JP2013249769A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、排気浄化触媒の触媒作用に伴って腐食性物質の発生量が増加するのを抑制する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, and more particularly to a control device for an internal combustion engine that suppresses an increase in the amount of corrosive substances generated due to the catalytic action of an exhaust purification catalyst.
車両等に搭載される内燃機関(以下、エンジンという)においては、窒素酸化物(NOx)の低減に効果的な排気再循環(以下、EGRという)システムが多用されている。また、各種の排気浄化装置、例えばガソリンエンジン等でNOxに加えて炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)をも酸化還元反応によって同時に除去できる三元触媒ユニットを用いる排気浄化装置が多用されている。 In an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) mounted on a vehicle or the like, an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) system that is effective in reducing nitrogen oxides (NOx) is frequently used. Further, various exhaust purification apparatuses, for example, exhaust purification apparatuses using a three-way catalyst unit capable of simultaneously removing hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) in addition to NOx by an oxidation-reduction reaction in a gasoline engine or the like are frequently used. ing.
このような排気浄化装置およびEGRシステムを備えたエンジンでは、空燃比がリッチであるときの排気ガス中に未燃燃料が多く含まれ、触媒の近傍で排気ガス中の窒素が水素と反応してNH3(アンモニア)が生成され易くなる。そして、そのNH3と排気ガス中の他の成分とが反応して塩(例えば、塩化アンモニウム(NH4Cl))が形成される場合があり、その場合、その塩がEGRシステム内で発生する凝縮水中に溶解したり凝縮水が蒸発したりすることで、EGRシステム内に高濃度の塩素イオン溶液が生成される。そのため、EGRシステム内に腐食が生じることが懸念される。 In an engine equipped with such an exhaust purification device and an EGR system, the exhaust gas when the air-fuel ratio is rich contains a lot of unburned fuel, and nitrogen in the exhaust gas reacts with hydrogen in the vicinity of the catalyst. NH 3 (ammonia) is easily generated. Then, the NH 3 and other components in the exhaust gas may react to form a salt (eg, ammonium chloride (NH 4 Cl)), in which case the salt is generated in the EGR system. A high-concentration chlorine ion solution is generated in the EGR system by dissolving in the condensed water or evaporating the condensed water. Therefore, there is a concern that corrosion will occur in the EGR system.
そこで、従来、腐食要因となるNH3の発生を抑制するために、SiO2、Al2O3、H2Oを主成分とする担体にCuを担持させた触媒を作製し、その触媒にNH3を含む排ガスを接触させて、NH3を燃焼させるようにした排気浄化装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、第1室内に導入された排ガス中に含まれるNH3は、加熱下で触媒と接触することにより酸化されてN2とH2Oとなるが、この反応に際する生成物中には少量のNOxが含まれ得る。そこで、燃焼排ガスを第2室内でNOx還元に必要な新たなNH3ガスと混合させ、さらに、選択性NH3還元脱硝触媒を充填した第3室内でNH3とNOxを完全に反応させることにより、NH3やNOxをほとんど含まない清浄な排ガスが第3室から排出されるようにしている。 Therefore, conventionally, in order to suppress the generation of NH 3 which is a corrosion factor, a catalyst in which Cu is supported on a carrier mainly composed of SiO 2 , Al 2 O 3 , and H 2 O is prepared, and NH 3 is used as the catalyst. There has been proposed an exhaust emission control device in which exhaust gas containing 3 is brought into contact with and NH 3 is combusted (see, for example, Patent Document 1). In this apparatus, NH 3 contained in the exhaust gas introduced into the first chamber is oxidized by being brought into contact with the catalyst under heating to become N 2 and H 2 O. In the product during this reaction, May contain small amounts of NOx. Therefore, the combustion exhaust gas is mixed with new NH 3 gas necessary for NOx reduction in the second chamber, and further, NH 3 and NOx are completely reacted in the third chamber filled with the selective NH 3 reduction denitration catalyst. , Clean exhaust gas containing almost no NH 3 or NOx is discharged from the third chamber.
また、従来、吸蔵還元型NOx触媒と、吸蔵還元型NOx触媒にNH3を供給するNH3供給手段と、吸蔵還元型NOx触媒より下流の排気中のNH3を検出するNH3検出手段と、排気の温度を上昇させる排気昇温手段と、を備えた排気浄化制御装置も知られている(例えば、特許文献2参照)。この装置では、NH3供給手段によって吸蔵還元型NOx触媒にNH3が供給される状態下で、吸蔵還元型NOx触媒より下流を流れる排気中にNH3検出手段により所定の許容量以上のNH3が検出されると、排気昇温手段によって排気空燃比を一時的にリッチにすることで排気温度を上昇させ、NH3発生量を抑えるようになっている。 Conventionally, a NOx storage reduction catalyst, the NH 3 detection means for detecting the NH 3 supply means for supplying NH 3 to the NOx storage reduction catalyst, the NH 3 in the exhaust downstream of from the NOx storage reduction catalyst, There is also known an exhaust purification control device including an exhaust temperature raising means for raising the temperature of the exhaust (for example, see Patent Document 2). In this apparatus, the NH 3 is supplied to the NOx storage reduction catalyst by the NH 3 supply means, and the NH 3 detection means detects NH 3 exceeding a predetermined allowable amount in the exhaust gas flowing downstream from the NOx storage reduction catalyst. Is detected, the exhaust air temperature ratio is temporarily made rich by the exhaust gas temperature raising means to raise the exhaust gas temperature and suppress the NH 3 generation amount.
しかしながら、前述した従来の前者の排気浄化装置にあっては、NH3の除去のために専用の触媒が必要になることから、排ガス処理システムが高価になっていた。 However, in the former former exhaust gas purification apparatus described above, a dedicated catalyst is required for the removal of NH 3 , so that the exhaust gas treatment system is expensive.
また、前述した従来の後者の内燃機関の排気浄化制御装置にあっては、NH3除去触媒を別設することなくNH3の発生を抑制できるものの、排気昇温手段により排気温度を上昇させてNH3発生量を抑えると、NH3の発生抑制のためにNOxの発生量が増加してしまい、EGRシステムによるNOx抑制効果が低下してしまうことが懸念されていた。 Further, in the above-described conventional exhaust purification control apparatus for the internal combustion engine, although the generation of NH 3 can be suppressed without separately providing an NH 3 removal catalyst, the exhaust temperature is raised by the exhaust temperature raising means. When the NH 3 generation amount is suppressed, there is a concern that the NOx generation amount increases to suppress the generation of NH 3 and the NOx suppression effect by the EGR system decreases.
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、NOx抑制効果を低下させることなくNH3等の腐食性物質の発生量を有効に低減させることのできる安価な内燃機関の制御装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and is an inexpensive internal combustion engine that can effectively reduce the amount of corrosive substances such as NH 3 without reducing the NOx suppression effect. A control device is provided.
