JP4425003B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、排ガス中のNOxを触媒で浄化するとともに、排気系から吸気系に環流する排ガス環流量を制御する内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that purifies NOx in exhaust gas with a catalyst and controls an exhaust gas recirculation flow rate that circulates from an exhaust system to an intake system.
従来のこの種の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。この制御装置では、内燃機関の回転数や吸気管内の圧力に応じて、吸気管に環流させる基準排ガス環流量(以下「基準EGR量」という)を設定するとともに、触媒が劣化しているときには、基準EGR量を増量側に補正する。具体的には、内燃機関を搭載した車両の走行距離が所定値よりも大きく、かつ触媒から排出されるNOx濃度と基準NOx濃度との差が所定値よりも大きいときに、触媒が劣化していると判定される。そして、触媒が劣化していると判定されたときには、基準EGR量を増量側に補正し、補正した基準EGR量が得られるようにEGR弁を制御する。これにより、燃焼温度を低下させ、NOxの生成量を低減させることによって、大気中に排出されるNOx量を低減するようにしている。 As a conventional control device for this type of internal combustion engine, for example, one disclosed in Patent Document 1 is known. In this control device, the reference exhaust gas recirculation flow rate (hereinafter referred to as “reference EGR amount”) to be recirculated to the intake pipe is set according to the rotational speed of the internal combustion engine and the pressure in the intake pipe, and when the catalyst is deteriorated, The reference EGR amount is corrected to the increase side. Specifically, when the travel distance of a vehicle equipped with an internal combustion engine is greater than a predetermined value and the difference between the NOx concentration discharged from the catalyst and the reference NOx concentration is greater than a predetermined value, the catalyst deteriorates. It is determined that When it is determined that the catalyst has deteriorated, the reference EGR amount is corrected to the increase side, and the EGR valve is controlled so that the corrected reference EGR amount is obtained. Thus, the amount of NOx discharged into the atmosphere is reduced by lowering the combustion temperature and reducing the amount of NOx produced.
しかし、従来の内燃機関の制御装置では、上述したように、基準EGR量を増量側に補正するときに、EGR弁を制御しているにすぎず、所望のEGR量を得られないおそれがある。すなわち、排ガスの環流動作が、EGR弁の上流側と下流側との間の差圧を利用して行われるため、EGR弁の弁開度が一定であっても、実際のEGR量は吸気管内の圧力に応じて変化する。このため、例えばEGR弁の上流側と下流側との間の差圧が小さく、かつ環流すべき所要のEGR量が大きい場合には、EGR弁の開度を制御するのみでは、EGR弁が全開となった時点でEGR量が上限に達するため、所要のEGR量を確保することが困難となる。このため、この場合には、EGRによる燃焼温度の抑制効果を十分に得られず、NOxの生成量を十分に低減させることができないため、触媒の浄化性能を上回る排ガス中のNOxが触媒に流入し、この結果、触媒で処理しきれなかったNOxが大気中に大量に排出されるおそれがある。 However, in the conventional control device for an internal combustion engine, as described above, when the reference EGR amount is corrected to the increase side, only the EGR valve is controlled, and the desired EGR amount may not be obtained. . That is, since the exhaust gas recirculation operation is performed using the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the EGR valve, the actual EGR amount is not changed in the intake pipe even if the valve opening of the EGR valve is constant. Varies depending on the pressure. For this reason, for example, when the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the EGR valve is small and the required EGR amount to be circulated is large, the EGR valve is fully opened only by controlling the opening degree of the EGR valve. At this point, the EGR amount reaches the upper limit, and it becomes difficult to secure the required EGR amount. For this reason, in this case, the effect of suppressing the combustion temperature by EGR cannot be sufficiently obtained, and the amount of NOx produced cannot be sufficiently reduced, so that NOx in the exhaust gas exceeding the purification performance of the catalyst flows into the catalyst. As a result, a large amount of NOx that could not be treated with the catalyst may be discharged into the atmosphere.
