JP2005226507A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】二次エア供給システムとEGRシステムとを具備する内燃機関において、構成の簡素化とコスト低減を図る。
【解決手段】二次エア供給システムとして、排気管24において触媒31よりも上流側に二次エア配管35が接続され、その二次エア配管35の上流部には二次エアポンプ36が設けられている。二次エア配管35において二次エアポンプ36の下流側には逆止弁37と制御弁38とが設けられている。一方、EGRシステムとして、二次エア配管35において逆止弁37と制御弁38との間の部位と、サージタンク16とを連通するEGR配管41が設けられており、そのEGR配管41にはEGR遮断弁42が設けられている。二次エア配管35とEGR配管41とが排気管24との接続部分において共用され、その共用部分に制御弁38が設けられている。
【選択図】 図1
【解決手段】二次エア供給システムとして、排気管24において触媒31よりも上流側に二次エア配管35が接続され、その二次エア配管35の上流部には二次エアポンプ36が設けられている。二次エア配管35において二次エアポンプ36の下流側には逆止弁37と制御弁38とが設けられている。一方、EGRシステムとして、二次エア配管35において逆止弁37と制御弁38との間の部位と、サージタンク16とを連通するEGR配管41が設けられており、そのEGR配管41にはEGR遮断弁42が設けられている。二次エア配管35とEGR配管41とが排気管24との接続部分において共用され、その共用部分に制御弁38が設けられている。
【選択図】 図1
Description
本発明は、二次エア供給システムとEGR(Exhaust Gas Recirculation)システムとを具備する内燃機関の制御装置に関するものである。
近年では、排気規制が益々厳しくなる傾向にあり、排気エミッション改善のための各種技術が提案されている。具体的には、内燃機関の排気管には排気を清浄化するための触媒等の排気浄化装置が設けられており、この排気浄化装置の浄化効率を向上させる技術として、排気浄化装置の上流側に二次エアを供給する二次エア供給システムが知られている(例えば特許文献1参照)。また、排気中のNOx(窒素酸化物)を低減するための技術として、排気の一部を吸気系に再循環させるEGRシステムが知られている(例えば特許文献2参照)。
しかしながら、内燃機関に二次エア供給システムやEGRシステムを設けることで、構成の煩雑化やコストの上昇が生じてしまう。そのため、構成の煩雑化やコスト上昇を抑制できる技術が望まれている。
特開2001−263050号公報
特許第2832423号公報
本発明は、二次エア供給システムとEGRシステムとを具備する内燃機関において、構成の簡素化とコスト低減を図ることができる内燃機関の制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
請求項1に記載の発明では、内燃機関の排気通路に二次エアを供給する二次エア供給手段と、排気通路を流れる排気の一部を吸気通路に再循環させるEGR手段とを備えている。また特に、二次エア通路とEGR通路とを、少なくとも排気通路との接続部分において共用し、その共用部分に、通過ガス量を調整するための制御弁を設けている。従って、二次エア供給時及びEGR実行時には通路の共用部分を介してガスが流れ、その共用部分に設けた制御弁を用いて二次エア流量、EGR流量がそれぞれ制御される。本構成によれば、二次エア供給手段とEGR手段とで通路の一部と制御弁とが共用できるため、構成の簡素化が可能となる。流量調整機能を持つ制御弁が1つで良いため、コスト低減を図ることもできる。かかる場合、二次エア供給が実行されるのは機関暖機時、EGRが実行されるのは機関暖機後であるため、これらが同時に実行されることはなく、上記の如く構成の一部を共用するとしても二次エア供給とEGRとが好適に実施できる。
請求項2に記載の発明では、EGR通路において二次エア通路より分岐し吸気通路に通じる部位に、該EGR通路を開放又は閉鎖する開閉弁を設け、二次エア供給時に開閉弁を閉鎖するようにしている。これにより、二次エア供給時において二次エアが吸気通路側に流れ込むことが防止できる。この場合、EGR流量は前記制御弁により調整されるため、開閉弁は少なくとも開閉機能を有する比較的単純なもので良く、コストアップが抑制できる。
請求項3に記載の発明では、二次エア通路においてEGR通路より分岐し二次エアポンプに通じる部位に、二次エアポンプ側へのガスの流れを阻止する逆止弁を設けたため、EGR実行時において排気が二次エアポンプ側に流れ込む等の不都合が防止できる。
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、内燃機関である車載多気筒ガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしており、当該制御システムにおいては電子制御ユニット(以下、ECUという)を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御等を実施することとしている。先ずは、図1を用いてエンジン制御システムの全体概略構成図を説明する。
