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JP2014015871A - Egr device - Google Patents

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JP2014015871A
JP2014015871A JP2012152491A JP2012152491A JP2014015871A JP 2014015871 A JP2014015871 A JP 2014015871A JP 2012152491 A JP2012152491 A JP 2012152491A JP 2012152491 A JP2012152491 A JP 2012152491A JP 2014015871 A JP2014015871 A JP 2014015871A
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JP
Japan
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sensor
nox
target
nox concentration
amount
Prior art date
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Pending
Application number
JP2012152491A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Miyoshi
健二 三好
Takehiko Jibiki
武彦 地曳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hino Motors Ltd filed Critical Hino Motors Ltd
Priority to JP2012152491A priority Critical patent/JP2014015871A/en
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

【課題】従来よりも精度良くNOx濃度を制御することが可能なEGR装置を提供する。
【解決手段】エンジン1から排出される排気ガス8中に含まれるNOxの濃度を検出するNOxセンサ17を備え、エンジン1の燃料噴射量の単位時間当たりの変化量が許容範囲内に維持されている場合に限り、エアフロセンサ14の検出値に基づく制御からNOxセンサ17の検出値に基づく制御に切り替え、運転状態に応じ目標NOx濃度を決定してNOxセンサ17による実測のNOx濃度を目標NOx濃度とするべくEGRバルブ12を制御するように制御装置18を構成する。
【選択図】図1
An EGR apparatus capable of controlling the NOx concentration with higher accuracy than conventional ones is provided.
A NOx sensor 17 for detecting the concentration of NOx contained in exhaust gas 8 discharged from an engine 1 is provided, and the amount of change per unit time of the fuel injection amount of the engine 1 is maintained within an allowable range. Only when the control value based on the detection value of the airflow sensor 14 is switched to the control based on the detection value of the NOx sensor 17, the target NOx concentration is determined according to the operating state, and the NOx concentration actually measured by the NOx sensor 17 is changed to the target NOx concentration. The controller 18 is configured to control the EGR valve 12 as much as possible.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、排気ガスの一部を吸気側に再循環することによりNOxの低減化を図るEGR装置に関するものである。   The present invention relates to an EGR device that reduces NOx by recirculating a part of exhaust gas to the intake side.

従来より、自動車のエンジン等では、排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された排気ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりNOxの発生を低減するようにした、いわゆる排気ガス再循環(EGR:Exhaust Gas Recirculation)が行われている。   2. Description of the Related Art Conventionally, in an automobile engine or the like, a part of exhaust gas is extracted from the exhaust side and returned to the intake side, and combustion of fuel in the engine is suppressed by the exhaust gas returned to the intake side so that the combustion temperature is increased. So-called exhaust gas recirculation (EGR) is performed in which the generation of NOx is reduced by lowering.

一般的に、この種の排気ガス再循環を行う場合には、排気マニホールドから排気管に亘る排気通路の適宜位置と、吸気管から吸気マニホールドに亘る吸気通路の適宜位置との間をEGRパイプにより接続し、該EGRパイプを通して排気ガスを再循環するようにしている。   In general, when this type of exhaust gas recirculation is performed, an EGR pipe is used between an appropriate position of the exhaust passage extending from the exhaust manifold to the exhaust pipe and an appropriate position of the intake passage extending from the intake pipe to the intake manifold. The exhaust gas is recirculated through the EGR pipe.

また、エンジンに再循環する排気ガスをEGRパイプの途中で冷却すると、排気ガスの温度が下がり且つその容積が小さくなることにより、エンジンの出力を余り低下させずに燃焼温度を低下して効果的に窒素酸化物の発生を低減させることができるため、エンジンに排気ガスを再循環するEGRパイプの途中に水冷式のEGRクーラを装備したものもある。   In addition, if the exhaust gas recirculated to the engine is cooled in the middle of the EGR pipe, the exhaust gas temperature decreases and its volume decreases, which effectively reduces the combustion temperature without significantly reducing the engine output. Since the generation of nitrogen oxides can be reduced, a water-cooled EGR cooler is provided in the middle of an EGR pipe for recirculating exhaust gas to the engine.

ただし、排気ガスの再循環によりNOxの低減化を図ることは、気筒内での燃焼不良により黒煙を発生してしまうこととトレードオフの関係にあるので、単純に排気ガスの再循環量を無制限に増やせば良いというものではなく、黒煙の発生を抑制する観点からすれば、前記EGRパイプに備えたEGRバルブを適切に制御して排気ガスの再循環量に制限をかける必要がある。   However, reducing NOx by exhaust gas recirculation is in a trade-off relationship with the occurrence of black smoke due to poor combustion in the cylinder, so the amount of exhaust gas recirculation is simply reduced. From the viewpoint of suppressing the generation of black smoke, it is necessary to appropriately control the EGR valve provided in the EGR pipe to limit the recirculation amount of the exhaust gas.

