JP2004346802A - Exhaust gas reduction device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気通路から吸気通路へガスを還流させるための循環通路を設けた内燃機関に適用され、未燃焼ガスの排出を低減させる内燃機関の排気ガス低減装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、内燃機関の燃焼室から排出されるガスのうち、未燃焼ガスの外部への排出を防止するための技術が提案されている。例えば、特許文献1には、排気通路から吸気通路へ排気ガスの一部を還流させるEGR(排気ガス再循環)通路を設け、エンジンの始動時に、スロットルバルブとISCV(アイドルスピードコントロールバルブ)を閉弁させてEGR通路より上流側の吸気通路を遮断するとともに、EGRバルブを開弁させて燃焼室、噴射された燃料を含む排気ガスをEGR装置を利用して循環させることで、クランキング開始から始動完了までの間の未燃焼ガスの排出を防止する技術が提案されている。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−200907号公報(第2頁、第1図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術においては、始動時に未燃焼ガスを還流した場合、未燃焼ガス中に含有する燃料量分が加算されるため燃料過剰状態(オーバーリッチ)となり、始動が安定しない場合がある。
【0005】
また、エンジン始動時の温度が所定の温度以上となるいわゆるホットリスタート時においては、燃料輸送ラインに気化した燃料が発生し、適量の燃料を噴射できずに始動性能を損なう虞があるという問題があった。
【0006】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、始動性を良好に確保しつつ、未燃焼ガスの排出を低減することのできる内燃機関の排気ガス低減装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に係る発明は、内燃機関(例えば、実施の形態におけるエンジン2)の燃焼室に接続された排気通路と吸気通路とを接続する循環通路(例えば、実施の形態におけるEGR通路8)に、該循環通路の開閉を行う開閉手段(例えば、実施の形態におけるEGRバルブ9)が設けられ、前記内燃機関がクランキング状態か否かを判定する判定手段(例えば、実施の形態におけるステップS14の処理)と、該判定手段によりクランキング状態であると判定された場合に前記開閉手段を作動させて前記循環通路を開く作動手段(例えば、実施の形態におけるステップS16の処理)と、前記循環通路に還流する未燃焼ガスの還流量を推定する還流量推定手段(例えば、実施の形態におけるステップS18の処理)と、該流量推定手段によって推定された還流量から前記未燃焼ガス内の燃料量を推定する燃料量推定手段(例えば、実施の形態におけるステップS20の処理)と、該燃料量推定手段によって推定された燃料量に基づいて燃料の供給量を補正する制御手段(例えば、実施の形態におけるステップS22の処理)とが設けられていることを特徴とする。
【0008】
この発明によれば、前記内燃機関がクランキング状態であると前記判定手段で判定されたときに、前記作動手段にて前記開閉手段を開いて排気通路のガスを前記循環通路を介して吸気通路に循環させて、前記流量推定手段で推定される未燃焼ガスの還流量に応じて前記燃料量推定手段により燃料量を推定し、この燃料量に基づいて前記制御手段により燃料の供給量を補正することで、未燃焼ガスを再度燃焼室に供給できるとともに燃焼室内に供給される燃料量が適量になるように調整できる。
【0009】
また、燃料輸送ラインに気化した燃料が発生して始動に必要な燃料量を確保できずに始動が困難なホットリスタートの場合でも、この未燃焼ガスを循環通路を介して循環させて燃焼室へ供給することで、適正な混合比に調整することができ、始動性能を高めることができる。
【0010】
本発明の請求項2に係る発明は、請求項1に記載のものであって、前記循環通路は、排気再循環制御バルブを備えた排気再循環通路であることを特徴とする。この発明によれば、通常運転時に排気ガスを循環させる前記排気再循環通路を内燃機関のクランキング時においても共用できるため、利便性が増すとともにコストを低減することが可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気ガス低減装置を示す概略構成図である。同図に示す内燃機関であるエンジン2には、シリンダ2e内に配設されたピストン2fの上方に燃焼室2aが形成されている。燃焼室2aの上部には、点火プラグ3、吸気バルブ2b及び排気バルブ2cが配設されている。また、吸気バルブ2b及び排気バルブ2cを開閉させる動弁機構が設けられている。
エンジン2の下部には、クランクポジションセンサ14が設けられ、該クランクポジションセンサ14により、クランク軸2dの回転数および回転角度を検出する。
【0012】
吸気バルブ2bの上流側には、インテークマニホルド、サージタンクなどから構成される吸気通路4が接続されている。吸気通路4の途中には、燃焼室2a内へ吸入される吸入空気の量を調節するスロットルバルブ12が設けられている。スロットルバルブ12のスロットル開度Thは、スロットル開度センサ16により検出され、ECU7に入力される。
