JP2008240675A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ターボチャージャを有する内燃機関の排気浄化制御に関する。 The present invention relates to exhaust purification control of an internal combustion engine having a turbocharger.
気筒に設けられた複数の排気弁のうち一方がターボチャージャを介して排気通路に接続され、他方がターボチャージャを介さずに排気通路に接続されるターボチャージャ付きエンジンが知られている。この種のエンジンとして、例えば特許文献1に記載のものでは、ターボチャージャに通じる排気弁は排気行程後半に閉じ、ターボチャージャに通じていない排気弁は排気行程前半に閉じる。なお、特許文献2には、電磁駆動弁を用いて各気筒における一方の排気弁を閉弁状態に停止する技術が記載されている。
There is known a turbocharged engine in which one of a plurality of exhaust valves provided in a cylinder is connected to an exhaust passage through a turbocharger and the other is connected to the exhaust passage without going through a turbocharger. As an engine of this type, for example, the engine described in
一方、過給リーンバーンエンジンなどにおいて排気系にNOx吸蔵還元型触媒を設ける構成では、吸蔵されたNOxを還元するために一時的に空燃比をリッチにするリッチ制御(「リッチスパイク制御」とも呼ばれる。)を行うことが知られている。しかし、特許文献1などの構成のエンジンにおいては、リッチ制御時にターボチャージャ側への排気ガス量が減少してターボチャージャ回転数が落ち込んで性能が低下することがある。また、リッチ制御時に、ターボチャージャを経由しない側の排気通路で生じる吹き抜けやターボチャージャの背圧変化により内部EGR量が変化して、リッチ制御時の空燃比などにずれを生じることがある。
On the other hand, in a configuration in which a NOx occlusion reduction type catalyst is provided in the exhaust system in a supercharged lean burn engine or the like, rich control that temporarily makes the air-fuel ratio rich in order to reduce the stored NOx (also called “rich spike control”) .) Is known to do. However, in an engine having a configuration such as
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、ターボチャージャに通じた排気通路に接続された排気弁とターボチャージャを通らずに排気通路に接続された排気弁を各気筒に有する内燃機関において、NOx吸蔵還元型触媒のリッチ制御時に、ターボチャージャ回転数の低下防止やリッチスパイク制御のための空燃比の最適化を図ることを課題とする。 The present invention has been made in view of the above points. An internal combustion engine having an exhaust valve connected to an exhaust passage connected to a turbocharger and an exhaust valve connected to the exhaust passage without passing through the turbocharger in each cylinder. An object of the present invention is to prevent the turbocharger speed from decreasing and optimize the air-fuel ratio for rich spike control during rich control of the NOx storage reduction catalyst.
本発明の1つの観点では、ターボチャージャのタービンに通じる第1の排気通路に繋がる第1の排気弁、及び、前記タービンを経由しない第2の排気通路に繋がる第2の排気弁を備える複数の気筒と、前記第1及び第2の排気通路が合流してなる第3の排気通路と、前記第3の排気通路に設けられたNOx浄化触媒と、を備える内燃機関の制御装置は、前記NOx浄化触媒におけるNOx還元のために空燃比を一時的にリッチ化するリッチスパイクを行うリッチスパイク制御手段と、前記気筒における内部EGR量を推定する内部EGR量推定手段と、推定された内部EGR量に基づいて、前記リッチスパイクの制御量を補正する補正手段と、を備える。 In one aspect of the present invention, a plurality of first exhaust valves connected to a first exhaust passage communicating with a turbine of a turbocharger and a second exhaust valve connected to a second exhaust passage not passing through the turbine. An internal combustion engine control device comprising: a cylinder; a third exhaust passage formed by joining the first and second exhaust passages; and a NOx purification catalyst provided in the third exhaust passage. Rich spike control means for performing rich spike for temporarily enriching the air-fuel ratio for NOx reduction in the purification catalyst, internal EGR amount estimation means for estimating the internal EGR amount in the cylinder, and the estimated internal EGR amount Correction means for correcting the control amount of the rich spike.