本発明に係る内燃機関の制御装置は、上記課題を解決するため、(1)内燃機関の排気空燃比が特定空燃比であるとき排気を浄化する触媒ユニットと該触媒ユニットの下流側の排気の一部を吸気側に還流させることができる排気還流通路とを備えた内燃機関に装備され、前記排気空燃比を前記特定空燃比に制御するとともに前記排気中の腐食性物質の発生量を抑制する内燃機関の制御装置であって、前記触媒ユニットの温度が特定の温度より高温側であるか低温側であるかによって前記触媒ユニットでの前記腐食性物質の発生量が相違し、前記触媒ユニットの温度が、前記腐食性物質の発生量を大きくする前記低温側にあるとき、前記排気空燃比を前記特定空燃比より希薄燃焼側の値に制御することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the control device for an internal combustion engine according to the present invention provides (1) a catalyst unit for purifying exhaust when the exhaust air-fuel ratio of the internal combustion engine is a specific air-fuel ratio, and exhaust gas downstream of the catalyst unit. Equipped in an internal combustion engine having an exhaust gas recirculation passage capable of partially recirculating to the intake side, controlling the exhaust air / fuel ratio to the specific air / fuel ratio and suppressing the amount of corrosive substances generated in the exhaust gas A control device for an internal combustion engine, wherein the amount of the corrosive substance generated in the catalyst unit differs depending on whether the temperature of the catalyst unit is higher or lower than a specific temperature. When the temperature is on the low temperature side that increases the generation amount of the corrosive substance, the exhaust air / fuel ratio is controlled to a value on the lean combustion side than the specific air / fuel ratio.
この発明では、NH3等の腐食性物質の発生量が触媒温度および空燃比に依存し、触媒温度が低温側であるほどそのような腐食性物質の発生量が増加するのに対して、触媒温度が特定の温度より低温側になるときには、機関の排気空燃比が特定空燃比より希薄燃焼側に調整されることで、排気中の酸素濃度が増加されるとともに排気中の未燃燃料量が低減される。したがって、低温側の触媒温度に起因して腐食性物質の発生量が増加することが予測されるときに、排気空燃比の希薄化によってその腐食性物質の発生量の増加が未然に確実に抑制されることになる。その結果、腐食性物質除去用の触媒を用いない装置構成を採りながらも、NOx抑制効果を低下させることなくNH3等の腐食性物質の発生を有効に抑制することができる、安価な内燃機関の制御装置となる。 In the present invention, the generation amount of corrosive substances such as NH 3 depends on the catalyst temperature and the air-fuel ratio, and the generation amount of such corrosive substances increases as the catalyst temperature is lower. When the temperature is lower than a specific temperature, the exhaust air fuel ratio of the engine is adjusted to the lean combustion side from the specific air fuel ratio, so that the oxygen concentration in the exhaust gas is increased and the amount of unburned fuel in the exhaust gas is reduced. Reduced. Therefore, when the amount of corrosive substances generated is expected to increase due to the catalyst temperature on the low temperature side, the increase in the amount of corrosive substances generated can be reliably suppressed by diluting the exhaust air-fuel ratio. Will be. As a result, an inexpensive internal combustion engine that can effectively suppress the generation of corrosive substances such as NH 3 without reducing the NOx suppression effect while adopting an apparatus configuration that does not use a catalyst for removing corrosive substances. It becomes the control device.
本発明の内燃機関の制御装置においては、(2)前記触媒ユニットは、前記腐食性物質の発生量と前記触媒ユニットの温度変化に対する前記腐食性物質の発生量の変化率とが、共に、前記触媒ユニットの温度が前記特定の温度の高温側であるか低温側であるかによって相違し、前記特定の温度は、前記触媒ユニットの単位温度変化に対する前記腐食性物質の発生量の変化率が切り替わる温度域内に設定されていることを特徴とする。 In the control device for an internal combustion engine of the present invention, (2) the catalyst unit has both the amount of the corrosive substance generated and the rate of change of the amount of the corrosive substance generated with respect to the temperature change of the catalyst unit. Depending on whether the temperature of the catalyst unit is the high temperature side or the low temperature side of the specific temperature, the rate of change of the amount of the corrosive substance generated with respect to the unit temperature change of the catalyst unit is switched. It is set within the temperature range.
この場合、腐食性物質の発生量の大小が切り替わり始めるときに、内燃機関の排気空燃比を特定空燃比より希薄燃焼側に的確に調整できることになり、腐食性物質の発生量の増加が早期に予測されて的確に抑制されることになる。 In this case, when the magnitude of the amount of corrosive substances begins to change, the exhaust air-fuel ratio of the internal combustion engine can be accurately adjusted to the lean combustion side from the specific air-fuel ratio, and the increase in the amount of corrosive substances generated is early. It is predicted and accurately suppressed.
上記(2)記載の構成を有する内燃機関の制御装置においては、(3)前記温度域は、摂氏550度を含むことが望ましい。 In the control apparatus for an internal combustion engine having the configuration described in (2) above, (3) the temperature range preferably includes 550 degrees Celsius.
この場合、特に摂氏550度以下でNH3の発生量が増加する従来の触媒ユニットを用いながらも、腐食性物質の発生量が多くなる低温側の温度範囲内で有効にその発生を抑えることができることになる。 In this case, while using a conventional catalyst unit in which the amount of NH 3 generated increases at 550 degrees Celsius or less, it is possible to effectively suppress the generation within the temperature range on the low temperature side where the amount of corrosive substances generated increases. It will be possible.
本発明の内燃機関の制御装置においては、(4)前記内燃機関が火花点火式であり、該内燃機関の少なくとも機関回転数および吸入空気量に基づいて該内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御機構と、前記排気還流通路上に配置され、該排気還流通路の開度を可変制御する排気還流制御機構と、をさらに備えており、前記点火時期制御機構は、前記触媒ユニットの温度が前記特定の温度より前記低温側にあるとき、前記内燃機関の点火時期を、前記少なくとも機関回転数および吸入空気量に基づいて算出した通常の点火時期よりも遅角側の点火時期に補正するのがよい。 In the control device for an internal combustion engine according to the present invention, (4) the ignition timing of the internal combustion engine is a spark ignition type, and the ignition timing of the internal combustion engine is controlled based on at least the engine speed and the intake air amount. A control mechanism, and an exhaust gas recirculation control mechanism that is disposed on the exhaust gas recirculation path and variably controls the opening degree of the exhaust gas recirculation path, wherein the ignition timing control mechanism is configured such that the temperature of the catalyst unit is When the temperature is lower than a specific temperature, the ignition timing of the internal combustion engine is corrected to an ignition timing that is retarded from the normal ignition timing calculated based on at least the engine speed and the intake air amount. Good.
この構成により、内燃機関の燃焼空燃比が特定空燃比より希薄燃焼側の値に制御されるときの排気ガス中におけるNOx濃度の上昇を有効に抑制することができる。 With this configuration, it is possible to effectively suppress an increase in the NOx concentration in the exhaust gas when the combustion air-fuel ratio of the internal combustion engine is controlled to a value closer to the lean combustion side than the specific air-fuel ratio.