【0013】
吸気通路4のスロットルバルブ12下流側には、燃焼室2aに燃料を噴射するインジェクタ5が設けられている。インジェクタ5には燃料ポンプ(図示せず)が接続され、この燃料ポンプにより燃料であるガソリンが加圧されてインジェクタ5から噴射される。これにより、スロットルバルブ12を介して供給される新鮮な空気(新気)20に燃料が混合される。
【0014】
排気バルブ2cの下流側には、エキゾーストマニホルドなどから構成される排気通路6が接続されている。排気通路6には排気ガスを浄化する三元触媒(以下、「触媒」という)22が設けられている。また、触媒22の上流位置には、O2センサ21が装着され、このセンサ21により排気ガス中の酸素濃度を検出する。
【0015】
排気通路6のO2センサ21上流位置にはEGR通路8の一端側が接続されるとともに、吸気通路4のスロットルバルブ12とインジェクタ5の間にはEGR通路8の他端側が接続されている。EGR通路8には、開閉手段であるEGRバルブ9が設けられている。このEGRバルブ9を開閉作動させることにより、排気通路6中のガスの吸気通路4への循環、遮断が制御される。
【0016】
本実施の形態における排気ガス低減装置は、制御装置であるECU7を備えている。ECU7は、排気ガス低減装置全体の制御を行うものであり、CPU、ROM、RAMを含むコンピュータを主体として構成されている。ROMには、ガス流量制御ルーチンを含む各種制御ルーチンが記憶されている。
【0017】
ECU7には、上述したスロットル開度センサ16、クランクポジションセンサ14、O2センサ21に加えて、エンジン2の冷却水温Twを検出する水温センサ11、吸気温Taを検出する吸気温センサ15から検出信号が入力される。また、ECU7には、点火プラグ3、インジェクタ5、EGRバルブ9等の各種機器が接続され、これらの各種機器を、上述した各センサからの検出信号に基づいて、予めROMに記憶されたプログラムに従って制御を行う。
【0018】
上記のような構成を備えた排気ガス低減装置の作用について説明する。
図2は排気ガス低減装置の制御を示すフローチャートである。まず、イグニッションがONにされると、ステップS12で、ECU7は、各センサ11、14、15、16で検出した各データ(エンジン回転数Ne、水温Tw、吸気温Ta、スロットル開度Th)の読み込みを行う。
そして、ステップS14でエンジン2がクランキング状態かどうかを判定する。この判定は、クランクポジションセンサ14で検出される回転数が所定回転数以下ならばスタータによる回転でクランキング状態と、所定回転数より上ならば燃焼が開始された通常駆動状態と判定する。ステップS14の判定結果がYESであればステップS16に進み、判定結果がNOであればステップS24に進む。ステップS24では、通常駆動状態に応じた制御を行った後、一連の処理を終了するが、これについては詳細を略す。
【0019】
ステップS14でエンジン2がクランキング状態と判定された場合には、ステップS16でEGRバルブ9を作動させてEGR通路8を開き、排気通路4の未燃焼ガス19を前記EGR通路8を介して吸気通路4に循環させる。そして、ステップS18で、エンジン回転数Ne及びスロットル開度Thより、未燃料ガス還流量Qrgasを推定する。
【0020】
図3はエンジン回転数Neと未燃焼ガス流量Qrgasとに関するスロットル開度Thのグラフ図である。本実施の形態においては、図3に示したグラフ図をマップとして保持しており、検出されたエンジン回転数Ne及びスロットル開度Thに基づいて未燃焼ガス流量Qrgasをマップ検索することで、未燃焼ガス流量Qrgasを推定できる。
【0021】
そして、ステップS20で未燃焼還流ガス内の燃料量Grfuelを推定する。図4は水温Twや吸気温Taから求めた温度指標と未燃焼ガス還流ガス内の燃料量Grfuelの関係を示すグラフ図である。この図4に示したグラフ図も、図3と同様にマップとして保持しており、検出された水温Twや吸気温Taから求められる燃料量温度指標に基づいて燃料量Grfuelを推定する。
同図に示したように、温度指標に応じて、低温始動の場合、中間温度帯、ホットリスタートに区分して、それぞれの区分に応じた温度特性に基づいて燃料量を推定するので、きめの細かい制御を行うことが可能である。
【0022】
そして、ステップS22で、インジェクタ5から噴射する補正後燃料噴射量を算出する。すなわち、推定された燃料量Grfuelに基づいてインジェクタ5から噴出する燃料噴射量を減算補正する。そして、一連の処理を終了する。
【0023】
このように制御を行うことで、未燃焼ガスを再度燃焼室2aに供給できるとともに燃焼室2a内に供給される燃料量が適量になるように調整できる。
【0024】
また、水温センサ11及び吸気温センサ15で検知される温度が所定値以上で燃料輸送ラインに気化した燃料が発生してしまうホットリスタートの場合にも、適量の燃料を噴射させることができるため、始動性能を高めることができる。
【0025】
図5は排気ガス低減装置の制御を行った場合と行わない場合とのエンジン回転数と時間との関係を示すグラフ図である。同図に示すように、制御を行った場合と行わない場合とで、始動時間を略半分に低減することができ、始動性能を向上することができる。
