JP2009138615A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、EGR装置を備えた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 provided with an EGR device.
従来から、排気ガスの一部を吸気系に還流させる排気再循環(EGR:Exhaust Gas Recirculation)装置を備えた内燃機関において、排気ガスから熱エネルギーを回収するための熱交換器が配置される。そして、排気ガスを熱交換器へ通す制御は、排気通路上に設けられた排気切替弁の開閉によって行われる。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an internal combustion engine equipped with an exhaust gas recirculation (EGR) device that recirculates a part of exhaust gas to an intake system, a heat exchanger for recovering thermal energy from the exhaust gas is arranged. The control for passing the exhaust gas through the heat exchanger is performed by opening and closing an exhaust gas switching valve provided on the exhaust passage.
なお、特許文献1には、下流触媒コンバータの間に形成された、排気通路上の合流部に合流する接続管と、熱交換器に流入する排気ガスを制御する1以上の排気調整弁とを備えた排気浄化装置が記載されている。その他にも、本発明に関連のある技術が特許文献2、3に記載されている。
Note that
ところで、特許文献1に記載の排気浄化装置では、上流触媒の暖機及びエンジンの暖機を優先的に実行している。しかしながら、エミッション悪化をさらに改善するには、下流触媒についても早期に活性温度になるよう暖機を行うのが望ましい。特に、エンジン負荷が高いアクセル操作があった場合は、上流触媒のみでは浄化しきれない有機化合物がエンジンから排出されるため、下流触媒を早期に暖機する必要がある。特許文献1乃至3には、上述の問題は何ら検討されていない。
By the way, in the exhaust emission control device described in
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、エンジン負荷が大きい場合でもエミッション悪化を防止でき、かつ早期に排気熱回収をすることが可能な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 the above-described problems, and provides a control device for an internal combustion engine that can prevent emission deterioration even when the engine load is large and can recover exhaust heat early. The purpose is to provide.
本発明の1つの観点では、EGR装置を有する内燃機関の制御装置は、排気熱回収機能とEGRクーラ機能を併せ持つ熱交換器と、排気通路から前記熱交換器への排気ガスの流通を調整する排気切替弁と、排気通路において前記熱交換器の上流に配置される上流触媒と、排気通路において前記熱交換器の下流に配置される下流触媒と、下流触媒床温及びエンジン負荷量に基づき前記排気切替弁を制御する弁制御手段と、を備えることを特徴とする。 In one aspect of the present invention, an internal combustion engine control device having an EGR device adjusts the flow of exhaust gas from an exhaust passage to the heat exchanger, and a heat exchanger having both an exhaust heat recovery function and an EGR cooler function. Based on the exhaust switching valve, the upstream catalyst disposed upstream of the heat exchanger in the exhaust passage, the downstream catalyst disposed downstream of the heat exchanger in the exhaust passage, the downstream catalyst bed temperature and the engine load amount And a valve control means for controlling the exhaust gas switching valve.
上記の内燃機関の制御装置は、排気ガスの一部を吸気系に還流させるEGR装置を有する内燃機関の制御装置である。内燃機関の制御装置は、熱交換器と、排気切替弁と、上流触媒と、下流触媒と、弁制御手段と、を備える。熱交換器は、排気ガスからの熱を回収するとともに、EGRクーラ機能としてEGRガスの冷却を行う機能を有する。また、熱交換器は、排気通路上で上流触媒と下流触媒との間に位置する。排気切替弁は、排気通路から前記熱交換器への排気ガスの量を調整する。弁制御手段は、例えばECU(Electronic Control Unit)であり、下流触媒床温、及びエンジン負荷量に基づき前記排気切替弁を制御する。そして、下流触媒が活性温度に達していない場合や、エンジン負荷が大きい場合に、触媒の暖機を実行するように排気切替弁を制御し、それ以外の場合においては熱交換器による排気熱回収を実行する。これにより、エミッション悪化の防止及び早期の排気熱の回収をすることができる。 The control device for an internal combustion engine is a control device for an internal combustion engine having an EGR device that recirculates a part of exhaust gas to an intake system. The control device for an internal combustion engine includes a heat exchanger, an exhaust gas switching valve, an upstream catalyst, a downstream catalyst, and valve control means. The heat exchanger collects heat from the exhaust gas and has a function of cooling the EGR gas as an EGR cooler function. The heat exchanger is positioned between the upstream catalyst and the downstream catalyst on the exhaust passage. The exhaust switching valve adjusts the amount of exhaust gas from the exhaust passage to the heat exchanger. The valve control means is, for example, an ECU (Electronic Control Unit), and controls the exhaust gas switching valve based on the downstream catalyst bed temperature and the engine load. When the downstream catalyst does not reach the activation temperature or when the engine load is heavy, the exhaust gas switching valve is controlled to warm up the catalyst. In other cases, the exhaust heat recovery by the heat exchanger is performed. Execute. As a result, it is possible to prevent emission deterioration and recover exhaust gas heat at an early stage.
