JP5403060B2 - 内燃機関の制御システム - Google Patents
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Description
内燃機関の排気系に一端が接続され該内燃機関の吸気系に他端が接続されたEGR通路を有し、該EGR通路を介して、排気系を流れる排気の一部をEGRガスとして吸気系に導入するEGR装置と、
排気系に設けられた選択還元型NOx触媒と、
排気中に還元剤たるアンモニア由来化合物を添加するものであって、排気系における前記選択還元型NOx触媒よりも上流側且つ添加したアンモニア由来化合物の少なくとも一部が前記EGR通路の接続部に到達する位置に配置されたアンモニア由来化合物添加手段と、
該アンモニア由来化合物添加手段から添加されたアンモニア由来化合物の前記EGR通路への流入を抑制する抑制手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御システム。
本発明の実施例1について図1〜6に基づいて説明する。
図1は、本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関1は4つの気筒2を有する車両駆動用のディーゼルエンジンである。各気筒2には該気筒2内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁3が設けられている。
本実施例においては、アンモニア由来化合物添加弁25からアンモニア由来化合物が添加されると、該アンモニア由来化合物が排気通路6における低圧EGR通路16の接続部(以下、単に低圧EGR通路接続部と称する)を通過する。このとき、低圧EGR弁17が開弁されており、低圧EGRガスの吸気通路4への導入が行なわれていると、アンモニア由来化合物の一部が排気と共に低圧EGR通路16に流入する虞がある。
本実施例に係る低圧EGR弁の制御フローについて図2に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ECU20に予め記憶されており、ECU20によって内燃機関1の運転中繰り返し実行される。
図3は、アンモニア由来化合物添加弁25及び低圧EGR弁17へのECU20からの指令信号を示す図である。図3に示すように、本実施例では、アンモニア由来化合物添加弁25からのアンモニア由来化合物の添加開始時に低圧EGR弁17が閉弁される。そして、アンモニア由来化合物添加弁25からのアンモニア由来化合物の添加が停止されてから所定期間Δtd経過後に、低圧EGR弁17が開弁され、低圧EGRガスの吸気通路4への導入が再開される。
図4〜6は、本実施例に係る内燃機関の排気系の構成の変形例を示す図である。尚、図4〜6においては、NOxセンサ28及び温度センサ27が省略されている。図4においては、アンモニア由来化合物添加弁25が、排気通路6における酸化触媒23より上流側に設けられている。図5においては、アンモニア由来化合物添加弁25が、排気通路6における低圧EGR通路16の接続部と排気の流れ方向において略同一の位置であって低圧EGR通路16の開口部と対向する位置に設けられている。図4又は5のような構成であっても、アンモニア由来化合物添加弁25から添加されたアンモニア由来化合物の少なくとも一部は低圧EGR通路16の接続部に到達する。
本発明の実施例2について図7〜9に基づいて説明する。尚、ここでは、実施例1と異なる点についてのみ説明する。
図7は、本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。本実施例では、排気系におけるアンモニア由来化合物添加弁25の配置が実施例1と異なっている。本実施例では、エキゾーストマニホールド7における高圧EGR通路12の接続部よりも排気の流れに沿って上流側にアンモニア由来化合物添加弁25が設けられている。
本実施例においては、アンモニア由来化合物添加弁25からアンモニア由来化合物が添加されると、該アンモニア由来化合物が、排気通路6における低圧EGR通路16の接続部のみならずエキゾーストマニホールド7における高圧EGR通路12の接続部を通過する。このとき、アンモニア由来化合物がエキゾーストマニホールド7における高圧EGR通路12の接続部に到達したときに、高圧EGR弁13が開弁されており、高圧EGRガスの吸気通路4への導入が行なわれていると、アンモニア由来化合物の一部が排気と共に高圧EGR通路12に流入する虞がある。
