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JP2008169712A - Ｅｇｒシステム付きエンジン - Google Patents

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JP2008169712A
JP2008169712A JP2007001706A JP2007001706A JP2008169712A JP 2008169712 A JP2008169712 A JP 2008169712A JP 2007001706 A JP2007001706 A JP 2007001706A JP 2007001706 A JP2007001706 A JP 2007001706A JP 2008169712 A JP2008169712 A JP 2008169712A
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valve
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dpf
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JP2007001706A
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Inventor
Hiroyuki Endo
浩之 遠藤
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Priority to CN2007101679753A priority patent/CN101220776B/zh
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Abstract

【課題】ＤＰＦの再生等に伴うＤＰＦ差圧の低下によるＥＧＲ量の低下を補充可能として、エンジンの全運転域においてエンジン運転条件に適応したＥＧＲ量での運転を可能とする。
【解決手段】排気ガス中の微小固形物を除去するＤＰＦと、排気ガスの一部を吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路の開度を調整するＥＧＲ弁とをそなえるとともに、吸気行程時に排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲを行うように構成されたＥＧＲシステム付きエンジンにおいて、ＤＰＦ差圧を検出する差圧検出手段と、前記内部ＥＧＲの基準値に対応するＤＰＦ差圧の基準値が設定され、前記ＤＰＦ差圧の検出値と前記ＤＰＦ差圧の基準値との差圧偏差に基づきＥＧＲ調整量を算出し、該ＥＧＲ調整量に応じて前記ＥＧＲ弁の開度を制御するＥＧＲコントローラとをそなえたことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、主として４サイクルディーゼルエンジン及び４サイクガスエンジンに適用され、特にＤＰＦ（黒煙除去装置）及び排気ガス通路中の排気ガスの一部を吸気通路に還流するＥＧＲ通路と該ＥＧＲ通路の開度を調整するＥＧＲ弁とをそなえるともに、吸気行程時に排気弁を微小量サブリフトさせて排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲを行うように構成された内部ＥＧＲシステム付きエンジンに関する。
