JP2009257195A - Control device of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LPLEGR(Low Pressure Loop Exhaust Gas Recirculation)装置を備えた車両の制御装置の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of a vehicle control device provided with an LPLEGR (Low Pressure Loop Exhaust Gas Recirculation) device.
この種の装置を適用可能なものとして、リッチスパイク時のトルク低下を防止するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示された内燃機関の排気浄化装置(以下、「従来の技術」と称する)によれば、リッチスパイク時に、再循環排ガスが再循環排ガス量調整制御弁に至るまでの時間を推定し、該推定した到達時間に合わせて再循環排ガス量調整制御弁の閉じ量を調整することにより、酸素濃度の低下による失火やトルク低下を防止することが可能であるとされている。 As a device to which this type of device can be applied, a device that prevents a torque drop during a rich spike has been proposed (see, for example, Patent Document 1). According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine disclosed in Patent Document 1 (hereinafter referred to as “prior art”), the time until the recirculated exhaust gas reaches the recirculated exhaust gas amount adjustment control valve at the time of a rich spike is estimated. In addition, by adjusting the closing amount of the recirculated exhaust gas amount adjustment control valve in accordance with the estimated arrival time, it is possible to prevent misfire and torque reduction due to a decrease in oxygen concentration.
尚、フィルタ煤堆積量の変化に基づきフィルタ下流の酸素濃度を推定し、EGRバルブを制御する技術も提案されている(例えば、特許文献2参照)。 A technique has also been proposed in which the oxygen concentration downstream of the filter is estimated based on the change in the filter soot accumulation amount and the EGR valve is controlled (see, for example, Patent Document 2).
排気管におけるEGRガス(即ち、従来の技術における再循環排ガス)の流速や流量分布は、車両の運転条件に応じて変化し、少なくとも一律ではない。従って、本来、吸気(気筒内部に吸入されるガス)に対するEGRガスの割合たるEGR率の目標値もまた、このようなリッチスパイク時において一律ではない。ところが、従来の技術では、EGR率をどのように設定するかについては何らの記述もなく、再循環排ガス量調整制御弁の閉じ量が調整されると表現されるのみである。このため、従来の技術では、EGRガスの到達時間を考慮したところで、リッチスパイク時のEGRガス中に含まれる不活性のCO2等により吸気中の酸素濃度が酸素不足側に変化して、燃焼室内が相対的燃料リッチ状態となるために生じるリッチ失火や、燃焼性能の低下によるトルク不足が生じる可能性を必ずしも排除できない。即ち、従来の技術には、例えばリッチスパイク等により排気の燃料リッチ化が図られる際に、失火やトルク不足等が生じかねないという技術的な問題点がある。 The flow rate and flow rate distribution of the EGR gas in the exhaust pipe (that is, the recirculated exhaust gas in the prior art) change according to the driving conditions of the vehicle and are not at least uniform. Therefore, the target value of the EGR rate that is the ratio of the EGR gas to the intake air (the gas sucked into the cylinder) is not uniform at the time of such a rich spike. However, in the prior art, there is no description about how to set the EGR rate, and it is only expressed that the closing amount of the recirculated exhaust gas amount adjustment control valve is adjusted. For this reason, in the conventional technology, when the arrival time of the EGR gas is taken into consideration, the oxygen concentration in the intake air changes to the oxygen-deficient side due to inert CO 2 or the like contained in the EGR gas at the time of the rich spike, and the combustion chamber However, it is not necessarily possible to eliminate the possibility of a rich misfire that occurs due to the relative fuel-rich state and a lack of torque due to a decrease in combustion performance. That is, the conventional technique has a technical problem that misfire, insufficient torque, or the like may occur when the exhaust gas is enriched by, for example, a rich spike.
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、排気の燃料リッチ化が図られた際の失火及びトルク変化を好適に防止することが可能な車両の制御装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a vehicle control device capable of suitably preventing misfire and torque change when exhaust fuel enrichment is achieved. Let it be an issue.
上述した課題を解決するため、本発明に係る車両の制御装置は、内燃機関と、該内燃機関の排気を浄化可能に構成された、少なくともNOx吸蔵可能な触媒を含む排気浄化手段と、前記排気を基準状態に対し燃料リッチ化することが可能なリッチ化手段と、流量制御弁を有し、前記排気浄化手段の下流側で設定される分岐位置において該流量制御弁の開閉状態に応じて流量が規定される前記排気の一部をLPLEGRガスとして前記内燃機関の吸気系に還流可能なLPLEGR装置と、前記排気浄化手段の下流側且つ前記分岐位置の上流側において、前記排気の空燃比に対応する物理量を検出可能な検出手段とを備えてなる車両の制御装置であって、所定の実行条件が満たされる場合に、前記排気が燃料リッチ化されるように前記リッチ化手段を制御する第1制御手段と、前記検出された物理量に基づいて、前記排気が燃料リッチ化される前後において前記内燃機関の気筒内に吸入される吸気における酸素濃度が一定となるように吸入空気量の目標値たる目標吸入空気量を設定する設定手段と、前記燃料リッチ化された排気が前記流量制御弁に到達する時刻たる到達時刻を特定する特定手段と、該特定された到達時刻に前記吸入空気量が前記設定された目標吸入空気量となるように、前記流量制御弁の応答遅延を考慮して前記流量制御弁を制御する第2制御手段とを具備することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a vehicle control apparatus according to the present invention includes an internal combustion engine, an exhaust gas purification unit configured to purify exhaust gas of the internal combustion engine and including at least a NOx storage catalyst, and the exhaust gas. And a flow control valve at a branch position set on the downstream side of the exhaust gas purification means, the flow rate according to the open / close state of the flow control valve. LPLEGR device capable of recirculating a part of the exhaust gas as LPLEGR gas to the intake system of the internal combustion engine, and corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the exhaust gas purifying means and upstream of the branch position And a detection unit capable of detecting a physical quantity to be detected when the predetermined execution condition is satisfied so that the exhaust is enriched in fuel. Intake air so that the oxygen concentration in the intake air sucked into the cylinder of the internal combustion engine is constant before and after the exhaust gas is fuel-rich based on the detected physical quantity. A setting means for setting a target intake air amount that is a target value of the amount; a specifying means for specifying an arrival time as a time when the fuel-rich exhaust reaches the flow control valve; and at the specified arrival time, And a second control means for controlling the flow rate control valve in consideration of a response delay of the flow rate control valve so that the intake air amount becomes the set target intake air amount.
本発明に係る「内燃機関」とは、一又は複数の気筒を有し、当該気筒の各々における燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いは各種アルコール等の燃料、又は当該燃料を含む混合気の爆発或いは燃焼に伴って生じる力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的な又は機械的な伝達経路を経て駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念であり、例えば2サイクル或いは4サイクルレシプロエンジン等を指す。また、本発明に係る内燃機関は、好適な一形態として、軽油を燃料とし、吸気が圧縮される過程において(例えば、圧縮端等において)燃料が噴射され、当該燃料が高温高圧の気筒内で自着火して燃焼を生じる、或いは、吸気と燃料との混合気が気筒内で圧縮される過程において高温高圧の気筒内で自着火して燃焼を生じる、例えばディーゼルエンジン等の圧縮自着火式内燃機関として構成される。 The “internal combustion engine” according to the present invention has one or a plurality of cylinders, and in a combustion chamber in each of the cylinders, for example, a fuel such as gasoline, light oil or various alcohols, or an explosion of an air-fuel mixture containing the fuel or This is a concept encompassing an engine configured to be able to take out the force generated by combustion as a driving force through a physical or mechanical transmission path such as a piston, a connecting rod and a crankshaft, for example, 2 Cycle or 4-cycle reciprocating engine. In a preferred embodiment, the internal combustion engine according to the present invention uses light oil as fuel, and injects the fuel in the process of compressing the intake air (for example, at the compression end). Compressed self-ignition internal combustion such as a diesel engine, which generates combustion by self-ignition, or generates combustion by self-ignition in a high-temperature and high-pressure cylinder in a process in which a mixture of intake air and fuel is compressed in the cylinder Configured as an institution.
本発明に係る内燃機関には、例えば、NSR(NOx storage Reduction:NOx吸蔵還元)触媒、或いはNOx吸蔵層を担持させたDPF(Diesel Particulate Filter)等、少なくともNOx吸蔵可能な触媒を含む排気浄化手段が備わる。この種の触媒を備える場合、一定又は不定のタイミングで吸蔵されたNOxを酸化燃焼させることにより適宜触媒再生を行う必要が生じる。この際、排気を基準状態に対し燃料リッチ化することが可能なリッチ化手段により、排気が燃料リッチ化(即ち、空燃比で言えば、基準状態に対応する空燃比に対し低下させる)される。燃料リッチ化された排気は、余剰な燃料成分が例えば排気管内で燃焼することにより、排気浄化手段を高温化し、排気浄化手段内部では、未燃燃料としてのHCや燃焼済みガスとしてのCO等によりNOxの還元反応が進行する。 The internal combustion engine according to the present invention includes, for example, an exhaust purification means including at least a catalyst capable of storing NOx, such as an NSR (NOx storage reduction) catalyst or a DPF (Diesel Particulate Filter) supporting a NOx storage layer. Is provided. When this type of catalyst is provided, it is necessary to appropriately regenerate the catalyst by oxidizing and burning NOx stored at a constant or indefinite timing. At this time, the exhaust gas is enriched (ie, reduced to the air-fuel ratio corresponding to the reference state in terms of the air-fuel ratio) by the enrichment means capable of enriching the exhaust gas with respect to the reference state. . The exhaust gas enriched with fuel is caused by, for example, surplus fuel components combusted in the exhaust pipe to raise the temperature of the exhaust gas purification means. Inside the exhaust gas purification means, HC as unburned fuel, CO as burned gas, etc. The reduction reaction of NOx proceeds.