図1に示すエンジン10において、吸気管11にはDCモータ等のアクチュエータによって開度調節されるスロットルバルブ14と、スロットル開度を検出するためのスロットル開度センサ15とが設けられている。スロットルバルブ14の下流側にはサージタンク16が設けられ、このサージタンク16には吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ17が設けられている。また、サージタンク16には、エンジン10の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド18が接続されており、吸気マニホールド18において各気筒の吸気ポート近傍には燃料を噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁19が取り付けられている。
エンジン10の吸気ポート及び排気ポートにはそれぞれ吸気バルブ21及び排気バルブ22が設けられており、吸気バルブ21の開動作により空気と燃料との混合気が燃焼室23内に導入され、排気バルブ22の開動作により燃焼後の排気が排気管24に排出される。エンジン10のシリンダヘッドには各気筒毎に点火プラグ25が取り付けられており、点火プラグ25には、点火コイル等よりなる図示しない点火装置を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ25の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室23内に導入した混合気が着火され燃焼に供される。
排気管24には、排出ガス中のCO,HC,NOx等を浄化するための三元触媒等の触媒31が設けられ、この触媒31の上流側には排気を検出対象として混合気の空燃比を検出するための空燃比センサ32(リニアA/Fセンサ、O2センサ等)が設けられている。また、エンジン10のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ33や、エンジンの所定クランク角毎に(例えば30°CA周期で)矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ34が取り付けられている。
また、エンジン10には、排気管24に二次エアを供給するための二次エア供給システムと、排気管24を流れる排気の一部を吸気管11に再循環させるためのEGRシステムとが設けられている。二次エア供給システムとしては、排気管24において触媒31よりも上流側に二次エア配管35が接続され、その二次エア配管35の上流部には二次エアポンプ36が設けられている。二次エアポンプ36は例えばDCモータ等より構成され、図示しない車載バッテリからの給電を受けて作動する。また、二次エア配管35において二次エアポンプ36の下流側には、二次エアポンプ36から排気管24への二次エアの流れを許容しその逆向きの流れを阻止する逆止弁37が設けられ、更に下流側には、二次エア流量を調整するための制御弁38が設けられている。
一方、EGRシステムとしては、前記二次エア配管35において逆止弁37と制御弁38との間の部位と、サージタンク16とを連通するEGR配管41が設けられており、そのEGR配管41には当該EGR配管41を開放又は閉鎖状態とするEGR遮断弁42が設けられている。この場合、排気管24から吸気側への経路を見ると、二次エア配管35の一部をEGR通路として共用している。かかる構成において、前記制御弁38が共用部分に設けられており、EGR実行時には制御弁38によりEGR量が調整されるようになっている。なお、逆止弁37によって二次エアポンプ36側への排気の流れが阻止されるようになっている。
ECU50は、CPU、ROM、RAM等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ROMに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁19の燃料噴射量や点火プラグ25による点火時期を制御する。また、ECU50は、エンジン暖機時において、二次エアポンプ36の作動及び制御弁38の開度を制御することにより二次エア供給を実施する。更に、ECU50は、エンジン暖機後において制御弁38の開度を制御することによりEGRを実施する。ECU50は、EGR実行時のみEGR遮断弁42を開放する。
次に、ECU50により実施される二次エア供給処理とEGR処理とについて説明する。図2は、二次エア供給処理を示すフローチャートであり、本処理はECU50により実行される。
図2において、先ずステップS101では、二次エア供給の実行条件が成立しているか否かを判別する。例えば、エンジン始動時であり、且つ水温が所定温度域にある場合に実行条件が成立したとされる。実行条件が成立していれば、後続のステップS102に進み、実行条件が成立していなければ、そのまま本処理を終了する。
ステップS102では、EGR遮断弁42を閉鎖する。続くステップS103では、エンジン運転状態に基づいて目標二次エア流量を算出する。具体的には、その時のエンジン負荷(吸気管圧力又は吸入空気量)やエンジン回転数に基づいて目標二次エア流量を算出する。ステップS104では、前記算出した目標二次エア流量に応じて制御弁38を作動させる。例えば、目標二次エア流量に応じて制御デューティ比を算出し、該デューティ比により制御弁38の開度を制御する。ステップS105では、二次エアポンプ36を作動させる。これにより二次エア供給が開始される。このとき、二次エア配管35とEGR配管41との共用部分を介して二次エアが排気管24に流れ込む。他方、EGR遮断弁42が閉鎖されているため、二次エアが吸気側に流れ込むことはない。
その後、ステップS106では、触媒31の暖機が完了したか否かを判別する。暖機完了前であれば、ステップS103に戻り、目標二次エア流量検出、制御弁作動等の処理を各々実施する(ステップS103〜S105)。そして、触媒31の暖機が完了すると、ステップS107に進む。ステップS107では、二次エアポンプ36を停止し、続くステップS108では、制御弁38を閉鎖する。これにより二次エア供給が終了される。