これまでのEGRバルブの制御は、目標空気量マップを備えた制御装置により行われるようになっており、負荷変動に対する応答性の良いエアフロセンサで検出される空気量(エンジンに取り込まれる吸気流量)が、その検出時点における燃料噴射量とエンジン回転数とに基づき目標空気量マップから読み出される目標空気量になるように制御が行われていた。   The control of the EGR valve so far is performed by a control device equipped with a target air amount map, and the air amount detected by an airflow sensor with good response to load fluctuation (intake flow rate taken into the engine) However, the control is performed so that the target air amount is read from the target air amount map based on the fuel injection amount and the engine speed at the time of detection.

尚、この種のEGR装置に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献1等がある。   As prior art document information related to this type of EGR apparatus, there is the following Patent Document 1 and the like.

特開2006−9745号公報JP 2006-9745 A

しかしながら、一般的に、既存のエアフロセンサでは、吸気の流れに晒されたワイヤの温度が一定になるように電流を流し、その電流値を読み取ることで空気量を検出するようにしたホットワイヤ形式(空気量が多いほどワイアは冷やされるから一定温度を保つために必要な電流は多くなる)が採用されているが、このようなホットワイヤ形式のエアフロセンサによる空気量の検出では、吸気管の配管レイアウト等に対するロバスト性が小さいためにバラツキが大きく、エアフロセンサの検出値に基づきEGRバルブを制御しても、NOx濃度を狙い通りに抑制することが難しいという問題があった。   However, in general, in the existing airflow sensor, a hot wire type in which a current is supplied so that the temperature of the wire exposed to the flow of intake air becomes constant and the amount of air is detected by reading the current value. (The more air the more the wire is cooled, the more current is required to maintain a constant temperature). However, in the detection of the air amount by such a hot wire type airflow sensor, the intake pipe Since the robustness with respect to the piping layout or the like is small, there is a large variation, and even if the EGR valve is controlled based on the detection value of the airflow sensor, it is difficult to suppress the NOx concentration as intended.

即ち、制御装置の目標空気量マップは、エンジンのチューニング段階でNOxの測定を行いながら黒煙を発生しない範囲内で最も効果的にNOx濃度を抑制することが可能な空気量を燃料噴射量とエンジン回転数の関係において調査して作成されるものであるが、例えば、吸気管の組み付け精度等によりマップ作成時のエンジンと異なる吸気の流れが形成されていた場合、各運転条件でのワイヤに当たる流速が変わってしまうので、いくら目標空気量マップ通りの目標空気量となるようにEGRバルブを制御しても、NOx濃度を狙い通りに抑制できない虞れがあった。   In other words, the target air amount map of the control device indicates the amount of air that can most effectively suppress the NOx concentration within the range where black smoke is not generated while measuring NOx at the engine tuning stage as the fuel injection amount. It is created by investigating the relationship with the engine speed, but for example, if a flow of intake air different from the engine at the time of map creation is formed due to the accuracy of assembly of the intake pipe etc., it hits the wire in each operating condition Since the flow velocity changes, there is a possibility that the NOx concentration cannot be suppressed as intended even if the EGR valve is controlled so that the target air amount matches the target air amount map.

しかも、エアフロセンサの検出値に基づく制御では、エアフロセンサによる実測の空気量を目標空気量となるようにEGRバルブを制御すれば最も効果的にNOx濃度が抑制されているはずである、という見込みで行われているにすぎず、実際にNOx濃度が抑制されているか否かが制御に反映されていない点でも精度の高い制御が難しいという側面があった。   Moreover, in the control based on the detection value of the air flow sensor, it is expected that the NOx concentration should be suppressed most effectively if the EGR valve is controlled so that the air amount actually measured by the air flow sensor becomes the target air amount. However, there is an aspect that it is difficult to control with high accuracy in that whether or not the NOx concentration is actually suppressed is not reflected in the control.

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、従来よりも精度良くNOx濃度を制御することが可能なEGR装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an EGR device capable of controlling the NOx concentration with higher accuracy than in the past.