４サイクルディーゼルエンジン、４サイクルガスエンジン等においては、吸気行程時に排気弁を排気行程時の主リフトとは離れて微小量サブリフトさせて、排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に還流して吸気に混入させる排気弁サブリフト方式即ち排気弁内部ＥＧＲ方式からなる内部ＥＧＲシステムを備えたエンジンが提供されている。
かかる排気弁内部ＥＧＲ方式は、図５に示されるように、吸気弁が主リフトＩｎ状態に
ある吸気行程時に、排気弁を排気行程時の主リフトＥｘとは位相θｓだけ離れて微小量（リフトＨｓ）サブリフトＥｓさせて、排気ポート（排気通路）内の排気ガスの一部を燃焼室内に還流して吸気に混入させることにより、内部ＥＧＲを行いＮＯｘの発生を抑制している。
また、内部ＥＧＲシステムを備えたエンジンに関する技術として、特許文献１（特開２００６−２２６２０５号公報）、特許文献２（特開平７−１３３７２６号公報）、特許文献３（特開平１０−２５２５１２号公報）、特許文献４（特開２０００−２０４９８４号公報）等が提供されている。
特許文献１の技術においては、ＤＰＦ（黒煙除去装置）及び排気ガス通路中の排気ガスの一部を吸気通路に還流するＥＧＲ通路と該ＥＧＲ通路の開度を調整するＥＧＲ弁とをそなえるとともに、吸気行程時に排気弁を微小量サブリフトさせて排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる内部ＥＧＲを行うように構成され、前記ＥＧＲ通路及びＥＧＲ弁による外部ＥＧＲと前記内部ＥＧＲとのＥＧＲ割合を制御して、ＤＰＦの再生モードから外れたときの燃焼性を安定化し、回転変動を防止している。
特許文献２の技術においては、吸気通路に該吸気通路を開閉して吸気通路面積を変化せしめる吸気制御弁を設置し、排気行程の終了直前に吸気制御弁よりも先に吸気弁を開き、負圧となっている吸気通路内にピストンの上昇によって燃焼ガス（ＥＧＲガス）を押し込み、吸気行程時にＥＧＲガス混入の吸気を燃焼室内に還流し、前記吸気制御弁を吸気弁の開閉時期と関連させるとともにエンジン負荷、エンジン回転数等のエンジン運転条件によって開閉制御して、吸気制御弁と吸気弁との間の圧力（負圧）を制御して内部ＥＧＲ量を所望の値に制御している。
特許文献３（特開平１０−２５２５１２号公報）にて提供された技術においては、エンジン負荷が小さくなるほど吸気弁と排気弁との開弁重合期間を大きくして、内部ＥＧＲガス量を増加することにより吸気加熱効果を向上し、軽負荷時における自着火性を向上し安定燃焼域を拡大している。
特許文献４（特開２０００−２０４９８４号公報）の技術においては、バルブタイミング可変機構、排気絞り弁等を設け、要求内部ＥＧＲガス量が大きい場合には、吸気弁の開弁時期を進角させるとともに排気弁の閉弁時期を進角させ、排気絞り弁の開度を小さくして、大量のＥＧＲガスを吸気ポート内に送り込むように構成している。
特開２００６−２２６２０５号公報 特開平７−１３３７２６号公報 特開平１０−２５２５１２号公報 特開２０００−２０４９８４号公報
排気弁内部ＥＧＲ方式（排気弁サブリフト方式）の内部ＥＧＲシステムをそなえたエンジンにおいては、図５に示されるように、吸気弁が主リフトＩｎ状態にある吸気行程時に、排気弁を微小量（リフトＨｓ）サブリフトＥｓさせて、排気ポート（排気通路）内の排気ガスの一部を燃焼室内に還流して吸気に混入させるため、排気弁のサブリフトＥｓのリフト量Ｈｓを大きくして内部ＥＧＲ量を多くすることにより、ＮＯｘ発生量を少なくすると、サブリフトＥｓ時に燃焼室内に還流する排気ガス量が増加することから燃焼温度及び排気温度が上昇し、該排気温度の上昇度が限度を超えると、エンジンの熱負荷の増大や、燃焼温度の上昇分がＮＯｘの発生を助長して逆にＥＧＲによるＮＯｘ低減効果が低下するという問題点を抱えている。