尚、本発明に係る「リッチ化手段」とは、排気を燃料リッチ化することが可能である限りにおいて、その構成(特に、物理的、機械的、電気的又は磁気的構成)は何ら限定されない。例えば、リッチ化手段とは、排気管、例えば好適な一形態として排気マニホールド近傍部位等において排気に燃料を添加可能な排気添加弁等であってもよい。或いは、燃焼室内において酸素が不足すれば必然的に排気が燃料リッチになり得ることに鑑みれば、リッチ化手段とは、燃料を噴射可能な各種の噴射手段(例えば、インジェクタ)、或いは吸入空気の供給量(即ち、吸入空気量)を絞ることが可能な、各種絞り弁(例えば、スロットルバルブ等)を適宜に含んで構成されてもよい。 The “riching means” according to the present invention is not limited in its configuration (in particular, physical, mechanical, electrical, or magnetic configuration) as long as the exhaust can be enriched with fuel. . For example, the enrichment means may be an exhaust pipe, for example, an exhaust addition valve capable of adding fuel to the exhaust in a portion near the exhaust manifold, etc. as a preferred embodiment. Alternatively, in view of the fact that exhaust gas can inevitably become fuel-rich if oxygen is insufficient in the combustion chamber, the enrichment means refers to various injection means (for example, injectors) that can inject fuel, or intake air. Various throttle valves (for example, a throttle valve or the like) that can throttle the supply amount (that is, the intake air amount) may be appropriately included.
一方、本発明に係る内燃機関には、排気浄化手段の下流側(尚、「下流側」とは、排気の流れる方向を基準とする方向概念であって、即ち、気筒から遠ざかる側である)で設定される分岐位置から、その開閉状態が二値的、段階的又は連続的に可変である流量制御弁を介して排気の一部をLPLEGRガスとして吸気系に還流させる、LPLEGR装置が備わる。即ち、本発明に係る内燃機関には、好適な一形態としてターボチャージャ等の過給器が備わっていてもよく、排気は、例えばタービンに回転エネルギを供与した後に、係る過給器の例えばコンプレッサ上流側(ここでは、吸気の流れを基準とする方向概念であり、気筒から遠ざかる側)、即ち低圧側に、LPLEGRガスとして還流される。 On the other hand, in the internal combustion engine according to the present invention, the downstream side of the exhaust purification means (note that the “downstream side” is a directional concept based on the direction in which the exhaust flows, that is, the side away from the cylinder). Is provided with an LPLEGR device that recirculates a part of the exhaust gas as LPLEGR gas to the intake system through a flow rate control valve whose opening and closing state is variable in a binary, stepwise, or continuously manner from the branch position set in (1). That is, the internal combustion engine according to the present invention may be provided with a turbocharger or the like as a preferred embodiment, and the exhaust gas is supplied with, for example, rotational energy to the turbine and then the turbocharger such as a compressor. It is recirculated as LPLEGR gas to the upstream side (here, the direction concept based on the flow of intake air, the side away from the cylinder), that is, the low pressure side.
尚、LPLEGR装置は、定性的には例えば排気ポート、排気マニホールド及び排気管(フロントパイプやリアパイプ等といった、気筒配列上生じるものを含む)等を適宜に含み得る概念としての排気系から、排気の一部を、不活性のCO2を多量に含むEGRガスとして、例えば吸気ポート、吸気マニホールド及び吸気管等を適宜に含み得る概念としての吸気系に、直接若しくは間接的に、又はEGRバルブ等、EGRガスの循環量を制御可能な弁体、弁機構、弁装置又は弁システム或いはそれに類する機構等の状態に応じて限定的に循環供給することが可能に構成される所謂EGR装置の一種であって、本発明に係る内燃機関には、この種のLPLEGRに加えて、HPL(High Pressure Loop)EGR装置が備わっていてもよい。 The LPLEGR device qualitatively includes, for example, an exhaust system that can appropriately include an exhaust port, an exhaust manifold, an exhaust pipe (including those that occur in the cylinder arrangement such as a front pipe and a rear pipe), and the like. As an EGR gas containing a large amount of inert CO 2 , for example, an intake system as a concept that can appropriately include an intake port, an intake manifold, an intake pipe, etc., directly or indirectly, or an EGR valve, etc. It is a kind of so-called EGR device that can be circulated and supplied in a limited manner according to the state of a valve body, valve mechanism, valve device, valve system or similar mechanism that can control the amount of gas circulation. The internal combustion engine according to the present invention may include an HPL (High Pressure Loop) EGR device in addition to this type of LPLEGR.
本発明に係る車両の制御装置によれば、その動作時には、例えばECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第1制御手段により、例えば、排気浄化手段に吸蔵されたNOxを還元すべき旨の条件(例えば、NOxの吸蔵量が基準値を超えた場合、或いは超えたと推定される場合等)等を好適な一形態として含む所定の実行条件が満たされる場合に、排気が燃料リッチ化されるようにリッチ化手段が制御される。 According to the vehicle control device of the present invention, the first control unit can take various forms such as various processing units such as an ECU (Electronic Control Unit), various controllers, various computer systems such as a microcomputer device, and the like. For example, the control means preferably satisfies a condition that the NOx occluded in the exhaust purification means should be reduced (for example, when the NOx occlusion amount exceeds or is estimated to exceed the reference value). The enrichment means is controlled so that the exhaust is enriched with fuel when a predetermined execution condition included as a form is satisfied.
ここで、排気の燃料リッチ化がなされると、排気浄化手段における、特にNOx吸蔵還元触媒でのNOxの還元反応により不活性のCO2が大量に生成され、このCO2を大量に含むLPLEGRガスが吸気系に還流される。また、特にNOxの還元を目的とする場合、比較的多量の還元剤が必要となり且つ還元剤の全てが還元反応に使用される訳ではないことに鑑みれば、燃料リッチ化された排気は、程度の差こそあれ燃料リッチな状態を保持したままで、一部がLPLEGRガスとして吸気系に乾留され得る。このため、吸気(即ち、気筒内に吸入されるガスの総体であることに鑑みれば、LPLEGRガスが幾らかなり還流せしめられる状況では、少なくとも吸入空気とこのLPLEGRガスとの混合体である)は、絶対的であれ相対的であれいずれにせよその酸素濃度が低下する。このため、燃焼室内部で酸素不足による失火(リッチ失火)或いはトルク不足が生じる可能性がある。 Here, when the exhaust gas is enriched, a large amount of inactive CO2 is generated by the NOx reduction reaction in the exhaust gas purification means, particularly in the NOx storage reduction catalyst, and the LPLEGR gas containing a large amount of CO2 is taken into the intake air. Reflux to system. Also, particularly when reducing NOx, a relatively large amount of reducing agent is required and not all of the reducing agent is used in the reduction reaction. However, a part of the fuel can be dry-distilled as LPLEGR gas in the intake system while maintaining the fuel-rich state. For this reason, intake air (that is, a mixture of at least intake air and this LPLEGR gas in a situation where the LPLEGR gas is recirculated considerably in consideration of the total amount of gas sucked into the cylinder) The oxygen concentration is reduced, whether absolute or relative. For this reason, misfire (rich misfire) or lack of torque may occur in the combustion chamber due to lack of oxygen.
ここで特に、このような酸素濃度の不足を補う目的から、流量制御弁を閉弁側に制御するとしても、何らの指針をも伴わぬ場合(例えば、極端な場合、この種の燃料リッチ化がなさる場合に流量制御弁を全閉状態にしてLPLEGRガスの還流を禁止する等の制御を含む)、酸素濃度の不足は防止可能であるとしたところで、適切なEGR量が得られぬことに実質的に変わりはなく、失火又はトルク低下、或いは例えば燃焼温度の低下による燃焼状態の悪化やノッキングの発生等、他の不具合が顕在化する可能性が高くなる。即ち、排気を燃料リッチ化するに際しては、吸入空気量(或いは、LPLEGR量)を、この種の不具合が生じぬように最適化する必要が生じる。 Here, in particular, in order to make up for such a shortage of oxygen concentration, even if the flow control valve is controlled to the valve closing side without any guidance (for example, in an extreme case, this kind of fuel enrichment) (Including the control of prohibiting the recirculation of LPLEGR gas by fully closing the flow rate control valve in the case of the occurrence of an oxygen concentration), and the lack of oxygen concentration can be prevented. There is substantially no change, and there is a high possibility that other problems such as misfire or torque reduction, or deterioration of the combustion state due to a decrease in the combustion temperature, occurrence of knocking, etc. will become apparent. In other words, when the exhaust is enriched with fuel, it is necessary to optimize the intake air amount (or LPLEGR amount) so that this type of problem does not occur.
ところが、排気の燃料リッチ化が如何なる態様の下になされるにせよ、例えばNOxの還元を目的とした過渡的且つ比較的規模の大きい燃料リッチ状態が作り出される場合には特に、排気管を流れる燃料リッチ化された排気の状態は不安定であって、LPLEGR装置に燃料リッチな排気が如何なる時間的パターン又は空間的パターン(空間的にパターンとは、別言すれば、密度や流量に相当する概念である)で到達するかは、事前に適合が、可能であるか否かは別として如何になされたところで、燃料リッチ化の開始時点の制御量(例えば、燃料添加量)からは実質的には把握できないに等しい。このため、実際には、失火やトルク低下等の発生に相関する内燃機関の燃焼状態は、この種の燃料リッチ化の前後において変化し易い。 However, no matter what the fuel enrichment of the exhaust gas is made, the fuel flowing through the exhaust pipe is produced particularly when a transient and relatively large fuel rich state for the purpose of NOx reduction is created. The rich exhaust state is unstable, and the LPLEGR device has any temporal pattern or spatial pattern of fuel-rich exhaust (in other words, the pattern is a concept corresponding to density or flow rate. The control amount at the start of fuel enrichment (for example, the amount of fuel added) is substantially different from whether it is possible to adapt in advance or not. Is equal to not knowing. For this reason, in practice, the combustion state of the internal combustion engine that correlates with the occurrence of misfire or torque reduction is likely to change before and after this type of fuel enrichment.