本発明は、排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へ再循環するEGRパイプと、該EGRパイプの途中に装備されて排気ガスの再循環量を調整するEGRバルブと、エンジンに取り込まれる空気量を検出するエアフロセンサと、運転状態に応じ目標空気量を決定して前記エアフロセンサによる実測の空気量を前記目標空気量とするべく前記EGRバルブを制御する制御装置とを備えたEGR装置であって、
エンジンから排出される排気ガス中に含まれるNOxの濃度を検出するNOxセンサを備え、エンジンの燃料噴射量の単位時間当たりの変化量が許容範囲内に維持されている場合に限り、前記エアフロセンサの検出値に基づく制御から前記NOxセンサの検出値に基づく制御に切り替え、運転状態に応じ目標NOx濃度を決定して前記NOxセンサによる実測のNOx濃度を前記目標NOx濃度とするべく前記EGRバルブを制御するように前記制御装置を構成したことを特徴とするものである。
The present invention includes an EGR pipe that extracts a part of exhaust gas from the exhaust side and recirculates it to the intake side, an EGR valve that is provided in the middle of the EGR pipe and adjusts the recirculation amount of the exhaust gas, and takes in the engine EGR provided with an airflow sensor that detects the amount of air that is generated, and a control device that controls the EGR valve to determine a target air amount according to the operating state and to use the air amount actually measured by the airflow sensor as the target air amount A device,
The airflow sensor includes a NOx sensor that detects the concentration of NOx contained in the exhaust gas discharged from the engine, and the airflow sensor only when the change amount per unit time of the fuel injection amount of the engine is maintained within an allowable range. The control based on the detected value of the NOx sensor is switched to the control based on the detected value of the NOx sensor, the target NOx concentration is determined according to the operating state, and the EGR valve is set so that the NOx concentration actually measured by the NOx sensor becomes the target NOx concentration. The control device is configured to control.

而して、このようにすれば、高速道路での定速走行時等において、エンジンの燃料噴射量の単位時間当たりの変化量が許容範囲内に維持されると、負荷が一定に近い状態で推移するような安定した負荷条件となっていることが制御装置にて検知され、該制御装置におけるEGRバルブの制御が、エアフロセンサの検出値に基づく制御からNOxセンサの検出値に基づく制御に切り替わり、運転状態に応じ目標NOx濃度が決定されて前記NOxセンサによる実測のNOx濃度を前記目標NOx濃度とするべく前記EGRバルブが制御され、排気ガス中のNOx濃度そのものを監視しながらEGRバルブをフィードバック制御することが可能となる。   Thus, in this way, when the amount of change in the fuel injection amount of the engine per unit time is maintained within an allowable range during constant speed driving on a highway, the load is almost constant. The control device detects that the load condition is stable and changes, and the control of the EGR valve in the control device is switched from the control based on the detection value of the airflow sensor to the control based on the detection value of the NOx sensor. The target NOx concentration is determined according to the operating state, the EGR valve is controlled so that the NOx concentration actually measured by the NOx sensor becomes the target NOx concentration, and the EGR valve is fed back while monitoring the NOx concentration itself in the exhaust gas. It becomes possible to control.

ただし、NOxセンサは、排気ガス中のNOx濃度そのものを監視できる利点がある反面、最も下流側でアクセル操作(負荷変動)の結果としてNOx濃度を検出するようにしているので、アクセル操作(負荷変動)に対する応答性が悪いという欠点があり、エンジンの負荷が激しく増減するような不安定な負荷条件でのEGRバルブの制御には適さないが、このような不安定な負荷条件にあっては、エンジンの燃料噴射量の単位時間当たりの変化量が許容範囲から外れ、NOxセンサの検出値に基づく制御からエアフロセンサの検出値に基づく制御に復帰するので、最も上流側でアクセル操作(負荷変動)に即応して変動する空気量がエアフロセンサにより応答性良く検出され、負荷の変動に追従したEGRバルブの制御が実施されることになる。   However, while the NOx sensor has the advantage of being able to monitor the NOx concentration itself in the exhaust gas, the NOx concentration is detected as the result of the accelerator operation (load fluctuation) on the most downstream side, so the accelerator operation (load fluctuation) ) Is not suitable for controlling the EGR valve under an unstable load condition in which the engine load increases or decreases sharply, but under such an unstable load condition, The amount of change per unit time in the fuel injection amount of the engine deviates from the allowable range, and the control based on the detected value of the NOx sensor returns to the control based on the detected value of the airflow sensor, so the accelerator operation (load fluctuation) is most upstream. The air flow that fluctuates immediately in response to the air flow sensor is detected with good responsiveness, and the control of the EGR valve following the load fluctuation is performed. .

また、本発明においては、燃料噴射量とエンジン回転数とに基づき現在の運転状態で黒煙を発生させずに最も効果的にNOx濃度を抑制することが可能な空気量を読み出し得る目標空気量マップと、燃料噴射量とエンジン回転数とに基づき現在の運転状態で黒煙を発生させずに実現可能な最も低いNOx濃度を読み出し得る目標NOx濃度マップとを有し、これら目標空気量マップ及び目標NOx濃度マップを用いて目標空気量及び目標NOx濃度を決定するように制御装置を構成することが可能である。   Further, in the present invention, the target air amount that can read out the air amount that can most effectively suppress the NOx concentration without generating black smoke in the current operating state based on the fuel injection amount and the engine speed. A map, and a target NOx concentration map that can read out the lowest NOx concentration that can be realized without generating black smoke in the current operating state based on the fuel injection amount and the engine speed, and these target air amount map and The controller can be configured to determine the target air amount and the target NOx concentration using the target NOx concentration map.