特に、排気ガス通路に排気ガス中のパティキュレート（微小固形物）を除去するＤＰＦ（黒煙除去装置）が設けられているエンジンにおいては、ＤＰＦにおけるパティキュレートの堆積量が増加して該ＤＰＦ出入口間の排気ガスの差圧が増加すると、エンジン背圧即ちＤＰＦ入口排気圧力と燃焼室内の圧力との圧力差であるＤＰＦ差圧が大きくなって、排気弁内部ＥＧＲ方式での内部ＥＧＲ量が増加し、前記のような排気温度の過大な上昇及びこれによる前記問題点を誘発する度合いが大きくなる。
かかる問題点を解消する手段としては、前記ＤＰＦ差圧に適応する内部ＥＧＲ量になるように排気弁サブリフトＥｓを調整して内部ＥＧＲ量をエンジン回転数、エンジン負荷等のエンジン運転条件に対応する基準内部ＥＧＲ量に制御する手段が考えられる。
しかしながら、かかる手段を採用した場合でも、ＤＰＦの再生等によってＤＰＦ差圧が小さくなったときには、かかるＤＰＦ差圧の低下によって内部ＥＧＲ量が前記基準内部ＥＧＲ量よりも低下することから、この場合におけるＥＧＲ量の低下を補充する手段が必要となる。
尚、特許文献１（特開２００６−２２６２０５号公報）の技術においては、ＤＰＦ（黒煙除去装置）及びＥＧＲ通路及びＥＧＲ弁による外部ＥＧＲシステムをそなえるとともに、吸気行程時に排気弁を微小量サブリフトさせて排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる内部ＥＧＲを行うように構成され、前記外部ＥＧＲと前記内部ＥＧＲとのＥＧＲ割合を制御して、ＤＰＦの再生モードから外れたときの燃焼性を安定化し、回転変動を防止しているにとどまり、
また、前記特許文献２（特開平７−１３３７２６号公報）においては、排気行程時に、吸気弁を吸気行程時の主リフトとは離れて微小量サブリフトさせ、燃焼室内の燃焼ガスの一部を吸気通路に送り込み吸気に混入させ、該燃焼ガスを吸気弁の主リフトによる開弁時に燃焼室に還流するようにした内部ＥＧＲシステムをそなえた４サイクルエンジンが開示されているにとどまり、
また、特許文献３（特開平１０−２５２５１２号公報）においては、エンジン負荷が小さくなるほど吸気弁と排気弁との開弁重合期間を大きくして内部ＥＧＲガス量を増加することにより吸気加熱効果を向上した４サイクルエンジンが開示されているにとどまり、
さらに特許文献４（特開２０００−２０４９８４号公報）においては、吸気弁内部ＥＧＲ方式において、吸気弁の開弁時期を進角させるとともに排気弁の閉弁時期を進角させ、排気絞り弁の開度を小さくして、大量のＥＧＲガスを吸気ポート内に送り込むように構成しているにとどまり、
前記のような、ＤＰＦ差圧の低下に伴うＥＧＲ量の低下という問題を解決する手段は、前記特許文献１，２，３，４には示されていない。
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、特にＤＰＦ（黒煙除去装置）とＥＧＲ通路及びＥＧＲ弁による外部ＥＧＲシステムと排気弁内部ＥＧＲシステムとが設けられている４サイクルエンジンにおいて、ＤＰＦの再生等に伴うＤＰＦ差圧の低下によるＥＧＲ量の低下を補充可能として、エンジンの全運転域においてエンジン運転条件に適応したＥＧＲ量での運転を可能とすることにより、エンジン強度及び耐久性の低下を伴うことなくＥＧＲによるＮＯｘ低減効果を発揮し得るＥＧＲシステム付きエンジンを提供することを目的とする。