上記の内燃機関の制御装置は、NOx浄化触媒に吸蔵されたNOxを還元するために、一時的に空燃比をリッチ化するリッチスパイク制御を行う。内燃機関の各気筒は、ターボチャージャを経由する排気通路に通じる第1の排気弁と、ターボチャージャを経由しない排気通路に通じる第2の排気弁を有する。よって、第1及び第2の排気通路は背圧に差ができるなどして内部EGR量が変動し、これによりNOx浄化触媒への入りNOx量が変動し、リッチスパイクの制御量がずれを生じる。そこで、内部EGR量を推定し、それに基づいてリッチスパイクの制御量を補正し、最適化する。 The control apparatus for an internal combustion engine performs rich spike control for temporarily enriching the air-fuel ratio in order to reduce NOx stored in the NOx purification catalyst. Each cylinder of the internal combustion engine has a first exhaust valve that communicates with an exhaust passage that passes through the turbocharger, and a second exhaust valve that communicates with an exhaust passage that does not pass through the turbocharger. Therefore, the internal EGR amount fluctuates due to a difference in the back pressure between the first and second exhaust passages, and as a result, the amount of NOx entering the NOx purification catalyst fluctuates, resulting in a deviation in the rich spike control amount. . Therefore, the internal EGR amount is estimated, and the rich spike control amount is corrected and optimized based on the estimated internal EGR amount.
好適な態様では、前記補正手段は、推定された内部EGR量が少ないほど、NOx還元量が多くなるように前記制御量を補正する。また、好適な例では、前記制御量は、リッチスパイクによる燃料噴射の時間及び間隔の少なくとも1つを含む。 In a preferred aspect, the correction means corrects the control amount so that the NOx reduction amount increases as the estimated internal EGR amount decreases. In a preferred example, the control amount includes at least one of the time and interval of fuel injection by rich spike.
本発明の他の観点では、ターボチャージャのタービンに通じる第1の排気通路に繋がる第1の排気弁、及び、前記タービンを経由しない第2の排気通路に繋がる第2の排気弁を備える複数の気筒と、前記第1及び第2の排気通路が合流してなる第3の排気通路と、前記第3の排気通路に設けられたNOx浄化触媒と、を備える内燃機関の制御装置は、前記NOx浄化触媒におけるNOx還元のために空燃比を一時的にリッチ化するリッチスパイクを行うリッチスパイク制御手段と、前記リッチスパイク制御手段がリッチスパイクを実行している間、前記第2の排気弁を閉じ側に制御する排気弁制御手段と、を備える。 In another aspect of the present invention, a plurality of first exhaust valves connected to a first exhaust passage communicating with a turbine of the turbocharger and a second exhaust valve connected to a second exhaust passage not passing through the turbine. An internal combustion engine control device comprising: a cylinder; a third exhaust passage formed by joining the first and second exhaust passages; and a NOx purification catalyst provided in the third exhaust passage. Rich spike control means for performing a rich spike for temporarily enriching the air-fuel ratio for NOx reduction in the purification catalyst, and closing the second exhaust valve while the rich spike control means is executing the rich spike And an exhaust valve control means for controlling to the side.
上記の内燃機関の制御装置は、NOx浄化触媒に吸蔵されたNOxを還元するために、一時的に空燃比をリッチ化するリッチスパイク制御を行う。ここで、リッチスパイク時に空燃比のリッチ化によるトルク変動を防止するためにスロットル弁を閉じ側に制御するなどした場合、吸入空気量が減少してターボチャージャの回転数が低下する。そこで、リッチスパイク実行時には、ターボチャージャを経由しない排気通路側の第2の排気弁を閉じ側に制御することにより、ターボチャージャを経由する排気通路側の排気ガス量を確保し、ターボチャージャの回転数低下を防止する。 The control apparatus for an internal combustion engine performs rich spike control for temporarily enriching the air-fuel ratio in order to reduce NOx stored in the NOx purification catalyst. Here, when the throttle valve is controlled to the closed side in order to prevent torque fluctuation due to air-fuel ratio enrichment during a rich spike, the intake air amount decreases and the turbocharger rotational speed decreases. Therefore, during rich spike execution, the second exhaust valve on the exhaust passage side that does not pass through the turbocharger is controlled to the closed side to secure the amount of exhaust gas on the exhaust passage side that passes through the turbocharger, and the rotation of the turbocharger. Prevents a drop in numbers.