上記の内燃機関の制御装置の一態様は、前記弁制御手段は、少なくとも下流触媒床温が第1の触媒床温以下の場合に、排気切替弁を、排気ガスが下流触媒を通過する第1のモードにすることを特徴とする。この態様では、下流触媒が予め定めた活性温度である第1の触媒床温以下の場合に、EGR制御の有無に拘わらず、弁制御手段は触媒の暖機を行うように排気切替弁を制御する。これにより、エミッション悪化の防止を最優先することができる。 In one aspect of the control apparatus for an internal combustion engine, the valve control means is configured such that at least when the downstream catalyst bed temperature is equal to or lower than the first catalyst bed temperature, the exhaust switching valve and the exhaust gas pass through the downstream catalyst. It is characterized by being in the mode. In this aspect, when the downstream catalyst is equal to or lower than the first catalyst bed temperature, which is a predetermined activation temperature, the valve control means controls the exhaust gas switching valve so as to warm up the catalyst regardless of the presence or absence of EGR control. To do. Thereby, the highest priority can be given to prevention of emission deterioration.
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記弁制御手段は、下流触媒床温が第1の触媒床温以上である場合、排気切替弁を、排気ガスが熱交換器を通過する第2のモードにすることを特徴とする。この態様では、下流触媒が予め定めた活性温度である第1の触媒床温以上に達した場合、EGR制御の有無に拘わらず、弁制御手段は触媒の暖機よりも排気熱回収を優先するように排気切替弁を制御する。これにより、エミッション悪化を防止しつつ、下流触媒の暖機を早期に実行することができる。 In another aspect of the control apparatus for an internal combustion engine, the valve control means is configured such that when the downstream catalyst bed temperature is equal to or higher than the first catalyst bed temperature, the exhaust gas passes through the heat exchanger and the exhaust gas passes through the heat exchanger. The second mode is set. In this aspect, when the downstream catalyst reaches the first catalyst bed temperature, which is a predetermined activation temperature, the valve control means prioritizes exhaust heat recovery over catalyst warm-up regardless of the presence or absence of EGR control. The exhaust gas switching valve is controlled as follows. Thereby, warming up of a downstream catalyst can be performed at an early stage, preventing emission deterioration.
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記弁制御手段は、前記下流触媒床温が一度第1の触媒床温に達した以後は、前記下流触媒床温が第1の触媒床温以下となっても、排気切替弁の第1のモードへの切替えを行わないことを特徴とする。上流触媒は下流触媒や熱交換器よりも先に、エンジンから排出されたガスが通過する。したがって、下流触媒が活性温度に達したときには、上流触媒は十分に活性温度に達している。よってこの場合には、上流触媒は十分に暖機が完了しているとみなすことができ、上流触媒により排気ガスの浄化も実行されるため、弁制御手段は排気熱の回収を優先して実行する。これにより、ハイブリッド車両やエコラン車両等の間欠運転を行う車両においても、排気の浄化を保証し、かつ排気熱の回収を実行することができる。 In another aspect of the control apparatus for an internal combustion engine, the valve control means may be configured such that after the downstream catalyst bed temperature once reaches the first catalyst bed temperature, the downstream catalyst bed temperature is the first catalyst bed. The exhaust gas switching valve is not switched to the first mode even when the temperature is lower than the temperature. The gas discharged from the engine passes through the upstream catalyst before the downstream catalyst and the heat exchanger. Therefore, when the downstream catalyst reaches the activation temperature, the upstream catalyst has sufficiently reached the activation temperature. Therefore, in this case, it can be assumed that the upstream catalyst has been sufficiently warmed up, and exhaust gas purification is also performed by the upstream catalyst, so the valve control means prioritizes recovery of exhaust heat. To do. As a result, even in vehicles that perform intermittent operation, such as hybrid vehicles and eco-run vehicles, exhaust gas purification can be guaranteed and exhaust heat can be recovered.