また、この制御装置では、実際のNOx濃度と基準NOx濃度との差と、所定値との比較結果に応じて、触媒の劣化の有無を判定し、触媒が劣化していると判定されたときに、基準EGR量を、単純に増大させるにすぎない。このため、触媒が劣化していると判定されている状態および劣化していると判定されていない状態のいずれの状態においても、排出されるNOx量が規制値を超えないように、EGR量を安全側に、すなわち高めに設定せざるをえない。このため、燃焼状態が不安定になりやすく、内燃機関から排出されるパティキュレートが増加してしまう。 Further, in this control device, whether or not the catalyst is deteriorated is determined according to a comparison result between the difference between the actual NOx concentration and the reference NOx concentration and a predetermined value, and it is determined that the catalyst is deteriorated. In addition, the reference EGR amount is simply increased. For this reason, the EGR amount is set so that the amount of NOx discharged does not exceed the regulation value in both the state where the catalyst is determined to be deteriorated and the state where it is not determined that the catalyst is deteriorated. It must be set on the safe side, that is, higher. For this reason, the combustion state tends to become unstable, and the particulates discharged from the internal combustion engine increase.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、触媒が劣化した場合において、十分な排ガス環流量を確保することができ、それにより、NOxの排出量を確実に低減することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem. When the catalyst is deteriorated, a sufficient exhaust gas flow rate can be secured, thereby reliably reducing the amount of NOx emissions. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine.
この目的を達成するために、請求項1に係る発明は、排ガス中のNOxを触媒(実施形態における(以下、本項において同じ)NOx触媒14)で浄化するとともに、排気系(排気管10)から吸気系(吸気管8)に環流する排ガス環流量(目標EGR量MEGR)を制御する内燃機関3の制御装置1であって、内燃機関3の運転状態を検出する運転状態検出手段(ECU2、クランク角センサ20、アクセル開度28)と、検出された運転状態に応じて、吸気系を流れる吸気量(吸入空気量GTH)を制御する吸気量制御手段(ECU2、スロットル弁9a)と、触媒の劣化状態を検出する劣化状態検出手段(ECU2、第1LAFセンサ25、第2LAFセンサ26、図3のステップ3,4)と、触媒の劣化が検出されたときに、排ガス環流量を増大側に補正する排ガス環流量補正手段(ECU2、EGR制御弁6a、図3のステップ8,9)と、補正された排ガス環流量に応じて、排ガス環流量が大きいほど、吸気量制御手段により制御される吸気量をより減少側に補正する吸気量補正手段(ECU2、スロットル弁9a、図3のステップ10)と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve this object, the invention according to claim 1 purifies NOx in exhaust gas with a catalyst (
この構成によれば、運転状態検出手段によって、内燃機関の運転状態が検出され、この運転状態に応じ、吸気量制御手段によって、吸気系を流れる吸気量が制御される。また、劣化状態検出手段によって、触媒の劣化が検出されたときには、排ガス環流量補正手段によって排ガス環流量が増大側に補正される。さらに、吸気量補正手段により、補正された排ガス環流量に応じて、排ガス環流量が大きいほど、吸気量がより減少側に補正される。したがって、吸気量を排ガス環流量に応じて減少側に補正することによって、吸気系の負圧をより大きくし、排気系と吸気系との間の差圧を大きくすることができ、排ガスを吸気系に十分に環流させることができる。その結果、十分な排ガス環流量を確保でき、それにより、NOxの排出量を確実に低減することができる。
