JP2008088963A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の気筒群毎に排気通路が設けられ、かつ気筒群毎の排気通路のそれぞれに排気を浄化可能な排気浄化手段が設けられた内燃機関に適用される内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine control device applied to an internal combustion engine in which an exhaust passage is provided for each of a plurality of cylinder groups, and exhaust purification means capable of purifying exhaust gas is provided in each of the exhaust passages of each cylinder group. .
左右のバンク毎に排気通路を設け、各排気通路に触媒コンバータを設けるとともに、触媒コンバータの上流側で各排気通路を相互に連通する連通路を設けた6気筒V型の内燃機関が知られている(特許文献1)。この内燃機関は連通路内で両バンクから導かれる排気の圧力波が共鳴するように連通路及び排気通路の長さと触媒コンバータの位置とをそれぞれ設定し内燃機関の高出力化を図っている。 A 6-cylinder V-type internal combustion engine is known in which an exhaust passage is provided for each of the left and right banks, a catalytic converter is provided in each exhaust passage, and a communication passage is provided on the upstream side of the catalytic converter. (Patent Document 1). In this internal combustion engine, the length of the communication passage and the exhaust passage and the position of the catalytic converter are set so that the exhaust pressure waves guided from both banks resonate in the communication passage, thereby increasing the output of the internal combustion engine.
特許文献1の内燃機関は各排気通路へ導かれる排気の配分は等配分になっている。そのため、仮に触媒コンバータの故障等の異常が発生した場合、排気の配分を変更することができない。従って、異常が生じた排気通路側での排気の浄化が不十分となり、大気に排出される排気中の有害成分が増加、つまり排気エミッションが悪化するおそれがある。
In the internal combustion engine of
そこで、本発明は気筒群毎に設けられた排気通路のいずれかの側に異常が生じた場合でも排気エミッションの悪化を抑制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。 Therefore, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can suppress deterioration of exhaust emission even when an abnormality occurs on either side of an exhaust passage provided for each cylinder group.
本発明の内燃機関の制御装置は、複数の気筒群毎に排気通路が設けられ、気筒群毎の前記排気通路のそれぞれに排気を浄化可能な排気浄化手段が設けられ、かつ前記排気浄化手段の上流側で気筒群毎の前記排気通路を連通する連通路が設けられた内燃機関に適用される内燃機関の制御装置において、気筒群毎の前記排気通路のそれぞれに流れる排気の配分を変更可能な排気配分変更手段と、大気に排出される排気中の有害成分の増加を伴う異常が気筒群毎の前記排気通路のいずれの側に生じたかを検出する異常検出手段と、前記異常検出手段の検出結果に基づいて、前記異常が生じた排気通路側へ流れる排気の配分が前記異常が生じていない排気通路側へ流れる排気の配分に比べて小さくなるように前記排気配分変更手段を制御する排気配分制御手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する(請求項1)。 In the control device for an internal combustion engine of the present invention, an exhaust passage is provided for each of a plurality of cylinder groups, an exhaust purification means capable of purifying exhaust is provided in each of the exhaust passages for each cylinder group, and the exhaust purification means In an internal combustion engine control device applied to an internal combustion engine provided with a communication passage communicating with the exhaust passage for each cylinder group on the upstream side, distribution of exhaust flowing through each of the exhaust passages for each cylinder group can be changed. Exhaust distribution changing means, abnormality detecting means for detecting which side of the exhaust passage for each cylinder group an abnormality accompanied by an increase in harmful components in the exhaust discharged to the atmosphere, and detection of the abnormality detecting means Based on the result, the exhaust distribution changing means for controlling the exhaust distribution changing means so that the distribution of the exhaust gas flowing to the exhaust passage side where the abnormality has occurred becomes smaller than the distribution of the exhaust gas flowing to the exhaust passage side where the abnormality has not occurred. By providing a control means, and to solve the problems described above (claim 1).
この制御装置によれば、大気に排出される排気中の有害成分の増加を伴う異常が生じた排気通路側へ流れる排気の配分がその異常が生じていない排気通路側へ流れる排気の配分に比べて小さくなるように排気配分変更手段が制御されるので、異常が生じた排気通路側への排気の流入が制限される。そのため、異常の発生に伴う大気に排出される排気中の有害成分の増加、即ち排気エミッションの悪化を抑制することができる。なお、本発明において、配分を小さくするとは異常が生じた排気通路側へ流れる排気の配分をゼロにすること、即ち異常が生じた排気通路側への排気の流入を遮断して異常が生じていない排気通路側へ複数の気筒群からの排気を全て導くことを含む概念である。 According to this control device, the distribution of the exhaust gas flowing to the exhaust passage side where an abnormality accompanied by an increase in harmful components in the exhaust gas discharged to the atmosphere is compared with the distribution of the exhaust gas flowing to the exhaust passage side where the abnormality has not occurred. Since the exhaust distribution changing means is controlled so as to be smaller, the inflow of exhaust gas to the exhaust passage side where an abnormality has occurred is restricted. Therefore, it is possible to suppress an increase in harmful components in the exhaust discharged to the atmosphere accompanying the occurrence of an abnormality, that is, deterioration of exhaust emission. In the present invention, to reduce the distribution, the distribution of the exhaust gas flowing to the exhaust passage side where the abnormality has occurred is made zero, that is, an abnormality has occurred by blocking the inflow of exhaust gas to the exhaust passage side where the abnormality has occurred. This is a concept including directing all exhaust from a plurality of cylinder groups to a non-exhaust passage side.