本発明の内燃機関の制御装置は、より好ましくは、(5)前記排気還流通路を通して前記吸気側に還流させる排気還流率を可変制御する排気還流制御機構をさらに備え、前記排気還流制御機構は、前記触媒ユニットの温度が前記特定の温度より前記低温側にあるとき、前記排気還流率を、前記触媒ユニットの温度が前記特定の温度より前記高温側にあるときの排気還流率より増大させるものである。 More preferably, the control device for an internal combustion engine according to the present invention further includes (5) an exhaust gas recirculation control mechanism that variably controls an exhaust gas recirculation rate for recirculation to the intake side through the exhaust gas recirculation passage. When the temperature of the catalyst unit is on the low temperature side from the specific temperature, the exhaust gas recirculation rate is increased from the exhaust gas recirculation rate when the temperature of the catalyst unit is on the high temperature side from the specific temperature. is there.
この構成により、内燃機関の燃焼空燃比が特定空燃比より希薄燃焼側の値に制御されるときの排気ガス中におけるNOx濃度の上昇を有効に抑制することができる。 With this configuration, it is possible to effectively suppress an increase in the NOx concentration in the exhaust gas when the combustion air-fuel ratio of the internal combustion engine is controlled to a value closer to the lean combustion side than the specific air-fuel ratio.
本発明の内燃機関の制御装置においては、(6)前記触媒ユニットが三元触媒で構成されており、前記内燃機関の排気空燃比を検出する空燃比センサと、該空燃比センサの検出情報に基づいて前記排気空燃比を前記特定空燃比に一致させるよう前記内燃機関の燃料消費量をフィードバック制御するフィードバック制御機構と、をさらに備えたものであるのがよい。 In the control apparatus for an internal combustion engine of the present invention, (6) the catalyst unit is constituted by a three-way catalyst, and an air-fuel ratio sensor for detecting an exhaust air-fuel ratio of the internal combustion engine, and detection information of the air-fuel ratio sensor are used. A feedback control mechanism that feedback-controls the fuel consumption of the internal combustion engine so that the exhaust air-fuel ratio matches the specific air-fuel ratio on the basis of the exhaust air-fuel ratio may be further provided.
この場合、触媒温度が特定の温度を超えていれば、排気空燃比を特定空燃比に一致させることで、NOxに加えてHCやCOをも酸化還元反応によって同時に除去できる三元触媒の触媒作用を十分に発揮させ、所要の排気浄化性能を確保することができる。 In this case, when the catalyst temperature exceeds a specific temperature, the catalytic action of the three-way catalyst can simultaneously remove HC and CO in addition to NOx by the oxidation-reduction reaction by matching the exhaust air-fuel ratio to the specific air-fuel ratio. Can be sufficiently exerted to ensure the required exhaust purification performance.
本発明によれば、NOx抑制効果を低下させることなくNH3等の腐食性物質の発生量を有効に低減させることのできる安価な内燃機関の制御装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a control apparatus for an inexpensive internal combustion engine that can effectively reduce the generation amount of corrosive substances such as NH 3 without reducing the NOx suppression effect.
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置を装備したその内燃機関の概略構成を示している。本実施形態の内燃機関は、図示しない車両の走行駆動源を構成する火花点火式の多気筒内燃機関で、専ら希薄燃焼するものである。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of an internal combustion engine equipped with a control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. The internal combustion engine of the present embodiment is a spark ignition type multi-cylinder internal combustion engine that constitutes a travel drive source for a vehicle (not shown), and performs lean combustion exclusively.
まず、その構成について説明する。 First, the configuration will be described.
図1に示す本実施形態のエンジン10は、例えば直列4気筒の4ストロークサイクルガソリンエンジンによって構成されており、4つの気筒11(図1中に1つのみ模式的に図示する)を有している。各気筒11には、ピストン12で仕切られた燃焼室13が形成され、吸気弁16と排気弁17とが図示しない動弁機構により開閉可能に装備されるとともに、燃焼室13内に露出するよう点火プラグ14が配置されている。また、各気筒11内のピストン12は、コネクティングロッド(符号なし)を介してクランク軸15の対応するクランクスルー部分に連結されている。
An
エンジン10の各気筒11に対応する吸気ポート部分(詳細図示せず)にはインジェクタ21(燃料噴射弁)が装着されており、複数の気筒11に対応する複数のインジェクタ21は、それぞれ図示しないデリバリーパイプに接続されている。このデリバリーパイプには、車両に搭載された図外の燃料タンク内の燃料ポンプにより、燃料、例えばガソリンが供給されるようになっている。
An injector 21 (fuel injection valve) is attached to an intake port portion (not shown in detail) corresponding to each
また、エンジン10は、吸気弁16の開弁時に燃焼室13内に空気を吸入させることができる吸気通路18を有する吸気装置30と、排気弁17の開弁時に燃焼室13から燃焼後のガスを排出させることができる排気通路19を有する排気装置40とが、装着されている。
Further, the
吸気装置30は、吸気通路18を形成するとともにその途中に図示しないサージタンク部を有する吸気管31と、吸気管31の上流端側の図示しないエアクリーナの近傍で吸入空気量を検出するエアフローメータ32と、エアフローメータ32とサージタンクの間に位置するスロットルバルブ33と、スロットルバルブ33の開度(以下、スロットル開度という)を検出するスロットル開度センサ34と、を含んで構成されている。
The
エアフローメータ32により検出される新気の吸入流量は、吸入空気量を表す吸気量信号Qaとして電子制御装置であるECU100に取り込まれ、スロットル開度センサ34により検出されるスロットルバルブ33の開度は、スロットル開度信号AthvとしてECU100に取り込まれるようになっている。
The intake flow rate of fresh air detected by the
排気装置40は、排気通路19を形成する排気管41と、三元触媒で構成され排気管41に装着された排気浄化用の触媒ユニット42と、この触媒ユニット42の近傍、例えば触媒ユニット42より下流側の排気通路19中で排気空燃比を検出する空燃比センサ43と、触媒ユニット42の触媒温度を検出する触媒温度センサ44とを含んで構成されている。
The
