fuel supplied from the supply pump 21 to the plurality of fuel injection valves 23 while keeping it even. The fuel injection valve 23 is constituted by a known needle valve that is electromagnetically driven, and the injection command is controlled by controlling the ratio of the valve opening time during the predetermined time in accordance with a pulse-like injection command signal for every predetermined time. Fuel (for example, light oil) of a fuel injection amount corresponding to the signal can be injected and supplied into the combustion chamber.

燃料噴射装置１２は、さらに、サプライポンプ２１で汲み上げた燃料の一部を排気装置１４内に噴射する燃料添加ノズル２４を有しており、燃料添加ノズル２４は所定圧以上の燃圧で燃料が付与されたときに開弁して、排気装置１４の排気マニホルド４１内に燃料を噴射するようになっている。   The fuel injection device 12 further includes a fuel addition nozzle 24 that injects a part of the fuel pumped up by the supply pump 21 into the exhaust device 14, and the fuel addition nozzle 24 applies fuel at a fuel pressure equal to or higher than a predetermined pressure. When it is done, the valve is opened to inject fuel into the exhaust manifold 41 of the exhaust device 14.

吸気装置１３には、吸気マニホルド３１と、それより上流側の吸気管３２と、吸気管３２の上流側でフィルタにより吸入空気を清浄化するエアクリーナ３３と、ターボ過給機１５より下流側で過給により昇温した吸入空気を冷却するインタークーラ３４と、吸入空気流量（新気の吸気量）を検出するエアフローメータ３５と、エンジン１０内への吸気量を調整するスロットルバルブ３６と、吸気マニホルド３１内の吸気（吸入空気）の温度を検知する吸気温度センサ３７と、吸気マニホルド３１内の吸気の圧力（過給圧）を検知する吸気管内圧力センサ３８とが、それぞれ装着されている。また、ターボ過給機１５の近傍の吸気管３２にはターボ過給機１５をバイパスする吸気バイパス通路３２ａが設けられおり、その吸気バイパス通路３２ａの開閉を制御する吸気バイパスバルブ３９が装着されている。これらの構成自体は公知のものと同様である。   The intake device 13 includes an intake manifold 31, an intake pipe 32 upstream of the intake manifold 31, an air cleaner 33 that cleans intake air using a filter on the upstream side of the intake pipe 32, and excess air on the downstream side of the turbocharger 15. An intercooler 34 that cools the intake air whose temperature has been raised by the supply, an air flow meter 35 that detects an intake air flow rate (fresh air intake amount), a throttle valve 36 that adjusts the intake air amount into the engine 10, and an intake manifold An intake air temperature sensor 37 that detects the temperature of the intake air (intake air) in 31 and an intake pipe pressure sensor 38 that detects the pressure (supercharging pressure) of the intake air in the intake manifold 31 are mounted. The intake pipe 32 near the turbocharger 15 is provided with an intake bypass passage 32a that bypasses the turbocharger 15, and an intake bypass valve 39 that controls opening and closing of the intake bypass passage 32a is mounted. Yes. These configurations are the same as those known.

排気装置１４は、排気マニホルド４１と、それより下流側の排気管４２と、ターボ過給機１５より下流側の排気管４２に装着された排気後処理装置４４と、を含んで構成されている。排気後処理装置４４は、例えば排気中の酸素濃度や未燃燃料成分（ＨＣ）を適宜調整することで、排気中のＮＯｘをＮＯ２やＮＯに還元し排気中のＨＣやＣＯと反応させてＮ２としたり、ＨＣやＣＯを酸化させてＨ２ＯやＣＯ２としたりすることができ、燃料添加ノズル２４からの燃料噴射はそのために利用できるようになっている。 The exhaust device 14 includes an exhaust manifold 41, an exhaust pipe 42 on the downstream side thereof, and an exhaust aftertreatment device 44 attached to the exhaust pipe 42 on the downstream side of the turbocharger 15. . The exhaust aftertreatment device 44 reduces NOx in the exhaust to NO 2 or NO and reacts with HC or CO in the exhaust by appropriately adjusting, for example, the oxygen concentration or unburned fuel component (HC) in the exhaust. N 2 , or HC or CO can be oxidized to H 2 O or CO 2, and fuel injection from the fuel addition nozzle 24 can be used for that purpose.

ターボ過給機１５は、互いに回転方向一体に連結された吸入空気コンプレッサ１５ａおよび排気タービン１５ｂを有し、排気タービン１５ｂを排気エネルギにより回転させて吸入空気コンプレッサ１５ａを回転させるもので、エンジン１０内に正圧の空気を吸入させることができる。   The turbocharger 15 includes an intake air compressor 15a and an exhaust turbine 15b that are integrally connected to each other in the rotation direction, and rotates the intake air compressor 15a by rotating the exhaust turbine 15b with exhaust energy. Can inhale positive pressure air.

ターボ過給機１５における排気タービン１５ｂは、例えば公知の可変ノズル方式のものであり、詳細は図示しないが、タービン翼周りの排気通路に複数の可動ノズルベーンが配置され、その可動ノズルベーンの回動によって排気タービン１５ｂを駆動する排気の流速（タービン翼に対する相対流速）を増加させるように可変ノズルを絞り、あるいは、その相対流速を減少させるように可変ノズルを開くことができる。この可変ノズル方式のターボ過給機１５の可変ノズルを操作するアクチュエータ（図示していない）はＥＣＵ５０によって制御されるようになっている。   The exhaust turbine 15b in the turbocharger 15 is of, for example, a known variable nozzle type, and although not shown in detail, a plurality of movable nozzle vanes are arranged in the exhaust passage around the turbine blades, and the movable nozzle vanes rotate. The variable nozzle can be throttled to increase the flow rate of exhaust gas that drives the exhaust turbine 15b (relative flow rate with respect to the turbine blades), or the variable nozzle can be opened to decrease the relative flow rate. An actuator (not shown) for operating the variable nozzles of the variable nozzle type turbocharger 15 is controlled by the ECU 50.