本発明の制御装置の一態様において、前記内燃機関には、気筒群毎に設けられた前記排気通路のそれぞれに、前記内燃機関の燃料噴射量を制御するために利用され、かつ排気の空燃比に応じた信号を出力する空燃比検出手段が設けられており、前記異常検出手段は、前記空燃比検出手段が故障したか否かを判断することにより、故障したと判断した空燃比検出手段が設けられた前記排気通路側に前記異常が生じたと判断してもよい(請求項2)。空燃比検出手段が故障すると燃料噴射量が適切に制御されずに、排気エミッションが悪化する。この態様においては、空燃比検出手段が故障した場合に異常が生じたと判断するので、空燃比検出手段の故障に伴う排気エミッションの悪化を抑制することが可能になる。 In one aspect of the control apparatus of the present invention, the internal combustion engine is used to control the fuel injection amount of the internal combustion engine in each of the exhaust passages provided for each cylinder group, and the air-fuel ratio of the exhaust gas Air-fuel ratio detecting means for outputting a signal corresponding to the air-fuel ratio detecting means, and the abnormality detecting means determines whether the air-fuel ratio detecting means determined to have failed by determining whether or not the air-fuel ratio detecting means has failed. It may be determined that the abnormality has occurred on the provided exhaust passage side (Claim 2). If the air-fuel ratio detection means fails, the fuel injection amount is not properly controlled and exhaust emission deteriorates. In this aspect, since it is determined that an abnormality has occurred when the air-fuel ratio detection means has failed, it is possible to suppress the deterioration of exhaust emissions accompanying the failure of the air-fuel ratio detection means.
本発明の制御装置の一態様において、前記内燃機関には、気筒群毎に設けられた前記排気浄化手段の上流及び下流のそれぞれに、排気の空燃比に応じた信号を出力する空燃比検出手段が設けられており、前記異常検出手段は、前記排気浄化手段の上流及び下流における空燃比に基づいて前記排気浄化手段の排気の浄化性能が低下したか否かを判断することにより、浄化性能が低下したと判断した排気浄化手段が設けられた前記排気通路側に前記異常が生じたと判断してもよい(請求項3)。排気浄化手段の排気の浄化性能が低下した場合には、排気が十分に浄化されずに大気に排出されることになるので排気エミッションが悪化する。この態様によれば、排気浄化手段の浄化性能が低下した場合に異常が生じたと判断するので、浄化性能の低下に伴う排気エミッションの悪化を抑制することができる。 In one aspect of the control apparatus of the present invention, the internal combustion engine includes an air-fuel ratio detection unit that outputs a signal corresponding to an air-fuel ratio of exhaust gas to each of upstream and downstream of the exhaust gas purification unit provided for each cylinder group. The abnormality detecting means determines whether or not the exhaust purification performance of the exhaust purification means has deteriorated based on the air-fuel ratio upstream and downstream of the exhaust purification means. It may be determined that the abnormality has occurred on the side of the exhaust passage provided with the exhaust gas purifying means that has been determined to have decreased (Claim 3). When the exhaust gas purification performance of the exhaust gas purification means is deteriorated, the exhaust gas is exhausted to the atmosphere without being sufficiently purified, and the exhaust emission deteriorates. According to this aspect, since it is determined that an abnormality has occurred when the purification performance of the exhaust purification means is reduced, it is possible to suppress the deterioration of exhaust emission accompanying the reduction in the purification performance.
本発明の一態様において、前記排気配分制御手段が、前記異常が生じた排気通路側へ流れる排気の配分が前記異常が生じていない排気通路側へ流れる排気の配分に比べて小さくなるように前記排気配分変更手段を制御しているときに、前記内燃機関のスロットル弁の開度を制限するスロットル弁開度制御手段を更に備え、前記スロットル弁開度制御手段は、前記異常が生じていない排気通路に設けられた前記排気浄化手段の浄化性能を考慮して前記スロットル弁の開度の制限量を変化させるてもよい(請求項4)。異常が生じた排気通路側への排気の配分が小さくなると、異常が生じていない排気通路側への排気の配分が大きくなる。そのため、異常が生じていない排気通路側への負担、具体的には排気浄化手段への負担が増加して排気が十分に浄化できない可能性がある。この態様においては、異常が生じていない排気通路側への排気の配分が大きくなった場合にスロットル弁の開度が制限されるので、異常が生じていない排気通路側へ流れる排気の絶対量を減らすことができる。そのため、排気浄化手段への負担が過大とならず排気エミッションの悪化を抑えることができる。しかも、この態様においては、異常が生じていない排気通路に設けられた排気浄化手段の浄化性能を考慮してスロットル弁の開度の制限量を変化させるので、スロットル弁の開度が必要以上に制限されることを防止できる。このため、内燃機関の出力低下を可能な限り抑えつつ排気エミッションの悪化を防止することができる。 In one aspect of the present invention, the exhaust distribution control means is configured so that the distribution of exhaust flowing to the exhaust passage side where the abnormality has occurred is smaller than the distribution of exhaust flowing to the exhaust passage side where the abnormality has not occurred. Throttle valve opening degree control means for limiting the opening degree of the throttle valve of the internal combustion engine when controlling the exhaust distribution changing means is further provided, and the throttle valve opening degree control means is an exhaust gas in which the abnormality has not occurred. The limit amount of the throttle valve opening may be changed in consideration of the purification performance of the exhaust gas purification means provided in the passage (claim 4). When the distribution of the exhaust to the exhaust passage side where the abnormality has occurred becomes small, the distribution of the exhaust to the exhaust passage side where the abnormality has not occurred becomes large. For this reason, there is a possibility that the burden on the exhaust passage side where no abnormality has occurred, specifically, the burden on the exhaust purification means increases, and the exhaust cannot be sufficiently purified. In this aspect, since the opening of the throttle valve is limited when the distribution of exhaust to the exhaust passage side where no abnormality has occurred increases, the absolute amount of exhaust flowing to the exhaust passage side where no abnormality has occurred is reduced. Can be reduced. Therefore, the burden on the exhaust gas purification means is not excessive and deterioration of exhaust emission can be suppressed. In addition, in this aspect, since the limit amount of the throttle valve opening is changed in consideration of the purification performance of the exhaust gas purification means provided in the exhaust passage where no abnormality has occurred, the throttle valve opening is more than necessary. It can prevent being restricted. For this reason, it is possible to prevent the exhaust emission from deteriorating while suppressing the output reduction of the internal combustion engine as much as possible.