更に、本発明においては、エンジンに取り込まれる吸気の温度を検出する吸気温度センサと、大気圧を検出する大気圧センサとを装備し、これら吸気温度センサ及び大気圧センサの検出値に基づき目標空気量及び目標NOx濃度に対し温度及び大気圧の補正を行うように制御装置を構成することが好ましい。   Furthermore, in the present invention, an intake air temperature sensor for detecting the temperature of intake air taken into the engine and an atmospheric pressure sensor for detecting atmospheric pressure are provided, and the target air is based on the detected values of the intake air temperature sensor and the atmospheric pressure sensor. Preferably, the control device is configured to correct the temperature and atmospheric pressure for the amount and the target NOx concentration.

上記した本発明のEGR装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。   According to the EGR device of the present invention described above, various excellent effects as described below can be obtained.

(I)本発明の請求項1,2に記載の発明によれば、高速道路での定速走行時等のような安定した負荷条件となった時に、制御装置によるEGRバルブの制御を、エアフロセンサの検出値に基づく制御からNOxセンサの検出値に基づく制御に切り替え、排気ガス中のNOx濃度そのものを監視しながらEGRバルブをフィードバック制御することができるので、従来の如き全ての負荷条件でエアフロセンサの検出値に基づく制御を行う場合よりも精度良くNOx濃度を制御することができる。   (I) According to the first and second aspects of the present invention, the control of the EGR valve by the control device is performed when the stable load condition such as when driving at a constant speed on an expressway is achieved. Switching from control based on the detection value of the sensor to control based on the detection value of the NOx sensor, the EGR valve can be feedback controlled while monitoring the NOx concentration itself in the exhaust gas, so the airflow can be controlled under all conventional load conditions. The NOx concentration can be controlled with higher accuracy than when the control based on the detection value of the sensor is performed.

(II)本発明の請求項3に記載の発明によれば、制御装置で目標空気量及び目標NOx濃度を決定するにあたり、エンジンに取り込まれる吸気の温度と大気圧とを考慮して最適な目標空気量及び目標NOx濃度に補正することができ、より一層精度の高いEGRバルブの制御を実現することができる。   (II) According to the invention described in claim 3 of the present invention, when the target air amount and the target NOx concentration are determined by the control device, the optimum target is considered in consideration of the temperature of the intake air taken into the engine and the atmospheric pressure. The amount of air and the target NOx concentration can be corrected, and the EGR valve can be controlled with higher accuracy.

本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the form which implements this invention. 図1の制御装置による制御の切り替え例について説明するグラフである。It is a graph explaining the example of control switching by the control apparatus of FIG.

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図1中における1はディーゼル機関であるエンジンを示し、該エンジン1は、ターボチャージャ2を備えており、図示しないエアクリーナから導いた吸気3を吸気管4を通し前記ターボチャージャ2のコンプレッサ2aへ送り、該コンプレッサ2aで加圧された吸気3をインタクーラ5へと送って冷却し、該インタクーラ5から更に吸気マニホールド6へと吸気3を導いてエンジン1の各気筒7に分配するようにしてある。   FIG. 1 shows an example of an embodiment for carrying out the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an engine that is a diesel engine. The engine 1 includes a turbocharger 2 and intake air guided from an air cleaner (not shown). 3 is sent to the compressor 2 a of the turbocharger 2 through the intake pipe 4, the intake air 3 pressurized by the compressor 2 a is sent to the intercooler 5 to be cooled, and the intake air 3 is further supplied from the intercooler 5 to the intake manifold 6. It is guided and distributed to each cylinder 7 of the engine 1.

また、このエンジン1の各気筒7から排出された排気ガス8を排気マニホールド9を介し前記ターボチャージャ2のタービン2bへ送り、該タービン2bを駆動した排気ガス8を排気管10を介し車外へ排出するようにしてある。   The exhaust gas 8 discharged from each cylinder 7 of the engine 1 is sent to the turbine 2b of the turbocharger 2 through the exhaust manifold 9, and the exhaust gas 8 driving the turbine 2b is discharged out of the vehicle through the exhaust pipe 10. I have to do it.

そして、排気マニホールド9における各気筒7の並び方向の一端部と、吸気マニホールド6に接続されている吸気管4の一端部との間がEGRパイプ11により接続されており、排気マニホールド9から排気ガス8の一部を抜き出して吸気管4へ再循環し得るようにしてある。   An end portion of the exhaust manifold 9 in the arrangement direction of the cylinders 7 and one end portion of the intake pipe 4 connected to the intake manifold 6 are connected by an EGR pipe 11. A part of 8 can be extracted and recirculated to the intake pipe 4.