上記の内燃機関の制御装置の一態様では、前記リッチスパイク制御手段がリッチスパイクを実行している間、スロットル弁を閉じ側に制御するスロットル弁制御手段を備え、前記排気弁制御手段は、前記スロットル弁制御手段がスロットル弁を閉じ側に制御するより所定時間前に、前記第2の排気弁を閉じ側に制御する。これにより、排気弁の制御遅れ及び排気の輸送遅れの影響を低減し、効果的にターボチャージャの回転数低下を防止できる。 In one aspect of the control apparatus for an internal combustion engine, the exhaust valve control means includes a throttle valve control means for controlling a throttle valve to a closed side while the rich spike control means is executing a rich spike. The second exhaust valve is controlled to the closed side a predetermined time before the throttle valve control means controls the throttle valve to the closed side. As a result, the influence of the exhaust valve control delay and the exhaust transport delay can be reduced, and a reduction in the turbocharger speed can be effectively prevented.
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
[全体構成]
図1に、本発明を適用した内燃機関の制御装置100の概略構成を示す。内燃機関の制御装置100は、主に、内燃機関(以下、「エンジン」という。)1と、ECU(Engine Control Unit)10と、ターボチャージャ13と、スタート触媒21と、NOx吸蔵還元型触媒(以下、「NSR触媒」とも呼ぶ。)22と、を備える。
[overall structure]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a
エンジン1は、希薄燃焼が可能な過給リーンバーンエンジンの一例であり、4気筒の直噴エンジンである。各気筒2は、燃料噴射弁9と、2つの吸気弁3と、2つの排気弁4a、4bとを有する。燃料噴射弁9は、ECU10から供給される制御信号S2に基づいて燃料を噴射する。
The
各気筒2の吸気弁3は、サージタンク15を介して吸気通路5に繋がっている。吸気通路5には、エアクリーナ11と、スロットル弁12と、ターボチャージャ13のコンプレッサ13cと、インタークーラ14とが設けられている。スロットル弁12の開度は、ECU10から供給される制御信号S1により制御される。
The
各気筒2の排気弁4aは、排気通路6を通じてターボチャージャのタービン13tを経由した後、排気通路8に通じている。一方、各気筒2の排気弁4bは、タービン13tを経由することなく、排気通路7を通じて排気通路8に通じている。即ち、各気筒2の排気弁4aに接続された排気通路6は、タービン13tを通過した後で、各気筒2の排気弁4bに接続された排気通路7と合流し、排気通路8となっている。
The
排気通路6には、タービン13tの上流位置に空燃比センサ(以下、「A/Fセンサ」と呼ぶ。)25が設けられている。また、排気通路7には、排気通路8との合流位置の上流にA/Fセンサ26が設けられている。A/Fセンサ25及び26の出力信号S3及びS4はECU10に供給されている。
An air-fuel ratio sensor (hereinafter referred to as “A / F sensor”) 25 is provided in the exhaust passage 6 at an upstream position of the
排気通路8には、スタート触媒21と、NSR触媒22が、上流側からこの順序で設けられている。また、排気通路8には、NSR触媒22の下流に酸素(O2)センサ23が設けられている。酸素センサ23の出力信号S5はECU10に供給されている。
A
スタート触媒21は例えば三元触媒などにより構成され、特にエンジンの始動時などに排気ガスを浄化する。
The
NSR触媒22は、空燃比がリーンであるときに排気中ガス中のNOxを吸蔵し、空燃比がリッチ又はストイキであるときに吸蔵したNOxを還元する。ECU10は、NSR触媒22のNOx吸蔵量が所定量を超えたときに、還元剤としての燃料を燃料噴射弁9から添加し、一時的に空燃比を強制的なリッチ状態にとして、NSR触媒22に吸蔵されていたNOxを還元し、浄化する。この制御を「リッチスパイク(制御)」と呼ぶ。具体的には、ECU10は、スタート触媒21の上流に設けられたA/Fセンサ25及び26が検出する空燃比、NSR触媒22の下流に設けられた酸素センサが検出する酸素濃度などに基づいて排気ガスの空燃比を判定し、リッチスパイク制御を行う。
The NSR
ECU10は、図示しないCPU、ROM、RAMなどを含んで構成され、車両内の各種センサからの出力信号に基づいてエンジンの制御を行う。本実施形態では、ECU10は、NSR触媒22に吸蔵されたNOxを還元するために一時的に燃料を噴射して空燃比をリッチ状態とするリッチスパイクを実行する。この際に、ECU10は、スロットル弁12の開度、燃料噴射弁9からの燃料噴射量、各気筒2の排気弁4a及び4bの開度などを制御する。
ECU10 is comprised including CPU, ROM, RAM, etc. which are not shown in figure, and controls an engine based on the output signal from the various sensors in a vehicle. In the present embodiment, the ECU 10 executes a rich spike that temporarily injects fuel to reduce the NOx stored in the
なお、上記の構成において、排気弁4aは本発明における第1の排気弁に相当し、排気通路6は第1の排気通路に相当し、排気弁4bは第2の排気弁に相当し、排気通路7は第2の排気通路に相当する。また、排気通路8は第3の排気通路に相当し、NSR触媒22はNOx浄化触媒に相当する。さらに、ECU10は、リッチスパイク制御手段、内部EGR量推定手段、補正手段、排気弁制御手段及びスロットル弁制御手段として機能する。
In the above configuration, the
[第1実施形態]