According to this configuration, the operating state of the internal combustion engine is detected by the operating state detection unit, and the intake air amount flowing through the intake system is controlled by the intake air amount control unit according to the operating state. Further, when the deterioration of the catalyst is detected by the deterioration state detection means, the exhaust gas circulation flow rate correction means corrects the exhaust gas circulation flow rate to the increase side. Further, according to the corrected exhaust gas recirculation flow rate, the intake air amount correction unit corrects the intake air amount to a lower side as the exhaust gas recirculation flow rate is larger . Therefore, by correcting the intake air amount to the decreasing side according to the exhaust gas flow rate, the negative pressure of the intake system can be increased, and the differential pressure between the exhaust system and the intake system can be increased, and the exhaust gas is taken into the intake air. The system can be sufficiently refluxed. As a result, a sufficient exhaust gas flow rate can be ensured, whereby the amount of NOx emission can be reliably reduced.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の内燃機関3の制御装置1であって、劣化状態検出手段は、触媒の劣化度合を検出する劣化度合検出手段(ECU2、第1LAFセンサ25、第2LAFセンサ26、図3のステップ3,4)を有し、排ガス環流量補正手段は、検出された触媒の劣化度合に応じて、排ガス環流量を補正する(図3のステップ8,9)ことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the control apparatus 1 for the
この構成によれば、劣化度合検出手段によって、触媒の劣化度合を検出し、この劣化度合に応じて、排ガス環流量を増大側に補正するので、排ガス環流量を触媒の実際の劣化度合に応じた過不足のない適切な量に設定できる。これにより、NOxの排出量だけでなく、パティキュレートの排出量をも抑制することができる。 According to this configuration, the degree of deterioration of the catalyst is detected by the degree of deterioration detection means, and the exhaust gas recirculation flow rate is corrected to increase according to this deterioration degree. Therefore, the exhaust gas recirculation flow amount is determined according to the actual deterioration degree of the catalyst. It can be set to an appropriate amount without excess or deficiency. Thereby, not only the NOx emission amount but also the particulate emission amount can be suppressed.
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態の内燃機関の概略構成を示しており、図2は、制御装置1の概略構成を示している。この内燃機関(以下「エンジン」という)3は、図示しない車両に搭載された、例えば直列4気筒(1つのみ図示)のディーゼルエンジンである。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a schematic configuration of a control device 1. The internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 3 is, for example, an in-line 4-cylinder (only one shown) diesel engine mounted on a vehicle (not shown).
同図に示すように、エンジン3は、気筒ごとにピストン3aとシリンダヘッド3bを備えており、ピストン3aとシリンダヘッド3bによって燃焼室3cが形成されている。シリンダヘッド3bには、吸気管8(吸気系)および排気管10(排気系)がそれぞれ接続されるとともに、燃焼室3cに臨むように燃料噴射弁(以下「インジェクタ」という)4が取り付けられている。
As shown in the figure, the
インジェクタ4は、燃焼室3cの天壁中央部に配置されており、燃料パイプ4bを介して高圧ポンプ4aに接続されている。燃料は、燃料タンク(図示せず)からこの高圧ポンプ4aで高圧に昇圧された後、レギュレータ(図示せず)で調圧された状態でインジェクタ4に供給されるとともに、インジェクタ4を介して噴射される。また、インジェクタ4は、後述するECU2からの駆動信号により、その開弁時間である燃料噴射時間および燃料噴射時期(開弁タイミングおよび閉弁タイミング)が制御される。