排気還流装置１６は、エンジン１０内の燃焼室をバイパスして排気マニホルド４１内の排気通路と吸気マニホルド３１内の吸気通路とを連通させる排気還流用のＥＧＲ通路６１（排気還流通路）を有しており、このＥＧＲ通路６１には、排気還流量を調整するＥＧＲバルブ６２（排気還流バルブ）と、ＥＧＲ通路６１を通って還流する排気を冷却するＥＧＲクーラ６３（排気冷却器）とが設けられている。ＥＧＲ通路６１は、エンジン１０の排気通路側から吸気通路側に排気の一部を還流させる排気還流通路であり、ＥＧＲクーラ６３はその排気還流通路の一部を冷却通路としている。また、ＥＧＲバルブ６２は、排気還流通路を吸気通路に接続させる開弁状態と、その接続を制限、例えば遮断する閉弁状態とに切り替え可能になっており、例えば所定時間当りの開弁指示信号の供給時間の長さ（デューティー比）を変化させることでその開度を制御することができるようになっている。勿論、ＥＧＲバルブ６２は、回動式の弁体の回動角度を全開位置から全閉位置までの間で変化させるようなタイプのものでもよい。   The exhaust gas recirculation device 16 has an exhaust gas recirculation EGR passage 61 (exhaust gas recirculation passage) that bypasses the combustion chamber in the engine 10 and connects the exhaust passage in the exhaust manifold 41 and the intake passage in the intake manifold 31. The EGR passage 61 is provided with an EGR valve 62 (exhaust recirculation valve) for adjusting the exhaust gas recirculation amount, and an EGR cooler 63 (exhaust cooler) for cooling the exhaust gas recirculated through the EGR passage 61. ing. The EGR passage 61 is an exhaust gas recirculation passage that recirculates part of the exhaust gas from the exhaust passage side of the engine 10 to the intake passage side, and the EGR cooler 63 uses a part of the exhaust gas recirculation passage as a cooling passage. Further, the EGR valve 62 can be switched between a valve opening state in which the exhaust gas recirculation passage is connected to the intake passage and a valve closing state in which the connection is restricted, for example, shut off, for example, a valve opening instruction signal per predetermined time. The opening degree can be controlled by changing the length (duty ratio) of the supply time. Of course, the EGR valve 62 may be of a type that changes the rotation angle of the rotary valve body from the fully open position to the fully closed position.

排気還流装置１６には、さらに、排気通路側から吸気通路側に還流する排気をＥＧＲクーラ６３をバイパスしてＥＧＲバルブ６２に供給することができるバイパス通路６４と、ＥＧＲクーラ６３の入口６３ａの近傍に位置するＥＧＲ通路６１からバイパス通路６４への分岐部分に配置されたＥＧＲクーラバイパスバルブ６５（バイパスバルブ）と、排気ガス中の未燃燃料分を酸化処理するフロースルー型のＥＧＲ酸化触媒である触媒ユニット６６とが設けられている。ここで、ＥＧＲクーラバイパスバルブ６５は、バイパス通路６４を通る排気量を変化させるように開度を変化させることができるバイパスバルブとなっており、例えばバイパス通路６４を開放する開弁状態と、このバイパス通路６４を閉止する閉弁状態との間で開度を変化させることができるようになっている。また、ＥＧＲクーラバイパスバルブ６５は、例えば所定時間当りの開弁指示信号供給時間の長さ（デューティー比）を変化させることで開度を制御することができるようになっている。なお、ＥＧＲクーラバイパスバルブ６５は、回動式の弁体の停止角度に応じて開度が決まるようなタイプのものでもよい。   The exhaust gas recirculation device 16 further includes a bypass passage 64 through which the exhaust gas recirculated from the exhaust passage side to the intake passage side can be supplied to the EGR valve 62 by bypassing the EGR cooler 63, and the vicinity of the inlet 63a of the EGR cooler 63 And an EGR cooler bypass valve 65 (bypass valve) disposed at a branch portion from the EGR passage 61 to the bypass passage 64, and a flow-through type EGR oxidation catalyst for oxidizing unburned fuel in the exhaust gas. A catalyst unit 66 is provided. Here, the EGR cooler bypass valve 65 is a bypass valve that can change the opening degree so as to change the exhaust amount passing through the bypass passage 64. For example, the EGR cooler bypass valve 65 has an open state in which the bypass passage 64 is opened, The opening degree can be changed between the valve closing state in which the bypass passage 64 is closed. Further, the opening degree of the EGR cooler bypass valve 65 can be controlled, for example, by changing the length (duty ratio) of the valve opening instruction signal supply time per predetermined time. The EGR cooler bypass valve 65 may be of a type in which the opening degree is determined according to the stop angle of the rotary valve body.

図２に示すように、ＥＧＲバルブ６２は、具体的には、例えば弁体部６２ａを駆動部６２ｂによって同図中の上下方向に移動させ、ＥＧＲ通路６１内に位置する連通穴６２ｃを開閉するようになっており、例えば公知のＤＣモータ駆動式の高応答のものである。また、ＥＧＲクーラバイパスバルブ６５は、その開弁によりバイパス通路６４を開放するとともにＥＧＲクーラ６３の入口６３ａ側を閉止し、図２（ｂ）に示すように、その閉弁によりバイパス通路６４を閉止するとともにＥＧＲクーラ６３入口６３ａ側を開放するようになっている。このＥＧＲクーラバイパスバルブ６５は、支持軸部６５ａにより板状の弁体部６５ｂを回動させることで、図２（ａ）中に実線で示す開弁位置と図２（ｂ）中に実線で示す閉弁位置とに切り替えられるようになっている。   As shown in FIG. 2, specifically, the EGR valve 62 opens and closes the communication hole 62c located in the EGR passage 61 by moving, for example, the valve body portion 62a in the vertical direction in the drawing by the drive portion 62b. For example, it is a known DC motor drive type high response type. The EGR cooler bypass valve 65 opens the bypass passage 64 by opening the valve and closes the inlet 63a side of the EGR cooler 63, and closes the bypass passage 64 by closing the valve as shown in FIG. At the same time, the EGR cooler 63 inlet 63a side is opened. The EGR cooler bypass valve 65 rotates the plate-shaped valve body 65b by the support shaft 65a, thereby opening the valve open position indicated by a solid line in FIG. 2A and the solid line in FIG. 2B. It is possible to switch to the valve closing position shown.

一方、サプライポンプ２１の通電制御、燃料噴射弁２３による燃料噴射量の制御、スロットルバルブ３６の開度制御、吸気バイパスバルブ３９の開度制御、ＥＧＲバルブ６２やＥＧＲクーラバイパスバルブ６５の開度制御等は、ＥＣＵ５０（バイパス制御手段）による電子制御によってなされるようになっており、ＥＣＵ５０は所定時間毎に所定の制御プログラムを実行するように構成されている。   On the other hand, energization control of the supply pump 21, control of the fuel injection amount by the fuel injection valve 23, opening control of the throttle valve 36, opening control of the intake bypass valve 39, opening control of the EGR valve 62 and the EGR cooler bypass valve 65 And the like are performed by electronic control by the ECU 50 (bypass control means), and the ECU 50 is configured to execute a predetermined control program every predetermined time.

図１に示すように、ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１、ＲＯＭ（Read Only Memory）５２、ＲＡＭ（Random Access Memory）５３、ＥＥＰＲＯＭ５４（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）、Ａ／Ｄ変換器やバッファ等を含む入力インターフェース回路５６、および、駆動回路等を含む出力インターフェース回路５７を含んで構成されている。   As shown in FIG. 1, the ECU 50 includes a CPU (Central Processing Unit) 51, a ROM (Read Only Memory) 52, a RAM (Random Access Memory) 53, an EEPROM 54 (Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory), and an A / D converter. And an input interface circuit 56 including a buffer and the like, and an output interface circuit 57 including a drive circuit and the like.