ここで、前記EGRパイプ11の途中には、排気ガス8の再循環量を調整するEGRバルブ12と、再循環される排気ガス8を冷却するためのEGRクーラ13とが装備されており、該EGRクーラ13では、図示しない冷却水と排気ガス8とを熱交換させることにより排気ガス8の温度を低下し得るようになっている。   Here, in the middle of the EGR pipe 11, an EGR valve 12 for adjusting the recirculation amount of the exhaust gas 8 and an EGR cooler 13 for cooling the recirculated exhaust gas 8 are provided. In the EGR cooler 13, the temperature of the exhaust gas 8 can be decreased by exchanging heat between the cooling water (not shown) and the exhaust gas 8.

また、吸気管4のコンプレッサ2aより上流に、エンジン1に取り込まれる空気量(エンジン1に取り込まれる吸気3の流量)を検出するエアフロセンサ14と、エンジン1に取り込まれる吸気3の温度を検出する吸気温度センサ15とが装備されていると共に、走行風の影響の少ない適宜な場所に、大気圧を検出する大気圧センサ16が装備され、排気管10のタービン2bより下流には、排気ガス8中のNOx濃度を検出するNOxセンサ17が装備されており、これらエアフロセンサ14,吸気温度センサ15,大気圧センサ16,NOxセンサ17からの検出信号14a,15a,16a,17aがエンジン制御コンピュータ(ECU:Electronic Control Unit)を成す制御装置18に入力されるようになっている。   Further, upstream of the compressor 2 a of the intake pipe 4, an airflow sensor 14 for detecting the amount of air taken into the engine 1 (the flow rate of the intake air 3 taken into the engine 1) and the temperature of the intake air 3 taken into the engine 1 are detected. An intake air temperature sensor 15 is provided, and an atmospheric pressure sensor 16 for detecting atmospheric pressure is provided at an appropriate place where the influence of traveling wind is small. An exhaust gas 8 is provided downstream of the turbine 2b of the exhaust pipe 10. The NOx sensor 17 for detecting the NOx concentration in the engine is equipped. The airflow sensor 14, the intake air temperature sensor 15, the atmospheric pressure sensor 16, and the detection signals 14a, 15a, 16a, 17a from the NOx sensor 17 are engine control computers It is input to a control device 18 constituting an ECU (Electronic Control Unit).

ただし、ここでは説明の便宜上からエアフロセンサ14と吸気温度センサ15とを分けて記載しているが、実際には、吸気3(新気)の流量を求める際に該吸気3の温度を用いて検出流量に温度補正をかけるようになっているため、吸気温度センサ15がエアフロセンサ14に内蔵されているのが通常である。   However, here, for convenience of explanation, the airflow sensor 14 and the intake air temperature sensor 15 are described separately, but actually, the temperature of the intake air 3 is used when determining the flow rate of the intake air 3 (fresh air). Since temperature correction is applied to the detected flow rate, the intake air temperature sensor 15 is usually built in the airflow sensor 14.

また、NOxセンサ17は、EGRバルブ12の制御のために新設しても良いが、排気管10の下流側に、酸素共存下でも選択的にNOxを還元剤と反応させる性質を備えた選択還元型触媒(図示せず)と、該選択還元型触媒の上流側に必要量の還元剤を添加するための還元剤添加装置とが装備されている場合には、前記還元剤の添加量を決定するためのNOxセンサ17が既に装備されているので、このNOxセンサ17の検出信号17aをEGRバルブ12の制御のために流用するようにしても良い。   Further, the NOx sensor 17 may be newly installed for controlling the EGR valve 12, but the selective reduction having the property of selectively reacting NOx with the reducing agent on the downstream side of the exhaust pipe 10 even in the presence of oxygen. When a type catalyst (not shown) and a reducing agent addition device for adding a necessary amount of reducing agent to the upstream side of the selective catalytic reduction catalyst are equipped, the addition amount of the reducing agent is determined. Since the NOx sensor 17 is already installed, the detection signal 17a of the NOx sensor 17 may be used for the control of the EGR valve 12.

そして、前記制御装置18においては、運転状態に応じ目標空気量を決定して前記エアフロセンサ14による実測の空気量を前記目標空気量とするべく前記EGRバルブ12を制御信号12aにより制御するようにしているが、エンジン1の燃料噴射量の単位時間当たりの変化量が許容範囲内に維持されている場合に限っては、前記エアフロセンサ14の検出値に基づく制御から前記NOxセンサ17の検出値に基づく制御に切り替え、運転状態に応じ目標NOx濃度を決定して前記NOxセンサ17による実測のNOx濃度を前記目標NOx濃度とするべく前記EGRバルブ12を制御するようになっている。   In the control device 18, the target air amount is determined according to the operating state, and the EGR valve 12 is controlled by the control signal 12a so that the air amount actually measured by the airflow sensor 14 becomes the target air amount. However, only when the amount of change in the fuel injection amount of the engine 1 per unit time is maintained within an allowable range, the detected value of the NOx sensor 17 is controlled based on the control based on the detected value of the airflow sensor 14. The EGR valve 12 is controlled so that the target NOx concentration is determined according to the operating state, and the NOx concentration actually measured by the NOx sensor 17 is set to the target NOx concentration.