本発明の制御装置の一態様において、前記空燃比検出手段の検出結果と目標空燃比との偏差が減少するように、前記偏差に制御ゲインを乗じた制御入力に基づいて前記内燃機関の燃料噴射量をフィードバック制御する空燃比制御手段を更に備え、前記空燃比制御手段は、前記排気配分制御手段が前記異常が生じた排気通路側へ流れる排気の配分が前記異常が生じていない排気通路側へ流れる排気の配分に比べて小さくなるように前記排気配分変更手段を制御しているときに、前記異常がいずれの排気通路側にも生じていない正常時と比べて前記制御ゲインを小さくした状態で、前記異常が生じていない排気通路側に設けられた前記空燃比検出手段の検出結果と目標空燃比との偏差が減少するように前記内燃機関の燃焼噴射量をフィードバック制御してもよい(請求項5)。いずれかの排気通路側に異常が生じた場合には、異常が生じた排気通路側へ流れるべき排気についても異常が生じていない排気通路側に設けられた空燃比検出手段にて空燃比が検出されることになる。このため、いずれの排気通路側にも異常が生じていない正常時と比べて無駄時間の大きいフィードバック系になる。これにより、正常時と同一の制御ゲインを用いたのでは異常時に内燃機関の燃料噴射量の制御が発散するおそれがある。この態様によれば、異常時において制御ゲインを正常時と比べて小さくした状態で、異常が生じていない排気通路側に設けられた空燃比検出手段の検出結果と目標空燃比との偏差が減少するように内燃機関の燃焼噴射量をフィードバック制御するので制御の発散を防止できる。その結果、異常時において空燃比が正確に制御されることになり、排気エミッションの悪化を抑制できる。 In one aspect of the control device of the present invention, the fuel injection of the internal combustion engine is performed based on a control input obtained by multiplying the deviation by a control gain so that the deviation between the detection result of the air-fuel ratio detection means and the target air-fuel ratio decreases. Air-fuel ratio control means for feedback-controlling the amount, wherein the air-fuel ratio control means is arranged such that the distribution of the exhaust gas flowing to the exhaust passage side where the abnormality has occurred is distributed to the exhaust passage side where the abnormality has not occurred. When the exhaust distribution changing means is controlled to be smaller than the distribution of the flowing exhaust, the control gain is reduced compared to the normal time when the abnormality does not occur on any exhaust passage side. The combustion injection amount of the internal combustion engine is fed back so that the deviation between the detection result of the air-fuel ratio detection means provided on the exhaust passage side where the abnormality does not occur and the target air-fuel ratio decreases. Even if your good (claim 5). When an abnormality occurs in any of the exhaust passages, the air-fuel ratio is detected by the air-fuel ratio detecting means provided on the exhaust passage side where no abnormality has occurred in the exhaust that should flow to the exhaust passage where the abnormality has occurred. Will be. For this reason, the feedback system has a large dead time compared with the normal time when no abnormality occurs on any exhaust passage side. As a result, if the same control gain as that in the normal state is used, the control of the fuel injection amount of the internal combustion engine may diverge when there is an abnormality. According to this aspect, the deviation between the detection result of the air-fuel ratio detection means provided on the exhaust passage side where no abnormality has occurred and the target air-fuel ratio is reduced in a state where the control gain is smaller than normal when the abnormality occurs. Thus, since the combustion injection amount of the internal combustion engine is feedback controlled, control divergence can be prevented. As a result, the air-fuel ratio is accurately controlled at the time of abnormality, and deterioration of exhaust emission can be suppressed.