そこで、本発明に係る車両の制御装置によれば、その動作時には、排気浄化手段の下流側且つLPLEGR装置の上述した分岐位置の上流側において排気の空燃比に対応する物理量(尚、「空燃比に対応する物理量」とは、空燃比そのものを含み、空燃比を直接的に又は間接的に推定又は導出可能な、例えば酸素濃度等の物理量をも含む趣旨である)を検出可能に構成された、例えば空燃比センサ等の検出手段により検出された各種の物理量に基づいて、例えばECU等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第1制御手段が、排気が燃料リッチ化される前後において吸気における酸素濃度が一定となるように、吸入空気量の目標値である目標吸入空気量を設定する。 Therefore, according to the vehicle control apparatus of the present invention, during the operation, the physical quantity corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas is provided on the downstream side of the exhaust purification unit and the upstream side of the above-described branch position of the LPLEGR device (note that “air-fuel ratio” "Physical quantity corresponding to" means that the air-fuel ratio itself is included, and the air-fuel ratio can be estimated or derived directly or indirectly, including a physical quantity such as oxygen concentration). The first control means that can take the form of various processing units such as an ECU, various controllers or various computer systems such as a microcomputer device based on various physical quantities detected by a detection means such as an air-fuel ratio sensor, The target intake air amount that is the target value of the intake air amount is set so that the oxygen concentration in the intake air is constant before and after the fuel is enriched.
ここで、このような目標吸入空気量は、例えば、インテークマニホールドの圧力(以下、適宜「インマニ圧」と称する)や機関回転速度等により規定され得る吸気量、例えばエアフローメータ等により検出され得るその時点の吸入空気量、内燃機関における燃料噴射量、及び排気空燃比等に基づいた数値演算処理の結果として設定することも可能であるし、或いは既に事前の適合を経て作成されたマップ等を適宜参照する等して設定することも可能である。即ち、燃料リッチ化前後における酸素濃度が一定となるように設定される限りにおいて、目標吸入空気量の設定態様は何ら限定されない趣旨である。尚、「一定となるように」とは、その結果として厳密に一定となることのみを指すものではなく、実践上何らかの不具合として顕在化する程度の燃焼状態の変化が生じない範囲で概ね等しくなることを含む概念である。 Here, such a target intake air amount can be detected by, for example, an intake air amount that can be defined by the pressure of the intake manifold (hereinafter referred to as “inmani pressure” as appropriate), the engine rotational speed, etc. It is also possible to set as a result of numerical calculation processing based on the intake air amount at the time, the fuel injection amount in the internal combustion engine, the exhaust air-fuel ratio, etc. It can also be set by referring to it. That is, as long as the oxygen concentration before and after fuel enrichment is set to be constant, the target intake air amount setting mode is not limited in any way. Note that “being constant” does not only mean that it is strictly constant as a result, but it is almost equal in a range in which a change in the combustion state to the extent that it becomes manifest as some trouble in practice does not occur. It is a concept that includes things.
尚、補足すると、燃料リッチ化に係る各種の制御は、瞬間的になされるにせよ、過渡的になされるにせよ、比較的長期間にわたってなされるにせよ、時間軸上で有限の実行期間を有する。従って、検出手段の検出周期に応じて、検出手段により検出される物理量は、必ずしも単一の値でなく、好適には時間軸上で相前後する複数の値となる。この複数の値は、即ち、上述した排気管内を伝播する燃料リッチ化された排気の空間的パターンを規定する指標値となり得る。このため、好適には、時々刻々と変化する排気の空間的パターンに応じて、この目標吸入空気量は、時間情報と対応付けられる形で、一時的にせよ恒久的にせよ記憶される。 In addition, supplementally, various controls related to fuel enrichment, whether instantaneously, transiently, or performed over a relatively long period of time, have a finite execution period on the time axis. Have. Therefore, according to the detection period of the detection means, the physical quantity detected by the detection means is not necessarily a single value, but preferably a plurality of values that are contiguous on the time axis. The plurality of values can be index values that define the spatial pattern of the fuel-rich exhaust that propagates in the exhaust pipe described above. For this reason, the target intake air amount is preferably stored temporarily or permanently in a form associated with the time information in accordance with the spatial pattern of the exhaust gas that changes every moment.
一方、本発明に係る車両の制御装置によれば、その動作時には、例えばECU等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る特定手段により、燃料リッチ化された排気が流量制御弁に到達する(尚、適宜排気浄化手段における還元反応に供される点に鑑みれば、無論燃料リッチ化当初の状態を保持したまま到達する訳ではなく、ここでは、その組成に言及している訳ではない)時刻たる到達時刻が特定される。上述した検出手段は流量制御弁の上流側に設けられるから、燃料リッチ化された排気の上記物理量が検出され、上述した目標吸入空気量が設定される時刻は、理想的には、燃料リッチ化された排気が流量制御弁に到達する時刻よりも時系列上前となる。 On the other hand, according to the vehicle control apparatus of the present invention, the fuel enriched by the specific means that can take the form of various processing units such as an ECU, various controllers or various computer systems such as a microcomputer device during operation. Exhaust reaches the flow control valve (Note that, in view of the fact that it is appropriately subjected to a reduction reaction in the exhaust gas purification means, it does not necessarily reach the original state of fuel enrichment. The arrival time as a time is specified. Since the detection means described above is provided on the upstream side of the flow control valve, the above-described physical quantity of the fuel-rich exhaust gas is detected, and the time when the above-described target intake air amount is set is ideally the fuel-rich condition. It is before the time when the exhausted exhaust reaches the flow control valve.
このため、本発明に係る車両の制御装置によれば、例えばECU等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第2制御手段により、特定された到達時刻に吸入空気量が設定された目標吸入空気量となるように流量制御弁を制御することが可能である。この際、好適な一形態として、検出手段の設置位置において時々刻々と変化する物理量の検出及びそれに基づいて順次設定される目標吸入空気量に応じて、流量制御弁の制御もまた時間軸上の有限範囲において、段階的又は連続的に可変に実行される。 For this reason, according to the vehicle control device of the present invention, the second control means that can take the form of various processing units such as an ECU, various controllers or various computer systems such as a microcomputer device, for example, at a specified arrival time. It is possible to control the flow rate control valve so that the intake air amount becomes the set target intake air amount. At this time, as a preferred embodiment, the control of the flow control valve is also performed on the time axis in accordance with the detection of the physical quantity that changes every moment at the installation position of the detection means and the target intake air amount that is sequentially set based on the detection. In a finite range, it is variably executed stepwise or continuously.
また、第2制御手段は、流量制御弁を直接的に開閉駆動するにせよ、然るべき駆動装置を介して間接的に開閉駆動するにせよ、流量制御弁の構成により固有の性質を有し得る、物理的、機械的、電気的、又は磁気的な応答遅延を考慮する。即ち、実践的にみれば、流量制御弁が、燃料リッチ化された排気の伝播態様に応じて開閉駆動されるべく指示される時刻は、実際に流量制御弁が開閉駆動を開始する、燃料リッチ化された排気の到達時刻よりも時系列上前となる。 Further, the second control means may have an inherent property depending on the configuration of the flow control valve, whether the flow control valve is directly opened / closed or indirectly opened / closed via an appropriate drive device. Consider physical, mechanical, electrical, or magnetic response delays. That is, from a practical point of view, the time when the flow control valve is instructed to be opened / closed according to the propagation mode of the exhaust gas enriched with fuel is the fuel-rich state where the flow control valve actually starts opening / closing. It is earlier in time series than the arrival time of the converted exhaust gas.
このように、本発明に係る車両の制御装置によれば、排気浄化手段下流側において実際に検出された空燃比に対応する物理量に応じて、排気の燃料リッチ化の実行前後における吸気の酸素濃度が一定となるように、目標吸入空気量が設定され、LPLEGR装置における流量制御弁の開閉制御に供される。このため、係る燃料リッチ化の実行前後における吸気の酸素濃度を正確に所望の偏差に収める(好適には、ゼロとする、即ち燃料リッチ化の実行前後で吸気の酸素濃度を厳密に一致させる)ことが可能となる。即ち、燃料リッチ化の実行時における吸入空気量を最適化することが可能となり、例えばNOxの浄化等、本来車両の走行に関する要件とは異なる次元でなされる排気の燃料リッチ化が、失火及びトルク変化等各種の不具合を生じさせる旨の事態が好適に防止されるのである。 As described above, according to the vehicle control apparatus of the present invention, the oxygen concentration of the intake air before and after the execution of the fuel enrichment of the exhaust gas according to the physical quantity corresponding to the air-fuel ratio actually detected on the downstream side of the exhaust gas purification unit. Is set to be constant, and is used for opening / closing control of the flow rate control valve in the LPLEGR device. For this reason, the oxygen concentration of the intake air before and after the execution of the fuel enrichment is accurately set within a desired deviation (preferably zero, that is, the oxygen concentration of the intake air is strictly matched before and after the execution of the fuel enrichment). It becomes possible. In other words, it becomes possible to optimize the amount of intake air at the time of fuel enrichment. For example, the exhaust gas enrichment of the exhaust, which is originally performed in a dimension different from the requirements related to vehicle travel, such as NOx purification, can cause misfire and torque. A situation that causes various problems such as changes is suitably prevented.
本発明に係る車両の制御装置の一の態様では、前記特定手段は、前記内燃機関のサイクル数に基づいて前記到達時刻を特定する。 In one aspect of the vehicle control apparatus according to the present invention, the specifying means specifies the arrival time based on the number of cycles of the internal combustion engine.