また、前記制御装置18にて目標空気量及び目標NOx濃度を決定するにあたり、前記制御装置18には、燃料噴射量とエンジン回転数とに基づき現在の運転状態で黒煙を発生させずに最も効果的にNOx濃度を抑制することが可能な空気量を読み出し得る目標空気量マップと、燃料噴射量とエンジン回転数とに基づき現在の運転状態で黒煙を発生させずに実現可能な最も低いNOx濃度を読み出し得る目標NOx濃度マップとが備えられており、これら目標空気量マップ及び目標NOx濃度マップを用いて目標空気量及び目標NOx濃度が決定されるようになっている。   Further, when the control device 18 determines the target air amount and the target NOx concentration, the control device 18 is most likely to generate black smoke in the current operating state based on the fuel injection amount and the engine speed. Based on the target air amount map that can read out the air amount that can effectively suppress the NOx concentration, the fuel injection amount, and the engine speed, the lowest that can be achieved without generating black smoke in the current operating state A target NOx concentration map from which the NOx concentration can be read out is provided, and the target air amount and the target NOx concentration are determined using these target air amount map and target NOx concentration map.

ここで、目標空気量マップは、エンジン1のチューニング段階でNOxの測定を行いながら黒煙を発生しない範囲内で最も効果的にNOx濃度を抑制することが可能な空気量を燃料噴射量とエンジン回転数の関係において調査して作成したものであり、目標NOx濃度マップは、エンジン1のチューニング段階でNOxの測定を行いながら黒煙を発生しない範囲内で実現可能な最も低いNOx濃度を燃料噴射量とエンジン回転数の関係において調査して作成したものである。   Here, in the target air amount map, the amount of air that can most effectively suppress the NOx concentration within the range in which black smoke is not generated while measuring NOx at the tuning stage of the engine 1 is the fuel injection amount and the engine. The target NOx concentration map was created by investigating the relationship between the engine speed and the fuel injection with the lowest NOx concentration that can be achieved within the range where black smoke is not generated while measuring NOx at the tuning stage of the engine 1. It was created by investigating the relationship between quantity and engine speed.

尚、前記制御装置18は、エンジン1の燃料噴射制御も担うようになっていて、図示しないアクセルの開度やエンジン回転数の情報が信号入力され、これらの情報により燃料噴射量の指示値が決定されるようになっているので、前記制御装置18内で燃料噴射量とエンジン回転数の情報が時々刻々更新されて把握されており、この燃料噴射量とエンジン回転数の情報に基づいて目標空気量マップ及び目標NOx濃度マップから目標空気量及び目標NOx濃度が読み出されることになる。   Note that the control device 18 is also responsible for fuel injection control of the engine 1, and information on an accelerator opening and an engine speed (not shown) is inputted as a signal, and an instruction value for the fuel injection amount is determined by these information. Therefore, the information of the fuel injection amount and the engine speed is updated and grasped every moment in the control device 18, and the target is based on the information of the fuel injection amount and the engine speed. The target air amount and the target NOx concentration are read from the air amount map and the target NOx concentration map.

この際、目標空気量マップ及び目標NOx濃度マップから読み出された目標空気量及び目標NOx濃度には、前記吸気温度センサ15及び大気圧センサ16により検出された吸気3の温度と大気圧に基づき補正がかけられるようになっており、より具体的には、実測の温度と大気圧に基づき補正係数を決定してマップ値に乗算するようになっている。   At this time, the target air amount and the target NOx concentration read from the target air amount map and the target NOx concentration map are based on the temperature and the atmospheric pressure of the intake air 3 detected by the intake air temperature sensor 15 and the atmospheric pressure sensor 16. More specifically, correction is applied. More specifically, a correction coefficient is determined based on the actually measured temperature and atmospheric pressure, and the map value is multiplied.