本発明の制御装置の一態様において、前記排気配分制御手段は、前記異常によって生じ得る前記有害成分の増加量が大きいときは小さいときに比べて前記異常が生じた排気通路側へ流れる排気の配分を小さくしてもよい(請求項6)。発生した異常の態様により、異常が生じた排気通路側でも不十分ながら排気を浄化できる場合もある。そのような場合には、異常が生じた側へある程度の排気を導いても排気エミッションを悪化させることはない。この態様によれば、異常によって生じ得る有害成分の増加量が大きいほど、異常が生じた排気通路側へ流れる排気の配分が小さくなる。換言すれば、異常によって生じ得る有害成分の増加量が大きいほど、その異常が生じた排気通路側への排気の導入が制限される。逆に、異常によって生じ得る有害成分の増加量が小さいほど、その異常が生じた排気通路側への排気の導入が許容される。従って、この態様によれば、異常が生じていない排気通路側への負担を抑えつつ排気エミッションの悪化を防止することができる。 In one aspect of the control apparatus of the present invention, the exhaust distribution control means distributes the exhaust gas flowing to the exhaust passage side where the abnormality has occurred compared to when the increase amount of the harmful component that may be generated by the abnormality is small. (Claim 6). Depending on the state of the abnormality that has occurred, there are cases where the exhaust gas can be purified while being insufficient even on the exhaust passage side where the abnormality has occurred. In such a case, even if a certain amount of exhaust is introduced to the side where the abnormality has occurred, the exhaust emission is not deteriorated. According to this aspect, the larger the increase amount of harmful components that can be caused by an abnormality, the smaller the distribution of exhaust flowing to the exhaust passage side where the abnormality has occurred. In other words, the greater the increase in harmful components that can occur due to an abnormality, the more restricted the introduction of exhaust into the exhaust passage where the abnormality has occurred. Conversely, the smaller the increase in harmful components that can occur due to an abnormality, the more permitted the introduction of exhaust into the exhaust passage where the abnormality has occurred. Therefore, according to this aspect, it is possible to prevent the exhaust emission from deteriorating while suppressing the burden on the exhaust passage side where no abnormality has occurred.
以上説明したように、本発明によれば、大気に排出される排気中の有害成分の増加を伴う異常が生じた排気通路側へ流れる排気の配分がその異常が生じていない排気通路側へ流れる排気の配分に比べて小さくなるように排気配分変更手段が制御されるので、異常が生じた排気通路側への排気の流入が制限される。そのため、異常の発生に伴う大気に排出される排気中の有害成分の増加、即ち排気エミッションの悪化を抑制することができる。 As described above, according to the present invention, the distribution of the exhaust gas flowing to the exhaust passage side where the abnormality has occurred accompanied by an increase in harmful components in the exhaust gas discharged to the atmosphere flows to the exhaust passage side where the abnormality has not occurred. Since the exhaust distribution changing means is controlled to be smaller than the exhaust distribution, the inflow of exhaust gas to the exhaust passage side where an abnormality has occurred is limited. Therefore, it is possible to suppress an increase in harmful components in the exhaust discharged to the atmosphere accompanying the occurrence of an abnormality, that is, deterioration of exhaust emission.
図1は本発明の制御装置が適用された内燃機関の要部を示している。内燃機関1は左右のバンク2L、2Rに3つずつ気筒3が設けられたV型6気筒のエンジンとして構成されている。左バンク2Lの気筒3によって一つの気筒群が構成され、右バンク2Rの気筒3によって他の一つの気筒群が構成される。なお、一つの気筒群は少なくとも一つの気筒3が含まれていればよい。各気筒3に吸気を導くための吸気通路4は各バンク2L、2Rに共通に設けられた吸気マニホールド5を有している。吸気通路4には空気濾過用のエアクリーナ6が設けられるとともに、そのエアクリーナ6の下流側には空気の吸入量を調整するためのスロットル弁7が設けられている。スロットル弁7は全閉位置から全開位置までの間で開度調整可能に構成された周知のものである。吸気マニホールド5には各気筒3に燃料混合気が導かれるように吸気マニホールド5内に燃料を噴射する燃料噴射弁8が設けられている。