本発明はかかる課題を解決するもので、排気ガス通路に設けられて排気ガス中の微小固形物を除去するＤＰＦ（黒煙除去装置）と、排気ガス通路中の排気ガスの一部をＥＧＲ（排気再循環）ガスとして吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路の開度を調整するＥＧＲ弁とをそなえるとともに、吸気行程時に排気行程時の排気弁の主リフトとは離れて該排気弁を微小量サブリフトさせて、排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲを行うように構成されたＥＧＲシステム付きエンジンにおいて、前記ＤＰＦ出入口間の排気ガスの差圧であるＤＰＦ差圧を検出する差圧検出手段と、前記内部ＥＧＲの基準値に対応するＤＰＦ差圧の基準値が設定され、前記ＤＰＦ差圧の検出値と前記ＤＰＦ差圧の基準値との差圧偏差に基づきＥＧＲ調整量を算出し、該ＥＧＲ調整量に応じて前記ＥＧＲ弁の開度を制御するＥＧＲコントローラとをそなえたことを特徴とする。
かかる発明において、好ましくは次のように構成する。
（１）前記ＥＧＲコントローラは、ＤＰＦ差圧が低下するに従い前記ＥＧＲ調整量及びＥＧＲ弁の開度を増加するように構成される。
（２）前記ＥＧＲコントローラは、前記ＥＧＲ調整量に応じて前記ＥＧＲ弁の開度及びスロットル弁の開度を制御するように構成される。
また、本発明は次のように構成することもできる。即ち、
前記ＥＧＲ通路を、前記排気ガス通路と吸気通路とを並列に接続する低温側ＥＧＲ通路と高温側ＥＧＲ通路とにより構成し、前記低温側ＥＧＲ通路にはＥＧＲガスを冷却するＥＧＲ冷却器及び該低温側ＥＧＲ通路の開度を調整する低温側ＥＧＲ弁が設けられ、前記高温側ＥＧＲ通路にはＥＧＲガスの冷却手段をそなえずに該高温側ＥＧＲ通路の開度を調整する高温側ＥＧＲ弁が設けられ、前記高温側ＥＧＲ弁を前記ＥＧＲコントローラにより開度制御するように構成される。
本発明によれば、排気ガス中の微小固形物を除去するＤＰＦ（黒煙除去装置）と、排気ガスの一部をＥＧＲ（排気再循環）ガスとして吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路の開度を調整するＥＧＲ弁とをそなえ、吸気行程時に排気行程時の排気弁の主リフトとは離れて該排気弁を微小量サブリフトさせて、排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲとを行うＥＧＲシステム付きエンジンにおいて、ＥＧＲコントローラにより、前記内部ＥＧＲの基準値に対応するＤＰＦ差圧の基準値が設定され、ＤＰＦ差圧の検出値と前記ＤＰＦ差圧の基準値との差圧偏差に基づきＥＧＲ調整量を算出し、該ＥＧＲ調整量に応じて前記ＥＧＲ弁の開度を制御して外部ＥＧＲを制御するとともに、ＤＰＦ差圧が低下するに従い前記ＥＧＲ調整量及びＥＧＲ弁の開度を増加させ、さらに前記ＥＧＲ調整量に応じてＥＧＲ弁の開度及びスロットル弁の開度を制御するようにしたので、エンジン回転数、エンジン負荷等のエンジン運転条件に対応する前記排気弁内部ＥＧＲの基準値及びＤＰＦ差圧の基準値を設定しておき、ＤＰＦの再生等によってＤＰＦ差圧の検出値が前記ＤＰＦ差圧の基準値よりも小さくなったとき、該ＤＰＦ差圧基準値とＤＰＦ差圧検出値との差圧偏差に基づきＥＧＲ調整量を算出し、このＥＧＲ調整量に相当する量だけ前記ＥＧＲ弁の開度を増加する制御、あるいはＥＧＲ調整量に相当する量だけ前記ＥＧＲ弁の開度の増加及び前記スロットル弁の開度を減少する制御を併用することにより、前記排気弁内部ＥＧＲ量と前記外部ＥＧＲ量との総和であるＥＧＲ量を前記エンジン運転条件に適応した目標ＥＧＲ量に保持して、エンジンを運転することができる。