而して、このようにすれば、高速道路での定速走行時等において、エンジン1の燃料噴射量の単位時間当たりの変化量が許容範囲内に維持されると、負荷が一定に近い状態で推移するような安定した負荷条件となっていることが制御装置18にて検知され、該制御装置18におけるEGRバルブ12の制御が、エアフロセンサ14の検出値に基づく制御からNOxセンサ17の検出値に基づく制御に切り替わり、運転状態に応じ目標NOx濃度が決定されて前記NOxセンサ17による実測のNOx濃度を前記目標NOx濃度とするべく前記EGRバルブ12が制御され、排気ガス8中のNOx濃度そのものを監視しながらEGRバルブ12をフィードバック制御することが可能となる。   Thus, in this way, when the amount of change in the fuel injection amount of the engine 1 per unit time is maintained within an allowable range during constant speed driving on a highway, the load is almost constant. It is detected by the control device 18 that the load condition is stable, and the control of the EGR valve 12 in the control device 18 is detected by the NOx sensor 17 from the control based on the detection value of the airflow sensor 14. The control is switched to the control based on the value, the target NOx concentration is determined according to the operating state, the EGR valve 12 is controlled so that the NOx concentration actually measured by the NOx sensor 17 becomes the target NOx concentration, and the NOx concentration in the exhaust gas 8 is controlled. The EGR valve 12 can be feedback controlled while monitoring itself.

ただし、NOxセンサ17は、排気ガス8中のNOx濃度そのものを監視できる利点がある反面、最も下流側でアクセル操作(負荷変動)の結果としてNOx濃度を検出するようにしているので、アクセル操作(負荷変動)に対する応答性が悪いという欠点があり、エンジン1の負荷が激しく増減するような不安定な負荷条件でのEGRバルブ12の制御には適さないが、このような不安定な負荷条件にあっては、エンジン1の燃料噴射量の単位時間当たりの変化量が許容範囲から外れ、NOxセンサ17の検出値に基づく制御からエアフロセンサ14の検出値に基づく制御に復帰するので、最も上流側でアクセル操作(負荷変動)に即応して変動する空気量がエアフロセンサ14により応答性良く検出され、負荷の変動に追従したEGRバルブ12の制御が実施されることになる。   However, the NOx sensor 17 has an advantage that the NOx concentration itself in the exhaust gas 8 can be monitored. However, since the NOx concentration is detected as a result of the accelerator operation (load fluctuation) on the most downstream side, the accelerator operation ( However, it is not suitable for controlling the EGR valve 12 under an unstable load condition in which the load of the engine 1 increases or decreases sharply. Then, the change amount per unit time of the fuel injection amount of the engine 1 is out of the allowable range, and the control based on the detection value of the airflow sensor 14 is returned from the control based on the detection value of the NOx sensor 17. The EGR valve 1 that detects the air amount that fluctuates immediately in response to the accelerator operation (load variation) by the air flow sensor 14 with good responsiveness and follows the load variation. 2 control will be implemented.

例えば、図2に前記制御装置18による制御の切り替え例を示すと、エンジン1の燃料噴射量の単位時間Δt当たりの変化量ΔQが許容範囲から外れてしまうような不安定な負荷条件の時間帯A,Cにあっては、エアフロセンサ14の検出値に基づく制御が実施され、エンジン1の燃料噴射量の単位時間Δt当たりの変化量ΔQが許容範囲内に維持されるような安定した負荷条件の時間帯Bにあっては、NOxセンサ17の検出値に基づく制御が実施される。   For example, FIG. 2 shows an example of control switching by the control device 18. The time zone of an unstable load condition in which the change amount ΔQ per unit time Δt of the fuel injection amount of the engine 1 deviates from the allowable range. In A and C, the control based on the detection value of the airflow sensor 14 is performed, and the stable load condition is such that the change amount ΔQ per unit time Δt of the fuel injection amount of the engine 1 is maintained within the allowable range. In the time zone B, control based on the detected value of the NOx sensor 17 is performed.

従って、上記形態例によれば、高速道路での定速走行時等のような安定した負荷条件となった時に、制御装置18によるEGRバルブ12の制御を、エアフロセンサ14の検出値に基づく制御からNOxセンサ17の検出値に基づく制御に切り替え、排気ガス8中のNOx濃度そのものを監視しながらEGRバルブ12をフィードバック制御することができるので、従来の如き全ての負荷条件でエアフロセンサ14の検出値に基づく制御を行う場合よりも精度良くNOx濃度を制御することができる。   Therefore, according to the above embodiment, the control of the EGR valve 12 by the control device 18 is performed based on the detection value of the airflow sensor 14 when a stable load condition such as when driving at a constant speed on an expressway is met. Since the EGR valve 12 can be feedback-controlled while monitoring the NOx concentration itself in the exhaust gas 8 by switching to the control based on the detected value of the NOx sensor 17, the detection of the airflow sensor 14 under all load conditions as in the prior art. The NOx concentration can be controlled with higher accuracy than in the case of performing control based on the value.