第1実施形態は、上記のリッチスパイク制御を実行する際に、各気筒2内の残留ガス量(以下、「内部EGR(Exhaust Gas Recirculation)量」と呼ぶ。)を推定し、推定された内部EGR量に基づいてリッチスパイク制御を最適化するものである。なお、一般的に内部EGRとは、前サイクルの燃焼後のガスが排気ポートへ排出されずに気筒内に残り、あるいは一度排出されたがバルブオーバーラップ時に気筒内に戻されたものをいう。
[First Embodiment]
The first embodiment estimates the residual gas amount in each cylinder 2 (hereinafter referred to as “external gas recirculation (EGR) amount”) when performing the rich spike control described above. The rich spike control is optimized based on the EGR amount. In general, the internal EGR means that the gas after combustion in the previous cycle remains in the cylinder without being discharged to the exhaust port, or is once discharged but returned to the cylinder at the time of valve overlap.
図1に示す構成では、ターボチャージャを経由する排気通路とターボチャージャを経由しない排気通路とが存在するため、ターボチャージャに通じている気筒群と通じていない気筒群とで背圧に差が生じる。例えば、エンジンの高回転域では、ターボチャージャに通じている気筒群において過給圧よりも背圧がかなり高くなり、内部EGRが増大する。内部EGR量が増大すると、その分NSR触媒へ送られるNOxを含む排気ガス量が減少するため、NSR触媒に吸蔵されるNOx量も減少する。よって、NSR触媒にNOxが少量しか吸蔵されていないにも関わらずリッチスパイクが実行され、不要な燃費悪化につながることがある。このように、内部EGR量に応じて、リッチスパイク制御における最適な制御量、即ち燃料噴射時間、燃料噴射間隔、目標空燃比などが変化することになる。このような観点から、本実施形態では、リッチスパイク制御の実行時に、内部EGR量を推定し、その推定結果に基づいてリッチスパイク制御における制御量を補正する。 In the configuration shown in FIG. 1, there is an exhaust passage that passes through the turbocharger and an exhaust passage that does not pass through the turbocharger. Therefore, a difference occurs in the back pressure between the cylinder group that communicates with the turbocharger and the cylinder group that does not communicate with the turbocharger. . For example, in a high engine speed range, the back pressure is much higher than the boost pressure in the cylinder group leading to the turbocharger, and the internal EGR increases. When the internal EGR amount increases, the amount of exhaust gas containing NOx sent to the NSR catalyst decreases accordingly, and the NOx amount stored in the NSR catalyst also decreases. Therefore, although the NSR catalyst stores only a small amount of NOx, a rich spike is executed, which may lead to unnecessary fuel consumption deterioration. As described above, the optimum control amount in the rich spike control, that is, the fuel injection time, the fuel injection interval, the target air-fuel ratio, and the like change according to the internal EGR amount. From this point of view, in the present embodiment, the internal EGR amount is estimated when the rich spike control is executed, and the control amount in the rich spike control is corrected based on the estimation result.
具体的に、補正される制御量としては、リッチスパイク制御によるリッチスパイクの時間、間隔、空燃比のリッチ度合い(目標空燃比)などが挙げられる。リッチスパイクの「時間」とは一回の燃料噴射を継続する時間であり、「間隔」とは複数回の燃料噴射を行う際の時間間隔(インターバル)である。また、「空燃比のリッチ度合い」とはリッチスパイク制御により空燃比をどの程度の値とするかであり、これに応じて燃料噴射の時間及び間隔が設定される。 Specifically, the control amount to be corrected includes the time and interval of rich spike by rich spike control, the rich degree of air-fuel ratio (target air-fuel ratio), and the like. The “time” of the rich spike is a time during which one fuel injection is continued, and the “interval” is a time interval (interval) when performing a plurality of fuel injections. Further, “the richness of the air-fuel ratio” means how much the air-fuel ratio is set by rich spike control, and the time and interval of fuel injection are set according to this value.