ＥＣＵ５０の入力インターフェース回路５６には、エアフローメータ３５、吸気温度センサ３７、吸気管内圧力センサ３８、ＥＧＲバルブ６２の弁体部６２ａの変位（バルブリフト量）からＥＧＲバルブ６２の開度を検出するＥＧＲバルブ開度センサ６８（バルブ開度検出手段）、図外のアクセルペダルの踏み込みを検出するアクセル開度センサ７１、スロットルバルブ３６の開度を検出するスロットル開度センサ７２、所定角度単位のクランク回転からエンジン回転数に対応する信号を出力するエンジン回転数センサ７３、エンジン１０が搭載された車両の走行速度または車輪回転速度を検出する車速センサ７４等がそれぞれ接続されており、これらのセンサ群３５、３７、３８、６８および７１〜７４からの情報がＥＣＵ５０に取り込まれるようになっている。   The input interface circuit 56 of the ECU 50 includes an EGR that detects the opening degree of the EGR valve 62 from the displacement (valve lift amount) of the valve body 62a of the air flow meter 35, the intake air temperature sensor 37, the intake pipe pressure sensor 38, and the EGR valve 62. A valve opening sensor 68 (valve opening detecting means), an accelerator opening sensor 71 for detecting depression of an accelerator pedal (not shown), a throttle opening sensor 72 for detecting the opening of the throttle valve 36, and crank rotation in a predetermined angle unit Are connected to an engine speed sensor 73 for outputting a signal corresponding to the engine speed, a vehicle speed sensor 74 for detecting a traveling speed or a wheel rotational speed of a vehicle on which the engine 10 is mounted, and the sensor group 35. , 37, 38, 68 and information from 71 to 74 are taken into the ECU 50 It has become to so that.

ＥＣＵ５０の出力インターフェース回路５７には、図示しないそれぞれの駆動回路を介してサプライポンプ２１、複数の燃料噴射弁２３、ＥＧＲバルブ６２およびＥＧＲクーラバイパスバルブ６５が接続されている。   The supply interface 21, the plurality of fuel injection valves 23, the EGR valve 62, and the EGR cooler bypass valve 65 are connected to the output interface circuit 57 of the ECU 50 through respective drive circuits (not shown).

ＥＣＵ５０のＲＯＭ５２には、入力インターフェース回路５６に取り込まれるアクセル開度センサ７１からの要求負荷と、エンジン回転数センサ７３からのエンジン回転数等を所定時間毎に取り込んで、エンジン１０の燃焼室内への燃料噴射量を算出するための演算処理プログラムが格納されている。   The required load from the accelerator opening sensor 71 taken into the input interface circuit 56 and the engine speed from the engine speed sensor 73 are taken into the ROM 52 of the ECU 50 at predetermined time intervals, and the engine 52 enters the combustion chamber of the engine 10. An arithmetic processing program for calculating the fuel injection amount is stored.

また、ＲＯＭ５２（記憶手段）には、エンジン１０の各運転状態について予め測定された炭化水素排出量を記憶させたＨＣマップと、ＮＯｘ低減のために最適なＥＧＲ率をエンジン１０の運転状態であるエンジン回転数および負荷（例えばアクセル開度あるいは燃料噴射量に代表される）に応じて目標値ＥＧＲ率となるように設定されたＥＧＲバルブ開度マップと、エンジン回転数および負荷に基づいてエンジン１０の排気中に含まれるＨＣ（炭化水素）およびスモークのうち少なくとも一方の濃度レベルを判定するための濃度判定プログラムと、その濃度判定の結果に応じてＥＧＲクーラバイパスバルブ６５の開度を制御するバイパス制御プログラムとが、それぞれ格納されている。   Further, the ROM 52 (storage means) stores the HC map in which the hydrocarbon emission amount measured in advance for each operation state of the engine 10 and the optimum EGR rate for NOx reduction are the operation state of the engine 10. The engine 10 is based on the EGR valve opening map set so as to achieve the target value EGR rate according to the engine speed and the load (for example, represented by the accelerator opening or the fuel injection amount), and the engine speed and the load. Concentration determination program for determining the concentration level of at least one of HC (hydrocarbon) and smoke contained in the exhaust gas, and bypass for controlling the opening degree of the EGR cooler bypass valve 65 according to the result of the concentration determination Each control program is stored.

図３は、本実施形態に係る車両用内燃機関の排気再循環装置における運転領域毎のＥＧＲ制御の切り替えのイメージを示す説明図である。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing an image of switching EGR control for each operation region in the exhaust gas recirculation device for the vehicle internal combustion engine according to the present embodiment.

この図３に示すように、ＲＯＭ５２の格納された濃度判定プログラムおよびバイパス制御プログラムは、エンジン１０の排気中に含まれるＴＨＣ（全炭化水素）やＣＯ（一酸化炭素）の濃度が他の運転領域より増大するＥＧＲクーラバイパス領域Ａ１（第１運転領域）と、エンジン１０の排気中に含まれるスモークの濃度が他の運転領域より増大するＥＧＲクーラ領域Ａ２（第２運転領域）と、ＥＧＲクーラバイパス領域Ａ１およびＥＧＲクーラ領域Ａ２より高出力となるＥＧＲカット領域Ａ３（第３運転領域）とのうち、いずれの運転領域でエンジン１０が運転されているかをセンサ群３５、３７、３８、６８および７１〜７４の検出情報、特にエンジン回転数（ｒｐｍ）とエンジン負荷（Ｎ・ｍ）に基づいて判定し、その判定結果に基づいてＥＧＲクーラバイパスバルブ６５の開度を制御するものである。   As shown in FIG. 3, the concentration determination program and bypass control program stored in the ROM 52 have THC (total hydrocarbons) and CO (carbon monoxide) concentrations contained in the exhaust of the engine 10 in other operating regions. EGR cooler bypass region A1 (first operating region) that increases further, EGR cooler region A2 (second operating region) in which the concentration of smoke contained in the exhaust of the engine 10 increases from other operating regions, and EGR cooler bypass The sensor groups 35, 37, 38, 68 and 71 indicate which operating region of the EGR cut region A3 (third operating region) where the output is higher than that of the region A1 and the EGR cooler region A2. -74 detection information, particularly based on the engine speed (rpm) and engine load (N · m), and based on the determination result. Te and controls the opening degree of the EGR cooler bypass valve 65.

同図に示すように、ＥＧＲクーラバイパス領域Ａ１は、エンジン負荷およびエンジン回転数共に低い低出力の運転領域となり、ＥＧＲクーラ領域Ａ２（第２運転領域）は、ＥＧＲクーラバイパス領域Ａ１よりも高負荷および高エンジン回転数側の運転領域となり、ＥＧＲカット領域Ａ３は、ＥＧＲクーラバイパス領域Ａ１およびＥＧＲクーラ領域Ａ２よりも更に高負荷および高エンジン回転数側の運転領域となっている。ここで、各領域Ａ１、Ａ２、Ａ３では、ＮＯｘ低減のためにＥＧＲガスの還流量を増加させる場合にそれによって増加する成分が異なり、ＥＧＲクーラバイパス領域Ａ１ではＴＨＣ（全炭化水素）やＣＯ（一酸化炭素）の濃度が高くなり、ＥＧＲクーラ領域Ａ２ではスモークの排出量が増加する。   As shown in the figure, the EGR cooler bypass region A1 is a low output operation region in which both the engine load and the engine speed are low, and the EGR cooler region A2 (second operation region) is higher in load than the EGR cooler bypass region A1. The EGR cut area A3 is an operation area on the higher load and higher engine speed side than the EGR cooler bypass area A1 and the EGR cooler area A2. Here, in each of the regions A1, A2, and A3, the component that increases when the EGR gas reflux amount is increased to reduce NOx is different. In the EGR cooler bypass region A1, THC (total hydrocarbons) and CO ( The concentration of carbon monoxide) increases, and the smoke emission increases in the EGR cooler region A2.