従って本発明によれば、ＤＰＦの再生等によって、ＤＰＦ差圧が変化した場合でも、エンジンの全運転域においてエンジン運転条件に適応した基準ＥＧＲ量を確保してエンジンを運転することができることとなって、エンジン強度及び耐久性の低下を伴うことなくＥＧＲによるＮＯｘ低減効果を発揮し得るＥＧＲシステム付きエンジンを提供することが可能となる。
また、前記ＥＧＲ通路を、排気ガス通路と吸気通路とを並列に接続する低温側ＥＧＲ通路と高温側ＥＧＲ通路とにより構成し、低温側ＥＧＲ通路にはＥＧＲガスを冷却するＥＧＲ冷却器及び該低温側ＥＧＲ通路の開度を調整する低温側ＥＧＲ弁を設け、前記高温側ＥＧＲ通路にはＥＧＲガスの冷却手段をそなえずに該高温側ＥＧＲ通路の開度を調整する高温側ＥＧＲ弁のみを設けて、前記高温側ＥＧＲ弁を前記ＥＧＲコントローラにより開度制御するように構成すれば、ＤＰＦ差圧の低下に対応する排気弁内部ＥＧＲ量の減少に対するＥＧＲ量の補充を、ＥＧＲガスを冷却せずに排気温度と同レベルである高温側ＥＧＲの量を高温側ＥＧＲ弁で制御するので、通常のようにＥＧＲガスを冷却した低温側ＥＧＲでのＥＧＲ量の制御よりも高精度でＥＧＲ量の制御を行うことができる。
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１は本発明の第１実施例に係る内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルエンジンにおけるＥＧＲ制御装置の全体構成図である。
図１において、１００はエンジン（４サイクルエンジン）、１ａはエンジン１００のシリンダ１内に形成された燃焼室、２はピストン、３はクランク軸である。
４は各シリンダヘッドに形成された吸気ポート、５は各吸気ポート４を開閉する吸気弁、１２は前記各吸気ポート６への吸気が集合する吸気マニホールド、６は各シリンダヘッドに形成された排気ポート、７は前記各排気ポート６を開閉する排気弁、１１は前記各排気ポート６からの排気ガスが集合する排気マニホールドである。
１０は過給機で、前記排気マニホールド１７及び排気管３０を通った排気ガスにより駆動されるタービン１０ａ、及び該タービン１０ａにより直結駆動されて前記吸気マニホールド１２側に吸気を圧送するコンプレッサ１０ｂをそなえている。
前記過給機１０のコンプレッサ１０ｂによって圧送された給気は、給気冷却器２０で冷却された後、スロットル弁２１で流量を調整され、吸気マニホールド１２及び吸気ポート６を経て、吸気弁５の開弁により燃焼室１ａ内に供給され、燃焼に供される。
そして、前記各燃焼室１ａでの着火燃焼後の排気ガスは、排気弁７の開弁により排気ポート６を通って排気マニホールド１１に溜められてから、過給機１０に送り込まれて該過給機１０のタービン１０ａを駆動する。
前記過給機１０のタービン１０ａ出口に接続される出口側排気管１３の管路中には、排気ガス中のパティキュレート（微小固形物）を除去するＤＰＦ（黒煙除去装置）１４が設けられている。
前記タービン１０ａ駆動後の排気ガスは前記出口側排気管１３を通って前記ＤＰＦ１４に入り、ここでパティキュレート（微小固形物）を除去されて図示しない排ガス浄化触媒装置で浄化されて外気中に排出される。
また、動弁装置においては、前記クランク軸３より、前記吸気カム軸及び吸気カムが回転駆動されることにより前記吸気弁５が各吸気ポート４を開閉し、前記クランク軸３により排気カム軸及び排気カムが回転駆動されることにより、前記排気弁７が各排気ポート６を開閉する。
本発明は、以上のような４サイクルエンジンにおけるＥＧＲシステムの改良に係るものである。