排気管41は、各気筒11の排気弁17の開弁時に対応する燃焼室13内から排気ガスを排出させることができるよう、複数の排気枝管41a(図1中に1つのみ図示している)および集合管部41bを有している。
The exhaust pipe 41 has a plurality of
触媒ユニット42は、公知の三元触媒42aを内蔵しており、エンジン10の燃焼室13内の空燃比(燃焼空燃比)が理論空燃比に制御されることでエンジン10の排気空燃比が特定空燃比に制御されているとき、エンジン10の排気ガス中における窒素酸化物(NOx)、炭化水素(HC)および一酸化炭素(CO)を酸化還元反応によって共に高度に浄化できるようになっている。具体的には、触媒ユニット42の三元触媒42aは、例えば多孔性のセル壁がハニカム形状をなすモノリス構造の担体にアルミナ(Al2O3)をコートして、白金(Pt)やロジウム(Rh)、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類酸化物、希土類酸化物等を担持させたものである。この触媒ユニット42は、理論空燃比(後述する当量比φ=1)の条件下では、酸化性ガスであるNOxやO2に対して還元性ガスであるH2、CO、HCが化学当量となるので、三元触媒42aにより両ガスを十分に酸化還元反応させることで、汚染物質であるNOx、HC、COをN2、H2O、CO2として無害化することができる。
The
また、触媒ユニット42の三元触媒42aは、酸化過剰雰囲気となる希薄(リーン)空燃比時にNOxを吸蔵し、過濃(リッチ)空燃比時にNOxを還元し浄化することができる、いわゆるリーンNOx触媒となっている。すなわち、三元触媒42aは、リーン空燃比での運転中の排気ガスに接触するとき、例えばPt上でNOをNO2に酸化して、触媒上の塩基性物質に硝酸塩の形で吸蔵させておき、リッチ空燃比での運転中の排気ガスに接触するとき、酸素濃度が低い状態で排ガス中の未燃HC、H2、COによって硝酸塩を効率よく窒素(N2)に還元させて、NOxを浄化するようになっている。
Further, the three-
空燃比センサ43は、例えば公知の濃淡電池式の排気酸素濃度センサ(O2センサ)で構成されており、理論空燃比を境にして未燃燃料ガスが残るリッチ側で起電力が急峻に立ち上がる特性を有している。
The air-
エンジン10には、さらにEGR装置50が装備されている。
The
このEGR装置50は、触媒ユニット42の下流側の排気の一部を排気通路19から吸気通路18に還流させることができる排気還流通路51と、この排気還流通路51の吸気通路18側の端部近傍に設けられたEGRバルブ52とを含んで構成されている。
The
排気還流通路51は、詳細を図示しないが、例えばEGRパイプおよび排気マニホールドの一部によって形成されている。
The exhaust
EGRバルブ52は、排気還流通路51による排気再循流量の大きさを表すEGR率(排気還流率=還流排気流量/全吸入空気流量(新気吸気量および排気再循環量を含む))を可変制御するように、その弁開度Aevを、入力される開度制御信号に応じて変化させることができるようになっている。
The
EGR装置50は、さらに、EGRバルブ52より排気通路19側で排気還流通路51一部を形成しつつ排気還流通路51を通る還流排気ガスを冷却することができるEGRクーラ53を備えている。このEGRクーラ53は、排気還流通路51を通る還流排気ガスをエンジン10の冷却水との熱交換により冷却するようになっている。
The
一方、前述のECU100は、エアフローメータ32からの吸気量信号Qaやスロットル開度センサ34からのスロットル開度信号Athvに加えて、空燃比センサ43からの排気空燃比信号AFや触媒温度センサ44からの温度検出信号(触媒温度TCN)を入力する。さらに、ECU100は、クランク角センサ61からのクランク角信号CA、エンジン10の冷却水温を検出する水温センサ62からの冷却水温信号Tw、アクセル開度センサ63からの要求開度信号Accp、図示しない他の車載ECUからの要求信号等を入力する。そして、ECU100は、これらの入力信号に基づいて、エンジン10を電子制御する機能を有している。
On the other hand, the
ECU100は、具体的なハードウェア構成を図示しないが、CPU(central processing unit)、ROM(read only memory)、RAM(random access memory)およびバックアップメモリを含み、さらに、A/D変換器等を含む入力インターフェース回路と、ドライバやリレースイッチを含む出力インターフェース回路と、他の車載ECUとの通信インターフェース等を含んで構成されている。
このECU100は、ROMやバックアップメモリ(以下、ROM等という)に格納された制御プログラムに従って、例えばいわゆるマルチタスク処理を実行しながら、エンジン10に要求される出力(トルクおよび機関回転数)を実現するよう、エンジン10のスロットルバルブ33の開度、点火時期、燃料噴射時期および燃料噴射量等をそれぞれに制御するようになっている。
The
例えば、ECU100は、エンジン10の少なくとも機関回転数Ne[rpm]および吸入空気量Qaに基づいてエンジン10の各気筒11における点火時期tpを点火プラグ14への点火信号により制御する点火時期制御機構として機能する。また、ECU100は、アクセル開度センサ63で検出されるアクセル開度Accpとエンジン回転数Neを基に予めの試験等により取得したマップデータから要求トルクを算出し、その要求トルクに応じた燃料噴射量を設定する。さらに、ECU100は、EGRバルブ52への開度Aevの制御信号により可変制御する排気還流制御機構としても機能するようになっている。
For example, the
ECU100は、また、ROM等に格納された空燃比フィードバック制御プログラムに従って、空燃比センサ43の検出値に基づいて各気筒11に対するインジェクタ21による燃料供給量を補正するようになっている。すなわち、ECU100は、空燃比センサ43の検出値に基づいて各気筒11に対する燃料供給量を制御することで、各気筒11内の吸入空気と燃料の混合比率である燃焼空燃比を、その目標空燃比である理論空燃比に一致させることで、エンジン10の排気空燃比を特定空燃比に一致させるフィードバック制御を実行するフィードバック制御機構となっている。
The
ECU100は、さらに、クランク角センサ61からクランク軸15の回転速度Ne[rpm]に対応するパルス信号を取り込むことで、エンジン10の機関回転速度を検出するとともに、クランク角センサ61および図示しない気筒判別センサからの出力信号に基づいて、エンジン回転数Neおよびクランク軸15の回転角度位置を把握して気筒判別を行うことができるようになっている。
The
また、ECU100のROM等には、後述する触媒温度に基づく空燃比補正制御や点火遅角制御、EGR率制御等の制御プログラムならびに各種データ等が記憶されており、ECU100のRAMには、各種制御処理におけるCPUの演算結果や制御値等が一時的に記憶保持されるようになっている。
In addition, the ROM of the
ECU100は、そのような制御プログラムを実行することで、エンジン10の排気空燃比を特定空燃比に制御するとともに、エンジン10の排気ガス中におけるNH3等の腐食性物質の発生量を抑制するようになっている(その制御手順自体は、図2を用いて後述する)。
The
ところで、触媒ユニット42は、三元触媒42aが排気ガスと接触するその表面近傍部分の温度(触媒床温度;以下、触媒温度TCNという)が特定の温度より高温側であるか低温側であるかによって、触媒ユニット42内での腐食性物質の発生量と触媒温度TCNの変化に対する腐食性物質の発生量の変化率とが顕著に相違する温度特性を有している。
By the way, the
具体的には、図3に示すように、触媒ユニット42は、触媒温度TCNが特定の温度T1より高温側であるか低温側であるかによって、腐食性物質の発生量が顕著に相違する温度特性を有している。ここで、特定の温度T1は、触媒ユニット42内におけるNH3の発生量と触媒温度TCNの変化に対するNH3発生量の変化率とがその両側で顕著に相違する温度TNH3の近傍温度域Rt内に、例えば温度TNH3に等しい550[°C]に設定されている。また、ここでの温度TNH3の近傍温度域Rt(図3参照)は、触媒ユニット42の単位温度変化に対するNH3の発生量の変化率が触媒ユニット42の使用温度範囲中において大小いずれか一方から他方に切り替わる温度域となっている。以下、温度TNH3に設定された特定の温度T1を、特定の温度TNH3という。
Specifically, as shown in FIG. 3, in the
すなわち、図3中の温度TNH3より右側に示すように、触媒ユニット42において触媒温度TCNが特定の温度TNH3より高温側の温度範囲内にあるとき、触媒温度上昇中における一定上昇温度ΔTCN当りのNH3発生量QNH3[ppm]の低減率(低減量ΔQNH3/ΔTCN)、あるいは、触媒温度低下中における一定低下温度ΔTCN当りのNH3の発生量QNH3の増加率(増加量ΔQNH3/ΔTCN)は、共に小さくなる。
That is, as shown on the right side of the temperature T NH3 in FIG. 3, when the catalyst temperature T CN is within the temperature range of the high temperature side than the specified temperature T NH3 in the
一方、図3中の温度TNH3より左側に示すように、触媒温度TCNが特定の温度TNH3より低温側の温度範囲内にあるときには、触媒温度上昇中における一定上昇温度ΔTCN当りのNH3発生量QNH3の低減率、あるいは、触媒温度低下中における一定低下温度ΔTCN当りのNH3の発生量QNH3の増加率は、触媒温度TCNが特定の温度TNH3より高温側の温度範囲内にあるときに比べて共に大きくなる。すなわち、触媒ユニット42は、腐食性物質であるNH3の発生量QNH3と触媒温度TCNの変化に対するNH3の発生量QNH3の変化率とが、特定の温度TNH3を境に顕著に変化する温度特性を有している。