本実施例に係る低圧EGR弁および高圧EGR弁の制御フローについて図8に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ECU20に予め記憶されており、ECU20によって内燃機関1の運転中繰り返し実行される。尚、本フローは、図2に示すフローのステップS102をステップS202に置き換えたものである。そのため、ステップS202についてのみ説明する。
図9は、アンモニア由来化合物添加弁25、高圧EGR弁13及び低圧EGR弁17へのECU20からの指令信号を示す図である。図9に示すように、本実施例では、アンモニア由来化合物添加弁25からのアンモニア由来化合物の添加開始時に高圧EGR弁13及び低圧EGR弁17が閉弁される。そして、アンモニア由来化合物添加弁25からのアンモニア由来化合物の添加が停止されてから第一所定期間Δtd1経過後に、高圧EGR弁13が開弁され、高圧EGRガスの吸気通路4への導入が再開される。また、アンモニア由来化合物添加弁25からのアンモニア由来化合物の添加が停止されてから第二所定期間Δtd2経過後に、低圧EGR弁17が開弁され、低圧EGRガスの吸気通路4への導入が再開される。
本発明の実施例3について図10〜12に基づいて説明する。尚、ここでは、実施例1と異なる点についてのみ説明する。
図10は、本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。本実施例では、排気通路6における低圧EGR通路16の一端の接続位置が実施例1と異なっている。本実施例では、排気通路6における選択還元型NOx触媒26より下流側に低圧EGR通路16の一端が接続されている。
本実施例に係る構成によれば、排気通路6における選択還元型NOx触媒26より上流側に低圧EGR通路16が接続されている場合に比べて、アンモニア由来化合物添加弁25から添加されたアンモニア由来化合物が低圧EGR通路16に流入し難い。しかしながら、アンモニア由来化合物添加弁25から添加され選択還元型NOx触媒26に供給されたアンモニア由来化合物のうちの一部は、選択還元型NOx触媒26におけるNOxの還元に使用されずに該選択還元型NOx触媒26の下流側に流出する場合がある。
本実施例に係る低圧EGR弁の制御フローについて図12に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ECU20に予め記憶されており、ECU20によって内燃機関1の運転中繰り返し実行される。尚、本フローは、図2に示すフローのステップS102をステップS302〜S304に置き換えたものである。そのため、ステップS302〜S304についてのみ説明する。
本発明の実施例4について図13に基づいて説明する。尚、ここでは、実施例1と異なる点についてのみ説明する。
内燃機関1の運転状態によっては、高圧EGR装置11によって十分な量のEGRガスを内燃機関1に供給することが困難な場合がある。このような場合、アンモニア由来化合物添加弁25からアンモニア由来化合物を添加するときであっても、低圧EGR装置15によるEGRガスの供給を確保する必要がある。本実施例では、このような場合は、低圧EGR弁17を全閉状態とはせずに、その開度を低減させる。これによって、必要最低限の低圧EGRガス量を確保する。
本実施例に係る低圧EGR弁および高圧EGR弁の制御フローについて図13に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ECU20に予め記憶されており、ECU20によって内燃機関1の運転中繰り返し実行される。尚、本フローは、図2に示すフローにステップS402〜S404を加えたものである。そのため、ステップS402〜S404についてのみ説明する。
本発明の実施例5について図14に基づいて説明する。尚、ここでは、実施例1と異なる点についてのみ説明する。