FIG. 1 shows a main part of an internal combustion engine to which a control device of the present invention is applied. The
各気筒3に導かれた混合気は不図示の点火プラグにて着火されて燃焼する。その燃焼後、各バンクの気筒3からの排気はバンク毎に設けられた排気通路9L、9Rに導かれる。バンク毎の排気通路9L、9Rには排気を浄化するための排気浄化手段としての触媒コンバータ10L、10Rが設けられており、各触媒コンバータ10L、10Rの上流側の排気通路9L、9Rは連通路11にて互いに連通される。各触媒コンバータ10L、10Rは周知の三元触媒として構成されている。各触媒コンバータ10L、10Rの上流には上流排気センサ12L、12Rが、下流には下流排気センサ13L、13Rがそれぞれ設けられており、これらのセンサは後述する空燃比制御にて利用され、空燃比検出手段として機能する。これらのセンサは空燃比に応じた信号を出力する周知のO2センサとして構成されている。
The air-fuel mixture introduced into each
内燃機関1には、各排気通路9L、9Rに流れる排気の配分を変更するため、排気配分変更手段としての排気配分変更機構15が設けられている。排気配分変更機構15は各排気通路9L、9Rと連通路11との接続部に一つずつ設けられた二つの切替弁16L、16Rを備えている。各切替弁16L、16Rは任意の位置で開度を保持できる電磁駆動弁として構成されている。排気配分変更機構15は、これらの切替弁16L、16Rの位置を図1に示した状態から図2又は図3の状態へそれぞれ変更することにより、排気通路9L、9Rのいずれか一方の側に何らかの異常が生じた場合にその一方の側への排気の配分を他方の側への配分よりも小さくすることができる。図2は左バンク2Lに設けられた排気通路9L側に異常が生じた場合の各切替弁16L、16Rの状態を示し、図3は右バンク2Rに設けられた排気通路9R側に異常が生じた場合の切替弁16L、16Rの状態を示している。これらの図から明らかなように、本実施形態の排気配分変更機構15は左バンク2Lに設けられた排気通路9L側に異常が生じた場合には各バンクからの排気の全量が右バンク2Rに設けられた排気通路9R側に導かれ、これとは反対に右バンク2Rに設けられた排気通路9R側に異常が生じた場合には、各バンクからの排気の全量が左バンク2Lに設けられた排気通路9L側に導かれるように構成されている。つまり、排気配分変更機構15は、異常が生じた排気通路側への排気の配分が0%となり、異常が生じていない排気通路側への排気の配分が100%となるように各切替弁16L、16Rの位置を変更できる。
The
排気配分変更機構15の動作はエンジンコントロールユニット(ECU)20にて制御される。ECU20は内燃機関1の運転状態を適正に制御するために設けられた周知のコンピュータであり、排気配分変更機構15の制御の他に燃料噴射量や点火時期等の内燃機関1の主要なパラメータを操作する。例えば、ECU20は内燃機関1の排気エミッションの悪化を抑えるために、上述した排気センサ12L、12R、13L、13Rの出力を利用して空燃比のフィードバック制御を実行している。即ち、ECU20は上流排気センサ12L、12Rの検出値(検出結果)と所定の目標空燃比との偏差が減少するように、その偏差に制御ゲインを乗じた制御入力に基づいて燃料噴射弁8による燃料噴射量をフィードバック制御する。更に本実施形態では、ECU20はこの制御の精度を高めるため下流排気センサ13L、13Rの検出値を利用して目標空燃比を補正している。この空燃比のフィードバック制御を実行することによりECU20が空燃比制御手段として機能する。
The operation of the exhaust
図4はECU20が排気配分変更機構15を制御するための排気配分変更制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。図4のルーチンのプログラムはECU20が内蔵するROM等の記憶手段に格納されており所定間隔で繰り返し実行される。図4に示すように、ECU20はステップS1において左バンク2Lの排気通路9L側に異常が生じたか否かを判定する。異常発生の有無は、その異常によって大気に排出される排気中の有害物質の増加を伴うか否か、つまりその異常によって排気エミッションが悪化するか否かを基準として判断される。具体的には、左バンク2L側に設けられた触媒コンバータ10Lの浄化性能が所定限度以下に低下するという条件及び上述した空燃比のフィードバック制御に利用される左バンク2L側の排気センサ12L、13Lのいずれかに故障が発生するという条件の少なくとも一つ条件が成立したときに、ECU20は左バンク2Lの排気通路9L側に異常が発生したと判断する。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of a control routine of the exhaust distribution change control for the
触媒コンバータ10Lの浄化性能の把握は公知の方法で実現できる。例えば、触媒コンバータ10Lの上流及び下流における空燃比に基づいて浄化性能の低下を判定することができる。触媒コンバータ10Lの浄化性能が低下すると、触媒コンバータ10Lの上流の空燃比が理論空燃比を基準としてリッチからリーンへ又はリーンからリッチへ変化した場合、上流排気センサ12Lがその変化を検出した時点から下流排気センサ12Rの出力に現れるまでの時間が正常時よりも短くなる。そこで、その短縮時間が閾値を超えた場合に触媒コンバータ10Lの浄化性能が低下したと判断することができる。排気センサ12L、13Lの故障の有無については、断線等を原因としてセンサからの出力が得られないことにより排気センサ12L、13Lが故障したと判断してもよいし、また、排気センサ12L、13Lの出力の信頼性が悪化したことをもって故障を判断してもよい。
The purification performance of the
ステップS1において、左バンク2Lの排気通路9L側に異常が生じたと判断した場合にはステップS2に進み、そうでない場合はステップS6に進む。ステップS2では、ECU20は排気通路2L側への排気の配分が0%となり、排気通路2R側への排気の配分が100%となるように排気配分変更機構15の各切替弁16L、16Rの位置を図2の状態へ切り替える。続くステップS3では、ECU20は異常が生じた左バンク2L側にある排気センサ12L、13Lを利用した上述した空燃比制御を停止する。次に、ステップS4では、右バンク2R側の排気センサ12R、13Rを利用した空燃比制御において、その制御ゲインを異常時の制御ゲインに変更し、その制御ゲインに基づいて燃料噴射量を制御する。異常時の制御ゲインは制御の発散を防止する観点から正常時の制御ゲインよりも小さな値に設定されている。
If it is determined in step S1 that an abnormality has occurred on the