【0026】
なお、本発明の内容は上述した実施の形態の内容に限られるものではない。例えば、実施の形態においては、EGR通路をクランキング時においても共用しているため、利便性が増すとともにコストを低減することができるが、EGR通路を有さない場合にも、吸気通路と排気通路とを接続する循環通路を設けて上述のような制御を行うことで、始動性を良好に確保しつつ、未燃焼ガスの排出を低減することが可能となる。さらに、吸気通路4の吸入空気の量を検出するエアフローセンサを備えて、該エアフローセンサにより検出されるエア流量を加味して未燃焼ガス還流量の推定を行うことで、推定精度を向上させることが可能となる。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載の発明によれば、未燃焼ガスを再度燃焼室に供給できるとともに燃焼室内に供給されるガス流量が適量になるように調整でき、迅速に通常の燃焼制御に移行することができる。また、ホットリスタートを行う場合に、燃料輸送ラインに気化した燃料が発生した場合でも、始動性能を高めることができる。
また、請求項2に記載の発明によれば、利便性が増すとともにコストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気ガス低減装置を示す概略構成図である。
【図2】排気ガス低減装置の制御を示すフローチャートである。
【図3】クランキング回転数と未燃焼ガス流量とに関するスロットル開度のグラフ図である。
【図4】水温や吸気温から求めた温度指標と未燃焼ガス流量の関係を示すグラフ図である。
【図5】排気ガス低減装置の制御を行った場合と行わない場合とのエンジン回転数と時間との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
2 エンジン(内燃機関)
7 制御装置(ECU)
8 EGR通路
9 EGRバルブ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas reduction device for an internal combustion engine which is applied to an internal combustion engine provided with a circulation passage for recirculating gas from an exhaust passage to an intake passage, and reduces the emission of unburned gas.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed a technique for preventing unburned gas among gas discharged from a combustion chamber of an internal combustion engine from being discharged to the outside. For example, in Patent Document 1, an EGR (exhaust gas recirculation) passage for recirculating a part of exhaust gas from an exhaust passage to an intake passage is provided, and a throttle valve and an ISCV (idle speed control valve) are closed when the engine is started. By opening the EGR valve to shut off the intake passage upstream of the EGR passage, and opening the EGR valve to circulate the exhaust gas containing the injected fuel and the combustion chamber using the EGR device, from the start of cranking. Techniques have been proposed to prevent the emission of unburned gas until the start is completed.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-11-200907 (
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the related art, when the unburned gas is recirculated at the time of starting, the amount of fuel contained in the unburned gas is added, so that an excessive fuel state (over-rich) may occur and the starting may not be stabilized.