本実施例では、実施例1と同様、アンモニア由来化合物添加弁25からアンモニア由来化合物を添加するときに、低圧EGR弁17を閉弁し、低圧EGR通路16におけるEGRガスの流通を停止させる。このとき、高圧EGR弁13の開度を増加させることで、高圧EGR通路12を流通するEGRガスの流量を増加させる。つまり、吸気通路4への高圧EGRガスの導入量を増加させる。これにより、低圧EGRガスの吸気通路4への導入が停止されることに伴う内燃機関1へのEGRガスの供給量の減少を抑制することができる。
本実施例に係る低圧EGR弁および高圧EGR弁の制御フローについて図14に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ECU20に予め記憶されており、ECU20によって内燃機関1の運転中繰り返し実行される。尚、本フローは、図2に示すフローにステップS503及びS504を加えたものである。そのため、ステップS503及びS504についてのみ説明する。
本発明の実施例6について図15に基づいて説明する。尚、ここでは、実施例1と異なる点についてのみ説明する。
本実施例においては、低圧EGR弁17が開弁されることで低圧EGRガスの吸気通路4への導入が行なわれるときは、アンモニア由来化合物添加弁25からのアンモニア由来化合物の添加を禁止する。これによっても、実施例1と同様、アンモニア由来化合物の低圧EGR通路16への流入を抑制することができる。
本実施例に係るアンモニア由来化合物添加弁の制御フローについて図15に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ECU20に予め記憶されており、ECU20によって内燃機関1の運転中繰り返し実行される。
本発明の実施例7について図16に基づいて説明する。尚、ここでは、実施例6と異なる点についてのみ説明する。
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成は、実施例2に係る構成と同様である。
本実施例においては、低圧EGRガスの吸気通路4への導入が行なわれるときのみならず、高圧EGR弁13が開弁されることで高圧EGRガスの吸気通路4への導入が行なわれるときにも、アンモニア由来化合物添加弁25からのアンモニア由来化合物の添加を禁止する。これによっても、実施例2と同様、アンモニア由来化合物の低圧EGR通路16及び高圧EGR通路12への流入を抑制することができる。
本実施例に係るアンモニア由来化合物添加弁の制御フローについて図16に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ECU20に予め記憶されており、ECU20によって内燃機関1の運転中繰り返し実行される。尚、本フローは、図15に示すフローにステップS702を加えたものである。そのため、ステップS702についてのみ説明する。
本発明の実施例8について図17に基づいて説明する。尚、ここでは、実施例6と異なる点についてのみ説明する。
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成は、実施例3に係る構成と同様である。
本実施例においても、低圧EGR弁17が開弁されることで低圧EGRガスの吸気通路4への導入が行なわれるときは、該低圧EGRガスの導入が行なわれていないときに比べて、アンモニア由来化合物添加弁25からのアンモニア由来化合物の添加量を減量する。
本実施例に係るアンモニア由来化合物添加弁の制御フローについて図17に示すフローチャートに基づいて説明する。本フローは、ECU20に予め記憶されており、ECU20によって内燃機関1の運転中繰り返し実行される。尚、本フローは、図15に示すフローのステップS602をステップS802及びS803に置き換えたものである。そのため、ステップS802及びS803についてのみ説明する。
4・・・吸気通路
5・・・インテークマニホールド
6・・・排気通路
7・・・エキゾーストマニホールド
8・・・ターボチャージャ
8a・・コンプレッサ
8b・・タービン
9・・・第一スロットル弁
10・・パティキュレートフィルタ
11・・高圧EGR装置
12・・高圧EGR通路
13・・高圧EGR弁