ＥＣＵ５０は、上述の濃度判定プログラムにより、エンジン回転数とエンジン負荷に基づいて、ＥＧＲクーラバイパス領域Ａ１、ＥＧＲクーラ領域Ａ２およびＥＧＲカット領域Ａ３の別を判定するとともに、ＥＧＲバルブ６２の開度値をＥＧＲ開度マップから抽出して、その開度値に対応する指令信号をＥＧＲバルブ６２の駆動部６２ｂに出力する。   The ECU 50 determines whether the EGR cooler bypass area A1, the EGR cooler area A2, and the EGR cut area A3 are different from each other based on the engine speed and the engine load by the above-described concentration determination program, and sets the opening value of the EGR valve 62. Extracted from the EGR opening degree map, and outputs a command signal corresponding to the opening degree value to the drive part 62 b of the EGR valve 62.

また、ＥＣＵ５０は、上述の濃度判定プログラムおよびバイパス制御プログラムにより、エンジン１０の運転領域がＥＧＲクーラバイパス領域Ａ１であると判定すると、ＥＧＲクーラ６３でなくバイパス通路６４を通して排気還流させ、エンジン１０の運転領域がＥＧＲクーラ領域Ａ２あると判定すると、ＥＧＲクーラ６３側の排気通路を開き、高負荷側、高回転側になるほどＥＧＲクーラ６３を通る排気の流量を増加させるように、ＥＧＲクーラバイパスバルブ６５の開度を制御するようになっている。すなわち、ＥＧＲクーラ領域Ａ２において、ＥＧＲクーラバイパスバルブ６５の開度は、ＥＧＲクーラバイパス領域Ａ１とＥＧＲクーラ領域Ａ２の境界線Ｂ１上の運転状態では１００％（バイパス側）となり、ＥＧＲクーラ領域Ａ２とＥＧＲカット領域Ａ３の境界線Ｂ２上の運転状態では０％（ＥＧＲクーラ側）となり、その間の運転状態においては境界線Ｂ２に近付くほどバイパス側開度を小さくしてＥＧＲクーラ６３を通る還流排気流量を増加させるようになっている。   If the ECU 50 determines that the operating region of the engine 10 is the EGR cooler bypass region A1 by the above-described concentration determination program and bypass control program, the ECU 50 causes the exhaust gas to recirculate through the bypass passage 64 instead of the EGR cooler 63, and When it is determined that the region is the EGR cooler region A2, the exhaust passage on the EGR cooler 63 side is opened, and the EGR cooler bypass valve 65 is configured to increase the flow rate of exhaust gas passing through the EGR cooler 63 as the load increases and the rotation speed increases. The opening is controlled. That is, in the EGR cooler region A2, the opening degree of the EGR cooler bypass valve 65 is 100% (bypass side) in the operating state on the boundary line B1 between the EGR cooler bypass region A1 and the EGR cooler region A2, and the EGR cooler region A2 In the operation state on the boundary line B2 of the EGR cut region A3, the return exhaust gas flow rate becomes 0% (EGR cooler side), and in the operation state during that time, the bypass side opening degree decreases as the boundary line B2 is approached, and the recirculation exhaust gas flow rate passes through the EGR cooler 63. Is supposed to increase.

また、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数およびエンジン負荷に基づいて把握されるＨＣおよびスモークの濃度レベルに応じたバイパス制御を実行することに加えて、吸気温度センサ３７および吸気管内圧力センサ３８によって検出される吸気マニホルド３１内の吸入空気温度Ｔａおよび吸入空気圧力Ｐａに応じて、ＥＧＲクーラバイパスバルブ６５の開度を補正する制御を実行するようになっている。   The ECU 50 detects the intake air temperature sensor 37 and the intake pipe pressure sensor 38 in addition to performing bypass control in accordance with the HC and smoke concentration levels grasped based on the engine speed and the engine load. Control for correcting the opening of the EGR cooler bypass valve 65 is executed in accordance with the intake air temperature Ta and the intake air pressure Pa in the intake manifold 31.

図４は、本実施形態に係る車両用内燃機関の排気再循環装置における、吸気マニホルド内の吸気温度および吸気圧に基づくＥＧＲクーラバイパスバルブの開度補正値の設定条件を示す模式的なグラフであり、（ａ）は吸気温度とその開度補正値の関係を示し、（ｂ）は吸気圧とその開度補正値の関係を示している。   FIG. 4 is a schematic graph showing setting conditions for the opening correction value of the EGR cooler bypass valve based on the intake air temperature and the intake pressure in the intake manifold in the exhaust gas recirculation device for the vehicle internal combustion engine according to the present embodiment. Yes, (a) shows the relationship between the intake air temperature and its opening correction value, and (b) shows the relationship between the intake pressure and its opening correction value.

同図に示すように、本実施形態においては、吸入空気温度Ｔａが低いほどバイパス通路６４を通る還流排気量が増えるような補正値が設定され、同様に、吸入空気圧力Ｐａが低いほどバイパス通路６４を通る還流排気量が増えるような補正値が設定される。   As shown in the figure, in the present embodiment, a correction value is set such that the lower the intake air temperature Ta, the greater the recirculation exhaust amount passing through the bypass passage 64. Similarly, the lower the intake air pressure Pa, the lower the bypass passage. A correction value is set so that the amount of recirculated exhaust gas passing through 64 increases.

さらに、ＥＣＵ５０は、センサ群３５、３７、３８、６８および７１〜７４と、ＥＧＲバルブ開度センサ６８との検出情報に基づき、エンジン１０の運転状態、例えばエンジン回転数およびエンジン負荷に応じたＥＧＲ率（＝ＥＧＲ流量／吸入空気流量）の目標値と、ＥＧＲバルブ６２の開度に対応する実際のＥＧＲ率（実排気再循環率）との偏差に応じて、その偏差をなくすようＥＧＲバルブ６２の開度を制御するフィードバック制御手段の機能を有している。   Further, the ECU 50 is based on detection information from the sensor groups 35, 37, 38, 68 and 71 to 74 and the EGR valve opening sensor 68, and the EGR according to the operating state of the engine 10, for example, the engine speed and the engine load. The EGR valve 62 eliminates the deviation according to the deviation between the target value of the ratio (= EGR flow rate / intake air flow rate) and the actual EGR rate (actual exhaust gas recirculation rate) corresponding to the opening of the EGR valve 62. It has a function of a feedback control means for controlling the opening degree.