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記弁制御手段は、エンジン負荷量が第1のエンジン負荷量以上であり、かつ、前記下流触媒床温が第1の触媒床温以下の場合、排気切替弁を第1のモードにすることを特徴とする。この態様では、原則として、下流触媒床温が第1の触媒床温に達した場合、それ以後上流触媒床温は第2の触媒床温以上にあるとみなし、下流触媒の暖機よりも排気熱回収を優先する。しかし、エンジンの負荷が大きいときには、エンジンから有機化合物の排出が増大することが予想されるため、この場合は例外的に下流触媒床温が第一の触媒床温に達することを最優先させる。これにより、より幅広い状況においてエミッション悪化の防止を保証することができる。 In another aspect of the control apparatus for an internal combustion engine, the valve control unit is configured such that the engine load is equal to or higher than the first engine load, and the downstream catalyst bed temperature is equal to or lower than the first catalyst bed temperature. In this case, the exhaust gas switching valve is set to the first mode. In this aspect, in principle, when the downstream catalyst bed temperature reaches the first catalyst bed temperature, the upstream catalyst bed temperature is regarded as being higher than the second catalyst bed temperature thereafter, and the exhaust gas is exhausted more than the warm-up of the downstream catalyst. Prioritize heat recovery. However, when the engine load is large, the emission of organic compounds is expected to increase from the engine. In this case, the highest priority is given to the downstream catalyst bed temperature reaching the first catalyst bed temperature. As a result, it is possible to guarantee the prevention of emission deterioration in a wider range of situations.
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記弁制御手段は、前記エンジン負荷量をアクセル開度量とすることを特徴とする。この態様では、アクセル開度センサ等によりアクセル開度量をエンジン負荷量とみなして監視し、エンジン負荷が高くなるようなアクセル操作によりアクセル開度量が所定よりも高くなった場合には、エンジン負荷量が大きいと判断し、下流触媒床温が第一の触媒床温に達することを最優先させることができる。 Another aspect of the control apparatus for an internal combustion engine is characterized in that the valve control means uses the engine load amount as an accelerator opening amount. In this aspect, the accelerator opening amount is monitored as an engine load amount by an accelerator opening sensor or the like, and when the accelerator opening amount becomes higher than a predetermined value due to an accelerator operation that increases the engine load, the engine load amount Therefore, it is possible to give the highest priority to the downstream catalyst bed temperature reaching the first catalyst bed temperature.
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記弁制御手段は、さらにエンジン水温に基づき前記排気切替弁を制御することを特徴とする。この態様では、エンジン水温も考慮して排気切替弁を制御することで、例えばエンジンの保護や車内暖房を優先させることができる。 In another aspect of the control device for an internal combustion engine, the valve control means further controls the exhaust gas switching valve based on an engine water temperature. In this aspect, for example, engine protection or in-vehicle heating can be prioritized by controlling the exhaust gas switching valve in consideration of the engine water temperature.
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、少なくとも前記下流触媒床温が第1の触媒床温以上の場合で、かつ前記エンジン水温が第1のエンジン水温以下の場合に、排気切替弁を第2のモードにすることを特徴とする。この態様では、下流触媒が活性温度に達している場合は触媒の暖機は完了したとみなし、エンジン水温の暖機を優先させる。これにより、エンジン水温の暖機を早期に完了することができる。 Another aspect of the control device for the internal combustion engine is an exhaust gas switching valve at least when the downstream catalyst bed temperature is equal to or higher than the first catalyst bed temperature and when the engine water temperature is equal to or lower than the first engine water temperature. In the second mode. In this embodiment, when the downstream catalyst has reached the activation temperature, it is considered that the catalyst has been warmed up, and the engine water temperature is prioritized. Thereby, warm-up of engine water temperature can be completed at an early stage.