[0005]
Further, at the time of so-called hot restart in which the temperature at the time of starting the engine is equal to or higher than a predetermined temperature, vaporized fuel is generated in the fuel transport line, and an appropriate amount of fuel cannot be injected, which may impair the starting performance. was there.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an exhaust gas reducing device for an internal combustion engine that can reduce emission of unburned gas while ensuring good startability. And
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, an invention according to claim 1 of the present invention provides a circulation passage (for connecting an exhaust passage and an intake passage connected to a combustion chamber of an internal combustion engine (for example, the
[0008]
According to this invention, when the determination means determines that the internal combustion engine is in the cranking state, the opening / closing means is opened by the operating means to allow the gas in the exhaust passage to flow through the circulation passage into the intake passage. The fuel amount is estimated by the fuel amount estimating means in accordance with the recirculation amount of the unburned gas estimated by the flow rate estimating means, and the fuel supply amount is corrected by the control means based on the fuel amount. By doing so, it is possible to supply the unburned gas to the combustion chamber again and to adjust the amount of fuel supplied to the combustion chamber to an appropriate amount.
[0009]
Also, even in the case of a hot restart where it is difficult to start because vaporized fuel is generated in the fuel transport line and the amount of fuel required for the start cannot be secured, the unburned gas is circulated through the circulation passage to make the combustion chamber. , The mixing ratio can be adjusted to an appropriate value, and the starting performance can be improved.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the circulation path is an exhaust recirculation path including an exhaust recirculation control valve. According to the present invention, the exhaust recirculation passage for circulating exhaust gas during normal operation can be shared even during cranking of the internal combustion engine, so that convenience can be increased and costs can be reduced.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an exhaust gas reduction device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. In the
A
[0012]
An intake passage 4 including an intake manifold, a surge tank, and the like is connected to an upstream side of the
[0013]
An
[0014]
An
[0015]
One end of the EGR
[0016]
The exhaust gas reduction device according to the present embodiment includes an
[0017]
The
[0018]
The operation of the exhaust gas reduction device having the above configuration will be described.
FIG. 2 is a flowchart showing the control of the exhaust gas reduction device. First, when the ignition is turned on, in step S12, the
Then, in a step S14, it is determined whether or not the
[0019]
If it is determined in step S14 that the
[0020]
FIG. 3 is a graph of the throttle opening Th with respect to the engine speed Ne and the unburned gas flow rate Qrgas. In the present embodiment, the graph shown in FIG. 3 is held as a map, and the uncombusted gas flow rate Qrgas is searched for on the map based on the detected engine speed Ne and the throttle opening Th, so that the uncombusted gas flow Qrgas is searched. The combustion gas flow rate Qrgas can be estimated.
[0021]
Then, in step S20, the fuel amount Grfuel in the unburned recirculated gas is estimated. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the temperature index obtained from the water temperature Tw and the intake air temperature Ta and the fuel amount Grfuel in the unburned gas recirculated gas. The graph shown in FIG. 4 is also held as a map similarly to FIG. 3, and the fuel amount Grfuel is estimated based on the fuel amount temperature index obtained from the detected water temperature Tw and the intake air temperature Ta.