バイパス制御手段としてのＥＣＵ５０は、ＥＧＲクーラバイパスバルブ６５の開度を変化させるときには、フィードバック制御手段の機能によるＥＧＲバルブ６２の開度の制御を一時停止するようになっており、その停止時間はバイパス制御手段による開度制御の前後におけるＥＧＲクーラバイパスバルブ６５の開度の変化量に応じて設定されるようになっている。バイパス制御手段としてのＥＣＵ５０は、また、センサ群３５、３７、３８、６８および７１〜７４の検出情報に基づいて、エンジン１０が過渡運転状態にあるか否かを判定し、エンジン１０の過渡運転状態には、上述の停止時間を過渡運転状態でない通常の停止時間より短くなるように、例えば所定の上限時間内に制限するようになっている。   When changing the opening degree of the EGR cooler bypass valve 65, the ECU 50 as the bypass control means temporarily stops the control of the opening degree of the EGR valve 62 by the function of the feedback control means. It is set according to the amount of change in the opening degree of the EGR cooler bypass valve 65 before and after the opening degree control by the control means. The ECU 50 as the bypass control means also determines whether or not the engine 10 is in a transient operation state based on the detection information of the sensor groups 35, 37, 38, 68 and 71 to 74, and the transient operation of the engine 10 is determined. In the state, the above-described stop time is limited to, for example, a predetermined upper limit time so as to be shorter than the normal stop time that is not the transient operation state.

加えて、ＥＣＵ５０は、例えばアイドル時や低負荷時にはターボ過給機１５の排気タービン１５ｂの可変ノズルを絞って排気後処理装置４４に流入する排気温度を高めることができるようになっている。   In addition, the ECU 50 can increase the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust gas after-treatment device 44 by narrowing the variable nozzle of the exhaust turbine 15b of the turbocharger 15 at the time of idling or low load, for example.

次に、作用について説明する。   Next, the operation will be described.

上述のように構成された本実施形態の車両用内燃機関の排気再循環装置では、エンジン回転数およびエンジン負荷に応じたＥＧＲ率の目標値と、ＥＧＲバルブ６２の開度に対応する実際のＥＧＲ率（実排気再循環率）との偏差に応じて、ＥＧＲバルブ６２の開度がＥＧＲ開度マップとＥＧＲバルブ開度センサ６８の検出情報等を基にフィードバック制御される。また、エンジン１０の排気中に含まれるＨＣおよびスモークの濃度レベルがアクセル開度センサ７１およびエンジン回転数センサ７３等の検出情報に基づいて判定され、その判定結果に応じてＥＧＲクーラバイパスバルブ６５の開度が制御される。   In the exhaust gas recirculation device for a vehicle internal combustion engine of the present embodiment configured as described above, the target value of the EGR rate according to the engine speed and the engine load, and the actual EGR corresponding to the opening degree of the EGR valve 62 The opening degree of the EGR valve 62 is feedback-controlled based on the EGR opening degree map, the detection information of the EGR valve opening degree sensor 68, and the like according to the deviation from the rate (actual exhaust gas recirculation rate). Further, the concentration levels of HC and smoke contained in the exhaust of the engine 10 are determined based on detection information from the accelerator opening sensor 71, the engine speed sensor 73, etc., and the EGR cooler bypass valve 65 of the EGR cooler bypass valve 65 is determined according to the determination result. The opening is controlled.

このような制御状態においては、エンジン回転数と負荷の検出情報に基づいて、排気中に含まれるＨＣおよびスモークのうち少なくとも一方の濃度レベルが的確に判定されることから、既存のセンサ群３５、３７、３８、６８および７１〜７５を用いて的確なフィードバック制御およびバイパス制御ができることになる。   In such a control state, since the concentration level of at least one of HC and smoke contained in the exhaust gas is accurately determined based on the engine speed and load detection information, the existing sensor group 35, 37, 38, 68 and 71 to 75 can be used to perform accurate feedback control and bypass control.

また、バイパス通路６４を通る際に触媒ユニット６６内で発熱した排気ガスがＥＧＲクーラ６３で再度冷却されることがなく、吸気マニホルド３１内の吸入空気温度Ｔａ（いわゆるインマニ温度）が上昇することから、排気ガス中に含まれるＴＨＣやＣＯの濃度が有効に低減される。したがって、従来であればＴＨＣが大幅に増加してしまうためにＥＧＲガス流量が制約されていた軽負荷運転領域、すなわちＥＧＲクーラバイパス領域Ａ１におけるＥＧＲガス流量を増量させることができ、従来と同等のＨＣレベルでＥＧＲ量の増量に対応するＮＯｘの大幅低減ができることになる。   Further, the exhaust gas generated in the catalyst unit 66 when passing through the bypass passage 64 is not cooled again by the EGR cooler 63, and the intake air temperature Ta (so-called intake manifold temperature) in the intake manifold 31 rises. The concentration of THC and CO contained in the exhaust gas is effectively reduced. Accordingly, the EGR gas flow rate can be increased in the light load operation region where the EGR gas flow rate is restricted because the THC significantly increases conventionally, that is, the EGR cooler bypass region A1, which is equivalent to the conventional case. The NOx corresponding to the increase in the EGR amount at the HC level can be greatly reduced.

図５は、本発明の一実施形態に係る車両用内燃機関の排気再循環装置におけるＮＯｘ低減効果を従来例と対比して示す作用説明図であり、同図（ａ）は一実施形態において高回転・高負荷の運転状態から低回転・低負荷の運転状態に移行したときのＥＧＲクーラバイパス状態、ＴＨＣ濃度、ＮＯｘ濃度、ＥＧＲ率、吸気マニホルド内の温度(同図中ではインマニ温度と記す)および過給圧の変化を示し、同図（ｂ）は従来例において高回転・高負荷の運転状態から低回転・低負荷の運転状態に移行したときのＥＧＲクーラバイパス状態、ＴＨＣ濃度、ＮＯｘ濃度、ＥＧＲ率、吸気マニホルド内の温度および過給圧の変化を示している。   FIG. 5 is an operation explanatory view showing the NOx reduction effect in the exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine for a vehicle according to an embodiment of the present invention in comparison with the conventional example, and FIG. EGR cooler bypass state, THC concentration, NOx concentration, EGR rate, intake manifold temperature when transitioning from a rotation / high load operation state to a low rotation / low load operation state (referred to as intake manifold temperature in the figure) FIG. 4B shows the EGR cooler bypass state, the THC concentration, and the NOx concentration when shifting from the high rotation / high load operation state to the low rotation / low load operation state in the conventional example. , Changes in EGR rate, temperature in the intake manifold and supercharging pressure.

図５（ａ）に示すＮＯｘ濃度（ｐｐｍ）のように、本実施形態では、高回転・高負荷の運転状態から低回転・低負荷の運転状態に移行したときには、エンジン１０の運転領域がＥＧＲクーラバイパス領域Ａ１であると判定され、触媒ユニット６６付のバイパス通路６４が開放されてＥＧＲガス流量が増量されるから、従来と同等のＨＣレベルであればＥＧＲ量を大幅に増量することでき、ＮＯｘを大幅に低減させることができる。   As in the NOx concentration (ppm) shown in FIG. 5 (a), in this embodiment, when the high-rotation / high-load operation state shifts to the low-rotation / low-load operation state, the operation range of the engine 10 is EGR. Since it is determined that it is in the cooler bypass region A1 and the bypass passage 64 with the catalyst unit 66 is opened and the EGR gas flow rate is increased, the EGR amount can be greatly increased at the same HC level as before, NOx can be greatly reduced.