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記弁制御手段は、外気温が第1の気温以下の場合に、下流触媒床温及びエンジン負荷量に拘わらず、排気切替弁を第2のモードにすることを特徴とする。この態様では、外気温が極度に低温の場合、装置の凍りつき等によりエンジンの機能が低下する可能性があるため、安全上エンジン水温の上昇を最優先させる。これにより、デアイスやデフロスタの性能を向上させることができる。 According to another aspect of the control device for an internal combustion engine, the valve control means may be configured to switch the second exhaust switching valve when the outside air temperature is equal to or lower than the first air temperature, regardless of the downstream catalyst bed temperature and the engine load. It is characterized by being in the mode. In this aspect, when the outside air temperature is extremely low, the function of the engine may be deteriorated due to freezing of the device or the like, and therefore, the increase of the engine water temperature is given top priority for safety. Thereby, the performance of deice and a defroster can be improved.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[内燃機関]
まず、本実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成について説明する。図1は、本実施形態に係るエンジン3を有する内燃機関の制御装置100の概略構成の一例を示すブロック図である。図1において、実線の矢印は吸気及び排気の流れを示し、破線の矢印は制御信号を示す。内燃機関の制御装置100は、車両に搭載され、エンジン3の出力を走行用動力源として用いる。内燃機関の制御装置100は、エンジン3と、EGR装置5と、触媒30a、30bと、排気切替弁20と、各種センサ25、26、27と、ECU10と、を構成要素として含む。
[Internal combustion engine]
First, the configuration of the control device for an internal combustion engine according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a
エンジン3は、吸気通路2を介して空気(吸気)が供給される。吸気通路2には、エンジン内部への流入量を調整するスロットル弁22が配置されている。更に、エンジン3には排気通路4が接続されており、上記した燃焼によって発生した排気ガスは排気通路4より排出される。エンジン3の好適な例として、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンが挙げられる。
The
また、内燃機関の制御装置100は、排気ガスの一部を吸気系に還流させるEGR装置5を有する。EGR装置5は、EGR通路6と、熱交換器7と、EGR弁9とを有する。EGR通路6は、一端が排気通路4に接続され、他端が吸気通路2に接続されている。
The
熱交換器7は、EGR通路6を通過する排気ガスを冷却するEGRクーラとして機能するとともに、排気ガスに含まれる熱エネルギーをエンジン冷却水に伝達する排気熱回収器として機能する。即ち、熱交換器7は、EGRクーラと排気熱回収器との機能が一体となった熱交換器である。具体的には、熱交換器7は、水冷式に構成され、内部を通過する冷却水を用いて冷却を行う。つまり、熱交換器7は、冷却水と排気ガスとの間で熱交換を行うことによって排気ガスを冷却する。なお、冷却水は、冷却水通路8を通過し、図示しないウォーターポンプなどによって循環される。
The
EGR弁9は、還流させる排気ガスの量(以後、「EGR量」と呼ぶ。)を制御するための弁である。なお、EGR弁9は、ECU10から供給される制御信号S2によって、開度などが制御される。
The EGR valve 9 is a valve for controlling the amount of exhaust gas to be recirculated (hereinafter referred to as “EGR amount”). The opening degree of the EGR valve 9 is controlled by a control signal S2 supplied from the