As shown in the figure, in the case of a low temperature start according to the temperature index, the fuel amount is estimated based on the temperature characteristics corresponding to each of the intermediate temperature zone and the hot restart. Can be finely controlled.
[0022]
Then, in a step S22, a corrected fuel injection amount to be injected from the
[0023]
By performing such control, the unburned gas can be supplied to the
[0024]
Further, even in the case of a hot restart in which vaporized fuel is generated in the fuel transport line when the temperature detected by the
[0025]
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the engine speed and time when the control of the exhaust gas reduction device is performed and when it is not performed. As shown in the figure, the start time can be reduced to approximately half when control is performed and when control is not performed, and the start performance can be improved.
[0026]
The contents of the present invention are not limited to the contents of the above-described embodiment. For example, in the embodiment, since the EGR passage is shared even during cranking, the convenience can be increased and the cost can be reduced. However, even when the EGR passage is not provided, the intake passage and the exhaust passage can be used. By providing a circulation passage connecting to the passage and performing the above-described control, it is possible to reduce emission of unburned gas while ensuring good startability. Further, an airflow sensor for detecting the amount of intake air in the intake passage 4 is provided, and the unburned gas recirculation amount is estimated in consideration of the air flow rate detected by the airflow sensor, thereby improving the estimation accuracy. Becomes possible.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the invention, the unburned gas can be supplied to the combustion chamber again, and the flow rate of the gas supplied to the combustion chamber can be adjusted to an appropriate amount, so that the normal combustion can be quickly performed. Control can be transferred. In addition, when performing hot restart, even when vaporized fuel is generated in the fuel transport line, the starting performance can be improved.
According to the second aspect of the present invention, it is possible to increase convenience and reduce costs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an exhaust gas reduction device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing control of the exhaust gas reduction device.
FIG. 3 is a graph of throttle opening with respect to cranking speed and unburned gas flow rate.
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a temperature index obtained from a water temperature and an intake air temperature and an unburned gas flow rate.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between engine speed and time when control of the exhaust gas reduction device is performed and when control is not performed.
[Explanation of symbols]
2 engine (internal combustion engine)
7 Control unit (ECU)
8
Claims (2)
前記内燃機関がクランキング状態か否かを判定する判定手段と、
該判定手段によりクランキング状態であると判定された場合に前記開閉手段を作動させて前記循環通路を開く作動手段と、
前記循環通路に還流する未燃焼ガスの還流量を推定する還流量推定手段と、
該流量推定手段によって推定された還流量から前記未燃焼ガス内の燃料量を推定する燃料量推定手段と、
該燃料量推定手段によって推定された燃料量に基づいて燃料の供給量を補正する制御手段とが設けられていることを特徴とする内燃機関の排気ガス低減装置。A circulation passage connecting the exhaust passage and the intake passage connected to the combustion chamber of the internal combustion engine is provided with opening and closing means for opening and closing the circulation passage,
Determining means for determining whether the internal combustion engine is in a cranking state,
An actuating means for opening the circulation passage by actuating the opening / closing means when it is determined that the cranking state is established by the determining means;
Recirculation amount estimating means for estimating the recirculation amount of the unburned gas recirculated to the circulation passage
Fuel amount estimating means for estimating the fuel amount in the unburned gas from the recirculation amount estimated by the flow rate estimating means;
Control means for correcting the fuel supply amount based on the fuel amount estimated by the fuel amount estimating means.
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JP2003143561A JP2004346802A (en) | 2003-05-21 | 2003-05-21 | Exhaust gas reduction device for internal combustion engine |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2010162920A (en) * | 2009-01-13 | 2010-07-29 | Toyota Motor Corp | Control device for hybrid vehicle |
JP2014070530A (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Daihatsu Motor Co Ltd | Internal combustion engine |
-
2003
- 2003-05-21 JP JP2003143561A patent/JP2004346802A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010162920A (en) * | 2009-01-13 | 2010-07-29 | Toyota Motor Corp | Control device for hybrid vehicle |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070306 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070807 |