この態様によれば、特定手段は、内燃機関のサイクル数に基づいてリッチ化された排気の流量制御弁への到達時刻を特定する。本願出願人によれば、リッチ化された排気が流量制御弁へ到達する時刻は、リッチ化の態様に応じて異なるのは無論であるにしても、機関回転速度や燃料量といった機関運転条件よりも、内燃機関のサイクル数に依存することが見出された。無論短時間当たりのサイクル数は、機関回転速度の高低に応じて夫々大小に変化するから、無論機関回転速度と相関はあり、サイクル数を機関回転速度に基づいて時間概念化することは可能であるが、単に機関回転速度と到達に要する時間値とを対応付けても実践上大きな意味はなく、その効果には顕著に差が生じる。即ち、サイクル数の概念に基づいて到達時刻が特定される場合には、到達時刻を正確に特定することが簡便にして可能となり、排気の燃料リッチ化前後において吸気の酸素濃度をより正確に維持することが可能となる。 According to this aspect, the specifying unit specifies the arrival time of the exhaust gas enriched based on the number of cycles of the internal combustion engine to the flow control valve. According to the applicant of the present application, the time at which the enriched exhaust gas reaches the flow rate control valve varies depending on the mode of enrichment. Was also found to depend on the number of cycles of the internal combustion engine. Of course, the number of cycles per short time changes depending on the engine speed, so there is of course a correlation with the engine speed and it is possible to conceptualize the number of cycles based on the engine speed. However, simply associating the engine speed with the time value required to reach it does not make much sense in practice, and there is a significant difference in its effect. That is, when the arrival time is specified based on the concept of the number of cycles, it is possible to easily specify the arrival time easily, and the oxygen concentration in the intake air is more accurately maintained before and after fuel enrichment of the exhaust gas. It becomes possible to do.
本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記特定された到達時刻が前記流量制御弁の制御開始時刻に先んじるか否かを判別する判別手段を具備し、前記設定手段は、前記特定された到達時刻が前記流量制御弁の制御開始時刻に先んじる旨が判別された場合に、予め設定された燃料リッチ化後の前記排気に対応する前記物理量たる推定物理量に基づいて前記目標吸入空気量を設定し、前記第2制御手段は、前記特定された到達時刻に前記吸入空気量が前記推定物理量に基づいて設定された目標吸入空気量となるように前記流量制御弁を制御する。 In another aspect of the vehicle control device according to the present invention, the vehicle control device further includes a determination unit that determines whether the specified arrival time precedes the control start time of the flow control valve, and the setting unit includes When it is determined that the specified arrival time is ahead of the control start time of the flow control valve, the target intake is performed based on the estimated physical quantity that is the physical quantity corresponding to the exhaust after fuel enrichment set in advance. An air amount is set, and the second control means controls the flow control valve so that the intake air amount becomes a target intake air amount set based on the estimated physical quantity at the specified arrival time.
例えば、高回転領域では、上述したように単位時間当たりのサイクル数が増加するため、所定のサイクルが経過するのに要する時間が減少する。このため、検出手段において空燃比に対応する物理量の検出を行った後に目標吸入空気量を設定したのでは、先に述べた応答遅延を考慮した流量制御弁の開閉制御が間に合わない場合がある。 For example, in the high rotation region, the number of cycles per unit time increases as described above, so that the time required for a predetermined cycle to pass decreases. For this reason, if the target intake air amount is set after the detection means detects the physical quantity corresponding to the air-fuel ratio, the above-described opening / closing control of the flow control valve in consideration of the response delay may not be in time.
この態様によれば、例えばECU等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る判別手段により、特定された到達時刻が流量制御弁の制御開始時刻に先んじるか否かが判別され、このように検出手段の実測値に基づいた流量制御弁の制御が時間的に間に合わない場合には、予め設定された推定物理量に基づいて目標吸入空気量が設定される。この際、第2制御手段が、吸入空気量を、この推定物理量に基づいた目標吸入空気量に制御することによって、排気の燃料リッチ化前後における吸気の酸素濃度は可及的に維持され、失火やトルク変動が可及的に抑制される。 According to this aspect, for example, whether the specified arrival time precedes the control start time of the flow control valve by the discriminating means that can take the form of various processing units such as an ECU, various controllers or various computer systems such as a microcomputer device. If the flow rate control valve control based on the actual measurement value of the detection means is not in time as described above, the target intake air amount is set based on the preset estimated physical quantity. At this time, the second control means controls the intake air amount to the target intake air amount based on the estimated physical quantity, so that the oxygen concentration in the intake air before and after the fuel enrichment of the exhaust gas is maintained as much as possible. And torque fluctuations are suppressed as much as possible.
尚、この態様では、前記推定物理量を前記内燃機関の機関回転速度に応じて補正する第1補正手段を更に具備してもよい。 In this aspect, the estimated physical quantity may further include a first correction unit that corrects the estimated physical quantity according to the engine speed of the internal combustion engine.
この場合、例えばECU等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第1補正手段により、推定物理量が機関回転速度に応じて補正される。このため、推定物理量がより正確に得られ、失火やトルク変動の発生がより好適に抑制される。 In this case, the estimated physical quantity is corrected according to the engine rotational speed by the first correcting means that can take the form of various processing units such as an ECU, various controllers or various computer systems such as a microcomputer device. For this reason, the estimated physical quantity is obtained more accurately, and the occurrence of misfire and torque fluctuation is more suitably suppressed.
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記設定手段は、前記排気がリッチ化されないと仮定した場合の前記吸入空気量たるベース吸入空気量と前記検出された物理量とに基づいて前記目標吸入空気量を設定し、前記ベース吸入空気量に変化が生じた場合に、該変化に係る変化量に応じて前記目標吸入空気量を補正する第2補正手段を更に具備し、前記第2制御手段は、前記吸入空気量が前記補正された目標吸入空気量となるように前記流量制御弁を制御する。 In another aspect of the control device for an internal combustion engine according to the present invention, the setting means is based on the base intake air amount as the intake air amount and the detected physical amount when it is assumed that the exhaust is not enriched. When the target intake air amount is set and a change occurs in the base intake air amount, further comprising second correction means for correcting the target intake air amount according to the change amount related to the change. 2 The control means controls the flow rate control valve so that the intake air amount becomes the corrected target intake air amount.
この態様によれば、例えば、目標吸入空気量が設定されて以降流量制御弁に燃料リッチ化された排気が到達するまでの期間における任煮の時刻において、アクセルペダルが操作される等してベース吸入空気量が変化した場合に、例えばECU等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第2補正手段により、係るベース吸入空気量の変化量に応じて目標吸入空気量が補正される。 According to this aspect, for example, the base pedal is operated by operating the accelerator pedal or the like at an arbitrary time in the period from when the target intake air amount is set until the fuel-rich exhaust reaches the flow control valve. When the intake air amount changes, the second correction means that can take the form of various processing units such as ECUs, various controllers or various computer systems such as a microcomputer device, and the like according to the change amount of the base intake air amount. The intake air amount is corrected.
このため、ベース吸入空気量の変化に伴って目標吸入空気量が最適値から乖離して燃焼性能の変化を招く事態が防止され、吸入空気量を最適化して好適な燃焼性能を得る旨の実践上の利益がより広範囲で享受される。 For this reason, it is possible to prevent a situation in which the target intake air amount deviates from the optimum value due to a change in the base intake air amount, resulting in a change in the combustion performance, and the practice of optimizing the intake air amount to obtain a suitable combustion performance. The above benefits can be enjoyed more widely.
尚、この態様では、前記第2補正手段は、前記設定された目標吸入空気量に従った前記流量制御弁の制御が開始されている場合には、現時点における前記ベース吸入空気量に応じて前記目標吸入空気量を補正してもよい。 In this aspect, when the control of the flow rate control valve in accordance with the set target intake air amount is started, the second correction unit performs the operation according to the base intake air amount at the present time. The target intake air amount may be corrected.
このように、既に流量制御弁の開閉駆動による吸入空気量の最適化が開始されて以降の期間においてベース吸入空気量が変化している場合にも、現時点のベース吸入空気量に応じて目標吸入空気量を補正することにより、排気の燃料リッチ化がなされるに際しての燃焼性能の変化を可及的に抑制することが可能となる。 As described above, even when the base intake air amount has changed in the period after the optimization of the intake air amount by the opening / closing drive of the flow control valve has already started, the target intake air amount depends on the current base intake air amount. By correcting the amount of air, it is possible to suppress as much as possible the change in combustion performance when the fuel is enriched in exhaust gas.
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。 Such an operation and other advantages of the present invention will become apparent from the embodiments described below.
<発明の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の好適な各種実施形態について説明する。
<第1実施形態>
<実施形態の構成>
始めに、図1を参照して、本発明の第1実施形態に係るエンジンシステム10の構成について説明する。ここに、図1は、エンジンシステム10の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
<Embodiment of the Invention>
Various preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<First Embodiment>
<Configuration of Embodiment>
First, the configuration of the engine system 10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram conceptually showing the configuration of the engine system 10.