次に、ステップS5では、吸入空気量が制限されるようにスロットル弁7の開度を制限して今回のルーチンを終える。スロットル弁7の開度の制限量は内燃機関1の運転状態、触媒コンバータ10Rの温度及びその浄化性能の低下度に基づいて算出される。例えば、この制限量の算出は内燃機関1の回転数(回転速度)、触媒コンバータ10Rの温度及びその最大酸素吸蔵量の3つの物理量を変数としてスロットル弁7の開度の制限量を与えるマップをECU20の記憶手段に記憶させておき、これらの物理量をECU20が取得した上でこのマップを参照することにより実現できる。このマップは内燃機関1の回転数が高いほど、触媒コンバータ10Rの温度が低いほど、最大酸素吸蔵量が小さいほどスロットル弁7の開度の制限量が大きくなるように、換言すればスロットル弁7の開度が小さくなるように構成されている。
Next, in step S5, the opening of the
ステップS6では、右バンク2Rの排気通路9R側に異常が生じたか否かを判定する。異常発生の有無の判定はステップS1と同様に行われる。即ち、その異常によって大気に排出される排気中の有害物質の増加を伴うか否か、つまりその異常によって排気エミッションが悪化するか否かを基準として異常発生の有無を判断する。具体的には右バンク2R側に設けられた触媒コンバータ10Rの浄化性能が所定限度以下に低下した条件及び上述した空燃比のフィードバック制御に利用される右バンク2R側の排気センサ12R、13Rのいずれかに故障が発生した条件の少なくとも一つ条件が成立したときに、ECU20は右バンク2Rの排気通路9R側に異常が発生したと判断する。触媒コンバータ10Rの浄化性能の把握及び排気センサ12R、13Rの故障に関してはステップS1と同様である。
In step S6, it is determined whether or not an abnormality has occurred on the
ステップS6で右バンク2Rの排気通路9R側に異常が生じたと判断した場合はステップS7に進む。そうでない場合はいずれの排気通路にも異常が発生していない正常時であるのでステップS11に進み正常時制御を実行して今回のルーチンを終える。即ち、ECU20は排気が各排気通路9L、9Rに均等に配分されるように排気配分変更機構15の各切替弁16L、16Rの位置を図1の状態へ切り替えて上述した空燃比のフィードバック制御を実行する。ステップS7では、ECU20は排気通路2R側への排気の配分が0%となり、排気通路2L側への排気の配分が100%となるように排気配分変更機構15の各切替弁16L、16Rの位置を図3の状態へ切り替える。続くステップS8ではECU20は異常が生じた右バンク側にある排気センサ12R、13Rを利用した上述した空燃比制御を停止する。次にステップS9では左バンク2L側の排気センサ12L、13Lを利用した空燃比制御において、その制御ゲインを異常時の制御ゲインに変更し、その制御ゲインに基づいて燃料噴射量を制御する。異常時の制御ゲインはステップS4の場合と同様に制御の発散を防止する観点から正常時の制御ゲインよりも小さな値に設定されている。次に、ステップS10では、吸入空気量が制限されるようにスロットル弁7の開度を制限して今回のルーチンを終える。スロットル弁7の開度の制限量はステップS5と同様の方法で算出される。
If it is determined in step S6 that an abnormality has occurred on the
図4の制御を実行することにより、異常が生じた排気通路側への排気の流入が排気配分変更機構15にて阻止されるので、排気エミッションの悪化を防止できる。また、異常が生じた側の排気センサを利用した空燃比制御が停止され、しかも異常が生じていない側の排気センサを利用した空燃比制御において制御ゲインが小さく設定されるので、制御の発散を防止でき排気エミッションの悪化の防止に貢献できる。また、異常が発生した場合にはスロットル弁7の開度が制限されて多量の排気が一方の排気通路側へ流入することが防止されるので、排気エミッションの悪化を防止できる。しかも、その制限量は内燃機関1の運転状態の他に、触媒コンバータの浄化性能を考慮して決定されるので、スロットル弁7の開度の制限が過剰とならず、内燃機関1の出力低下を抑えることができる。
By executing the control of FIG. 4, the exhaust
図4の制御において、ECU20は、ステップS1及びステップS6を実行することにより本発明に係る異常検出手段として、ステップS2及びステップS7を実行することにより本発明に係る排気配分制御手段として、ステップS4及びステップS9を実行することにより本発明に係る空燃比制御手段として、ステップS5及びステップS10を実行することにより本発明に係るスロットル弁開度制御手段としてそれぞれ機能する。
In the control of FIG. 4, the
但し本発明は以上の実施の形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の形態にて実施できる。上述した形態では、一方の排気通路側に異常が生じた場合、異常が生じた排気通路側への排気の流入を遮断し、異常が生じていない排気通路側へ排気の全量を導くようにしているが本発明はこの形態に限定されない。即ち、異常が生じた排気通路側への排気の配分が異常が生じていない排気通路側への排気の配分に比べて小さくなればよい。そのため、異常の程度を考慮して異常が生じた排気通路側への排気の流入を許容しても構わない。 However, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various forms within the scope of the gist of the present invention. In the embodiment described above, when an abnormality occurs on one exhaust passage side, the inflow of exhaust gas to the exhaust passage side where the abnormality has occurred is blocked, and the entire amount of exhaust gas is guided to the exhaust passage side where no abnormality has occurred. However, the present invention is not limited to this form. That is, the distribution of exhaust gas to the exhaust passage side where abnormality has occurred may be smaller than the distribution of exhaust gas to the exhaust passage side where abnormality has not occurred. Therefore, in consideration of the degree of abnormality, inflow of exhaust gas to the exhaust passage side where abnormality has occurred may be allowed.