さらに、ＥＧＲクーラバイパス領域Ａ１よりエンジン１０の高負荷側のＥＧＲクーラ領域Ａ２では、ＥＧＲクーラバイパスバルブ６５が運転状態に応じて排気をＥＧＲクーラ６３側に還流させることから、ＥＧＲクーラ６３によるＮＯｘ低減効果が得られる。   Further, in the EGR cooler region A2 on the higher load side of the engine 10 than the EGR cooler bypass region A1, the EGR cooler bypass valve 65 recirculates the exhaust gas to the EGR cooler 63 side according to the operating state. An effect is obtained.

また、吸気マニホルド３１内の吸入空気温度Ｔａおよび吸入空気圧力Ｐａをバイパスバルブ６５の開度制御に反映しているので、ＨＣおよびスモークのうち少なくとも一方の濃度レベルのみでＥＧＲクーラバイパスバルブ６５の開度を制御する場合に比べて、ＥＧＲバルブ６２の閉塞等のアクチュエータ類の劣化および環境条件の影響を受け難くなり、スモークやＴＨＣの排出量の増加を抑えることができる。   Further, since the intake air temperature Ta and the intake air pressure Pa in the intake manifold 31 are reflected in the opening degree control of the bypass valve 65, the EGR cooler bypass valve 65 can be opened only at the concentration level of at least one of HC and smoke. Compared with the case of controlling the degree, it becomes difficult to be affected by deterioration of actuators such as blockage of the EGR valve 62 and environmental conditions, and an increase in smoke and THC emission can be suppressed.

それに加えて、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲクーラバイパスバルブ６５の開度変化に要する必要最低限の時間の間は、フィードバック制御手段の機能によるＥＧＲバルブ６２の開度制御を停止させるので、ＨＣおよびスモークのうち少なくとも一方の濃度レベル、あるいは更に吸気マニホルド３１内の吸入空気温度Ｔａおよび吸入空気圧力Ｐａに基づくＥＧＲクーラバイパスバルブ６５の開度制御と、ＥＧＲバルブ６２の開度のフィードバック制御とが干渉してハンチングを生じ、収束しないといったような事態を未然に防止することができ、ＥＧＲフィードバック制御の追従性を担保して所要のＮＯｘレベルを確保することができる。   In addition, the ECU 50 stops the opening control of the EGR valve 62 by the function of the feedback control means during the minimum necessary time required for the opening change of the EGR cooler bypass valve 65. Hunting is caused by interference between the opening control of the EGR cooler bypass valve 65 and the feedback control of the opening of the EGR valve 62 based on at least one of the concentration levels, or further, the intake air temperature Ta and the intake air pressure Pa in the intake manifold 31. Can be prevented, and the followability of EGR feedback control can be ensured, and the required NOx level can be ensured.

また、エンジン１０の過渡運転状態では、フィードバック制御手段の機能によるＥＧＲバルブ６２の開度制御停止時間が、定常運転時のそれより短時間になるよう所定の上限時間内に制限されるので、過渡運転時においてもＥＧＲ開度フィードバック制御の追従性を担保して所要のＮＯｘレベルを確保することができる。   Further, in the transient operation state of the engine 10, the opening control stop time of the EGR valve 62 by the function of the feedback control means is limited within a predetermined upper limit time so as to be shorter than that in the steady operation. Even during operation, the followability of the EGR opening feedback control can be ensured and a required NOx level can be ensured.

このように、本実施形態では、エンジン１０の排気中に含まれるＨＣおよびスモークのうち少なくとも一方、好適には双方の濃度レベルに応じてＥＧＲクーラバイパスバルブ６５の開度を制御するようにしているので、触媒ユニット６６で発熱した排気ガスをＥＧＲクーラ６３で再度冷却することなく再循環させて排気ガスに含まれるＴＨＣ、ＣＯの濃度を有効に低減させることができ、従来はＴＨＣが大幅に増加してしまうために制約されていた軽負荷運転領域におけるＥＧＲ量を増量させ、ＮＯｘ低減を図ることができ、ＥＧＲクーラ６３やＥＧＲバルブ６２にスモークの堆積物による閉塞が生じるのを回避しつつ、ＮＯｘの大幅な低減を図ることができる車両用エンジン１０の排気再循環装置を提供することができる。   As described above, in this embodiment, the opening degree of the EGR cooler bypass valve 65 is controlled according to the concentration level of at least one of HC and smoke contained in the exhaust gas of the engine 10, preferably both. Therefore, the exhaust gas generated by the catalyst unit 66 can be recirculated without being cooled again by the EGR cooler 63, so that the concentration of THC and CO contained in the exhaust gas can be effectively reduced. Therefore, the amount of EGR in the light load operation region that has been restricted to be increased can be increased, NOx reduction can be achieved, and the EGR cooler 63 and the EGR valve 62 can be prevented from being blocked by smoke deposits, An exhaust gas recirculation device for a vehicle engine 10 that can significantly reduce NOx can be provided.

なお、上述の実施形態においては、バイパスバルブが排気冷却器の入口側で、バイパス開放時に排気冷却器の入口を閉止するように構成されていたが、バイパスバルブはバイパス通路のみの開閉制御を行うバルブであってもよいことはいうまでもない。   In the above-described embodiment, the bypass valve is configured to close the inlet of the exhaust cooler when the bypass is opened on the inlet side of the exhaust cooler, but the bypass valve performs opening / closing control of only the bypass passage. Needless to say, it may be a valve.

以上説明したように、本発明では、内燃機関の排気中に含まれる炭化水素およびスモークのうち少なくとも一方の濃度レベルに応じてバイパスバルブの開度を制御するようにしているので、触媒ユニットで発熱した排気ガスを排気冷却器で再度冷却することなく再循環させて排気ガスに含まれるＴＨＣ、ＣＯの濃度を有効に低減させることができ、従来はＴＨＣが大幅に増加してしまうために制約されていた軽負荷運転領域における排気再循環量を増量させることでＮＯｘを低減させることができ、排気冷却器や排気還流バルブにスモークの堆積物による閉塞が生じるのを回避しつつ、ＮＯｘの大幅な低減を図ることができるという効果を奏するものであり、車両用内燃機関の排気再循環装置、特に排気還流通路に排気冷却器とそれをバイパスするバイパス通路の開閉制御を行うバイパスバルブとが装着された車両用ディーゼル機関に好適な車両用内燃機関の排気再循環装置全般に有用である。   As described above, in the present invention, the opening degree of the bypass valve is controlled in accordance with the concentration level of at least one of the hydrocarbons and smoke contained in the exhaust gas of the internal combustion engine. The exhaust gas is recirculated without being cooled again by the exhaust cooler, so that the concentration of THC and CO contained in the exhaust gas can be effectively reduced. Conventionally, this is limited because THC greatly increases. NOx can be reduced by increasing the amount of exhaust gas recirculation in the light load operation region that has been used, while avoiding the blockage of smoke deposits on the exhaust cooler and exhaust gas recirculation valve. The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine for a vehicle, particularly an exhaust gas cooler and a bypass for the exhaust gas recirculation passage. A bypass valve for opening and closing control of the bypass passage is useful for exhaust gas recirculation device in general suitable vehicle internal combustion engine to a diesel engine for a vehicle mounted to.