図1において、エンジンシステム10は、図示せぬ車両に搭載され、ECU100、エンジン200、HPLEGR300、DPNR(Diesel Particulate NOx Reduction system)400及びLPLEGR500を備える。
In FIG. 1, an engine system 10 is mounted on a vehicle (not shown) and includes an
ECU100は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等を備え、エンジン200の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「車両の制御装置」の一例である。ECU100は、ROMに格納される制御プログラムに従って、後述するリッチスパイク時LPLEGR制御を実行することが可能に構成されている。
The
尚、ECU100は、本発明に係る「第1制御手段」、「設定手段」、「特定手段」、「第2制御手段」、「判別手段」及び「第1補正手段」の夫々一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てECU100によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のECU、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
The
エンジン200は、軽油を燃料とする、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列4気筒ディーゼルエンジンである。エンジン200の概略について説明すると、エンジン200は、シリンダブロック201に4本の気筒202が並列配置された構成を有している。そして、各気筒内において燃料を含む混合気が圧縮自着火した際に生じる力が、不図示のピストンを紙面と垂直な方向に往復運動させ、更にコネクティングロッドを介してピストンに連結されるクランクシャフト(いずれも不図示)の回転運動に変換される構成となっている。以下に、エンジン200の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。尚、本実施形態に係るエンジン200は、気筒202が図1において紙面と垂直な方向に4本並列してなる直列4気筒ディーゼルエンジンであるが、個々の気筒202の構成は相互に等しいため、ここでは一の気筒202についてのみ説明することとする。
The engine 200 is an in-line four-cylinder diesel engine that is an example of an “internal combustion engine” according to the present invention that uses light oil as fuel. The outline of the engine 200 will be described. The engine 200 has a configuration in which four
気筒202内における混合気の燃焼に際し、エアフィルタを介して外部から吸入された空気たる吸入空気は、吸気管203に導かれる。吸気管203には、吸入空気の量を調節可能なディーゼルスロットルバルブ204が配設されている。このディーゼルスロットルバルブ204は、ECU100と電気的に接続され且つECU100により上位に制御されるスロットルバルブモータ(不図示)から供給される駆動力により回転可能に構成された回転弁であり、ディーゼルスロットルバルブ204を境にした吸気管203の上流部分と下流部分とをほぼ遮断する全閉位置から、ほぼ全面的に連通させる全開位置まで、その回転位置が連続的に制御される構成となっている。
During combustion of the air-fuel mixture in the
尚、エンジン200は、ディーゼルエンジンであり、その出力は、ガソリン等を燃料とするエンジンにおける空燃比制御(吸入空気量に応じた制御)と異なり、噴射量の増減制御を介してコントロールされる。従って、ディーゼルスロットルバルブ204は、エンジン200の動作期間において、基本的に全開位置(図示するディーゼルスロットルバルブ204の位置が全開位置に相当する)に制御される。
The engine 200 is a diesel engine, and its output is controlled through injection amount increase / decrease control, unlike air-fuel ratio control (control according to the intake air amount) in an engine using gasoline or the like as fuel. Therefore, the
吸気管203は、ディーゼルスロットルバルブ204の下流側において、吸気マニホールド206と接続され、その内部において連通している。吸気マニホールド206には、吸気マニホールド206内部の圧力たるインマニ圧Pinを検出可能なインマニ圧センサ205が設置されている。インマニ圧センサ205は、ECU100と電気的に接続されており、検出されたインマニ圧Pinは、ECU100により一定または不定の周期で参照される構成となっている。吸気マニホールド206は更に、各気筒に設けられた吸気ポート207に連通している。
The
吸気管203に導かれる吸入空気は、吸気マニホールド206の入り口付近の合流位置において、後述するHPLEGRガスと混合され、吸気ポート207と気筒内部とを連通させることが可能に構成された不図示の吸気バルブの開弁時に気筒202内に吸気として吸入される。気筒202内には、筒内直噴型のユニットインジェクタ208から燃料たる軽油が噴射される構成となっており、噴射された燃料が各気筒内部で、当該吸気と混合され、上述した混合気となる。
The intake air guided to the
尚、詳細は省略するが、燃料は、不図示の燃料タンクに貯留されている。この燃料タンクに貯留される燃料は、不図示のフィードポンプの作用により燃料タンクから汲み出され、不図示の低圧配管を介して公知の各種態様を採り得高圧ポンプ(不図示)に圧送される構成となっている。この高圧ポンプは、コモンレール209に対し、燃料を供給することが可能に構成されている。
Although not described in detail, the fuel is stored in a fuel tank (not shown). The fuel stored in the fuel tank is pumped out of the fuel tank by the action of a feed pump (not shown), and can take various known modes via a low-pressure pipe (not shown) and is pumped to a high-pressure pump (not shown). It has a configuration. This high-pressure pump is configured to be able to supply fuel to the
コモンレール209は、ECU100と電気的に接続され、上流側(即ち、高圧ポンプ側)から供給される高圧燃料をECU100により設定される目標レール圧まで蓄積することが可能に構成された、高圧貯留手段である。尚、コモンレール209には、レール圧を検出することが可能なレール圧センサ及びレール圧が上限値を超えないように蓄積される燃料量を制限するプレッシャリミッタ等が配設されるが、ここではその図示を省略することとする。前述したユニットインジェクタ208は、気筒202毎に搭載されており、夫々が高圧デリバリ210を介してコモンレール209に接続されている。
The
ここで、ユニットインジェクタ208の構成について補足すると、ユニットインジェクタ208は、ECU100から供給される指令に基づいて作動する電磁弁と、この電磁弁への通電時に燃料を噴射するノズル(いずれも不図示)とを備える。当該電磁弁は、コモンレール209の高圧燃料が印加される圧力室と、当該圧力室に接続された低圧側の低圧通路との間の連通状態を制御することが可能に構成されており、通電時に当該加圧室と低圧通路とを連通させると共に、通電停止時に当該加圧室と低圧通路とを相互に遮断する。
Here, to supplement the configuration of the
一方、ノズルは、噴孔を開閉するニードルを内蔵し、圧力室の燃料圧力がニードルを閉弁方向(噴孔を閉じる方向)に付勢している。従って、電磁弁への通電により加圧室と低圧通路とが連通し、圧力室の燃料圧力が低下すると、ニードルがノズル内を上昇して開弁する(噴孔を開く)ことにより、コモンレール209より供給された高圧燃料を噴孔より噴射することが可能に構成される。また、電磁弁への通電停止により加圧室と低圧通路とが相互に遮断されて圧力室の燃料圧力が上昇すると、ニードルがノズル内を下降して閉弁することにより、噴射が終了する構成となっている。
On the other hand, the nozzle has a built-in needle for opening and closing the nozzle hole, and the fuel pressure in the pressure chamber urges the needle in the valve closing direction (direction in which the nozzle hole is closed). Accordingly, when the pressure chamber and the low-pressure passage are connected by energization of the solenoid valve and the fuel pressure in the pressure chamber decreases, the needle rises in the nozzle and opens (opens the nozzle hole), thereby causing the
尚、燃料は、個々の気筒202において、ユニットインジェクタ208を介し、目標噴射量に相当する燃料が、燃焼室内の急激な温度上昇を防止するための、或いは燃料と吸気とを十分に予混合するためのパイロット噴射と、目標噴射量とパイロット噴射量との差分に相当するメイン噴射とに分割して噴射される構成となっている。
The fuel corresponding to the target injection amount in each
上述した混合気は、圧縮行程において自着火して燃焼し、燃焼済みガスとして、或いは一部未燃の混合気として、吸気バルブの開閉に連動して開閉する排気バルブ(不図示)の開弁時に排気ポート211を介して排気マニホールド212に導かれる構成となっている。この排気マニホールド212は、排気管213に連通しており、排気の大部分は、この排気管213に導かれる構成となっている。
The above-mentioned air-fuel mixture burns by self-ignition in the compression stroke, and opens an exhaust valve (not shown) that opens and closes in conjunction with opening and closing of the intake valve as a burned gas or a partially unburned air-fuel mixture The structure is sometimes led to the