The injector 4 is disposed in the center of the top wall of the combustion chamber 3c, and is connected to the high-
また、エンジン3のクランクシャフト3dには、マグネットロータ20aが取り付けられている。このマグネットロータ20aは、MREピックアップ20bとともに、クランク角センサ20を構成している。クランク角センサ20(運転状態検出手段)は、クランクシャフト3dの回転に伴い、パルス信号であるCRK信号およびTDC信号を出力する。
A
CRK信号は、所定のクランク角(例えば30゜)ごとに出力される。ECU2は、このCRK信号に基づき、エンジン3の回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを求める。TDC信号は、各気筒のピストン3aが吸気行程開始時のTDC(上死点)付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、4気筒タイプの本例では、クランク角180゜ごとに出力される。
The CRK signal is output every predetermined crank angle (for example, 30 °). The ECU 2 obtains the rotational speed NE (hereinafter referred to as “engine rotational speed”) NE of the
吸気管8には、上流側から順に、エアフローセンサ21およびスロットル弁機構9などが設けられている。エアフローセンサ21は、スロットル弁機構9のスロットル弁9aを通過する吸入空気量GTH(吸気量)を検出し、その検出信号をECU2に出力する。
The
吸気管8のエアフローセンサ21よりも下流側には、過給圧制御機構5が配置されている。この過給圧制御機構5は、吸気管8および排気管10に取り付けられた過給機5aと、過給機5aに連結されたアクチュエータ5bと、アクチュエータ5bに接続されたベーン開度制御弁5cなどで構成されている。過給機5aは、いわゆるターボチャージャであり、タービンロータ5dおよびハウジング5eを有している。タービンロータ5dは、コンプレッサブレードおよびタービンブレード(ともに図示せず)などを一体に組み立てたものであり、吸気管8および排気管10を構成するハウジング5eに内蔵され、これに回動自在に取り付けられている。過給機5aは、排気管10内の排ガスによってタービンロータ5dのタービンブレードが回転駆動された際に、これと一体のコンプレッサブレードも回転駆動されることにより、吸気管8内の吸入空気を加圧する過給動作を行う。
A supercharging
また、過給機5aは、複数の可変ベーン5f(2つのみ図示)を備えている。これらの可変ベーン5fは、過給機5aが発生する過給圧を変化させるためのものであり、ハウジング5eのタービンブレードを収容する部分の壁に回動自在に取り付けられている。各可変ベーン5fは、アクチュエータ5bに機械的に連結されており、アクチュエータ5bで駆動されることによって、その開度(以下「ベーン開度」という)が変化する。
The
一方、アクチュエータ5bは、負圧によって作動するダイアフラム式のものであり、負圧管11を介して負圧ポンプ12に接続されている。この負圧管11の途中に、前記ベーン開度制御弁5cが設けられている。負圧ポンプ12は、エンジン3のドライブシャフト(図示せず)に連結されており、エンジン3の運転中、エンジン3で駆動されることにより負圧を発生し、ベーン開度制御弁5cに供給する。ベーン開度制御弁5cは、電磁弁で構成されており、その弁開度VLがECU2からの駆動信号に応じて変化することにより、アクチュエータ5bに供給される負圧が変化する。この負圧の変化に伴い、アクチュエータ5bを介して可変ベーン5fのベーン開度を変化させることにより、過給圧が制御される。より具体的には、可変ベーン5fのベーン開度を閉じ側に変化させると、タービンブレードに流入する排ガスの流速が大きくなることにより、コンプレッサブレードから下流に流れる吸入空気量GTHが増大することによって、過給圧が上昇する。また、吸気管8の過給圧制御機構5よりも下流側には、過給圧センサ22が取り付けられており、この過給圧センサ22は、吸気管8内の過給圧PACTを検出し、その検出信号をECU2に出力する。
On the other hand, the
スロットル弁機構9は、スロットル弁9a、およびこれを開閉駆動するアクチュエータ9bなどを備えている。スロットル弁9a(吸気量制御手段および吸気量補正手段)は、吸気管8の途中に回動自在に設けられており、その開度に応じて吸入空気量GTHが制御される。アクチュエータ9bは、ECU2に接続されたモータにギヤ機構(いずれも図示せず)を組み合わせたものであり、ECU2からの駆動信号によって駆動されることにより、スロットル弁9aの開度(以下「スロットル弁開度」という)THが制御される。
The
また、吸気管8のスロットル弁9aよりも下流側の部分は、1つの集合部と、そこから分岐した4つの分岐部とからなるインテークマニホールド8aになっている。また、インテークマニホールド8aの管路は、集合部から各分岐部にわたって、スワール管路8bおよびバイパス管路8cに分かれており、これらの管路8b,8cは、それぞれ2つの吸気ポートを介して燃焼室3cに連通している。
Further, the portion of the