また、制御量の補正方法としては、基本的に内部EGR量が多いほど、NSR触媒に送られるNOxの量(以下、「入りNOx量」とも呼ぶ。)が少なくなるので、リッチスパイクの時間は短くなるように、間隔は長くなるように、空燃比のリッチ度合いは少なくなるように各制御量が補正される。逆に、内部EGR量が少ないほど、NSR触媒の入りNOx量が多くなるので、リッチスパイクの時間は長くなるように、間隔は短くなるように、空燃比のリッチ度合いは大きくなるように各制御量が補正される。 As a control amount correction method, the amount of NOx sent to the NSR catalyst (hereinafter, also referred to as “entered NOx amount”) decreases as the internal EGR amount increases. Each control amount is corrected so that the richness of the air-fuel ratio decreases so that the interval becomes longer so as to shorten. Conversely, the smaller the internal EGR amount, the greater the amount of NOx that enters the NSR catalyst. Therefore, each control is performed so that the richness of the air-fuel ratio increases so that the interval between the rich spike time becomes longer and the interval becomes shorter. The amount is corrected.
次に、内部EGR量の推定方法について説明する。内部EGR量は、エンジンの運転状態、具体的にはエンジンの回転数、負荷、バルブタイミングなどに応じて変化する。また、内部EGR量は、ターボチャージャの動作状態、例えばターボチャージャの回転数に応じても変化する。よって、ECU10は、これらを検出して内部EGR量を推定する。具体的には、エンジン回転数が高いほど、エンジン負荷が大きいほど、バルブオーバーラップ期間が短いほど、ターボチャージャ回転数が高いほど、内部EGR量は多くなる。よって、これらのパラメータと内部EGR量の補正係数との関係を予めマップなどにより用意し、エンジン及びターボチャージャの運転状態に応じてマップを参照することにより、内部EGR量を推定する。なお、上記のパラメータは例示であり、これらのうちの全てを使用しなくても、いくつかを使用して内部EGR量を推定すればよい。
Next, a method for estimating the internal EGR amount will be described. The internal EGR amount changes according to the operating state of the engine, specifically, the engine speed, load, valve timing, and the like. Further, the internal EGR amount also changes depending on the operating state of the turbocharger, for example, the rotational speed of the turbocharger. Therefore, the
また、他の方法として、気筒の吹き抜け(「スカベンジング」、「掃気」などとも呼ばれる)量に基づいて内部EGR量を推定してもよい。一例としては、図1において、タービン13tに通じる排気弁4aを閉じた後、タービンに通じていない排気弁4bを開く。そして、排気弁4a側の排気通路6と、排気弁4b側の排気通路7の空燃比を各A/Fセンサ25、26で検出し、空燃比の差分に基づいて吹き抜け量を推定する。吹き抜け量が大きいほど気筒内は掃気されているので内部EGR量は少なくなる。よって、吹き抜け量に対する内部EGR量の補正係数をマップなどで用意しておけば、A/Fセンサ25、26の出力信号を利用し、吹き抜け量に基づいて内部EGR量を推定することができる。
As another method, the internal EGR amount may be estimated based on the amount of blow-through (also referred to as “scavenging” or “scavenging”) of the cylinder. As an example, in FIG. 1, after closing the
次に、本実施形態によるリッチスパイク制御について詳しく説明する。図2は、第1実施形態によるリッチスパイク制御のフローチャートである。なお、この制御は、主としてECU10が各種センサの出力などに基づいて実行する。
Next, the rich spike control according to the present embodiment will be described in detail. FIG. 2 is a flowchart of the rich spike control according to the first embodiment. This control is mainly executed by the
まず、ECU10は、エンジン1の運転状態及びターボチャージャ13の作動状態を読み込み(ステップS101)、エンジン1がリーン運転中であるか否かを判定する(ステップS102)。リーン運転中でない場合(ステップS102;No)、処理は終了する。
First, the
一方、リーン運転中である場合(ステップS102;Yes)、ECU10はエンジン1の運転状態に基づいて、NSR触媒22の入りNOx量を算出する(ステップS103)。具体的には、エンジン回転数、エンジン負荷などのエンジンの運転状態を示すパラメータと、NSR触媒22の入りNOx量との関係を示す基本マップが予め用意されており、ECU10は現在のエンジン回転数、エンジン負荷などから当該基本マップを参照して入りNOx量を算出する。この入りNOx量は補正前の基本入りNOx量となる。