一方、排気管213には、タービンハウジング214に収容される形でタービン215が設置されている。タービン215は、排気管213に導かれた排気の圧力(即ち、排気圧)により所定の回転軸を中心として回転可能に構成されている。このタービン215の回転軸は、コンプレッサハウジング217に収容される形で吸気管203に設置されたコンプレッサ216と共有されており、タービン215が排気圧により回転すると、コンプレッサ216も当該回転軸を中心として回転する構成となっている。
On the other hand, a
コンプレッサ216は、吸気管203に導かれる吸入空気を、その回転に伴う圧力により上述した吸気マニホールド206へ圧送供給することが可能に構成されており、このコンプレッサ216による吸入空気の圧送効果により、所謂過給が実現される構成となっている。即ち、タービン215とコンプレッサ216とにより、一種のターボチャージャが構成されている。また、コンプレッサ216と吸気マニホールド206との間には、インタークーラ219が設置され、過給された吸入空気を冷却することによって過給効率の向上が図られる構成となっている。
The
尚、吸気管203におけるコンプレッサ216の上流側には、吸入空気の量たる吸入空気量Gaを検出可能なエアフローメータ218が配設されている。エアフローメータ218は、ECU100と電気的に接続されており、検出された吸入空気量Gaは、ECU100により一定または不定の周期で参照される構成となっている。尚、吸気管203における、エアフローメータ218とコンプレッサ216との間には、後述するLPLEGRガスを導くLPLEGR通路510が連結されており、その内部において、吸気管203に連通する構成となっている。即ち、気筒202内に吸入される吸気は、吸入空気、LPLEGRガス及びHPLガスが適宜混合された(混合比率は多岐にわたる)ものとなる。
An
HPLEGR300は、排気の一部を吸気系に還流することが可能に構成された排気再循環装置であり、HPLEGR通路310、HPLEGRクーラ320及びHPLEGRバルブ330を備える。
The
HPLEGR通路310は、排気マニホールド212から分岐すると共に、排気マニホールド212と吸気管203とを連通させる金属製且つ中空の管状部材であり、上述した吸気マニホールド206上流の合流位置において吸気管203と連通する構成となっている。HPLEGR通路310に導かれた排気は、HPLEGRガスとして、係る合流位置に還流される。
The
HPLEGRクーラ320は、HPLEGR通路310に設けられた冷却装置である。HPLEGRクーラ222は、外周部にエンジン200の冷却水配管が張り巡らされた金属製且つ中空の管状部材であり、HPLEGR通路310に導かれるHPLEGRガスは、この冷却水との熱交換により冷却され、下流側(即ち、吸気管203側)へ導かれる構成となっている。HPLEGRクーラ320には、夫々が上述したウォータジャケットに連通するインレットパイプ及びアウトレットパイプ接続されている。この際、冷却水は、インレットパイプから当該冷却水配管に流入し、アウトレットパイプを介して当該冷却水配管の外に排出される。排出された冷却水は、エンジン200の冷却水循環系に還流され、所定の経路を経て再びインレットパイプから供給される。
The
HPLEGRバルブ330は、HPLEGRクーラ320下流側においてHPLEGR通路310に設置された開閉可能な弁体と、当該弁体を駆動する駆動装置を含むバルブ機構である。HPLEGRバルブ330の弁体は、当該駆動装置により開閉状態が連続的に変化するように構成されており、当該開閉状態に応じて、HPLEGR通路310を流れるHPLEGRガスの流量、即ち、HPLEGR量を制御することが可能に構成されている。HPLEGRバルブ330の駆動装置は、ECU100と電気的に接続されており、HPLEGRバルブ330の弁体の開閉状態は、ECU100により上位に制御される構成となっている。
The
尚、説明の煩雑化を防ぐ目的から、本実施形態では、HPLEGR300は非稼動であるとする。
In the present embodiment, it is assumed that the
排気マニホールド212には、燃料添加弁220が設置されている。燃料添加弁220は、図示せぬ駆動系により駆動され、排気マニホールド212内部に燃料を噴射可能に構成されたインジェクタであり、本発明に係る「リッチ化手段」の一例である。燃料添加弁220の駆動系は、ECU100と電気的に接続されており、ECU100により上位に制御される構成となっている。
A
DPNR400は、CCO(酸化触媒)410、DPF(Diesel Particulate Filter)420、及びNSR触媒430を排気流れ方向に並列配置してなる、本発明に係る「排気浄化手段」の一例である。
The
CCO410は、アルミナ等の多孔質塩基性担体に白金等の貴金属を担持してなり、排気中のCO、HC(主としてSOF)及びNO等を酸化することが可能に構成された触媒である。
The
DPF420は、排気中のPM(Particulate Matter:粒子状物質)を捕捉可能に構成されたフィルタである。DPF420は、金属製の筐体にコージェライトやSiC等のセラミック担体によって構成されたフィルタが収容された構造を有する。このフィルタは、排気の流れる方向に伸長し且つ排気の流れる方向と垂直な断面がハニカム状をなす複数の排気通路を形成している。この排気通路は、排気の入口側と出口側とのうち一方が、相互に隣接しないように互い違いに目封じされており、DPF420は、所謂セラミックウォールフロー型のフィルタ構造を有している。
The
NSR触媒430は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属等のNOx吸蔵材と貴金属をアルミナ等の多孔質担体に担持してなるNOx吸蔵還元型触媒である。NSR触媒430は、リーン雰囲気中で排気中のNOを貴金属上でNOxに酸化し、塩基性物質であるNOx吸蔵材がNOxと中和反応して硝酸塩や亜硝酸塩を形成することによりNOxを吸蔵することが可能に構成されており、また燃料リッチ雰囲気中で、吸蔵されていた硝酸塩や亜硝酸塩が分解しNOxが放出されると共に、貴金属の触媒作用によりHCやCO等の還元剤と反応してN2に浄化される構成となっている。
The
LPLEGR500は、排気の一部を吸気系に還流することが可能に構成された排気再循環装置であり、本発明に係る「LPLEGR装置」の一例である。LPLEGR500は、LPLEGR通路510、LPLEGRクーラ520及びLPLEGRバルブ530を備える。
The
LPLEGR通路510は、DPNR400下流側のLPL分岐位置において排気管213から分岐する金属製且つ中空の管状部材であり、コンプレッサ216上流側に設けられたLPL合流位置において上述した吸気管203に連通する構成となっている。LPLEGR通路510に導かれた排気は、LPLEGRガスとして、係るLPL合流位置に還流される。
The
LPLEGRクーラ520は、LPLEGR通路510に設けられた冷却装置である。LPLEGRクーラ222は、外周部にエンジン200の冷却水配管が張り巡らされた金属製且つ中空の管状部材であり、LPLEGR通路510に導かれるHPLEGRガスは、この冷却水との熱交換により冷却され、下流側(即ち、吸気管203側)へ導かれる構成となっている。LPLEGRクーラ520には、夫々が上述したウォータジャケットに連通するインレットパイプ及びアウトレットパイプ接続されている。この際、冷却水は、インレットパイプから当該冷却水配管に流入し、アウトレットパイプを介して当該冷却水配管の外に排出される。排出された冷却水は、エンジン200の冷却水循環系に還流され、所定の経路を経て再びインレットパイプから供給される。
The
LPLEGRバルブ530は、LPLEGRクーラ520下流側においてLPLEGR通路510に設置された開閉可能な弁体と、当該弁体を駆動する駆動装置を含むバルブ機構である。LPLEGRバルブ530の弁体は、当該駆動装置により開閉状態が連続的に変化するように構成されており、当該開閉状態に応じて、LPLEGR通路510を流れるLPLEGRガスの流量、即ち、LPLEGR量を制御することが可能に構成されている。LPLEGRバルブ530の駆動装置は、ECU100と電気的に接続されており、LPLEGRバルブ530の弁体の開閉状態は、ECU100により上位に制御される構成となっている。
The
排気管213における、DPNR400とLPLEGR通路510に係る分岐位置との間には、DPNR400下流の排気における空燃比AFsensを検出することが可能に構成された空燃比センサ221が設置されている。空燃比センサ221は、ECU100と電気的に接続されており、検出された空燃比AFsensは、ECU100により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
An air-
<実施形態の動作>
DPNR400では、先に述べたように、NSR触媒430において吸蔵されたNOxを適宜還元する必要がある。その際、排気添加弁220からの燃料噴射により排気が一時的に燃料リッチな状態とされる(以下、このような制御を適宜「リッチスパイク」と称する)。係るリッチスパイクによって、CCO410での酸化反応が促進され、その反応熱によってNSR触媒430を昇温せしめられると共に、NSR触媒430でのNOx還元が進行する。このようなDPNR400における連続再生により、NOxは好適に浄化されると同時に、NSR触媒430の再生が好適に行われる。
<Operation of Embodiment>
In the
一方、このようなリッチスパイクの実行過程においては、DPNR400に大量の還元剤を供給する必要性から、排気が必然的に燃料リッチとなって、また排気中の不活性なCO2の濃度が増加する。この際、LPLEGR500が稼動中であると、この燃料リッチな排気(尚、これ以降、適宜「リッチスパイク雰囲気」と称する)の一部が、DPNR400下流側のLPL分岐位置においてLPLEGR通路510に分岐し、LPLEGRバルブ530を通過してコンプレッサ216上流側のLPL合流位置から吸気系にLPLEGRガスとして還流される。ところが、この場合、LPLEGRガスは、通常の(即ち、リッチスパイク非実行時の)排気と異なりCO2過剰、即ち酸素不足のリッチスパイク雰囲気であるため、コンプレッサ216を介して吸気マニホールド206に供給される吸気(吸入空気とLPLEGRガスとの混合体)は、総じて酸素不足となり易い。このため、何らの対策も講じられない場合、燃焼室において、失火やトルク不足(CO2が大量に含まれると、火炎の伝播が緩慢となりトルクが低下し易い)が生じ易い。そこで、エンジンシステム10では、ECU100により、リッチスパイク時LPLEGR制御が実行され、リッチスパイク時におけるLPLEGRガス量が最適化される。
On the other hand, in the execution process of such a rich spike, the exhaust gas inevitably becomes fuel rich and the concentration of inactive CO 2 in the exhaust gas increases due to the necessity of supplying a large amount of reducing agent to the
ここで、図2を参照し、リッチスパイク時LPLEGR制御の詳細について説明する。ここに、図2は、リッチスパイク時LPLEGR制御のフローチャートである。 Now, with reference to FIG. 2, the details of the rich spike LPLEGR control will be described. FIG. 2 is a flowchart of LPLEGR control during rich spike.