本発明の一実施形態に係る車両用内燃機関の排気再循環装置を示す図であり、本発明を多気筒ディーゼル機関に適用した例を示している。1 is a diagram showing an exhaust gas recirculation device for a vehicle internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, and shows an example in which the present invention is applied to a multi-cylinder diesel engine. 一実施形態の排気再循環装置における排気冷却器周辺の構成を示す部分拡大図で、（ａ）はそのバイパス通路を開放させつつ排気還流バルブを閉弁させた状態を示し、（ｂ）はバイパス通路を閉止させつつ排気還流バルブを開弁させた状態を示している。1 is a partially enlarged view showing a configuration around an exhaust cooler in an exhaust gas recirculation device according to an embodiment, wherein (a) shows a state in which an exhaust gas recirculation valve is closed while the bypass passage is opened, and (b) is a bypass. A state in which the exhaust gas recirculation valve is opened while the passage is closed is shown. 一実施形態に係る車両用内燃機関の排気再循環装置における運転領域毎のＥＧＲ制御の切り替えのイメージを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the image of switching of EGR control for every driving | running area | region in the exhaust gas recirculation apparatus of the internal combustion engine for vehicles which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る車両用内燃機関の排気再循環装置における、吸気マニホルド内の吸気温度および吸気圧に基づくＥＧＲクーラバイパスバルブの開度補正値の設定条件を示す模式的なグラフであり、（ａ）は吸気温度とその開度補正値の関係を示し、（ｂ）は吸気圧とその開度補正値の関係を示している。6 is a schematic graph showing setting conditions for an opening correction value of an EGR cooler bypass valve based on intake air temperature and intake air pressure in an intake manifold in an exhaust gas recirculation device for a vehicle internal combustion engine according to an embodiment; ) Shows the relationship between the intake air temperature and its opening correction value, and (b) shows the relationship between the intake pressure and its opening correction value. 一実施形態に係る車両用内燃機関の排気再循環装置におけるＮＯｘ低減効果を従来例と対比して示す作用説明図であり、同図（ａ）は一実施形態において高回転・高負荷の運転状態から低回転・低負荷の運転状態に移行したときのＥＧＲクーラバイパス状態、ＴＨＣ濃度、ＮＯｘ濃度、ＥＧＲ率、吸気マニホルド内の温度(同図中ではインマニ温度と記す)および過給圧の変化を示し、同図（ｂ）は従来例において高回転・高負荷の運転状態から低回転・低負荷の運転状態に移行したときのＥＧＲクーラバイパス状態、ＴＨＣ濃度、ＮＯｘ濃度、ＥＧＲ率、吸気マニホルド内の温度および過給圧の変化を示している。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an effect of reducing NOx in an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine for a vehicle according to an embodiment in comparison with a conventional example, and FIG. Changes in EGR cooler bypass state, THC concentration, NOx concentration, EGR rate, intake manifold temperature (indicated in the figure as intake manifold temperature) and supercharging pressure (B) shows the EGR cooler bypass state, the THC concentration, the NOx concentration, the EGR rate, and the inside of the intake manifold when the high rotation / high load operation state is shifted to the low rotation / low load operation state in the conventional example. The change in temperature and supercharging pressure is shown.

符号の説明Explanation of symbols

１０ エンジン（車両用内燃機関）
１２ 燃料噴射装置
１３ 吸気装置
１４ 排気装置
１５ ターボ過給機
１６ 排気還流装置
２１ サプライポンプ
２２ コモンレール
２３ 燃料噴射弁
２４ 燃料添加ノズル
３１ 吸気マニホルド（吸気管）
３２ 吸気管
３２ａ 吸気バイパス通路
３３ エアクリーナ
３４ インタークーラ
３５ エアフローメータ（運転状態検出手段）
３６ スロットルバルブ
３７ 吸気温度センサ（運転状態検出手段）
３８ 吸気管内圧力センサ（運転状態検出手段）
３９ 吸気バイパスバルブ
４１ 排気マニホルド
４２ 排気管
４４ 排気後処理装置
５０ ＥＣＵ（電子制御ユニット、バイパス制御手段、判定手段）
５１ ＣＰＵ
５２ ＲＯＭ（記憶手段）
５３ ＲＡＭ
５４ ＥＥＰＲＯＭ
５６ 入力インターフェース回路
５７ 出力インターフェース回路
６１ ＥＧＲ通路
６２ ＥＧＲバルブ（排気還流バルブ）
６２ａ 弁体部
６２ｂ 駆動部
６２ｃ 連通穴
６３ ＥＧＲクーラ
６４ バイパス通路
６５ ＥＧＲクーラバイパスバルブ
６５ａ 支持軸部
６５ｂ 弁体部
６６ 触媒ユニット
６８ ＥＧＲバルブ開度センサ（運転状態検出手段、バルブ開度検出手段）
７１ アクセル開度センサ（運転状態検出手段）
７２ スロットル開度センサ（運転状態検出手段）
７３ エンジン回転数センサ（運転状態検出手段）
７４ 車速センサ（運転状態検出手段）
Ａ１ ＥＧＲクーラバイパス領域（第1運転領域）
Ａ２ ＥＧＲクーラ領域（第２運転領域）
Ａ３ ＥＧＲカット領域（第３運転領域）
Ｂ１、Ｂ２ 境界線 10 Engine (Vehicle internal combustion engine)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Fuel injection apparatus 13 Intake apparatus 14 Exhaust apparatus 15 Turbo supercharger 16 Exhaust gas recirculation apparatus 21 Supply pump 22 Common rail 23 Fuel injection valve 24 Fuel addition nozzle 31 Intake manifold (intake pipe)
32 Intake pipe 32a Intake bypass passage 33 Air cleaner 34 Intercooler 35 Air flow meter (operating state detection means)
36 Throttle valve 37 Intake air temperature sensor (operating state detection means)
38 Intake pipe pressure sensor (operating state detection means)
39 Intake Bypass Valve 41 Exhaust Manifold 42 Exhaust Pipe 44 Exhaust Post-Processing Device 50 ECU (Electronic Control Unit, Bypass Control Unit, Judgment Unit)
51 CPU
52 ROM (storage means)
53 RAM
54 EEPROM
56 Input interface circuit 57 Output interface circuit 61 EGR passage 62 EGR valve (exhaust gas recirculation valve)
62a Valve body portion 62b Drive portion 62c Communication hole 63 EGR cooler 64 Bypass passage 65 EGR cooler bypass valve 65a Support shaft portion 65b Valve body portion 66 Catalyst unit 68 EGR valve opening degree sensor (operating state detecting means, valve opening degree detecting means)
71 Accelerator opening sensor (operating state detection means)
72 Throttle opening sensor (operating state detection means)
73 Engine speed sensor (operating state detection means)
74 Vehicle speed sensor (driving condition detection means)
A1 EGR cooler bypass area (first operation area)
A2 EGR cooler area (second operation area)
A3 EGR cut area (third operation area)
B1, B2 border