第１実施例を示す図１において、ＥＧＲコントローラは符号２０で示され、該ＥＧＲコントローラ２０には、前記エンジン１００の負荷を検出する負荷検出器１９からエンジン負荷の検出値、前記エンジン１００のエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出器１８からエンジン回転数の検出値がそれぞれ入力される。
また、前記出口排気管１３のＤＰＦ１４入口及び出口にはＤＰＦ入口圧力センサ１５及びＤＰＦ出口圧力センサ１６が設置され、各圧力センサ１５，１６からの排気圧力検出値は前記内部ＥＧＲコントローラ２０に入力される。
尚、必要に応じて、前記エンジン１００の排気温度として前記排気マニホールド１１における排気温度を検出する排気温度センサ１７からの排気温度の検出値を前記ＥＧＲコントローラ２０に入力する。
２４は前記過給機１０入口側の排気管３０の途中と前記吸気管３１の前記スロットル弁２１の下流部位との間を接続する低温側ＥＧＲ通路、２３は該低温側ＥＧＲ通路２４を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ、２２は該低温側ＥＧＲ通路２４の通路面積を調整する低温側ＥＧＲ弁である。
そして、前記ＥＧＲコントローラ２０は、詳細を後述するように、前記各検出値に基づき前記低温側ＥＧＲ弁２４の開度（外部ＥＧＲ流量）及び前記スロットル弁２１の開度（吸気量）を制御する。
図２は本発明の第２実施例を示す図１対応図である。
この第２実施例においては、ＥＧＲ通路を、前記排気管３０と吸気管３１とを並列に接続する低温側ＥＧＲ通路２４と高温側ＥＧＲ通路３３とにより構成し、前記低温側ＥＧＲ通路２４には前記第１実施例と同様に、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２３冷却器及び該低温側ＥＧＲ通路２４の通路面積（開度）を調整する低温側ＥＧＲ弁２２が設けられ、前記高温側ＥＧＲ通路３３には前記ＥＧＲクーラ２３のようなＥＧＲガスの冷却手段をそなえずに、該高温側ＥＧＲ通路３３の通路面積（開度）を調整する高温側ＥＧＲ弁３２が設けられ、前記高温側ＥＧＲ弁３２を前記ＥＧＲコントローラ２０により開度制御するように構成されている。
次に、図３に示す制御ブロック図に基づき、本発明の第１実施例及び第２実施例におけるＥＧＲ制御の制御動作を説明する。
図３において、前記負荷検出器２０からのエンジン負荷の検出値、エンジン回転数検出器１８からのエンジン回転数の検出値は前記ＥＧＲコントローラ２０の基準内部ＥＧＲ設定手段２２２及び基準差圧算出手段２２３にそれぞれ入力される。また、前記ＤＰＦ入口圧力センサ１５からのＤＰＦ入口圧力（エンジン排気圧力）の検出値及びＤＰＦ出口圧力センサ１６からのＤＰＦ出口圧力の検出値は、前記ＥＧＲコントローラ２０のＤＰＦ差圧算出手段２２１に入力され、該ＤＰＦ差圧算出手段２２１においてＤＰＦ差圧（ＤＰＦ入口圧力−ＤＰＦ出口圧力）が算出される。ＤＰＦ差圧の算出値は差圧偏差算出手段２２３に入力される。
符号２２２で示される基準差圧及び基準内部ＥＧＲ設定手段には、前記エンジン回転数及びエンジン負荷に対応するエンジン排気圧力に相当するＤＰＦ差圧の基準値が設定されている。
また、該基準差圧及び基準内部ＥＧＲ設定手段２２２には、図４のようなＤＰＦ差圧と該ＤＰＦ差圧に対応する排気弁内部ＥＧＲ量（基準内部ＥＧＲ量）との関係が設定されている。
図４のように、前記ＤＰＦ差圧の上昇に比例して排気弁内部ＥＧＲ量が増加する。図のＡ線は、前記エンジン回転数及びエンジン負荷におけるＤＰＦ差圧に対応する排気弁内部ＥＧＲ量の基準量を示す。
前記差圧偏差算出手段２２３においては、前記エンジン回転数の検出値及びエンジン負荷の検出値に対応するＤＰＦ差圧の基準値を前記基準差圧及び基準内部ＥＧＲ設定手段２２２から抽出し、ＤＰＦ差圧の基準値と前記ＤＰＦ差圧の算出値（検出値）との差であるＤＰ差圧偏差を算出してＥＧＲ調整量算出手段２２４に入力する。