バイパス管路8cには、スワール制御機構7が設けられている。スワール制御機構7は、スワール弁7aと、これを開閉駆動するアクチュエータ7bおよびスワール制御弁7cなどを備えている。スワール制御機構7は、スワール弁7aの開度を変化させることにより燃焼室3c内にスワールを発生させるものであり、このスワールにより、燃焼室3c内の混合気が攪拌される。アクチュエータ7bおよびスワール制御弁7cは、負圧管11の途中に設けられており、これらはそれぞれ、過給圧制御機構5のアクチュエータ5bおよびベーン開度制御弁5cと同様に構成されている。すなわち、スワール制御弁7cは、電磁弁で構成されており、その弁開度VLSがECU2からの駆動信号に応じて変化し、それに応じて、ダイアフラム式のアクチュエータ7bに供給される負圧が変化することによって、スワール弁7aの開度が制御される。
A
また、吸気管8と排気管10の間には、EGR管6が接続されている。EGR管6の一端は、排気管10の過給機5aよりも上流側に接続され、他端は、インテークマニホールド8aのスワール管路8bに接続されている。EGR管6には、EGR制御弁6aが取り付けられている。EGR制御弁6a(排ガス環流量補正手段)は、リニア電磁弁で構成され、そのバルブリフト量がECU2からの駆動信号に応じてリニアに変化する。ECU2は、エンジン3の運転状態に応じてEGR制御弁6aのバルブリフト量を制御することにより、EGR管6の開度、すなわちEGR量を制御する。また、このEGR制御弁6aには、バルブリフト量センサ24が取り付けられており、このバルブリフト量センサ24は、EGR制御弁6aのバルブリフト量LACTを検出し、その検出信号をECU2に出力する。
An EGR pipe 6 is connected between the
また、排気管10には、過給圧制御機構5よりも下流側に、触媒装置13が設けられている。この触媒装置13は、NOx触媒14と三元触媒(図示せず)を組み合わせたものであり、このNOx触媒14(触媒)は、エンジン3に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンの場合には、排ガス中のNOxを吸着することによって浄化するとともに、空燃比が理論空燃比よりもリッチの場合には、吸着したNOxを還元するという特性を有する。また、三元触媒は、酸化還元作用により、排ガス中のCO、HCおよびNOxを浄化する。
The
さらに、排気管10には、NOx触媒14よりも上流側に第1LAFセンサ25が、下流側に第2LAFセンサ26が、それぞれ設けられている。第1および第2LAFセンサ25,26(劣化状態検出手段および劣化度合検出手段)は、理論空燃比よりもリッチなリッチ領域から極リーン領域までの広範囲な空燃比の領域において、排ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、それらを表す検出信号OACT1,OACT2を、ECU2にそれぞれ出力する。
Further, the
ECU2には、スロットル弁開度センサ23、吸気管内絶対圧センサ27およびアクセル開度センサ28が接続されている。スロットル弁開度センサ23は、スロットル弁開度THを検出し、その検出信号をECU2に出力する。吸気管内絶対圧センサ27は、吸気管8内の絶対圧である吸気管内絶対圧PBAを検出し、その検出信号をECU2に出力する。アクセル開度センサ28(運転状態検出手段)は、図示しないアクセルペダルの操作量であるアクセル開度APを検出し、その検出信号をECU2に出力する。
A throttle
ECU2は、本実施形態において、運転状態検出手段、吸気量制御手段、劣化状態検出手段、劣化度合検出手段、排ガス環流量補正手段および吸気量補正手段を構成するものであり、I/Oインターフェース、CPU、RAMおよびROMなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。上記の各種センサ20〜28の検出信号は、I/Oインターフェースを介してCPUに入力される。
In the present embodiment, the ECU 2 constitutes an operation state detection means, an intake air amount control means, a deterioration state detection means, a deterioration degree detection means, an exhaust gas recirculation flow rate correction means, and an intake air amount correction means, and includes an I / O interface, The microcomputer is composed of a CPU, RAM, ROM and the like. The detection signals of the
CPUは、これらの検出信号に基づき、ROMに記憶されたプログラムなどに従って、エンジン3の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に基づいて、エンジン3に供給される吸入空気量GTHを制御する。具体的には、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APなどに応じ、スロットル弁開度THを設定することによって、吸入空気量GTHを制御する。また、NOx触媒14の劣化状態を検出し、検出された劣化状態に応じて、EGR量を制御する。
Based on these detection signals, the CPU determines the operating state of the
図3は、NOx触媒14の劣化状態を検出するとともに、検出された劣化状態に応じてEGR量などを制御する処理を示すフローチャートである。本処理は、TDC信号の発生に同期して実行される。本処理では、まず、ステップ1(「S1」と図示。以下同様)において、エンジン回転数NEおよび吸気管内絶対圧PBAに応じて、図4に示すマップを検索することによって、EGR量の非劣化時用マップ値EGRMAPを求め、目標EGR量MEGRとして設定する(ステップ2)。このマップは、NOx触媒14が劣化していないときに環流すべきEGR量を定めたものであり、非劣化時用マップ値EGRMAPは、エンジン回転数NEが大きいほど、および吸気管内絶対圧PBAが大きいほど、より大きな値に設定されている。これは、エンジン回転数NEが大きいほど、および吸気管内絶対圧PBAが大きいほど、燃焼温度が上昇することによって、NOxの生成量が増大する傾向にあるので、これを抑制するためである。