排気通路4には、上流触媒30a及び下流触媒30bが配置されている。上流触媒30aは、容積の小さい小型の触媒であり、排気通路4においてエンジン3の下流かつ第1のバイパス通路15の上流に配置される触媒である。好適な例では、上流触媒30aとしては、NOxを吸蔵して浄化するNOx吸蔵還元触媒であることが好ましい。なお、以後に上流触媒30aの温度を「上流触媒床温」と呼ぶ。
An
下流触媒30bは、上流触媒30aよりも容積の大きい大型の触媒であり、排気通路4において排気切替弁20の下流に配置される触媒である。下流触媒30bとしては、上流触媒30aと同様に、NOxを吸蔵して浄化するNOx吸蔵還元触媒であることが好ましい。なお、以後に下流触媒30bの温度を「下流触媒床温」と呼び、上流触媒床温及び下流触媒床温の総称を、単に「触媒床温」と呼ぶ。
The
第1のバイパス通路15は、排気通路4と熱交換器7とを接続し、排気通路4から熱交換器7へ排気ガスを流通させるための通路である。第2のバイパス通路16は、排気通路4と熱交換器7とを接続し、熱交換器7から排気通路4へ排気ガスを流通させるための通路である。
The
排気切替弁20は、第2のバイパス通路16及び排気通路4の開閉を行うことで、排気ガスの流れを調整する弁である。排気切替弁20は、ECU10から供給される制御信号S1によって、その開閉が制御される。
The exhaust
更に、内燃機関の制御装置100には、各種のセンサが設けられている。具体的には、エンジン3のヘッド部分において、冷却水通路8上に冷却水の水温を測るエンジン水温センサ25が設けられている。エンジン水温センサ25は検出した冷却水水温に対応する検出信号S5をECU10に供給する。
Further, the
下流触媒30bには、下流触媒床温を計測する触媒床温センサ26が設けられている。触媒床温センサ26は、検出した下流触媒床温に対応する検出信号S6をECU10に供給する。
The
また、運転者によるアクセル操作に対応するアクセル開度を検出するセンサであるアクセル開度センサ27が設けられている。アクセル開度センサ27は、検出したアクセル開度を示す検出信号S7をECU10に供給する。ECU10は、これらの検出信号S5乃至S7に基づき、EGR弁9及び排気切替弁20を制御する。
Further, an
ECU10は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)などを備える。ECU10は、種々のセンサから供給される検出信号に基づいて、エンジン3を制御する。例えば、ECU10は、アクセル開度センサ27から供給された検出信号S7を基に、エンジン3の要求トルクを決定する。そして、ECU10は、決定された要求トルクに基づいて、エンジン3を制御する。
The
また、ECU10は、排気切替弁20、EGR弁9に制御信号S1、S2を送信することによりこれらを制御する。従って、ECU10は、本発明における弁制御手段として機能する。
The
次に、ECU10が行うEGR弁9及び排気切替弁20の制御により変化する、各排気ガスの気流の状態について説明する。
Next, the state of the airflow of each exhaust gas, which changes by the control of the EGR valve 9 and the exhaust
図2(a)は、EGR弁9を閉じ、かつ排気切替弁20が第2のバイパス通路16を閉じるように、ECU10がEGR弁9及び排気切替弁20の制御を行った状態を表す。即ち、状態70は、EGR装置5によって排気が還流されないように、かつ排気切替弁20が破線20aに位置するように、EGR弁9及び排気切替弁20をECU10が制御した場合の状態である。以後、状態70を、「触媒暖機モード」と呼ぶ。矢印80は、排気の流れを示す。以後、排気切替弁20を破線20aに位置するように制御することを、単に「排気切替弁20を閉じる」または「排気切替弁20を第1のモードにする」と表現する。
FIG. 2A shows a state in which the
触媒暖気モードでは、エンジン3から排出された排気ガスが、熱交換器7を通らないため、排気ガスの熱が熱交換器7によって回収されない。従って、排気ガスは、矢印80の流れに従い、下流触媒30bを通過する。これにより、下流触媒30bは排気ガスにより暖機される。
In the catalyst warm-up mode, the exhaust gas discharged from the
図2(b)は、EGR弁9を閉じ、かつ排気切替弁20を開くように、ECU10がEGR弁9及び排気切替弁20の制御を行った状態を表す。以後、状態71を、「熱回収モード」と呼ぶ。矢印81は、排気の流れを示す。以後、排気切替弁20を破線20bに位置するように制御することを「排気切替弁20を開く」または「排気切替弁20を第2のモードにする」と表現する。
FIG. 2B shows a state in which the
熱回収モードでは、矢印81が示すように、エンジン3から排出された排気ガスが、熱交換器7を通ることにより、排気ガスの熱が熱交換器7によって回収される。
In the heat recovery mode, as indicated by an
図3(a)は、EGR弁9を開き、かつ排気切替弁20を閉じるように、ECU10がEGR弁9及び排気切替弁20の制御を行った状態を表す。以後、状態72を「EGRクーラモード」と呼ぶ。矢印82a及び82bは、排気の流れを示す。
FIG. 3A shows a state in which the