On the other hand, when the lean operation is being performed (step S102; Yes), the
次に、ECU10は、得られた入りNOx量に基づいてリッチスパイク制御量を算出する(ステップS104)。ここで、リッチスパイク制御量は、前述のようにリッチスパイクによる燃料噴射の時間及び間隔などを含む。入りNOx量に対するリッチスパイク制御量は例えばマップなどにより用意しておくことができる。
Next, the
次に、ECU10は内部EGR量推定処理を実行する(ステップS105)。内部EGR量推定処理のフローチャートを図3に示す。まず、ECU10はエンジン1の回転数に基づいて内部EGR量の補正係数k1を算出し(ステップS201)、エンジン1の負荷に基づいて内部EGR量の補正係数k2を算出する(ステップS202)。次に、ECU10は、バルブオーバーラップ期間に基づいて内部EGR量の補正係数k3を算出し(ステップS203)、ターボチャージャ13の回転数に基づいて内部EGR量の補正係数k4を算出する(ステップS204)。そして、ECU10は、補正係数k1〜k4を用いて内部EGR量の基本量を補正することにより、内部EGR量を推定する(ステップS205)。
Next, the
内部EGR量が推定されると、処理は図2に戻り、ECU10は推定された内部EGR量を用いて、ステップS103で得られた基本入りNOx量を補正する(ステップS106)。推定により得られた内部EGR量が多いほど、エンジン1への新規の吸入空気量が減少して燃焼温度が低下する。NOx生成は吸熱反応であるので、その分のNOx生成量が減少し、NSR触媒22への入りNOx量は減少する。
When the internal EGR amount is estimated, the process returns to FIG. 2, and the
次に、ECU10は、補正された入りNOx量に基づいて、リッチスパイク制御量を補正する(ステップS107)。これにより、内部EGR量に基づいて補正された入りNOx量に適合したリッチスパイク制御量、具体的にはリッチスパイクの時間及び間隔が設定される。
Next, the
こうして、リッチスパイク制御量が得られると、ECU10はリッチスパイク処理を実行する(ステップS108)。リッチスパイク処理の詳細を図4のフローチャートに示す。リッチスパイク処理では、まず、ECU10はエンジン1がリーン運転中であるか否かを判定する(ステップS301)。リーン運転中でない場合、処理は終了する。
When the rich spike control amount is obtained in this way, the
一方、リーン運転中である場合、ECU10はリッチスパイクの実行条件が成立したか否かを判定する(ステップS302)。リッチスパイクの実行条件としては、例えばリーン運転が所定時間継続したことなどが挙げられる。リッチスパイク実行条件が成立すると(ステップS302;Yes)、ECU10はリッチスパイクを実行する(ステップS303)。
On the other hand, when the lean operation is being performed, the
なお、上記の例では、図3に示すようにエンジン回転数、負荷などから内部EGR量を推定しているが、その代わりに又はそれに加えて、前述のように気筒の吹き抜け量に基づいて内部EGR量を推定してもよい。 In the above example, the internal EGR amount is estimated from the engine speed, load, etc. as shown in FIG. 3, but instead of or in addition, the internal EGR amount is estimated based on the blow-by amount of the cylinder as described above. The amount of EGR may be estimated.
以上のように、本実施形態では、リッチスパイク制御を行う際に、内部EGR量を推定し、それに応じてNSR触媒22への入りNOx量を補正し、さらにリッチスパイク制御量を最適化する。よって、ターボチャージャ13のタービン13tを経由する排気通路6と経由しない排気通路7との背圧差や、気筒内の吹き抜けなどに起因して内部EGR量が変動し、NSR触媒22への入りNOx量が変化した場合でも、適切な制御量でリッチスパイクを実行することができる。
As described above, in the present embodiment, when rich spike control is performed, the internal EGR amount is estimated, the NOx amount entering the
[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明する。図1に示す構成では、NSR触媒のリッチスパイク制御時には、還元剤としての燃料が添加されるため、一時的にエンジンの出力トルクが増加し、ドライバビリティに悪影響が生じることがある。この不具合を防止するため、リッチスパイク制御の際にスロットル弁を閉じ側に制御し、吸入空気量を減少させてトルク変動を防止する手法がある。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. In the configuration shown in FIG. 1, during the rich spike control of the NSR catalyst, fuel as a reducing agent is added, so the output torque of the engine temporarily increases, and drivability may be adversely affected. In order to prevent this problem, there is a method of preventing torque fluctuation by reducing the intake air amount by controlling the throttle valve to the closed side during the rich spike control.