On the other hand, as shown on the left side of the temperature T NH3 in FIG. 3, when the catalyst temperature T CN is within the temperature range lower than the specific temperature T NH3 , NH per constant increase temperature ΔT CN during the catalyst temperature increase. 3 The rate of reduction of the generated amount Q NH3 or the rate of increase of the generated amount Q NH3 of NH 3 per constant decrease temperature ΔT CN during the catalyst temperature decrease is the temperature at which the catalyst temperature T CN is higher than the specific temperature T NH3 Both are larger than when they are within range. That is, in the
また、図4に示すように、触媒ユニット42内での三元触媒42aの触媒作用に伴うNH3発生量の増加率[%]は、エンジン10の燃焼室13における燃焼空燃比A/Fおよびそれに対応する当量比φにも依存するようになっている。ここにいう当量比φは、燃料の濃さを表す値であり、理論空燃比を実際の混合気の空燃比で除した値、すなわち、空気過剰率の逆数に相当する値である。
As shown in FIG. 4, the increase rate [%] of the NH 3 generation amount accompanying the catalytic action of the three-
具体的には、当量比φ<1となる図4中の右側のリーン空燃比の範囲と、φ>1となる図4中の左側のリッチ空燃比の範囲とでは、触媒ユニット42内でのNH3発生量の増加率CQ[%]が顕著に相違する。すなわち、当量比φ<1となるリーン空燃比の範囲内では、触媒ユニット42内でのNH3発生量の増加率CQが小さくなり、逆に、当量比φ>1となるリッチ空燃比の範囲内では、触媒ユニット42内でのNH3発生量の増加率CQが大きくなる。
Specifically, in the range of the lean air-fuel ratio on the right side in FIG. 4 where the equivalence ratio φ <1 and the range of the rich air-fuel ratio on the left side in FIG. The increase rate CQ [%] of the NH 3 generation amount is significantly different. That is, within the lean air-fuel ratio range where the equivalence ratio φ <1, the increase rate CQ of the NH 3 generation amount in the
さらに、当量比φ>1となるリッチ空燃比の範囲のうち当量比φ=1の近傍領域内においては、一定空燃比変化量ΔAF当りのNH3発生量増加率CQの変化量ΔCQが図4中に示すように非常に大きくなる。すなわち、当量比φが1からリッチ側に変化し始めるときには当量比φ=1の近傍領域でNH3の発生量の増加率CQが急峻に立ち上がり、リッチ側から当量比φ=1に近付くときには当量比φ=1の近傍領域でNH3の発生量の増加率CQが急峻に立ち下がるようになっている。 Further, in the range near the equivalent ratio φ = 1 in the rich air-fuel ratio range where the equivalent ratio φ> 1, the change amount ΔCQ of the NH 3 generation amount increase rate CQ per constant air-fuel ratio change amount ΔAF is shown in FIG. It becomes very large as shown in the inside. That is, when the equivalence ratio φ starts to change from 1 to the rich side, the NH 3 generation rate increase rate CQ rises sharply in the vicinity of the equivalence ratio φ = 1, and when the equivalence ratio φ approaches the equivalent ratio φ = 1 from the rich side. The increase rate CQ of the amount of NH 3 generation falls steeply in the vicinity of the ratio φ = 1.
したがって、φ<1の範囲内にある図4中の空燃比AF2の運転条件、例えばA/F=15.5の運転状態では、φ=1となる図4中の空燃比AF1の運転条件、例えばA/F=14.5の運転状態と比べて、触媒ユニット42内でのNH3発生量の増加率CQを70%程度も低減可能となる。
Therefore, in the operating condition of the air-fuel ratio AF2 in FIG. 4 within the range of φ <1, for example, in the operating state of A / F = 15.5, the operating condition of the air-fuel ratio AF1 in FIG. For example, compared with the operation state of A / F = 14.5, the increase rate CQ of the NH 3 generation amount in the
前述のような触媒ユニット42のNH3発生量に関する触媒温度依存性や空燃比依存性を考慮し、ECU100においては、触媒ユニット42の触媒温度TCNが、NH3等の腐食性物質の発生量が大きくなる前述の低温側の温度範囲内になると、エンジン10の排気空燃比を特定空燃比より希薄燃焼側の値に制御するように、エンジン10の燃焼室13内の燃焼空燃比A/Fを空燃比AF1より大きい値側に制御するようになっている。
In consideration of the catalyst temperature dependency and the air-fuel ratio dependency regarding the NH 3 generation amount of the
また、当量比φ<1となるようにリーン空燃比に制御されるときには、エンジン10から排気されるガス中のO2濃度が増加するため、三元触媒42aでのNOxの還元率は低下する。一方、エンジン10での燃焼によるNOxの生成量は、その燃焼の温度に依存するので、燃焼温度の低下によりNOxの発生量を低減させることができる。そして、エンジン10における燃焼温度およびそれに依存するNOxの発生量は、点火時期の遅角化やEGR装置50におけるEGR弁開度Aevの増加(EGR率の増加)によって低下させることができる。
Further, when the lean air-fuel ratio is controlled so that the equivalence ratio φ <1, the O 2 concentration in the gas exhausted from the
そこで、ECU100は、触媒ユニット42の触媒温度TCNが特定の温度T1より低温側になるとき、点火時期制御機構としての機能により、エンジン10の点火時期tpを図5に示すような点火時期補正係数βを用いて補正することにより、少なくとも機関回転数Neおよび吸入空気量Qaに基づいて算出した通常の点火時期よりも遅角側の点火時期に補正するようになっている。ここで、通常の点火時期とは、触媒温度TCNが特定の温度T1以上のときの点火時期と同様の設定条件で算出される点火時期である。
Therefore,
また、ECU100は、触媒ユニット42の触媒温度TCNが特定の温度T1より低温側になるとき、排気還流制御機構としての機能により、EGR装置50のEGRバルブ52の弁開度Aevを図6に示すようなEGR開度補正係数γを用いて補正することにより、EGR装置50のEGR率を触媒ユニット42の触媒温度TCNが特定の温度T1より高温側にあるときのEGR率よりも増大させるようになっている。
Further,
具体的には、ECU100のROM等には、基本EGR量マップおよびEGR補正用マップが格納されている。基本EGR量マップは、縦軸を燃料噴射量fq、横軸をエンジン10の機関回転数Neとして、それらで特定される各運転状態について基本EGR量に対応するEGR開度を予めの運転試験により取得してマップ化したものである。また、EGR補正用マップは、エンジン回転数Neおよび燃料噴射量fqに基づいて得られる基本EGR量を、予め特定された他のパラメータである冷却水温Twや触媒温度TCN等に基づいて補正したEGR量データを決定するものであり、基本EGR量または基本EGR開度を1とするEGR開度補正係数γのみが決定されるものであってもよい。この場合、最終EGR開度=基本EGR開度×EGR開度補正係数γとなる。
Specifically, a basic EGR amount map and an EGR correction map are stored in the ROM or the like of the
次に、その作用について説明する。 Next, the operation will be described.