FIG. 3 is a flowchart showing a process for detecting the deterioration state of the
図3に戻り、前記ステップ2に続くステップ3では、劣化度合パラメータNOXCを算出する。この劣化度合パラメータNOXCは、空燃比を理論空燃比よりもリーン側からリッチ側に変化させたときの、NOx触媒14の上流側に配置した第1LAFセンサ25で検出された酸素濃度OACT1に対する、下流側に配置した第2LAFセンサ26で検出された酸素濃度OACT2の応答遅れとして算出される。すなわち、NOx触媒14の劣化度合が大きいほど、NOxがNOx触媒14に吸着されにくくなり、リッチ化による還元時間が短くなることによって、下流側の酸素濃度OACT2の応答時間が早くなるので、劣化度合パラメータNOXCは、その値が小さいほど、NOx触媒14の劣化度合が大きいことを表す。
Returning to FIG. 3, in
次に、劣化度合パラメータNOXCが所定の判定値NOJUDよりも大きいか否かを判別する(ステップ4)。この判別結果がYESで、NOXC>NOJUDのときには、NOx触媒14によるNOxの吸着動作が十分に行われており、NOx触媒14が劣化していないとして、前記ステップ2で求めた目標EGR量MEGRに応じて、EGR制御弁6aのバルブリフト量を決定し(ステップ5)、本処理を終了する。
Next, it is determined whether or not the deterioration degree parameter NOXC is larger than a predetermined determination value NOJUD (step 4). When the determination result is YES and NOXC> NOJUD, it is assumed that the
前記ステップ4の判別結果がNOで、NOXC≦NOJUDのときには、NOx触媒14が劣化しているとして、図5に示すマップを検索することによって、EGR量の劣化時用マップ値ZEGRを求め(ステップ6)、劣化時用EGR量MZEGRとして設定する(ステップ7)。
When the determination result of step 4 is NO and NOXC ≦ NOJUD, it is determined that the
このマップは、NOx触媒14が非常に高い所定の劣化度合で劣化しているときに環流すべきEGR量を定めたものである。劣化時用マップ値ZEGRは、図4と同様に、エンジン回転数NEおよび吸気管内絶対圧PBAが大きいほど、より大きな値に設定されている。また、劣化時用マップ値ZEGRは、エンジン回転数NEおよび吸気管内絶対圧PBAの全領域において、図4の非劣化時用マップ値EGRMAPよりも大きな値に設定されている。これは、NOx触媒14の劣化に伴う浄化性能の低下に応じてEGR量を増大させることにより、NOxの排出量を抑制するためである。
This map defines the EGR amount to be recirculated when the
次に、前記ステップ3で算出した劣化度合パラメータNOXCに応じて、目標EGR量MEGRを設定する(ステップ8)。この目標EGR量MEGRは、前記ステップ2で求めた目標EGR量MEGRと、前記ステップ7で求めた劣化時用EGR量MZEGRを用い、劣化度合パラメータNOXCに応じて補間演算することによって求められる。
Next, the target EGR amount MEGR is set according to the deterioration degree parameter NOXC calculated in Step 3 (Step 8). The target EGR amount MEGR is obtained by performing an interpolation operation according to the deterioration degree parameter NOXC using the target EGR amount MEGR obtained in step 2 and the deterioration-time EGR amount MZEGR obtained in
次いで、ステップ9〜11において、前記ステップ8で求めた目標EGR量MEGRに応じて、以下のような制御を実行する。まず、目標EGR量MEGRに応じて、EGR制御弁6aのバルブリフト量を決定する(ステップ9)。次いで、図示しないテーブルを検索することによって、スロットル弁開度THを決定する(ステップ10)。このテーブルでは、スロットル弁開度THは、目標EGR量MEGRが大きいほど、より小さな値に設定されている。このように、NOx触媒14が劣化しているときに、目標EGR量MEGRに応じて、スロットル弁開度THを減少側に制御し、吸気管8内の負圧を大きくすることによって、排気管10と吸気管8の間の差圧をより大きくすることができ、それにより、十分なEGR量を確保することができる。
Next, in
次いで、目標EGR量MEGRに応じて、目標過給圧およびスワール制御機構7のスワール制御弁7cの弁開度VLSを決定する(ステップ11)。具体的には、目標EGR量MEGRが大きいほど、目標過給圧はより大きな値に設定され、スワール制御弁7cの弁開度VLSは、より小さな値に設定される。これは、次の理由による。前記ステップ10でスロットル弁開度THを減少側に制御するのに伴い、充填効率が低下し、吸入空気量GTHが不足する傾向にあり、そのような場合には、燃焼状態が不安定になる。また、目標EGR量MEGRが増大すると、過給機5aに流入する排ガスが不足し、過給圧が低下してしまう。このため、目標EGR量MEGRに応じて、目標過給圧を増大側に設定することによって、燃焼に必要な最低限の吸入空気量GTHを確保でき、それにより、安定した燃焼状態を維持することができる。また、目標EGR量MEGRが増大すると、NOxの排出量は減少する一方、パティキュレートの排出量が増大する傾向にある。このため、スワール制御弁7cの弁開度VLSを減少側に設定することにより、スワール弁7aを閉じ側に制御し、燃焼室3c内に発生するスワールを強めることによって、混合気の均質化を図り、それにより、パティキュレートの排出量を低減させることができる。