しかし、スロットル弁を閉じ側に制御し、吸入空気量が減少すると、ターボチャージャへ送られる排気ガス量も減少するため、ターボチャージャの回転数が低下してしまう。一旦低下したターボチャージャの回転数を再上昇させるためには時間を要するので、これによりドライバビリティの悪化を招いてしまうことがある。 However, when the throttle valve is controlled to the closed side and the intake air amount decreases, the amount of exhaust gas sent to the turbocharger also decreases, and the rotational speed of the turbocharger decreases. Since it takes time to increase the rotational speed of the turbocharger once lowered, this may lead to deterioration of drivability.
そこで、第2実施形態では、リッチスパイク制御を行う際には、ターボチャージャ13のタービン13tを経由しない排気通路7に接続された排気弁4bを閉じ側に制御することにより、その分タービン13tを経由する排気通路6へ流れる排気ガス量を増加させる。これによりターボチャージャの回転数低下を抑制し、トルク変動を防止する。
Therefore, in the second embodiment, when rich spike control is performed, the
図5に、第2実施形態によるリッチスパイク制御のタイミングチャートを示す。ECU10はリッチスパイク実行条件を監視しており、実行条件が成立すると時刻t1でリッチスパイク要求を発する。これと同時に、ECU10は燃料噴射弁9からの燃料噴射により空燃比をリッチ化するとともに、スロットル弁12を閉じ側に制御する。こうして、リッチスパイク制御による空燃比リッチ化に起因するトルク変動は、スロットル弁12を絞ることによる吸入空気量の減少により抑制される。
FIG. 5 shows a timing chart of the rich spike control according to the second embodiment. The
ここで、ECU10は、ターボチャージャ13のタービン13t側の排気弁4aを開状態に維持するとともに、タービン13tを経由しない側の排気弁4bを閉じ側に制御する。これにより、ターボチャージャ13の回転数は高いままに維持される。
Here, the
仮にタービン13tを経由しない側の排気弁4bを閉じ側に制御しないとすると、グラフ31に示すように、ターボチャージャ13の回転数は、リッチスパイク実行中に低下してゆくことになる。
If the
このように、本実施形態では、リッチスパイク制御時には、ターボチャージャ13のタービン13tを経由しない側の排気弁4bを閉じ側に制御することにより、ターボチャージャ13の回転数低下を防止する。
Thus, in this embodiment, at the time of rich spike control, the
この場合、排気弁4bを閉じ側に駆動する際の制御遅れ、及び、排気の輸送遅れを考慮し、排気弁4bを閉じ側に制御するタイミングを、リッチスパイク要求に応じてスロットル弁12を閉じ側に制御するタイミングよりも先行させることが好ましい。図5の例では、ECU10は、スロットル弁12を閉じ側に制御する時刻t1よりも早いタイミングで排気弁4bを閉じ側に制御している。この制御は、実際には、ECU10はリッチスパイク実行条件が成立する少し前の時点で、先に排気弁4bを閉じ側に制御し、所定時間ΔT1が経過してからリッチスパイクを実行するとともにスロットル弁12を閉じ側に制御することにより実現される。
In this case, considering the control delay when the
また、リッチスパイクを終了する際にも、ECU10はスロットル弁12を開状態に戻すのに先だって、排気弁4bを開状態に戻すことが好ましい。これも、排気弁4bの制御遅れ及び排気の輸送遅れの影響を除去するためである。
Also, when the rich spike is ended, the
なお、上記の制御において、排気弁4bを閉じる量は、ターボチャージャの回転数の低下を抑制するのに必要な程度に設定され、必ずしも全閉でなくてよい。
In the above control, the amount of closing the
図6に第2実施形態によるリッチスパイク制御のフローチャートを示す。まず、ECU10は、エンジン1の運転状態を検出し(ステップS401)、次にエンジン1がリーン運転中であるか否かを判定する(ステップS402)。リーン運転中でない場合、処理は終了する。
FIG. 6 shows a flowchart of the rich spike control according to the second embodiment. First, the
一方、リーン運転中である場合、ECU10はエンジン1の運転状態、具体的にはエンジン回転数やエンジン負荷に基づいて、マップなどからリッチスパイク制御量を読み込む(ステップS403)。リッチスパイク制御量は、前述のようにリッチスパイクの燃料噴射の時間や間隔などである。
On the other hand, when the lean operation is being performed, the
次に、ECU10はエンジン1のリーン状態の継続時間を読み込み(ステップS404)、継続時間が所定時間に達したときにリッチスパイク実行条件が成立したものと判断する(ステップS405;Yes)。そして、ECU10は、まずターボチャージャを経由しない側の排気弁4bを閉じ側に制御し(ステップS406)、所定時間ΔT1の経過を待つ。所定時間ΔT1が経過すると(ステップS407;Yes)、ECU10はスロットル弁12を閉じ側に制御し(ステップS408)、リッチスパイクを実行する(ステップS409)。
Next, the
次に、ECU10はリッチスパイクの継続時間を読み込み(ステップS410)、リッチスパイクの終了時間に達したか否かを判定する(ステップS411)。終了時間に達した場合、ECU10はまずターボチャージャ13を経由しない側の排気弁4bを開き側に戻し(ステップS412)、所定時間ΔT2の経過を待つ。そして、所定時間ΔT2が経過すると(ステップS413;Yes)、スロットル弁12を開き側に戻し(ステップS414)、リッチスパイクを終了する(ステップS415)。
Next, the