ＥＧＲ調整量算出手段２２４においては、前記基準差圧及び基準内部ＥＧＲ設定手段２２２に設定された図４に示されるＤＰＦ差圧と内部ＥＧＲ量との関係から、前記ＤＰ差圧偏差に相当するＥＧＲ量の調整値、つまりＤＰＦの再生等によるＤＰＦ差圧の低下量に対応するＥＧＲ量の増加調整値を算出し、ＥＧＲ弁開度算出手段２６及びスロットル弁開度算出手段２７に入力する。
前記ＥＧＲ弁開度算出手段２６においては、前記ＥＧＲ量の増加調整値に対応する前記低温側ＥＧＲ弁２２の開度（第１実施例）増加量あるいは前記高温側ＥＧＲ弁３２の開度増加量（第２実施例）を算出し、前記低温側ＥＧＲ弁２２の開度あるいは前記高温側ＥＧＲ弁３２の開度を前記算出開度に増加するとともに、前記スロットル弁２１の開度を前記低温側ＥＧＲ弁２２の開度あるいは前記高温側ＥＧＲ弁３２の開度の増加量に対応して小さくする。
以上の制御により、エンジン１００は、エンジン運転状態に適応したＥＧＲ量（あるいはＥＧＲ率）で運転される。
以上の第１、第２実施例によれば、ＥＧＲコントローラ２０に内部ＥＧＲの基準値に対応するＤＰＦ差圧の基準値が設定され、ＥＧＲコントローラ２０により、該ＤＰＦ差圧の検出値と前記ＤＰＦ差圧の基準値との差圧偏差に基づきＥＧＲ調整量を算出し、該ＥＧＲ調整量に応じて外部ＥＧＲのＥＧＲ弁（低温側ＥＧＲ弁２２の開度あるいは前記高温側ＥＧＲ弁３２）の開度を制御して外部ＥＧＲ量を制御するとともに、ＤＰＦ差圧が低下するに従い前記ＥＧＲ調整量及びＥＧＲ弁２２，３２の開度を増加させ、さらに前記ＥＧＲ調整量に応じてＥＧＲ弁２２，３２の開度及びスロットル弁２１の開度を関連させて制御するようにしたので、エンジン回転数、エンジン負荷等のエンジン運転条件に対応する排気弁内部ＥＧＲの基準値及びＤＰＦ差圧の基準値を設定しておき、ＤＰＦ１４の再生等によってＤＰＦ差圧の検出値がＤＰＦ差圧の基準値よりも小さくなったとき、該ＤＰＦ差圧基準値とＤＰＦ差圧検出値との差圧偏差に基づきＥＧＲ調整量を算出し、このＥＧＲ調整量に相当する量だけ前記ＥＧＲ弁２２，３２の開度を増加する制御、あるいはＥＧＲ調整量に相当する量だけ前記ＥＧＲ弁２２，３２の開度増加及び前記スロットル弁２１の開度を減少する制御を併用することにより、前記排気弁内部ＥＧＲ量と前記外部ＥＧＲ量との総和であるＥＧＲ量をエンジン運転条件に適応した目標ＥＧＲ量に保持して、エンジン１００を運転することができる。
従ってかかる第１、第２実施例によれば、ＤＰＦ１４の再生等によって、ＤＰＦ差圧が変化した場合でも、エンジン１００の全運転域においてエンジン運転条件に適応した基準ＥＧＲ量を確保して該エンジン１００を運転することができることとなって、エンジン強度及び耐久性の低下を伴うことなくＥＧＲによるＮＯｘ低減効果を発揮することができる。
また、前記第２実施例のように構成すれば、ＤＰＦ差圧の低下に対応する排気弁内部ＥＧＲ量の減少に対するＥＧＲ量の補充を、ＥＧＲガスを冷却せずに排気温度と同レベルである高温側ＥＧＲの量を高温側ＥＧＲ弁３２で制御することにより行うので、第１実施例のようにＥＧＲガスを冷却した低温側ＥＧＲ弁２２でのＥＧＲ量の制御よりも高精度でＥＧＲ量の制御を行うことができる。
本発明によれば、特にＤＰＦ（黒煙除去装置）とＥＧＲ通路及びＥＧＲ弁による外部ＥＧＲシステムと排気弁内部ＥＧＲシステムとが設けられている４サイクルエンジンにおいて、ＤＰＦの再生等に伴うＤＰＦ差圧の低下によるＥＧＲ量の低下を補充可能として、エンジンの全運転域においてエンジン運転条件に適応したＥＧＲ量での運転を可能とすることにより、エンジン強度及び耐久性の低下を伴うことなくＥＧＲによるＮＯｘ低減効果を発揮し得るＥＧＲシステム付きエンジンを提供できる。