14・・高圧EGRクーラ
15・・低圧EGR装置
16・・低圧EGR通路
17・・低圧EGR弁
18・・低圧EGRクーラ
19・・第二スロットル弁
20・・ECU
23・・酸化触媒
24・・パティキュレートフィルタ
25・・アンモニア由来化合物添加弁
26・・選択還元型NOx触媒
27・・温度センサ
28・・NOxセンサ
Claims (7)
- 内燃機関の排気系に一端が接続され該内燃機関の吸気系に他端が接続されたEGR通路を有し、該EGR通路を介して、排気系を流れる排気の一部をEGRガスとして吸気系に導入するEGR装置と、
排気系に設けられた選択還元型NOx触媒と、
排気中に還元剤たるアンモニア由来化合物を添加するものであって、排気系における前記選択還元型NOx触媒よりも上流側且つ添加したアンモニア由来化合物の少なくとも一部が前記EGR通路の接続部に到達する位置に配置されたアンモニア由来化合物添加手段と、
該アンモニア由来化合物添加手段から添加されたアンモニア由来化合物の前記EGR通路への流入を抑制する抑制手段と、
を備え、
前記抑制手段が、前記アンモニア由来化合物添加手段からアンモニア由来化合物が添加される際に、アンモニア由来化合物が添加されていないときに比べて前記EGR通路を流れるEGRガスの流量を低減させることで、前記アンモニア由来化合物添加手段から添加されたアンモニア由来化合物の前記EGR通路への流入を抑制し、
前記EGR通路の一端が、排気系における前記選択還元型NOx触媒よりも下流側に接続されており、
前記抑制手段が、前記EGR通路を流れるEGRガスの流量を低減させるときに、前記選択還元型NOx触媒でのNOxの還元に使用されずに該選択還元型NOx触媒の下流側に流出するアンモニア由来化合物の量が少ない場合は、その量が多い場合に比べてEGRガスの流量を多くすることを特徴とする内燃機関の制御システム。 - 内燃機関の排気系に一端が接続され該内燃機関の吸気系に他端が接続されたEGR通路を有し、該EGR通路を介して、排気系を流れる排気の一部をEGRガスとして吸気系に導入するEGR装置と、
排気系に設けられた選択還元型NOx触媒と、
排気中に還元剤たるアンモニア由来化合物を添加するものであって、排気系における前記選択還元型NOx触媒よりも上流側且つ添加したアンモニア由来化合物の少なくとも一部が前記EGR通路の接続部に到達する位置に配置されたアンモニア由来化合物添加手段と、
該アンモニア由来化合物添加手段から添加されたアンモニア由来化合物の前記EGR通路への流入を抑制する抑制手段と、
を備え、
前記抑制手段が、前記アンモニア由来化合物添加手段からアンモニア由来化合物が添加される際に、アンモニア由来化合物が添加されていないときに比べて前記EGR通路を流れるEGRガスの流量を低減させることで、前記アンモニア由来化合物添加手段から添加されたアンモニア由来化合物の前記EGR通路への流入を抑制し、
前記EGR通路が、排気系におけるターボチャージャのタービンよりも下流側に一端が接続され吸気系におけるターボチャージャのコンプレッサよりも上流側に他端が接続された低圧EGR通路であって、
前記EGR装置が、排気系におけるターボチャージャのタービンよりも上流側に一端が接続され吸気系におけるターボチャージャのコンプレッサよりも下流側に他端が接続された高圧EGR通路を更に有し、
前記抑制手段が、前記アンモニア由来化合物添加手段からアンモニア由来化合物が添加されるときであって前記低圧EGR通路を流れるEGRガスの流量を低減させるときに、前記低圧EGR通路におけるEGRガスの流通を停止させない場合は、前記高圧EGR通路を流れるEGRガスの流量も低減させることを特徴とする内燃機関の制御システム。 - 内燃機関の排気系に一端が接続され該内燃機関の吸気系に他端が接続されたEGR通路を有し、該EGR通路を介して、排気系を流れる排気の一部をEGRガスとして吸気系に導入するEGR装置と、
排気系に設けられた選択還元型NOx触媒と、
排気中に還元剤たるアンモニア由来化合物を添加するものであって、排気系における前記選択還元型NOx触媒よりも上流側且つ添加したアンモニア由来化合物の少なくとも一部が前記EGR通路の接続部に到達する位置に配置されたアンモニア由来化合物添加手段と、