以上のように、第2実施形態では、リッチスパイク制御時に、ECU10はスロットル弁12を閉じ側に制御するときに、ターボチャージャ13を経由しない側の排気弁4bを閉じ側に制御し、ターボチャージャの回転数低下を抑制する。また、排気弁4bを制御するタイミングを、スロットル弁12を制御するタイミングよりも先行させることにより、制御遅れ及び輸送遅れの影響を防止し、より効果的にターボチャージャの回転数低下を抑制することができる。
As described above, in the second embodiment, during the rich spike control, when the
1 内燃機関(エンジン)
2 気筒
3 吸気弁
4a、4b 排気弁
5 吸気通路
6、7、8 排気通路
9 燃料噴射弁
10 ECU
13 ターボチャージャ
22 NOx吸蔵還元型触媒
23 酸素センサ
25、26 A/Fセンサ
1 Internal combustion engine
2
13
Claims (5)
前記NOx浄化触媒におけるNOx還元のために空燃比を一時的にリッチ化するリッチスパイクを行うリッチスパイク制御手段と、
前記気筒における内部EGR量を推定する内部EGR量推定手段と、
推定された内部EGR量に基づいて、前記リッチスパイクの制御量を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A plurality of cylinders including a first exhaust valve connected to a first exhaust passage communicating with a turbine of a turbocharger, and a second exhaust valve connected to a second exhaust passage not passing through the turbine; A control device for an internal combustion engine, comprising: a third exhaust passage formed by joining two exhaust passages; and a NOx purification catalyst provided in the third exhaust passage,
Rich spike control means for performing a rich spike for temporarily enriching the air-fuel ratio for NOx reduction in the NOx purification catalyst;
An internal EGR amount estimating means for estimating an internal EGR amount in the cylinder;
A control device for an internal combustion engine, comprising: correction means for correcting the control amount of the rich spike based on the estimated internal EGR amount.
前記NOx浄化触媒におけるNOx還元のために空燃比を一時的にリッチ化するリッチスパイクを行うリッチスパイク制御手段と、
前記リッチスパイク制御手段がリッチスパイクを実行している間、前記第2の排気弁を閉じ側に制御する排気弁制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A plurality of cylinders including a first exhaust valve connected to a first exhaust passage communicating with a turbine of a turbocharger, and a second exhaust valve connected to a second exhaust passage not passing through the turbine; A control device for an internal combustion engine, comprising: a third exhaust passage formed by joining two exhaust passages; and a NOx purification catalyst provided in the third exhaust passage,
Rich spike control means for performing a rich spike for temporarily enriching the air-fuel ratio for NOx reduction in the NOx purification catalyst;
An exhaust valve control means for controlling the second exhaust valve to the closed side while the rich spike control means is executing a rich spike, and a control device for an internal combustion engine.
前記排気弁制御手段は、前記スロットル弁制御手段がスロットル弁を閉じ側に制御するより所定時間前に、前記第2の排気弁を閉じ側に制御することを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の制御装置。 Throttle valve control means for controlling the throttle valve to the closed side while the rich spike control means is executing rich spike,
The exhaust valve control means controls the second exhaust valve to the closed side a predetermined time before the throttle valve control means controls the throttle valve to the closed side. Control device for internal combustion engine.
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- 2007-03-28 JP JP2007083841A patent/JP2008240675A/en active Pending
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