図2は、本実施形態で実行される排気浄化制御の流れを示している。 FIG. 2 shows the flow of exhaust purification control executed in the present embodiment.
この制御は、エンジン10の運転中は所定時間毎に繰り返し実行される。
This control is repeatedly executed every predetermined time while the
まず、最初に、触媒温度センサ44により触媒温度TCNが検出され(ステップS11)、次いで、触媒温度TCNが特定の温度TNH3以下であるか否かが判別される(ステップS12)。 First, the first, the catalyst temperature sensor 44 detects the catalyst temperature T CN is (step S11), and then whether or not the catalyst temperature T CN is below a specific temperature T NH3 is determined (step S12).
このとき、触媒温度TCNが特定の温度TNH3以下であれば(ステップS2でYESの場合)、次いで、エンジン10の燃焼空燃比A/Fが当量比φ<1となる希薄空燃比の範囲内に設定されることで、触媒ユニット42内におけるNH3の発生量およびその増加率を抑える制御が実行される(ステップS13)。
At this time, if the catalyst temperature T CN is below a specific temperature T NH3 (YES in step S2), the then range air-fuel ratio A / F of the
図4に示したように、触媒ユニット42内でのNH3発生量は空燃比A/Fに依存し、当量比φ<1となる希薄燃焼下ではNH3発生量が大幅に減少するので、NH3の発生量およびその増加率を抑えることが可能となる。
As shown in FIG. 4, the NH 3 generation amount in the
次いで、燃焼温度に依存するNOx発生量を低減させるべく、点火時期tpを遅角させる点火時期補正係数βが触媒温度TCNや空燃比A/F等のエンジン10の運転状態に応じて設定される。そして、エンジン10の機関回転数[rpm]および吸入空気量Qaに基づいて算出される基本点火時期tp0に点火時期補正係数βを掛けた補正値tp0×βp0が算出され、この補正値tp0×βp0が今回の遅角化した点火時期tpとして設定される(ステップS14)。
Next, an ignition timing correction coefficient β for retarding the ignition timing tp is set according to the operating state of the
次いで、燃焼温度に依存するNOx発生量を低減させるべく、触媒温度TCNやエンジン10の運転状態に応じてEGRバルブ52の弁開度Aevを拡大する増量側のEGR開度補正係数γ(>1)が前述のEGR補正用マップを用いて算出され、1より大きいEGR開度補正係数γと前述の基本EGR量マップから求めた基本EGR開度を用いて、最終EGR開度が算出される(ステップS15)。
Then, in order to reduce the NOx generation amount which depends on the combustion temperature, the catalyst temperature T CN and EGR opening correction coefficient increase side according to the operating state of the
一方、触媒温度センサ44により検出される触媒温度TCNが特定の温度TNH3以下でない場合(ステップS12のNOの場合)、次いで、エンジン10の燃焼空燃比A/Fが当量比φ=1となるよう理論空燃比にフィードバック制御される(ステップS16)。したがって、エンジン10の排気空燃比が特定空燃比に制御され、触媒ユニット42内の三元触媒42aの触媒作用により、エンジン10の排気ガス中におけるNOx、HCおよびCOが共に高度に浄化・除去される。
On the other hand, if the catalyst temperature T CN detected by the catalyst temperature sensor 44 is not less than a specific temperature T NH3 (case of NO in step S12), the then combustion air-fuel ratio A / F of the
この場合、点火時期に影響する触媒温度TCN以外の他のパラメータに変化がなければ、点火時期補正係数β=1となり、エンジン10の機関回転数[rpm]および吸入空気量Qaに基づいて算出される基本点火時期tp0が、今回の点火時期tpとして設定される(ステップS17)。
In this case, if there is no change in parameters other than the catalyst temperature T CN that affects the ignition timing, the ignition timing correction coefficient β = 1, and the calculation is based on the engine speed [rpm] of the
また、EGR開度に影響する触媒温度TCN以外の他のパラメータに変化がなければ、EGR開度補正係数γ=1となり、前述の基本EGR量マップから求めた基本EGR開度Aev0が、今回の最終EGR開度が算出される(ステップS18)。 Further, if there is no change in other parameters than the catalyst temperature T CN affecting the EGR opening, EGR opening correction coefficient gamma = 1, and the basic EGR opening Aev 0 obtained from the basic EGR amount map described above, The current final EGR opening is calculated (step S18).
本実施形態では、図2に示す排気浄化制御が短周期で繰り返されることにより、触媒温度TCNが特定の温度TNH3以下になる運転領域では、ステップS13−15に示すような空燃比A/Fの希薄化と、点火時期tpの遅角化およびEGR開度Aevの増大化とをなす制御が実行される。一方、触媒温度TCNが特定の温度TNH3以下にならない運転領域では、ステップS16−18に示すような成り行きの制御が実行されることになる。 In the present embodiment, by an exhaust gas purification control shown in FIG. 2 is repeated in a short cycle, the catalyst temperature T CN is in the operating region becomes lower than a specific temperature T NH3, air-fuel ratio as shown in step S13-15 A / Control is performed to dilute F, retard the ignition timing tp, and increase the EGR opening Aev. On the other hand, in the operation region where the catalyst temperature T CN does not fall below the specific temperature T NH3 , the process control as shown in Step S16-18 is executed.