EGRクーラモードでは、矢印82aが示すように、エンジン3から排出された排気ガスの一部が、EGR装置5により再び吸気通路2に還流される。これにより、吸気通路2の負圧が相対的に低下し、ポンピングロス低下により燃費を向上させることができる。また、EGR装置5により還流されない排気ガスは、矢印82bが示すように、熱交換器7を通らず下流触媒30bを通過する。これにより、下流触媒30bが排気ガスにより暖機される。
In the EGR cooler mode, as indicated by the
図3(b)は、EGR弁9を開き、かつ排気切替弁20を開くように、ECU10がEGR弁9及び排気切替弁20の制御を行った状態を表す。以後、状態73を「熱回収・EGRクーラモード」と呼ぶ。矢印83a及び83bは、排気の流れを示す。
FIG. 3B shows a state in which the
熱回収・EGRクーラモードでは、矢印83aが示すように、エンジン3から排出された排気ガスの一部が、EGR装置5により再び吸気通路2に還流される。これにより、吸気通路2の負圧が相対的に低下し、ポンピングロス低下により燃費を向上させることができる。また、熱回収・EGRクーラモードでは、矢印83a及び矢印83bが示すように、エンジン3から排出された排気ガスが、熱交換器7を通ることにより、排気ガスの熱が熱交換器7によって回収される。
In the heat recovery / EGR cooler mode, as indicated by an
[排気切替弁の制御方法1]
次に、ECU10が実行する、エンジン始動後の状態変化に伴う排気切替弁20の制御方法について具体的に説明する。図4に、エンジン回転数、エンジン水温、下流触媒床温の時間の経過による変化のグラフ、及びそれに対応する排気切替弁の状態を示すグラフの一例を表す。図4に示す排気切替弁の制御方法を、以後「排気切替弁の制御方法1」と表現する。
[Exhaust gas switching valve control method 1]
Next, a specific description will be given of a method of controlling the exhaust
図4において、エンジン3は時刻t1に始動している。そして、時刻t2まで、即ち期間Aにおいて、下流触媒床温が所定の活性温度T2(ここでは「第1の触媒床温」と呼ぶ。)に達していない。この場合、下流触媒30bが活性温度に達していないことによる、エミッション悪化の可能性がある。したがって、ECU10は、下流触媒30bの暖機を実行する必要がある。即ち、ECU10は、期間Aにおいて、排気切替弁20を第1のモードにする。これにより、排気ガスの熱を熱交換器7で回収せず、排気ガスを下流触媒30bへ通すことができ、早期に下流触媒床温を第1の触媒床温T2にすることができる。
In FIG. 4, the
時刻t2から時刻t3までの間、即ち、期間Bでは、下流触媒床温が第1の触媒床温T2に達し、下流触媒30bの暖機が完了している。一方、エンジン水温は、適温である所定のエンジン水温(以後、「第1のエンジン水温」と呼ぶ。)に達していない。ここでは第1のエンジン水温をT1とする。したがって、この場合、ECU10は、下流触媒30bの暖機よりも熱交換器7による熱回収を優先させる。即ち、ECU10は、期間Bにおいて、排気切替弁20を第2のモードにする。言い換えると、ECU10は、時刻t2において、排気切替弁20を第1のモードから第2のモードへ切り替える。これにより、ECU10は、排気ガスの熱を熱交換器7で回収することができ、早期にエンジン水温を上昇させることができる。
Between time t2 and time t3, that is, during period B, the downstream catalyst bed temperature reaches the first catalyst bed temperature T2, and the warming up of the
時刻t3以降、即ち、期間Cにおいて、下流触媒30bの暖機が完了しており、エンジン水温も第1のエンジン水温T1以上に達している。この場合、これ以上エンジン水温の暖機を実行すると、エンジン水温の沸騰等によりエンジン3へ悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、ECU10は、期間Cにおいて、排気切替弁20を第1のモードにする。即ち、ECU10は、時刻t3において、排気切替弁20を第2のモードから第1のモードへ切り替える。これにより、エンジン水温の高騰による沸騰等を防ぎ、エンジン3を保護することができる。
After the time t3, that is, in the period C, the warm-up of the
以上のように、ECU10が排気切替弁20を切り替えることで、触媒の暖機及び熱交換器7による熱回収を適切に実行することができ、エミッション悪化の防止及びエンジン保護を図ることができる。
As described above, when the
[排気切替弁の制御方法2]
ハイブリッド車両やエコラン車両のように、エンジンの間欠運転を行う車両に対し、図1に示す内燃機関の制御装置100を適用した場合、エンジンの間欠運転による下流触媒床温の低下が生じる。その結果、ECU10は、エンジンの再始動に合わせ排気切替弁20を頻繁に切り替える場合が生じる。図5に、排気切替弁の制御方法1を適用した場合における、ハイブリッド車両でのエンジン回転数、エンジン水温、下流触媒床温の各変化のグラフ、及びそれに対応する排気切替弁の状態を示すグラフの一例を表す。