図5は、異常の程度を考慮して各排気通路側への排気の配分を変更する他の形態に係る排気配分変更制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。なお、図5において図4と同一処理には同一の符号を付して説明を省略する。図5に示すように、ステップS1で左バンク2Lの排気通路9L側に異常が生じたと判断したときは、ステップS21に進んでその異常に伴う大気に排出され得る有害成分の増加量を算出する。この増加量は正常時と比較したものである。触媒コンバータ10Lの浄化性能が低下すると、その低下度に応じて未浄化の有害成分が増加する。また、排気の絶対量に応じて有害成分も増加する。そこで、その増加量の算出は、例えば内燃機関1の回転数と触媒コンバータ10Lの浄化性能の低下度とを変数として有害成分の増加量を与えるマップをECU20の記憶手段に記憶させておき、ECU20がこれらのパラメータを取得した上でこのマップを参照することにより実現できる。触媒コンバータ10Lの浄化性能の低下度は、上述したように空燃比変化を上流排気センサ12Lが検出してから下流排気センサ13Lの出力に現れるまでの時間等の浄化性能の低下度に相関する物理量に基づいて取得できる。
FIG. 5 is a flowchart showing an example of a control routine of the exhaust distribution change control according to another embodiment in which the distribution of exhaust gas to each exhaust passage side is changed in consideration of the degree of abnormality. In FIG. 5, the same processes as those in FIG. As shown in FIG. 5, when it is determined in step S1 that an abnormality has occurred on the
次に、ステップS22では、ステップS21で算出した有害成分の増加量に応じて排気通路9L側への排気の配分を算出する。この配分は有害成分の増加量が大きいときは小さいときに比べて排気通路9L側への配分が小さくなるように設定されたマップ等を利用して算出できる。続いて、ステップS23では、ステップS22で算出した配分で各排気通路に排気が導かれるように、排気配分変更機構15の各切替弁16L、16Rの開度を設定する。なお、排気通路9R側に異常が生じた場合もステップS71〜ステップS73にて上記と同様の処理が行われる。その他の処理は図4と同様であるので説明を省略する。図5の制御によれば、異常が生じた排気通路側へも異常の程度を考慮して排気の導入が許容されるため、異常が生じていない排気通路側への負担を抑えつつ排気エミッションの悪化を防止することができる。
Next, in step S22, the distribution of the exhaust gas to the
本発明に係る制御装置は、気筒群を3つ以上持ち、気筒群毎に排気通路が設けられ、かつ気筒群毎の排気通路のそれぞれに排気浄化手段が設けられた内燃機関にも適用することができる。例えば、図6に示すように、3つの気筒群毎に排気通路30A、30B、30Cが設けられ、これらの排気通路30A、30B、30Cのそれぞれに排気浄化手段としての触媒コンバータ31A、31B、31Cが設けられ、かつ触媒コンバータ31A、31B、31Cの上流において各排気通路30A、30B、30Cを相互に連通する連通路32が設けられた内燃機関100に本発明に係る制御装置を適用できる。図6の内燃機関100には、連通路32と各排気通路30A、30B、30Cとの接続部と、各触媒コンバータ31A、31B、31Cとの間に3つの切替弁33A、33B、33Cが設けられた排気配分変更機構34が排気配分変更手段として設けられている。この排気配分変更機構34の各切替弁33A、33B、33Cの開度を、内燃機関100を制御するECU40にて任意に操作することにより、各排気通路側への排気の配分を適宜に変更することができる。図6の構成においてECU40が実施する制御ルーチンは図4及び図5の制御ルーチンと同様で構わない。その制御ルーチンをECU40が実行することで、ECU40は本発明に係る異常検出手段及び排気配分変更手段としてそれぞれ機能することができる。また、ECU40は各触媒コンバータ31A、31B、31Cの上流及び下流のそれぞれに設けられた上流排気センサ35A、35B、35C及び下流排気センサ36A、36B、36Cの出力を利用して上述した空燃比制御を実行し、本発明に係る空燃比制御手段としても機能する。更にECU40は各排気通路側への排気の配分を変更した場合に内燃機関100のスロットル弁(不図示)の開度を制限し、本発明に係るスロットル弁開度制御手段としても機能する。
The control device according to the present invention is also applied to an internal combustion engine having three or more cylinder groups, an exhaust passage provided for each cylinder group, and an exhaust purification means provided in each exhaust passage for each cylinder group. Can do. For example, as shown in FIG. 6,
1、100 内燃機関
2L 左バンク(気筒群)
2R 右バンク(気筒群)
7 スロットル弁
9L、9R 排気通路
10L、10R 触媒コンバータ(排気浄化手段)
11 連通路
15 排気配分変更機構(排気配分変更手段)
12L、12R、35A、35B、35C 上流排気センサ(空燃比検出手段)
13L、13R、36A、36B、36C 下流排気センサ(空燃比検出手段)
20、40 ECU(異常検出手段、排気配分制御手段、スロットル弁開度制御手段、空燃比制御手段)
1,100
2R right bank (cylinder group)
7
11
12L, 12R, 35A, 35B, 35C Upstream exhaust sensor (air-fuel ratio detection means)
13L, 13R, 36A, 36B, 36C Downstream exhaust sensor (air-fuel ratio detection means)
20, 40 ECU (abnormality detection means, exhaust distribution control means, throttle valve opening control means, air-fuel ratio control means)
Claims (6)
気筒群毎の前記排気通路のそれぞれに流れる排気の配分を変更可能な排気配分変更手段と、大気に排出される排気中の有害成分の増加を伴う異常が気筒群毎の前記排気通路のいずれの側に生じたかを検出する異常検出手段と、前記異常検出手段の検出結果に基づいて、前記異常が生じた排気通路側へ流れる排気の配分が前記異常が生じていない排気通路側へ流れる排気の配分に比べて小さくなるように前記排気配分変更手段を制御する排気配分制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 An exhaust passage is provided for each of the plurality of cylinder groups, an exhaust purification means capable of purifying exhaust is provided in each of the exhaust passages for each cylinder group, and the exhaust passage for each cylinder group is provided upstream of the exhaust purification means. In a control device for an internal combustion engine applied to an internal combustion engine provided with a communication passage communicating with
Any of the exhaust distribution changing means capable of changing the distribution of the exhaust gas flowing in each of the exhaust passages for each cylinder group, and any abnormality in the exhaust passage for each cylinder group that causes an increase in harmful components in the exhaust discharged to the atmosphere. An abnormality detection means for detecting whether the abnormality has occurred, and based on the detection result of the abnormality detection means, the distribution of the exhaust gas flowing to the exhaust passage side where the abnormality has occurred is distributed to the exhaust passage side where the abnormality has not occurred. An internal combustion engine control apparatus comprising: an exhaust distribution control unit that controls the exhaust distribution change unit so as to be smaller than the distribution.