Next, the target supercharging pressure and the valve opening VLS of the
以上のように、本実施形態によれば、第1および第2LAFセンサ25,26で検出された酸素濃度OACT1,OACT2によって、劣化度合パラメータNOXCを算出し、この値が判定値NOJUDよりも小さいとき(NOXC≦NOJUD)には、NOx触媒14が劣化しているとして、目標EGR量MEGRをNOx触媒14の非劣化時よりも大きな値に設定する(ステップ2,7,8)。また、この目標EGR量MEGRに応じて、スロットル弁開度THを決定し(ステップ10)、吸入空気量GTHを減少側に補正する。したがって、NOx触媒14が劣化しているときに、吸入空気量GTHを目標EGR量MEGRに応じて減少側に補正することによって、吸気管8内の負圧をより大きくし、排気管10と吸気管8との間の差圧を大きくすることができ、排ガスを吸気管8に十分に環流させることができる。その結果、十分なEGR量を確保でき、それにより、NOxの排出量を確実に低減することができる。
As described above, according to the present embodiment, the deterioration degree parameter NOXC is calculated based on the oxygen concentrations OACT1 and OACT2 detected by the first and
さらに、算出された劣化度合パラメータNOXCに応じて、目標EGR量MEGRを算出するので、目標EGR量MEGRをNOx触媒14の実際の劣化度合に応じた過不足のない適切な量に設定できる。これにより、NOxの排出量だけでなく、パティキュレートの排出量をも抑制することができる。
Furthermore, since the target EGR amount MEGR is calculated according to the calculated deterioration degree parameter NOXC, the target EGR amount MEGR can be set to an appropriate amount that does not exceed the shortage according to the actual deterioration degree of the
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく種々の態様で実施することができる。例えば、説明した実施形態では、劣化度合パラメータNOXCを、NOx触媒14の上下流に配置した第1および第2LAFセンサ25,26で検出された酸素濃度OACT1,OACT2を用いて算出しているが、他の適当な手法によって求めてもよい。例えば、NOx触媒14の下流側にLAFセンサまたはO2センサを設け、空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定したときのセンサの応答時間に応じて、NOx触媒14の劣化度合を算出してもよい。あるいは、NOx触媒14の下流側にNOxセンサを設け、下流側のNOx濃度を直接、検出し、その検出結果に応じて、NOx触媒14の劣化度合を算出してもよい。
In addition, this invention can be implemented in a various aspect, without being limited to embodiment described. For example, in the described embodiment, the deterioration degree parameter NOXC is calculated using the oxygen concentrations OACT1 and OACT2 detected by the first and
また、本実施形態は、本発明をディーゼルエンジンに適用した例であるが、これに限らずガソリンエンジンに適用してもよい。また、過給機は、ターボチャージャに限らず、スーパーチャージャなどの機械式過給機でもよい。また、本発明は、車両に搭載した内燃機関に限らず、クランクシャフトを鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンなどを含む、様々な産業用の内燃機関に適用することが可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することができる。 Moreover, although this embodiment is an example which applied this invention to the diesel engine, you may apply not only to this but to a gasoline engine. The supercharger is not limited to a turbocharger, and may be a mechanical supercharger such as a supercharger. The present invention is not limited to an internal combustion engine mounted on a vehicle, but is applied to various industrial internal combustion engines including a marine vessel propulsion engine such as an outboard motor having a crankshaft arranged in a vertical direction. It is possible. In addition, the detailed configuration can be changed as appropriate within the scope of the gist of the present invention.