[Exhaust gas switching valve control method 2]
When the
図5では、車両の走行の始動開始後、ECU10は、モータによる走行(以後、「EV走行」と呼ぶ。)と、エンジン3による走行(以後、「エンジン走行」と呼ぶ。)と、を適宜切り替えている。特に、時刻t10から時刻t11まで、即ち期間Dにおいては、上述の走行モードの切り替えにより、下流触媒床温が第1の触媒床温T2を頻繁に下回っている。その結果、排気切替弁の制御方法1では、排気切替弁20を第1のモードに切り替えるため、エンジン水温が第1のエンジン水温T1に達していない場合でも、排気ガスからの熱回収ができない。また、頻繁に排気切替弁20を切り替えることにより、排気切替弁20の故障が発生する可能性が高くなることも考えられる。
In FIG. 5, after the start of the vehicle travel start, the
図6に、新たな排気切替弁20の制御方法(以後、「排気切替弁の制御方法2」と呼ぶ。)を適用した場合における、エンジン始動に伴うエンジン回転数、エンジン水温、下流触媒床温の各変化のグラフ、及びそれに対応する排気切替弁の状態を示すグラフの一例を表す。
In FIG. 6, when a new control method of the exhaust gas switching valve 20 (hereinafter referred to as “exhaust gas switching
図6において、まず、ECU10は、エンジン3の始動後、下流触媒床温が第1の触媒床温T2に達する時刻t20まで、即ち期間Eにおいて、排気切替弁20を第1のモードにする。
In FIG. 6, first, the
時刻t20から時刻t21まで、即ち期間Fにおいては、下流触媒床温が第1の触媒床温T2に達したため、ECU10は排気切替弁20を第2のモードにする。なお、期間Fにおいて、エンジン走行からEV走行への切り替えによるエンジン3の一時停止により、下流触媒床温は第1の触媒床温T2を下回る場合が生じている。しかし、この場合においても、上流触媒30aは、排気通路4において、熱交換器7の上流に位置しているため、下流触媒30bが一度第1の触媒床温T2に達したことで十分に上流触媒30aの活性温度(以後、「第2の触媒床温」と呼ぶ。)に達していると考えられる。従ってこの場合においては、下流触媒30bが活性温度に達していなくとも上流触媒30aが活性温度に達しているとみなし、ECU10は原則として第1のモードには切り替えない。言い換えると、排気切替弁の制御方法2では、下流触媒床温の代わりに上流触媒床温を排気切替弁20の切替えの判断対象とし、さらに、下流触媒30bが第1の触媒床温T2に達した場合には、上流触媒30aは十分に活性温度である第2の触媒床温に達しているとみなす。これにより、エミッション悪化が生じない範囲において、排気ガスからの熱回収を実行することができる。
From time t20 to time t21, that is, in the period F, the downstream catalyst bed temperature has reached the first catalyst bed temperature T2, so the
時刻t21において、アクセル開度センサ27から受信したアクセル開度が急上昇し、所定の開度量D1(以後、「第1の開度量」と呼ぶ。)を超えている。この場合においては、アクセル開度の上昇によりエンジン3への負荷が高くなり、結果として有機化合物が多く排出される可能性が高い。
At time t21, the accelerator opening received from the
この場合、ECU10は、排気熱の回収よりも下流触媒30bの暖機を優先させることによりエミッション悪化を防止する。即ち、第1の開度量D1を超えるアクセル操作を検出した場合で、かつ下流触媒30bが第1の触媒床温T2に達していない場合には、ECU10は排気切替弁20を第2のモードから第1のモードへと切り替える。これにより、例外的にエンジン負荷が高くなった場合においても、エミッション悪化を防止することができる。
In this case, the
なお、このようにアクセル開度をエンジン負荷の指標とすることにより、いち早くエンジン3の負荷が大きくなることを検知することができ、早期に下流触媒30bの暖機を実行することができる。
In addition, by using the accelerator opening as an index of the engine load in this way, it can be detected that the load on the
また、エンジン負荷の指標として、アクセル開度の他に例えばエンジン回転数やスロットルバルブの開度等を用いてもよい。これらのエンジン負荷の指標となる数値を「エンジン負荷量」と定義する。 In addition to the accelerator opening, for example, the engine speed, the throttle valve opening, or the like may be used as an index of the engine load. A numerical value serving as an index of the engine load is defined as “engine load amount”.