図2において、ECU100は、リッチスパイク実行条件であるか否かを判別する(ステップS101)。リッチスパイク実行条件でない場合(ステップS101:NO)、当該制御は終了する。尚、当該制御は、終了後ECU100に固有の周期で繰り返し実行される制御である。
In FIG. 2, the
リッチスパイク実行条件である場合(ステップS101:YES)、ECU100は、LPLEGR(即ち、LPLEGR500を使用したLPLEGRガスの還流制御)の実行条件であるか否かを判別する(ステップS102)。LPLEGRの実行条件でない場合(ステップS102:NO)、ECU100は、当該制御を終了する。尚、リッチスパイク実行条件である場合、無論ECU100は、排気添加弁220を駆動制御して、所定量のリッチスパイクを実行する。
When the rich spike execution condition is satisfied (step S101: YES), the
リッチスパイク実行条件であり且つLPLEGRの実行条件である場合(ステップS102:YES)、ECU100は、リッチスパイクに係る各種条件を算出する(ステップS103)。ここで、各種条件とは、気筒内吸気量Gcyl、ベース吸入空気量Gabase及び燃料噴射量Gfを指す。尚、「算出」とは、センサから検出値を取得することも、マップから該当値を選択することも包括するものとする。
When it is the rich spike execution condition and the LPLEGR execution condition (step S102: YES), the
このうち、気筒内吸気量Gcylは、インマニ圧Pinと機関回転速度Neに基づいて予めROMに格納されたマップから選択的に取得される。また、ベース吸入空気量Gabaseは、リッチスパイク非実行時の吸入空気量であり、ここでは、その時点でエアフローメータ218により検出された吸入空気量Gaの値である。燃料噴射量Gfは、ユニットインジェクタ208から噴射される燃料の量であり、ユニットインジェクタ208がECU100により駆動制御される点に鑑みれば、ECU100自身が制御量として把握している。
Among these, the in-cylinder intake air amount Gcyl is selectively acquired from a map stored in advance in the ROM based on the intake manifold pressure Pin and the engine rotational speed Ne. The base intake air amount Gbase is the intake air amount when the rich spike is not executed, and here is the value of the intake air amount Ga detected by the
これら各種条件を算出すると、ECU100は、リッチスパイク雰囲気の速度たるリッチスパイク移動速度を算出する(ステップS104)。ここで、リッチスパイク移動速度は、エンジン200のサイクル数に関係している。即ち、リッチスパイク雰囲気は、エンジン200の物理構成に応じて定まる所定サイクルが経過した時点で、LPLEGRバルブ530に到達する。機関回転速度Neが既知であれば、所定サイクルが経過するのに要する時間は機関回転速度Neに応じた値として算出可能であり、ECU100は、係る所定サイクルが経過するのに要する時間から、リッチスパイク移動速度を算出する。
When these various conditions are calculated, the
リッチスパイク移動速度が算出されると、ECU100は、空燃比センサ221による空燃比の検出後で、LPLEGRバルブ530の駆動制御が間に合うか否かを判別する(ステップS105)。この際、ECU100は、空燃比センサ221からLPLEGRバルブ530までの距離と、リッチスパイク移動速度とから算出されるリッチスパイク到達時間が、LPLEGRバルブ530の物理的、機械的又は電気的な要因を含む動作遅延時間(制御信号が供給されてから実際にバルブが目標開度まで移動するのに要する時間、或いは、係る動作遅延時間に目標開度の決定に要するプロセス時間が加算された時間)よりも短い場合に、LPLEGRバルブ530の駆動制御が間に合わないと判別する。
When the rich spike moving speed is calculated, the
駆動制御が間に合う場合(ステップS105:YES)、ECU100は、空燃比センサ221により検出される空燃比AFsensから、下記関係式(1)に従って吸入空気量の目標値たる目標吸入空気量Gatgを算出する(ステップS106)。また、空燃比センサ221は、所定周期でAFsensの検出を行うから、係る目標吸入空気量Gatgもまた、時々刻々と算出され、RAMに一時的に記憶される。
When the drive control is in time (step S105: YES), the
Gatg=Gcyl×((Gcyl−Gabase)×Gf×AFsens)/Gabase・・・(1)
一方、駆動制御が間に合わない場合(ステップS105:NO)、ECU100は、予めROMに格納された基準空燃比AFpatに基づいて、上記関係式(1)に従って目標空燃比Gatgを算出する。基準空燃比AFpatは、リッチスパイク雰囲気の伝播特性を予め実験的に又はシミュレーション等に基づいた適合により模式化してなる値であり、リッチスパイク雰囲気が空燃比センサ221に到達してよりの時間経過に応じたパターンとして記憶されている。
Gatg = Gcyl × ((Gcyl-Gabase) × Gf × AFsens) / Gabase (1)
On the other hand, when the drive control is not in time (step S105: NO), the
目標吸入空気量Gatgを算出すると、ECU100は、空燃比センサ221を通過したリッチスパイク雰囲気がLPLFGRバルブ530に到達する時間たる、先に述べたリッチスパイク到達時間と、リッチスパイク雰囲気がLPLEGRバルブ530を通過した時期たる基準時期とから、リッチスパイク雰囲気がLPLバルブ530に到達する時期たるリッチスパイク到達時期を算出する(ステップS108)。
When the target intake air amount Gatg is calculated, the
リッチスパイク到達時期を算出すると、ECU100は、制御開始時期を決定する(ステップS109)。ここで、制御開始時期とは、先に述べた、LPLEGRバルブ530の動作遅延を考慮して、リッチスパイク到達時期に吸入空気量Gaが目標吸入空気量Gatgとなるように定められる時期である。尚、補足すると、動作遅延に相当する時間は、絶対時間(例えば、数十msec程度)として与えられており、リッチスパイク到達時期は、エンジンシステム10の制御ロジック上、クランク位置として与えられている。従って、ECU100は、ステップS109において、動作遅延時間をクランク位置に換算した後に、リッチスパイク到達時期から減算する(即ち、時間軸上で早める)ことにより、制御開始時期をクランク位置として算出する。
When the rich spike arrival time is calculated, the
ECU100は、制御開始時期が訪れたか否かを判別する(ステップS110)。制御開始時期が訪れない場合(ステップS110:NO)、ECU100は、制御開始時期が訪れるまで待機すると共に、制御開始時期が訪れた場合(ステップS110:YES)、LPLEGRバルブ530の駆動制御を開始する(ステップS111)。LPLEGRバルブ530の駆動制御が開始されると、リッチスパイク時LPLEGR制御は終了する。尚、ステップS111に係るLPLEGRバルブ530の駆動制御は、吸入空気量Gaが、先に時々刻々と変化する空燃比AFsensに応じて順次設定され且つ記憶された目標吸入空気量Gatgとなるように、時間軸上で順次連続的に実行される。尚、目標吸入空気量Gatgを得るためのLPLEGRバルブ530の制御量(例えば、LPLEGRバルブ530の開度等)は、吸気量Gcylから目標吸入空気量Gatgを減算することにより得られるLPLEGR量に対応する制御量として設定される。
The
ここで、図3を参照し、本実施形態の効果について説明する。ここに、図3は、リッチスパイク時LPLEGR制御に関係する各指標値の一時間特性を例示する模式的なタイミングチャートである。 Here, the effect of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic timing chart illustrating an hour characteristic of each index value related to the rich spike time LPLEGR control.
図3において、上段から順次空燃比AFsens、LPLEGRバルブ530の開度指示値、LPLEGRバルブ530の実開度、及び吸入空気量Gaの時間特性となっている。
In FIG. 3, the air-fuel ratio AFsens, the opening instruction value of the
図3において、時刻T0にリッチスパイク制御が開始されたとすると、時刻T1において空燃比センサ221によりリッチスパイク雰囲気の空燃比が検出される。即ち、時刻T1以降、空燃比AFsensは、燃料リッチであることを示すように基準値(即ち、リッチスパイク制御開始前のAFsens)から低下し始める。
In FIG. 3, if the rich spike control is started at time T0, the air-
この検出される空燃比AFsensに応じるように、LPLEGRバルブ530の開度指示値(即ち、一義的に目標吸入空気量Gatg)が時刻T2において設定され、LPLEGRバルブ530の駆動が開始される(即ち、時刻T2は、制御開始時期に相当する時刻である)。一方、LPLEGRバルブ530の開度指示値が設定されると、先に述べた動作遅延に相当する時間だけ遅れた時刻T3(即ち、リッチスパイク到達時期に相当する時刻である)、実際にLPLEGRバルブ530の開度が変化し始める。
In response to the detected air-fuel ratio AFsens, the opening instruction value of the LPLEGR valve 530 (namely, the target intake air amount Gatg) is set at time T2, and the driving of the
その結果、吸入空気量Gaは、時刻T3から増加し始める。この際、吸入空気量Gaは、吸気中の酸素濃度が一定となるように定められた値であるから、吸気中の酸素濃度は一定に維持される。尚、このような吸入空気量Gaの増量は、時刻T4において空燃比AFsensが基準値に復帰し(即ち、リッチスパイク雰囲気の通過が終了し)、時刻T5においてLPLEGRバルブ530の駆動制御が終了し、それに伴い時刻T6に実際にLPLEGRバルブ530の開度が元の値に復帰したことにより、時刻T6において吸入空気量Gaが元の値に復帰することによって終了する。このように、本実施形態に係るリッチスパイク時LPLEGR制御によれば、DPNR400下流に設置された空燃比センサ221により検出される排気空燃比AFsensに基づいて、吸気中の酸素濃度を正確に一定に維持可能である。また、この際、リッチスパイク雰囲気がLPLEGRバルブ530に到達するリッチスパイク到達時期が、エンジン200のサイクル数に基づいて正確に且つ簡便に算出されるため、好適である。また、リッチスパイク実行時の機関回転速度が高い等の理由により、空燃比を検出してからではLPLEGRバルブ530の駆動制御が間に合わない場合には、予め設定された基準空燃比AFpatに基づいて、可及的に最適な目標吸入空気量Gatgが設定されるため、広範な運転条件において、吸入空気量Gaを最適化することが可能である。
As a result, the intake air amount Ga starts to increase from time T3. At this time, since the intake air amount Ga is a value determined so that the oxygen concentration in the intake air becomes constant, the oxygen concentration in the intake air is kept constant. The increase in the intake air amount Ga is such that the air-fuel ratio AFsens returns to the reference value at time T4 (that is, the passage of the rich spike atmosphere is completed), and the drive control of the
尚、基準空燃比AFpatは、機関回転速度Neに応じて補正される。ここで、図4を参照し、基準空燃比AFpatについて視覚的に説明する。ここに、図4は、基準空燃比AFpatの時間特性を例示する模式図である。 The reference air-fuel ratio AFpat is corrected according to the engine speed Ne. Here, the reference air-fuel ratio AFpat will be described visually with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic view illustrating the time characteristic of the reference air-fuel ratio AFpat.