本発明の第１実施例に係る内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルエンジンにおけるＥＧＲ制御装置の全体構成図である。 本発明の第２実施例を示す図１対応図である。 前記第１，第２実施例における制御ブロック図である。 前記第１，第２実施例におけるＤＰＦ差圧と内部ＥＧＲの関係線図である。 内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルエンジンの吸、排気弁タイミング線図である。
符号の説明
１ａ 燃焼室
２ ピストン
３ クランク軸
４ 吸気ポート
５ 吸気弁
６ 排気ポート
７ 排気弁
１０ 過給機
１１ 排気マニホールド
１２ 吸気マニホールド
１３ 出口排気管
１４ ＤＰＦ（黒煙除去装置）
１５ ＤＰＦ入口圧力センサ
１６ ＤＰＦ出口圧力センサ
１８ エンジン回転数検出器
１９ 負荷検出器
２０ ＥＧＲコントローラ
２１ スロットル弁
２２ 低温側ＥＧＲ弁
２３ ＥＧＲクーラ
２４ 低温側ＥＧＲ通路
３２ 高温側ＥＧＲ弁
３３ 高温側ＥＧＲ通路
１００ エンジン（４サイクルエンジン）
Ｉｎ 吸気弁主リフト
Ｉｓ 吸気弁サブリフト
Ｅｘ 排気弁主リフト
Ｅｓ 排気弁サブリフト

Claims (4)

  1. 排気ガス通路に設けられて排気ガス中の微小固形物を除去するＤＰＦ（黒煙除去装置）と、排気ガス通路中の排気ガスの一部をＥＧＲ（排気再循環）ガスとして吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路の開度を調整するＥＧＲ弁とをそなえるとともに、吸気行程時に排気行程時の排気弁の主リフトとは離れて該排気弁を微小量サブリフトさせて、排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲを行うように構成されたＥＧＲシステム付きエンジンにおいて、前記ＤＰＦ出入口間の排気ガスの差圧であるＤＰＦ差圧を検出する差圧検出手段と、前記内部ＥＧＲの基準値に対応するＤＰＦ差圧の基準値が設定され、前記ＤＰＦ差圧の検出値と前記ＤＰＦ差圧の基準値との差圧偏差に基づきＥＧＲ調整量を算出し、該ＥＧＲ調整量に応じて前記ＥＧＲ弁の開度を制御するＥＧＲコントローラとをそなえたことを特徴とするＥＧＲシステム付きエンジン。
  2. 前記ＥＧＲコントローラは、ＤＰＦ差圧が低下するに従い前記ＥＧＲ調整量及びＥＧＲ弁の開度を増加するように構成されたことを特徴とする請求項１記載のＥＧＲシステム付きエンジン。
  3. 前記ＥＧＲコントローラは、前記ＥＧＲ調整量に応じて前記ＥＧＲ弁の開度及びスロットル弁の開度を制御するように構成されたことを特徴とする請求項１記載のＥＧＲシステム付きエンジン。
  4. 前記ＥＧＲ通路を、前記排気ガス通路と吸気通路とを並列に接続する低温側ＥＧＲ通路と高温側ＥＧＲ通路とにより構成し、前記低温側ＥＧＲ通路にはＥＧＲガスを冷却するＥＧＲ冷却器及び該低温側ＥＧＲ通路の開度を調整する低温側ＥＧＲ弁が設けられ、前記高温側ＥＧＲ通路にはＥＧＲガスの冷却手段をそなえずに該高温側ＥＧＲ通路の開度を調整する高温側ＥＧＲ弁が設けられ、前記高温側ＥＧＲ弁を前記ＥＧＲコントローラにより開度制御するように構成されたことを特徴とする請求項１記載のＥＧＲシステム付きエンジン。
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