1 制御装置
2 ECU(運転状態検出手段、吸気量制御手段、劣化状態検出手段、
劣化度合検出手段、排ガス環流量補正手段および吸気量補正手段)
3 エンジン
6a EGR制御弁
8 吸気管
9a スロットル弁
10 排気管
14 NOx触媒
20 クランク角センサ
25 第1LAFセンサ
26 第2LAFセンサ
28 アクセル開度センサ
NE エンジン回転数
AP アクセル開度
GTH 吸入空気量
TH スロットル弁開度
OACT1 酸素濃度
OACT2 酸素濃度
NOXC 劣化度合パラメータ
MEGR 目標EGR量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control apparatus 2 ECU (Operating state detection means, intake air amount control means, deterioration state detection means,
Deterioration degree detection means, exhaust gas recirculation flow correction means and intake air amount correction means)
3
Claims (2)
当該内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
当該検出された運転状態に応じて、前記吸気系を流れる吸気量を制御する吸気量制御手段と、
前記触媒の劣化状態を検出する劣化状態検出手段と、
前記触媒の劣化が検出されたときに、前記排ガス環流量を増大側に補正する排ガス環流量補正手段と、
当該補正された排ガス環流量に応じて、当該排ガス環流量が大きいほど、前記吸気量制御手段により制御される吸気量をより減少側に補正する吸気量補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine that purifies NOx in exhaust gas with a catalyst and controls an exhaust gas recirculation flow rate that circulates from an exhaust system to an intake system,
Operating state detecting means for detecting the operating state of the internal combustion engine;
Intake amount control means for controlling the amount of intake air flowing through the intake system according to the detected operating state;
A deterioration state detecting means for detecting a deterioration state of the catalyst;
Exhaust gas flow rate correction means for correcting the exhaust gas flow rate to the increase side when deterioration of the catalyst is detected;
In accordance with the corrected exhaust gas recirculation flow rate, as the exhaust gas recirculation flow rate is larger, an intake air amount correction unit that corrects the intake air amount controlled by the intake air amount control unit to a decreasing side;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記排ガス環流量補正手段は、前記検出された触媒の劣化度合に応じて、前記排ガス環流量を補正することを特徴とする、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 The deterioration state detecting means includes a deterioration degree detecting means for detecting a deterioration degree of the catalyst,
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas recirculation flow rate correcting means corrects the exhaust gas recirculation flow rate in accordance with the detected degree of deterioration of the catalyst.
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