Claims (5)

車両用内燃機関の排気通路側から吸気通路側に排気の一部を還流させる排気還流通路の一部を冷却通路とする排気冷却器と、
前記排気還流通路の下流側に配置され、前記排気還流通路から前記吸気通路側への排気還流量を変化させるように開度を変化させることができる排気還流バルブと、
前記吸気通路側に還流する排気を前記排気冷却器をバイパスして前記排気還流バルブに供給するバイパス通路上に配置され、前記バイパス通路を通る排気量を変化させるように開度を変化させることができるバイパスバルブと、
前記排気還流バルブと前記バイパスバルブの間の前記バイパス通路上に配置され、前記バイパス通路を通る排気を浄化する触媒ユニットと、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段の検出情報に基づいて前記内燃機関の排気中に含まれる炭化水素およびスモークのうち少なくとも一方の濃度レベルを判定し、該判定結果に応じて前記バイパスバルブの開度を制御するバイパス制御手段と、を備え、
前記運転状態検出手段が、前記内燃機関の回転数と負荷を検出するとともに前記内燃機関の吸気管内の空気の温度および圧力を検出し、
前記バイパス制御手段が、前記炭化水素およびスモークのうち少なくとも一方の濃度レベルと、前記吸気管内の空気の温度および圧力とに応じて、前記バイパスバルブの開度を制御することを特徴とする車両用内燃機関の排気再循環装置。 An exhaust cooler having a part of an exhaust gas recirculation passage for recirculating a part of exhaust gas from the exhaust passage side of the vehicle internal combustion engine to the intake passage side as a cooling passage;
An exhaust gas recirculation valve that is disposed downstream of the exhaust gas recirculation passage and can change an opening degree so as to change an exhaust gas recirculation amount from the exhaust gas recirculation passage to the intake passage side;
The exhaust gas that is recirculated to the intake passage side is disposed on a bypass passage that bypasses the exhaust cooler and is supplied to the exhaust gas recirculation valve, and the opening degree is changed so as to change the exhaust amount that passes through the bypass passage. A bypass valve that can
A catalyst unit that is disposed on the bypass passage between the exhaust recirculation valve and the bypass valve and purifies exhaust gas passing through the bypass passage;
An operating state detecting means for detecting an operating state of the internal combustion engine;
The concentration level of at least one of hydrocarbons and smoke contained in the exhaust gas of the internal combustion engine is determined based on the detection information of the operating state detection means, and the opening degree of the bypass valve is controlled according to the determination result. A bypass control means ,
The operating state detection means detects the rotational speed and load of the internal combustion engine and detects the temperature and pressure of air in the intake pipe of the internal combustion engine;
The bypass control means controls the opening degree of the bypass valve according to the concentration level of at least one of the hydrocarbon and smoke, and the temperature and pressure of air in the intake pipe . An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine. 前記バイパス制御手段が、前記内燃機関の排気中に含まれる炭化水素の濃度が他の運転領域より増大する第１運転領域と、前記内燃機関の排気中に含まれるスモークの濃度が他の運転領域より増大する第２運転領域と、前記第１運転領域および前記第２運転領域より高出力となる第３運転領域とのうち、いずれの運転領域で前記内燃機関が運転されているかを前記運転状態検出手段の検出情報に基づいて判定し、該判定結果に基づいて前記バイパスバルブの開度を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用内燃機関の排気再循環装置。The bypass control means includes a first operating region in which the concentration of hydrocarbons contained in the exhaust gas of the internal combustion engine is increased from other operating regions, and a smoke concentration contained in the exhaust gas of the internal combustion engine in other operating regions. The operating state indicates in which operating region the internal combustion engine is operating, of a second operating region that increases further and a third operating region that has a higher output than the first operating region and the second operating region. 2. The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine for a vehicle according to claim 1, wherein a determination is made based on detection information of the detection means, and an opening degree of the bypass valve is controlled based on the determination result. 前記内燃機関の出力特性と運転条件に応じて設定される排気再循環率の目標値を記憶する記憶手段と、Storage means for storing a target value of an exhaust gas recirculation rate set according to output characteristics and operating conditions of the internal combustion engine;
前記排気還流バルブの開度を検出するバルブ開度検出手段と、Valve opening degree detecting means for detecting the opening degree of the exhaust gas recirculation valve;
前記運転状態検出手段および前記バルブ開度検出手段の検出情報に基づき、前記内燃機関の運転状態に応じた排気再循環率の目標値と前記排気還流バルブの開度に対応する実排気再循環率の偏差を縮小するよう前記排気還流バルブの開度を制御するフィードバック制御手段と、をさらに備え、Based on the detection information of the operating state detecting means and the valve opening degree detecting means, the target value of the exhaust gas recirculation rate corresponding to the operating state of the internal combustion engine and the actual exhaust gas recirculation rate corresponding to the opening degree of the exhaust gas recirculation valve Feedback control means for controlling the opening of the exhaust gas recirculation valve so as to reduce the deviation of
前記バイパス制御手段が、前記バイパスバルブの開度を変化させるときには、前記フィードバック制御手段による前記排気還流バルブの開度の制御を停止させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用内燃機関の排気再循環装置。The vehicle according to claim 1 or 2, wherein when the bypass control means changes the opening degree of the bypass valve, the feedback control means stops the control of the opening degree of the exhaust gas recirculation valve. Exhaust gas recirculation device for internal combustion engines. 前記バイパス制御手段が、前記バイパスバルブの開度を変化させるときの変化量に応じて、前記フィードバック制御手段による前記排気還流バルブの開度の制御を停止させる停止時間を可変設定することを特徴とする請求項３に記載の車両用内燃機関の排気再循環装置。The bypass control means variably sets a stop time during which the feedback control means stops controlling the opening degree of the exhaust gas recirculation valve according to the amount of change when the opening degree of the bypass valve is changed. The exhaust gas recirculation device for a vehicle internal combustion engine according to claim 3. 前記バイパス制御手段が、前記運転状態検出手段の検出情報に基づいて前記内燃機関が過渡運転状態にあるか否かを判定し、前記内燃機関の過渡運転状態であると判定したときには前記停止時間を定常状態における前記停止時間より短時間に制限することを特徴とする請求項４に記載の車両用内燃機関の排気再循環装置。The bypass control means determines whether or not the internal combustion engine is in a transient operation state based on the detection information of the operation state detection means, and determines that the stop time is when the internal combustion engine is in a transient operation state. The exhaust gas recirculation device for a vehicle internal combustion engine according to claim 4, wherein the exhaust gas recirculation device is limited to a shorter time than the stop time in a steady state.
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