なお、制御弁38の作動に際し、二次エア配管35内を流れる二次エア流量を算出し、該算出した二次エア流量が目標二次エア流量に一致するようフィードバック制御を実施しても良い。二次エア流量は、例えば、二次エア配管35内の圧力を検出して該検出値に基づいて算出される。
次に、図3は、ECU50により実行されるEGR処理を示すフローチャートである。図3において、ステップS201では、EGRの実行条件が成立しているか否かを判別する。例えば、エンジン暖機後であってスロットル全閉状態でない場合に実行条件が成立したとされる。実行条件が成立していれば、後続のステップS202に進んでEGRを実行する。また、実行条件が成立していなければ、ステップS205に進んでEGR遮断弁42を閉鎖した後本処理を終了する。
ステップS202では、EGR遮断弁42を開放する。続くステップS203では、エンジン運転状態に基づいて目標EGR流量を算出する。具体的には、その時のエンジン負荷(吸気管圧力又は吸入空気量)やスロットル開度等に基づいて目標EGR流量を算出する。ステップS204では、前記算出した目標EGR流量に応じて制御弁38を作動させる。例えば、目標EGR流量に応じて制御デューティ比を算出し、該デューティ比により制御弁38の開度を制御する。このとき、二次エア配管35とEGR配管41との共用部分を経由して排気が吸気側に再循環される。
以上詳述した本実施の形態によれば、二次エア配管35とEGR配管41とを排気管24との接続部分において共用し、その共用部分に制御弁38を設ける構成としたため、構成の簡素化が可能となる。制御弁38は流量調整機能を必要とするため高価となるが、制御弁38が二次エア供給システムとEGRシステムとで共用できるため、コスト低減を図ることもできる。かかる場合、二次エア供給が実行されるのはエンジン暖機時、EGRが実行されるのはエンジン暖機後であるため、これらが同時に実行されることはなく、上記の如く構成の一部を共用するとしても二次エア供給とEGRとが好適に実施できる。
因みに、上記構成とは異なり、EGRシステムにおいては制御弁によりEGR流量を制御し、二次エア供給システムにおいては2次エアポンプの電圧等を変更して2次エア流量を制御する構成とすれば、必要となる制御弁が1つだけとなり、上記の如く制御弁を共用しなくてもよくなる。しかしながら、この構成では電圧制御用の制御回路等が必要となり、やはりコスト上昇を招くと考えられる。
10…内燃機関としてのエンジン、11…吸気管、16…サージタンク、24…排気管、35…二次エア配管、36…二次エアポンプ、37…逆止弁、38…制御弁、41…EGR配管、42…EGR遮断弁。
Claims (3)
- 内燃機関の排気通路に二次エアを供給する二次エア供給手段と、排気通路を流れる排気の一部を吸気通路に再循環させるEGR手段とを備え、前記二次エア供給手段において二次エア供給に用いる二次エア通路と、前記EGR手段において排気の再循環に用いるEGR通路とを、少なくとも前記排気通路との接続部分において共用し、その共用部分に、通過ガス量を調整するための制御弁を設けたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
- 前記EGR通路において前記二次エア通路より分岐し前記吸気通路に通じる部位に、該EGR通路を開放又は閉鎖する開閉弁を設け、二次エア供給時に前記開閉弁を閉鎖する請求項1記載の内燃機関の制御装置。
- 前記二次エア通路において前記EGR通路より分岐し二次エアポンプに通じる部位に、二次エアポンプ側へのガスの流れを阻止する逆止弁を設けた請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004034740A JP2005226507A (ja) | 2004-02-12 | 2004-02-12 | 内燃機関の制御装置 |
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JP (1) | JP2005226507A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130008162A1 (en) * | 2009-09-29 | 2013-01-10 | Ford Global Technologies, Llc | Gasoline particulate filter regeneration and diagnostics |
-
2004
- 2004-02-12 JP JP2004034740A patent/JP2005226507A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20130008162A1 (en) * | 2009-09-29 | 2013-01-10 | Ford Global Technologies, Llc | Gasoline particulate filter regeneration and diagnostics |
US8683786B2 (en) * | 2009-09-29 | 2014-04-01 | Ford Global Technologies, Llc | Gasoline particulate filter regeneration and diagnostics |
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