該アンモニア由来化合物添加手段から添加されたアンモニア由来化合物の前記EGR通路への流入を抑制する抑制手段と、
を備え、
前記抑制手段が、前記アンモニア由来化合物添加手段からアンモニア由来化合物が添加される際に、アンモニア由来化合物が添加されていないときに比べて前記EGR通路を流れるEGRガスの流量を低減させることで、前記アンモニア由来化合物添加手段から添加されたアンモニア由来化合物の前記EGR通路への流入を抑制し、
前記EGR通路が、排気系におけるターボチャージャのタービンよりも下流側に一端が接続され吸気系におけるターボチャージャのコンプレッサよりも上流側に他端が接続された低圧EGR通路であって、
前記EGR装置が、排気系におけるターボチャージャのタービンよりも上流側に一端が接続され吸気系におけるターボチャージャのコンプレッサよりも下流側に他端が接続された高圧EGR通路を更に有し、
前記抑制手段が、前記アンモニア由来化合物添加手段からアンモニア由来化合物が添加されるときであって前記低圧EGR通路を流れるEGRガスの流量を低減させるときに、前記高圧EGR通路を流れるEGRガスの流量を増加させることを特徴とする内燃機関の制御システム。 - 内燃機関の排気系に一端が接続され該内燃機関の吸気系に他端が接続されたEGR通路を有し、該EGR通路を介して、排気系を流れる排気の一部をEGRガスとして吸気系に導入するEGR装置と、
排気系に設けられた選択還元型NOx触媒と、
排気中に還元剤たるアンモニア由来化合物を添加するものであって、排気系における前記選択還元型NOx触媒よりも上流側且つ添加したアンモニア由来化合物の少なくとも一
部が前記EGR通路の接続部に到達する位置に配置されたアンモニア由来化合物添加手段と、
該アンモニア由来化合物添加手段から添加されたアンモニア由来化合物の前記EGR通路への流入を抑制する抑制手段と、
を備え、
前記抑制手段が、前記EGR通路を介してEGRガスを吸気系に導入する際に、EGRガスの吸気系への導入を停止しているときに比べて前記アンモニア由来化合物添加手段からのアンモニア由来化合物の添加量を減量することで、前記アンモニア由来化合物添加手段から添加されたアンモニア由来化合物の前記EGR通路への流入を抑制することを特徴とする内燃機関の制御システム。 - 前記EGR通路の一端が、排気系における前記選択還元型NOx触媒よりも下流側に接続されており、
前記抑制手段が、前記アンモニア由来化合物添加手段からのアンモニア由来化合物の添加量を減量するときに、前記選択還元型NOx触媒でのNOxの還元に使用されずに該選択還元型NOx触媒の下流側に流出するアンモニア由来化合物の量が少ない場合は、その量が多い場合に比べてアンモニア由来化合物の添加量を多くすることを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の制御システム。 - 前記EGR通路が、排気系におけるターボチャージャのタービンよりも下流側に一端が接続され吸気系におけるターボチャージャのコンプレッサよりも上流側に他端が接続された低圧EGR通路であることを特徴とする請求項1又は請求項4に記載の内燃機関の制御システム。
- 内燃機関の排気系に一端が接続され該内燃機関の吸気系に他端が接続されたEGR通路を有し、該EGR通路を介して、排気系を流れる排気の一部をEGRガスとして吸気系に導入するEGR装置と、
排気系に設けられた選択還元型NOx触媒と、
排気中に還元剤たるアンモニア由来化合物を添加するものであって、排気系における前記選択還元型NOx触媒よりも上流側且つ添加したアンモニア由来化合物の少なくとも一部が前記EGR通路の接続部に到達する位置に配置されたアンモニア由来化合物添加手段と、
該アンモニア由来化合物添加手段から添加されたアンモニア由来化合物の前記EGR通路への流入を抑制する抑制手段と、
を備え、
前記EGR通路が、排気系におけるターボチャージャのタービンよりも上流側に一端が接続され吸気系におけるターボチャージャのコンプレッサよりも下流側に他端が接続された高圧EGR通路であることを特徴とする内燃機関の制御システム。
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