次に、時刻t22において、ECU10は、下流触媒床温が第1の触媒床温T2に達したことより、排気切替弁20を第2のモードへ切り替える。そして時刻t23まで、即ち期間Hにおいて、上流触媒床温が第2の触媒床温に達しているとみなし、下流触媒床温が第1の触媒床温T2以下になった場合でも排気切替弁20を第1のモードへ切り替えず、第2のモードを維持し排気熱の回収を実行する。
Next, at time t22, the
時刻t23において、ECU10は、エンジン水温が第1のエンジン水温に達したことより、排気切替弁20を第1のモードへ切り替える。そして、時刻t23以降、即ち期間Iにおいて、排気熱の回収を停止する。これにより、冷却水の沸騰等を防ぎ、エンジン3を保護することができる。
At time t23, the
以上により、排気切替弁の制御方法2において、ECU10は、ハイブリッド車両に内燃機関の制御装置100を適用した場合であっても、エンジンの間欠運転による、触媒床温低下から生じるエミッション悪化や排気熱回収の遅延化の両方を防ぐことができる。
As described above, in the exhaust gas switching
なお、上記の実施例では、時刻t21から時刻t22まで、即ち期間Gにおいて、エンジン負荷量が所定量以下になった場合でもECU10は下流触媒床温が第1の触媒床温T2に達するまでは排気切替弁20を第1のモードにしている。しかし、本発明の適用はこれに限られない。例えば、エンジン負荷量が所定量以下になった時点において、下流触媒床温に拘わらず排気切替弁20を第2のモードにしてもよい。これにより、より早期に排気熱の回収をすることができる。
In the above-described embodiment, the
また、上述の排気切替弁の制御方法1、2において、外気温が特に低い環境で車両を走行させる場合には、安全上、エンジン3等のデアイスやデフロスタを最優先させることが望ましい。従って、外気温が所定の気温(以後、「第1の気温」と呼ぶ。)以下の場合には、ECU10は、エンジン3の始動後から排気切替弁20を第2のモードにし、エンジン水温の上昇を最優先させる。これにより、外気温が極度に低い環境において、安全を最優先することができる。
In addition, in the
3 エンジン
7 熱交換器
9 EGR弁
10 ECU
20 排気切替弁
30a 上流触媒
30b 下流触媒
100 内燃機関の制御装置
3
20 Exhaust
Claims (9)
排気熱回収機能とEGRクーラ機能を併せ持つ熱交換器と、
排気通路から前記熱交換器への排気ガスの流通を調整する排気切替弁と、
排気通路において前記熱交換器の上流に配置される上流触媒と、
排気通路において前記熱交換器の下流に配置される下流触媒と、
下流触媒床温及びエンジン負荷量に基づき前記排気切替弁を制御する弁制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 In a control device for an internal combustion engine having an EGR device,
A heat exchanger having both an exhaust heat recovery function and an EGR cooler function;
An exhaust gas switching valve for adjusting the flow of exhaust gas from an exhaust passage to the heat exchanger;
An upstream catalyst disposed upstream of the heat exchanger in the exhaust passage;
A downstream catalyst disposed downstream of the heat exchanger in the exhaust passage;
A control device for an internal combustion engine, comprising: valve control means for controlling the exhaust gas switching valve based on a downstream catalyst bed temperature and an engine load.
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