このように、本実施形態においては、触媒温度TCNが特定の温度TNH3より低温側になると、NH3のような腐食性物質の発生量が触媒温度TCNの低温側ほど増加するのに対して、エンジン10の燃焼空燃比A/Fが空燃比AF1より希薄燃焼側に調整されることで、排気中の酸素濃度が増加されるとともに排気中の未燃燃料量が低減され、未燃燃料量や触媒温度TCNに依存する腐食性物質の発生量の増加が未然に的確に抑制される。すなわち、触媒温度TCNが特定の温度TNH3以下となったときには、腐食性物質の発生量の増加が予測されるので、空燃比A/Fをストイキからリーンにするよう触媒温度TCNに応じて空燃比A/Fを選択することで、NH3等の腐食性物質の発生量の増加が有効に抑制される。したがって、腐食性物質除去用の触媒を用いない装置構成を採りながらも、NOx抑制効果を低下させることなくNH3等の腐食性物質の発生を有効に抑制することができ、EGR装置50の腐食防止を図ることができる安価なエンジン10の制御装置となる。
Thus, in the present embodiment, when the catalyst temperature T CN is the low temperature side than a particular temperature T NH3, although the amount of generated corrosive substances such as NH 3 is increased as the cold side of the catalyst temperature T CN On the other hand, by adjusting the combustion air-fuel ratio A / F of the
また、本実施形態では、特定の温度TNH3が、触媒ユニット42の単位温度変化に対する腐食性物質の発生量の変化率が温度域Rt内に設定されている。したがって、腐食性物質の発生量が多くなるのに先立ってエンジン10の燃焼空燃比A/Fを空燃比AF1より希薄燃焼側に的確に調整できることになり、腐食性物質の発生量がより有効に低減されることになる。しかも、温度域Rtが摂氏550度を含むので、摂氏550度以下でNH3の発生量が増加する従来の触媒ユニットを用いながらも、腐食性物質の発生量が多くなる低温側の温度範囲内で有効にその発生を抑えることができることになる。
Further, in the present embodiment, the specific temperature T NH3, generation rate of change of the corrosive substance to a unit temperature change of the
さらに、点火時期制御機構としてのECU100は、触媒温度TCNが特定の温度TNH3より低温側にあるとき、エンジン10の点火時期tpを、少なくとも機関回転数Neおよび吸入空気量Qaに基づいて算出した通常の点火時期(基本点火時期tp0またはこれを触媒温度以外のパラメータに基づいて補正した点火時期)よりも遅角側の点火時期に補正する。したがって、エンジン10の排気空燃比が特定空燃比より希薄燃焼側の値に制御されるときの排気ガス中におけるNOx濃度の上昇を有効に抑制することができる。
Further,
加えて、排気還流制御機構としてのECU100は、触媒温度TCNが特定の温度TNH3より低温側にあるとき、EGR率を触媒温度TCNが特定の温度TNH3より高温側にあるときのEGR率より増大させるので、点火時期tpの遅角化と同様に、エンジン10の排気空燃比が特定空燃比より希薄燃焼側の値に制御されるときの排気ガス中におけるNOx濃度の上昇を有効に抑制することができる。
EGR when addition,
このように、本実施形態では、触媒温度TCNが特定の温度TNH3より低温側になるときには、燃焼空燃比をストイキからリーンにしてNH3の発生を抑制することと併せて、点火時期を遅角させるとともにEGR量を増量することで、NOxの発生の増加を有効に抑制することができる。 Thus, in the present embodiment, when the catalyst temperature T CN is the low temperature side than the specified temperature T NH3, together with suppressing the occurrence of NH 3 in the lean combustion air-fuel ratio from the stoichiometric, the ignition timing By increasing the EGR amount while retarding, the increase in the generation of NOx can be effectively suppressed.
また、本実施形態においては、触媒ユニット42が三元触媒42aで構成されており、エンジン10の排気空燃比を検出する空燃比センサ43の検出情報に基づいて、排気空燃比を特定空燃比に一致させる空燃比フィードバック制御が実行される。したがって、触媒温度TCNが特定の温度TNH3より高温側となる通常運転中は、NOxに加えてHCやCOをも酸化還元反応によって同時に除去できる三元触媒42aの触媒作用を十分に発揮させることができ、高度な排気浄化性能が得られる。
In the present embodiment, the
以上のように、本実施形態においては、NOx抑制効果を低下させることなくNH3等の腐食性物質の発生量を有効に低減させることのできる安価な内燃機関の制御装置を提供することができる。 As described above, in this embodiment, it is possible to provide an inexpensive control device for an internal combustion engine that can effectively reduce the amount of corrosive substances such as NH 3 generated without reducing the NOx suppression effect. .
なお、上述の一実施形態においては、空燃比センサ43が濃淡電池式の排気酸素濃度センサで構成されるものとしたが、空燃比センサ43が触媒ユニット42より上流側の排気空燃比を検出する限界電流型のもので構成されてもよいし、触媒ユニット42より上流側の空燃比センサと触媒ユニット42より下流側の酸素センサとを併有する構成とすることができる。
In the above-described embodiment, the air-
また、上述の一実施形態においては、触媒ユニット42の触媒温度TCNを触媒温度センサ44によって検出するものとしたが、センサによる直接温度検出に限らず、図7に示すようなマップを用いて、エンジン10の機関回転数Neおよび体積効率KLを基に触媒温度TCNの概略値を間接的に検出する触媒温度検出機構が構成されてもよい。
In the above-described embodiment, the catalyst temperature TCN of the
ここで、体積効率KLは、燃焼済みガスの排気と未燃焼ガスの吸気とによる新気の取り込み能力を表す指標で、気筒の排気量(行程容積)に対する実質的な吸入新気の体積の比に相当する。実質的な吸入新気の体積とは、エンジンの空気取入口における温度と圧力に換算した体積である。この体積効率KLは、高回転域では吸気系の圧力抵抗が増大する等の理由から、同じエンジンであっても運転条件によって変化する。したがって、エンジン10の機関回転数[rpm]と空燃比フィードバック制御中の吸入空気量QaおよびEGR率等とから体積効率KLを算出し、図7に示すマップに基づいて触媒温度TCNの変化を知ることはできる。 Here, the volumetric efficiency KL is an index representing the intake capacity of fresh air by the exhaust of the burned gas and the intake of the unburned gas, and is the ratio of the substantial intake fresh air volume to the cylinder displacement (stroke volume). It corresponds to. The substantial intake fresh air volume is a volume converted into temperature and pressure at the air intake of the engine. This volumetric efficiency KL varies depending on operating conditions even in the same engine, for example, because the pressure resistance of the intake system increases in a high rotation range. Therefore, to calculate the volumetric efficiency KL from the intake air quantity Qa and EGR rate or the like in the engine speed of the engine 10 [rpm] and the air-fuel ratio feedback control, the change in the catalyst temperature T CN in accordance with the map shown in FIG. 7 I can know.
図7中では、温度Taから温度Tbへ、温度Tbから温度Tcへと触媒温度TCNは徐々に高くなり、温度Tgが最も高い触媒温度TCNを示している。また、図7中の温度Tcが特定の温度TNH3に対応する。 In Figure 7, the temperature Ta to a temperature Tb, the catalyst temperature T CN and from the temperature Tb to a temperature Tc gradually increases, the temperature Tg is the highest catalyst temperature T CN. Further, the temperature Tc in FIG. 7 corresponds to a specific temperature TNH3 .
さらに、上述の一実施形態では、触媒温度TCNが特定の温度TNH3より低温側になったとき、空燃比A/Fをストイキからリーンにすることと併せて、点火時期の遅角化とEGR量の増量を併用するNOx抑制制御を行うものとしたが、点火時期の遅角化とEGR量の増量のうちいずれか一方のみを実行するものであってもよいし、他の制御パラメータを変化させることでNOx抑制制御を実行することも考えられる。 Further, in the above-described embodiment, when the catalyst temperature TCN becomes lower than the specific temperature TNH3 , the ignition timing is retarded in addition to the air-fuel ratio A / F being changed from stoichiometric to lean. Although the NOx suppression control using the increase in the EGR amount is performed in combination, only one of the retarding of the ignition timing and the increase in the EGR amount may be executed, or other control parameters may be set. It is also conceivable to execute NOx suppression control by changing it.