前記異常検出手段は、前記空燃比検出手段が故障したか否かを判断することにより、故障したと判断した空燃比検出手段が設けられた前記排気通路側に前記異常が生じたと判断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。 In the internal combustion engine, air-fuel ratio detection is used for controlling the fuel injection amount of the internal combustion engine and outputs a signal corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas in each of the exhaust passages provided for each cylinder group. Means are provided,
The abnormality detection means determines whether the abnormality has occurred on the exhaust passage side provided with the air-fuel ratio detection means determined to have failed by determining whether or not the air-fuel ratio detection means has failed. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control apparatus is an internal combustion engine.
前記異常検出手段は、前記排気浄化手段の上流及び下流における空燃比に基づいて前記排気浄化手段の排気の浄化性能が低下したか否かを判断することにより、浄化性能が低下したと判断した排気浄化手段が設けられた前記排気通路側に前記異常が生じたと判断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。 In the internal combustion engine, a signal that is used to control the fuel injection amount of the internal combustion engine and that corresponds to the air-fuel ratio of the exhaust is provided upstream and downstream of the exhaust purification unit provided for each cylinder group. Air-fuel ratio detection means for output is provided,
The abnormality detecting means determines whether or not the exhaust purification performance of the exhaust purification means has deteriorated based on the air-fuel ratio upstream and downstream of the exhaust purification means, thereby determining that the purification performance has deteriorated. 2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein it is determined that the abnormality has occurred on the side of the exhaust passage provided with a purifying means.
前記スロットル弁開度制御手段は、前記異常が生じていない排気通路に設けられた前記排気浄化手段の浄化性能を考慮して前記スロットル弁の開度の制限量を変化させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 The exhaust distribution control means controls the exhaust distribution change means so that the distribution of exhaust flowing to the exhaust passage side where the abnormality has occurred becomes smaller than the distribution of exhaust flowing to the exhaust passage side where the abnormality has not occurred. A throttle valve opening control means for limiting the opening of the throttle valve of the internal combustion engine,
The throttle valve opening control means changes a limit amount of the throttle valve opening in consideration of a purification performance of the exhaust purification means provided in an exhaust passage where the abnormality does not occur. Item 4. The control device for the internal combustion engine according to any one of Items 1 to 3.
前記空燃比制御手段は、前記排気配分制御手段が前記異常が生じた排気通路側へ流れる排気の配分が前記異常が生じていない排気通路側へ流れる排気の配分に比べて小さくなるように前記排気配分変更手段を制御しているときに、前記異常がいずれの排気通路側にも生じていない正常時と比べて前記制御ゲインを小さくした状態で、前記異常が生じていない排気通路側に設けられた前記空燃比検出手段の検出結果と目標空燃比との偏差が減少するように前記内燃機関の燃焼噴射量をフィードバック制御することを特徴とする請求項2又は3に記載の内燃機関の制御装置。 Air-fuel ratio control means for feedback-controlling the fuel injection amount of the internal combustion engine based on a control input obtained by multiplying the deviation by a control gain so that the deviation between the detection result of the air-fuel ratio detection means and the target air-fuel ratio decreases. In addition,
The air-fuel ratio control means is configured so that the distribution of exhaust flowing to the exhaust passage side where the abnormality has occurred is smaller than the distribution of exhaust flowing to the exhaust passage side where the abnormality has not occurred. Provided on the exhaust passage side where the abnormality does not occur in a state where the control gain is reduced compared to the normal time when the abnormality does not occur on any exhaust passage side when controlling the distribution changing means. 4. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the combustion injection amount of the internal combustion engine is feedback-controlled so that a deviation between a detection result of the air-fuel ratio detection means and a target air-fuel ratio decreases. .
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015518106A (en) * | 2012-04-26 | 2015-06-25 | ヘアマン シュニーダーHermann Schnyder | Vibrating piston engine with polygonal piston |
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- 2006-10-05 JP JP2006273969A patent/JP2008088963A/en active Pending
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