図4において、基準空燃比AFpatがPRF_BASE(実線参照)として表される。基準空燃比AFpatは、予め設定された規準回転速度における空燃比のパターンであり、例えば、機関回転速度が基準回転速度に対し低い場合(即ち、所定のサイクル数が経過するのに要する時間が長く、リッチスパイク移動速度が遅い場合)には、図示PRF_1(破線参照)のように、時間経過に対しより緩慢な特性に補正される。このように、機関回転速度Neに応じて基準空燃比AFpatが補正されることにより、実際に空燃比が検出されてからではLPLEGRバルブ530の駆動制御が間に合わない場合であっても、目標吸入空気量Gatgを好適に算出することができる。
<第2実施形態>
次に、図5を参照し、本発明の第2実施形態に係るリッチスパイク時LPLEGR制御の詳細について説明する。ここに、図5は、第2実施形態に係るリッチスパイク時LPLEGR制御のフローチャートである。尚、同図において、図3と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
In FIG. 4, the reference air-fuel ratio AFpat is expressed as PRF_BASE (see solid line). The reference air-fuel ratio AFpat is an air-fuel ratio pattern at a preset reference rotational speed. For example, when the engine rotational speed is lower than the reference rotational speed (that is, a long time is required for a predetermined number of cycles to elapse). When the rich spike moving speed is low), the characteristic is corrected to be more gradual with respect to the passage of time as shown in PRF_1 (see the broken line). As described above, the reference air-fuel ratio AFpat is corrected according to the engine rotational speed Ne, so that even if the drive control of the
Second Embodiment
Next, details of the rich spike time LPLEGR control according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart of the rich spike time LPLEGR control according to the second embodiment. In the figure, the same reference numerals are given to the same portions as those in FIG. 3, and the description thereof will be omitted as appropriate.
図5において、制御開始時期が決定されると、ECU100は、ベース吸入空気量Gabaseに変化が生じたか否かを判別する(ステップS201)。ベース吸入空気量Gabaseに変化が生じていない場合(ステップS201:NO)、処理はステップS110に移行される。一方、ベース吸入空気量Gabaseに変化が生じている場合(ステップS201:YES)、ECU100は、目標吸入空気量Gabaseを補正する(ステップS202)。
In FIG. 5, when the control start time is determined, the
ここで、図6を参照し、目標吸入空気量Gatgの補正態様について説明する。ここに、図6は、補正がなされた場合の目標吸入空気量Gatgの時間特性を表す模式的なタイミングチャートである。 Here, with reference to FIG. 6, the correction | amendment aspect of target intake air amount Gatg is demonstrated. FIG. 6 is a schematic timing chart showing the time characteristic of the target intake air amount Gatg when correction is made.
図6において、時刻T10に例えばドライバがアクセル操作を行う等してベース吸入空気量GabaseがΔGa増加したとする。この場合、上記関係式(1)に従えば、本来要求される目標吸入空気量Gatgも変化する。そこで、図5ステップS202に係る処理により、時刻T10において、目標吸入空気量Gatgが、ベース吸入空気量Gabaseの変化分ΔGaに応じた補正量ΔGa’だけ増量補正される。図6では、補正後の目標吸入空気量Gatgが実線により、また補正がなされない場合の目標吸入空気量Gatgの特性が破線で表される。即ち、補正がなされない場合、目標吸入空気量Gatgが不適切となり、リッチスパイク実行時における燃焼室の燃焼状態が変化して、失火或いはトルク低下等の不具合が生じるが、第2実施形態によれば、LPLEGRバルブ530の駆動制御が開始される制御開始時期よりも以前であれば、係るベース吸入空気量Gabaseの変化量に応じた補正がなされるため、吸気中の酸素濃度をリッチスパイクの実行前後において可及的に維持することができる。
In FIG. 6, it is assumed that the base intake air amount Gbase increases by ΔGa, for example, when the driver performs an accelerator operation at time T10. In this case, according to the relational expression (1), the originally required target intake air amount Gatg also changes. Accordingly, the target intake air amount Gatg is increased and corrected by the correction amount ΔGa ′ corresponding to the change ΔGa in the base intake air amount Gabase at time T10 by the processing according to step S202 in FIG. In FIG. 6, the corrected target intake air amount Gatg is represented by a solid line, and the characteristics of the target intake air amount Gatg when no correction is made are represented by a broken line. That is, if correction is not made, the target intake air amount Gatg becomes inappropriate, and the combustion state of the combustion chamber changes during execution of rich spike, resulting in problems such as misfire or torque reduction. However, according to the second embodiment, For example, if the drive control of the
また、LPLEGRバルブ530の駆動制御が開始されてからベース吸入空気量Gabaseが変化した場合、ECU100は、現時点のベース吸入空気量Gabaseに応じて、駆動制御の開始に間に合うタイミングから順次目標吸入空気量Gatgの補正を実行する。このため、LPLEGRバルブ530の駆動制御が開始されてからベース吸入空気量Gabaseが変化したとしても、吸気中の酸素濃度は、リッチスパイクの実行前後で可及的に一定に維持される。
When the base intake air amount Gbase changes after the drive control of the
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit or idea of the invention that can be read from the claims and the entire specification. Is also included in the technical scope of the present invention.
10…エンジンシステム、100…ECU、200…エンジン、220…排気添加弁、221…空燃比センサ、300…HPLEGR、400…DPNR、430…NSR触媒、500…LPLEGR、510…LPLEGR通路、530…LPLEGRバルブ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine system, 100 ... ECU, 200 ... Engine, 220 ... Exhaust gas addition valve, 221 ... Air-fuel ratio sensor, 300 ... HPLEGR, 400 ... DPNR, 430 ... NSR catalyst, 500 ... LPLEGR, 510 ... LPLEGR passage, 530 ... LPLEGR valve.
Claims (6)
該内燃機関の排気を浄化可能に構成された、少なくともNOx吸蔵可能な触媒を含む排気浄化手段と、
前記排気を基準状態に対し燃料リッチ化することが可能なリッチ化手段と、
流量制御弁を有し、前記排気浄化手段の下流側で設定される分岐位置において該流量制御弁の開閉状態に応じて流量が規定される前記排気の一部をLPLEGRガスとして前記内燃機関の吸気系に還流可能なLPLEGR装置と、
前記排気浄化手段の下流側且つ前記分岐位置の上流側において、前記排気の空燃比に対応する物理量を検出可能な検出手段と
を備えてなる車両の制御装置であって、
所定の実行条件が満たされる場合に、前記排気が燃料リッチ化されるように前記リッチ化手段を制御する第1制御手段と、
前記検出された物理量に基づいて、前記排気が燃料リッチ化される前後において前記内燃機関の気筒内に吸入される吸気における酸素濃度が一定となるように吸入空気量の目標値たる目標吸入空気量を設定する設定手段と、
前記燃料リッチ化された排気が前記流量制御弁に到達する時刻たる到達時刻を特定する特定手段と、
該特定された到達時刻に前記吸入空気量が前記設定された目標吸入空気量となるように、前記流量制御弁の応答遅延を考慮して前記流量制御弁を制御する第2制御手段と
を具備することを特徴とする車両の制御装置。 An internal combustion engine;
An exhaust purification means including at least a catalyst capable of storing NOx configured to purify exhaust of the internal combustion engine;
Enriching means capable of fuel enriching the exhaust with respect to a reference state;
An intake air of the internal combustion engine having a flow rate control valve and using a part of the exhaust gas whose flow rate is defined according to the open / closed state of the flow rate control valve at a branch position set downstream of the exhaust gas purification means as LPLEGR gas An LPLEGR device that can be refluxed to the system;
A vehicle control apparatus comprising: a detection unit capable of detecting a physical quantity corresponding to an air-fuel ratio of the exhaust gas on a downstream side of the exhaust purification unit and an upstream side of the branch position;
First control means for controlling the enrichment means so that the exhaust is enriched in fuel when a predetermined execution condition is satisfied;
Based on the detected physical quantity, the target intake air amount that is the target value of the intake air quantity so that the oxygen concentration in the intake air sucked into the cylinder of the internal combustion engine is constant before and after the exhaust is enriched with fuel. A setting means for setting
A specifying means for specifying an arrival time as a time when the fuel-rich exhaust reaches the flow control valve;
Second control means for controlling the flow rate control valve in consideration of a response delay of the flow rate control valve so that the intake air amount becomes the set target intake air amount at the specified arrival time. A control apparatus for a vehicle.
ことを特徴とする請求項1に記載の車両の制御装置。 The vehicle control device according to claim 1, wherein the specifying unit specifies the arrival time based on a cycle number of the internal combustion engine.
前記設定手段は、前記特定された到達時刻が前記流量制御弁の制御開始時刻に先んじる旨が判別された場合に、予め設定された燃料リッチ化後の前記排気に対応する前記物理量たる推定物理量に基づいて前記目標吸入空気量を設定し、
前記第2制御手段は、前記特定された到達時刻に前記吸入空気量が前記推定物理量に基づいて設定された目標吸入空気量となるように前記流量制御弁を制御する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の車両の制御装置。 Comprising a determining means for determining whether the specified arrival time precedes the control start time of the flow control valve;
The setting means, when it is determined that the specified arrival time is ahead of the control start time of the flow control valve, the estimated physical quantity corresponding to the physical quantity corresponding to the exhaust after the fuel enrichment is set in advance. Based on the target intake air amount,
The second control means controls the flow rate control valve so that the intake air amount becomes a target intake air amount set based on the estimated physical quantity at the specified arrival time. The vehicle control device according to 1 or 2.
ことを特徴とする請求項3に記載の車両の制御装置。 The vehicle control device according to claim 3, further comprising first correction means for correcting the estimated physical quantity in accordance with an engine speed of the internal combustion engine.
前記ベース吸入空気量に変化が生じた場合に、該変化に係る変化量に応じて前記目標吸入空気量を補正する第2補正手段を更に具備し、
前記第2制御手段は、前記吸入空気量が前記補正された目標吸入空気量となるように前記流量制御弁を制御する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の車両の制御装置。 The setting means sets the target intake air amount on the basis of the base intake air amount that is the intake air amount when the exhaust is not enriched and the detected physical amount,
A second correcting means for correcting the target intake air amount according to the change amount according to the change when the base intake air amount changes;
The vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein the second control unit controls the flow rate control valve so that the intake air amount becomes the corrected target intake air amount. Control device.
ことを特徴とする請求項5に記載の車両の制御装置。 The second correction means corrects the target intake air amount according to the base intake air amount at the present time when the control of the flow control valve according to the set target intake air amount is started. The vehicle control device according to claim 5.
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