また、本形態例においては、制御装置18で目標空気量及び目標NOx濃度を決定するにあたり、エンジン1に取り込まれる吸気3の温度と大気圧とを考慮して最適な目標空気量及び目標NOx濃度に補正することができ、より一層精度の高いEGRバルブ12の制御を実現することができる。   Further, in this embodiment, when the control device 18 determines the target air amount and the target NOx concentration, the optimum target air amount and the target NOx concentration in consideration of the temperature of the intake air 3 taken into the engine 1 and the atmospheric pressure. Therefore, the EGR valve 12 can be controlled with higher accuracy.

尚、本発明のEGR装置は、上述の形態例にのみ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変更を加え得ることは勿論である。   It should be noted that the EGR apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

1 エンジン
3 吸気
8 排気ガス
11 EGRパイプ
12 EGRバルブ
12a 制御信号
14 エアフロセンサ
14a 検出信号
15 吸気温度センサ
15a 検出信号
16 大気圧センサ
16a 検出信号
17 NOxセンサ
17a 検出信号
18 制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 3 Intake 8 Exhaust gas 11 EGR pipe 12 EGR valve 12a Control signal 14 Airflow sensor 14a Detection signal 15 Intake temperature sensor 15a Detection signal 16 Atmospheric pressure sensor 16a Detection signal 17 NOx sensor 17a Detection signal 18 Control device

Claims (3)

排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へ再循環するEGRパイプと、該EGRパイプの途中に装備されて排気ガスの再循環量を調整するEGRバルブと、エンジンに取り込まれる空気量を検出するエアフロセンサと、運転状態に応じ目標空気量を決定して前記エアフロセンサによる実測の空気量を前記目標空気量とするべく前記EGRバルブを制御する制御装置とを備えたEGR装置であって、
エンジンから排出される排気ガス中に含まれるNOxの濃度を検出するNOxセンサを備え、エンジンの燃料噴射量の単位時間当たりの変化量が許容範囲内に維持されている場合に限り、前記エアフロセンサの検出値に基づく制御から前記NOxセンサの検出値に基づく制御に切り替え、運転状態に応じ目標NOx濃度を決定して前記NOxセンサによる実測のNOx濃度を前記目標NOx濃度とするべく前記EGRバルブを制御するように前記制御装置を構成したことを特徴とするEGR装置。
An EGR pipe that extracts a part of the exhaust gas from the exhaust side and recirculates it to the intake side, an EGR valve that is provided in the middle of the EGR pipe and adjusts the recirculation amount of the exhaust gas, and the amount of air taken into the engine An EGR device comprising: an airflow sensor to detect; and a control device for determining a target air amount according to an operating state and controlling the EGR valve so that an air amount actually measured by the airflow sensor is the target air amount. ,
The airflow sensor includes a NOx sensor that detects the concentration of NOx contained in the exhaust gas discharged from the engine, and the airflow sensor only when the change amount per unit time of the fuel injection amount of the engine is maintained within an allowable range. The control based on the detected value of the NOx sensor is switched to the control based on the detected value of the NOx sensor, the target NOx concentration is determined according to the operating state, and the EGR valve is set so that the NOx concentration actually measured by the NOx sensor becomes the target NOx concentration. An EGR device characterized in that the control device is configured to control.
燃料噴射量とエンジン回転数とに基づき現在の運転状態で黒煙を発生させずに最も効果的にNOx濃度を抑制することが可能な空気量を読み出し得る目標空気量マップと、燃料噴射量とエンジン回転数とに基づき現在の運転状態で黒煙を発生させずに実現可能な最も低いNOx濃度を読み出し得る目標NOx濃度マップとを有し、これら目標空気量マップ及び目標NOx濃度マップを用いて目標空気量及び目標NOx濃度を決定するように制御装置を構成したことを特徴とする請求項1に記載のEGR装置。   A target air amount map that can read out an air amount that can most effectively suppress the NOx concentration without generating black smoke in the current operating state based on the fuel injection amount and the engine speed, and a fuel injection amount A target NOx concentration map that can read out the lowest NOx concentration that can be realized without generating black smoke in the current operating state based on the engine speed, and using these target air amount map and target NOx concentration map The EGR device according to claim 1, wherein the control device is configured to determine a target air amount and a target NOx concentration. エンジンに取り込まれる吸気の温度を検出する吸気温度センサと、大気圧を検出する大気圧センサとを装備し、これら吸気温度センサ及び大気圧センサの検出値に基づき目標空気量及び目標NOx濃度に対し温度及び大気圧の補正を行うように制御装置を構成したことを特徴とする請求項1又は2に記載のEGR装置。   Equipped with an intake air temperature sensor that detects the temperature of intake air taken into the engine and an atmospheric pressure sensor that detects atmospheric pressure. Based on the detection values of these intake air temperature sensor and atmospheric pressure sensor, The EGR device according to claim 1 or 2, wherein the control device is configured to correct the temperature and the atmospheric pressure.
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