また、上述の一実施形態では、腐食性物質をNH3としたが、これ以外の腐食性物質でその発生量が触媒温度と空燃比に依存するものであっても、本発明は適用可能である。 In the above-described embodiment, the corrosive substance is NH 3 , but the present invention is applicable even if the amount of the other corrosive substance generated depends on the catalyst temperature and the air-fuel ratio. is there.
以上のように、本発明は、排気浄化触媒におけるNH3の発生量が触媒温度および空燃比に依存し、一定温度TNH3以下の温度範囲で特にNH3の発生量が増加する点に着目して、触媒温度TCNに基づいて触媒ユニット42でのNH3発生量の増加を予測して、NH3の発生量の増加を未然に有効に低減させるものである。その結果、NOx抑制効果を低下させることなくNH3等の腐食性物質の発生量を有効に低減させることのできる安価な内燃機関の制御装置を提供することができる。このような本発明は、排気浄化触媒の触媒作用に伴って腐食性物質の発生量が増加するのを抑制する内燃機関の制御装置全般に有用である。
As described above, the present invention, the amount of NH 3 in the exhaust gas purifying catalyst depends on the catalyst temperature and the air-fuel ratio, and focusing on the fact that the amount of generated particularly NH 3 in a temperature range of less than a predetermined temperature T NH3 increases Te, based on the catalyst temperature T CN in anticipation of an increase in NH 3 emission under
10 エンジン(内燃機関)
11 気筒
14 点火プラグ
16 吸気弁
17 排気弁
18 吸気通路
19 排気通路
21 インジェクタ
30 吸気装置
31 吸気管
32 エアフローメータ
33 スロットルバルブ
34 スロットル開度センサ
40 排気装置
41 排気管
42 触媒ユニット
42a 三元触媒
43 空燃比センサ
44 触媒温度センサ(触媒温度検出機構)
50 EGR装置
51 排気還流通路
52 EGRバルブ
61 クランク角センサ
100 ECU(点火時期制御機構、排気還流制御機構、フィードバック制御機構)
AF1、AF2 空燃比
Aev0 基本EGR開度
Aev EGR開度
QNH3 NH3発生量
T1、TNH3 特定の温度
tp0 基本点火時期
tp 点火時期
ΔAF 一定空燃比変化量
ΔTCN 触媒温度の変化量
β 点火時期補正係数
γ EGR開度補正係数
φ 当量比(1/空気過剰率)
10 Engine (Internal combustion engine)
11
50
AF1, AF2 Air-fuel ratio Aev 0 Basic EGR opening Aev EGR opening Q NH3 NH 3 generation amount T1, T NH3 specific temperature tp 0 Basic ignition timing tp Ignition timing ΔAF Constant air-fuel ratio change ΔT CN Catalyst temperature change β Ignition timing correction coefficient γ EGR opening correction coefficient φ Equivalent ratio (1 / air excess ratio)
Claims (6)
前記触媒ユニットの温度が特定の温度より高温側であるか低温側であるかによって前記触媒ユニットでの前記腐食性物質の発生量が相違する場合に、
前記触媒ユニットの温度が、前記腐食性物質の発生量を大きくする前記低温側にあるとき、前記排気空燃比を前記特定空燃比より希薄燃焼側の値に制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。 An internal combustion engine having a catalyst unit for purifying exhaust when the exhaust air-fuel ratio of the internal combustion engine is a specific air-fuel ratio and an exhaust gas recirculation passage capable of recirculating a part of exhaust gas downstream of the catalyst unit to the intake side An internal combustion engine control device that is equipped and controls the exhaust air-fuel ratio to the specific air-fuel ratio and suppresses the amount of corrosive substances generated in the exhaust;
When the amount of the corrosive substance generated in the catalyst unit differs depending on whether the temperature of the catalyst unit is higher or lower than a specific temperature,
When the temperature of the catalyst unit is on the low temperature side that increases the generation amount of the corrosive substance, the exhaust air / fuel ratio is controlled to a value on the lean combustion side than the specific air / fuel ratio. Control device.
前記特定の温度は、前記触媒ユニットの単位温度変化に対する前記腐食性物質の発生量の変化率が切り替わる温度域内に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 In the catalyst unit, both the generation amount of the corrosive substance and the rate of change of the generation amount of the corrosive substance with respect to the temperature change of the catalyst unit are such that the temperature of the catalyst unit is higher than the specific temperature. Depending on whether it is on the low temperature side or
2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the specific temperature is set in a temperature range in which a rate of change of the generation amount of the corrosive substance with respect to a unit temperature change of the catalyst unit is switched.
該内燃機関の少なくとも機関回転数および吸入空気量に基づいて該内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御機構と、
前記排気還流通路上に配置され、該排気還流通路の開度を可変制御する排気還流制御機構と、をさらに備えており、
前記点火時期制御機構は、前記触媒ユニットの温度が前記特定の温度より前記低温側にあるとき、前記内燃機関の点火時期を、前記少なくとも機関回転数および吸入空気量に基づいて算出した通常の点火時期よりも遅角側の点火時期に補正することを特徴とする請求項1ないし請求項3のうちいずれか1の請求項に記載の内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine is a spark ignition type;
An ignition timing control mechanism for controlling the ignition timing of the internal combustion engine based on at least the engine speed and the intake air amount of the internal combustion engine;
An exhaust gas recirculation control mechanism that is disposed on the exhaust gas recirculation path and variably controls the opening degree of the exhaust gas recirculation path;
When the temperature of the catalyst unit is on the lower temperature side than the specific temperature, the ignition timing control mechanism is configured to calculate the ignition timing of the internal combustion engine based on at least the engine speed and the intake air amount. The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the ignition timing is corrected to an ignition timing that is retarded from the timing.
前記排気還流制御機構は、前記触媒ユニットの温度が前記特定の温度より前記低温側にあるとき、前記排気還流率を、前記触媒ユニットの温度が前記特定の温度より前記高温側にあるときの排気還流率より増大させることを特徴とする請求項1ないし請求項4のうちいずれか1の請求項に記載の内燃機関の制御装置。 An exhaust gas recirculation control mechanism that variably controls an exhaust gas recirculation rate of recirculation to the intake side through the exhaust gas recirculation passage;
The exhaust gas recirculation control mechanism determines the exhaust gas recirculation rate when the temperature of the catalyst unit is on the lower temperature side than the specific temperature, and the exhaust gas when the temperature of the catalyst unit is on the higher temperature side than the specific temperature. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the control rate is higher than a recirculation rate.
前記内燃機関の排気空燃比を検出する空燃比センサと、該空燃比センサの検出情報に基づいて前記排気空燃比を前記特定空燃比に一致させるよう前記内燃機関の燃料消費量をフィードバック制御するフィードバック制御機構と、をさらに備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項5のうちいずれか1の請求項に記載の内燃機関の制御装置。 The catalyst unit is composed of a three-way catalyst;
An air-fuel ratio sensor that detects the exhaust air-fuel ratio of the internal combustion engine, and feedback that feedback-controls the fuel consumption of the internal combustion engine so that the exhaust air-fuel ratio matches the specific air-fuel ratio based on detection information of the air-fuel ratio sensor 6. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising a control mechanism.
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