JP2013249769A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

Control device of internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2013249769A
JP2013249769A JP2012124869A JP2012124869A JP2013249769A JP 2013249769 A JP2013249769 A JP 2013249769A JP 2012124869 A JP2012124869 A JP 2012124869A JP 2012124869 A JP2012124869 A JP 2012124869A JP 2013249769 A JP2013249769 A JP 2013249769A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
fuel ratio
air
internal combustion
combustion engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012124869A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Motoya Kamahara
本也 鎌原
Takashi Tomita
貴志 富田
Junji Kaneko
淳司 金子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Soken Inc, Toyota Motor Corp filed Critical Nippon Soken Inc
Priority to JP2012124869A priority Critical patent/JP2013249769A/en
Publication of JP2013249769A publication Critical patent/JP2013249769A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive control device of an internal combustion engine, the device capable of effectively reducing an amount of generation of corrosive substances such as NHwithout decreasing an effect of suppressing NOx.SOLUTION: A control device of an internal combustion engine is mounted in an internal combustion engine that includes a catalyst unit for cleaning exhaust gas when an exhaust air-fuel ratio is a specific air-fuel ratio and an exhaust recirculation passage enabling a part of the exhaust gas downstream of the catalyst unit to be recirculated to an intake side. The control device controls the exhaust air-fuel ratio to the specific air-fuel ratio and suppresses an amount of generation of corrosive substances in exhaust gas. When an amount of generation of corrosive substances in the catalyst unit differs depending on whether the temperature Tof the catalyst unit is at a higher side or lower side than a specific temperature T, the control device controls the exhaust air-fuel ratio to a value in a lean combustion side than the specific air-fuel ratio (step S13) provided that the temperature Tof the catalyst unit is at a low temperature side in which an amount of generation of the corrosive substances increases (YES in step S12).

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NH(アンモニア)が生成され易くなる。そして、そのNH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(NHCl))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NHの発生を抑制するために、SiO、Al、HO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NHを含む排ガスを接触させて、NH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NHは、加熱下で触媒と接触することにより酸化されてNとHO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NHガスと混合させ、さらに、選択性NH還元脱硝触媒を充填した第3室内でNHとNOxを完全に反応させることにより、NH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NHを供給するNH供給手段と、吸蔵還元型NOx触媒より下流の排気中のNHを検出するNH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、NH供給手段によって吸蔵還元型NOx触媒にNH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NH検出手段により所定の許容量以上のNH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、NH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.

特開昭56−108516号公報JP-A-56-108516 特開2009−97471号公報JP 2009-97471 A

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、NH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、NH除去触媒を別設することなくNH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NH発生量を抑えると、NH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NH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、NH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NH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NH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NH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.

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図である。1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine equipped with a control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置で実行される排気浄化制御プログラムの概略処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the general | schematic process sequence of the exhaust gas purification control program performed with the control apparatus of the internal combustion engine which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における触媒ユニットでのNHの発生量と触媒温度との関係を示すグラフであり、縦軸はその触媒ユニットでのNHの発生量を表し、横軸はその触媒温度を表している。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the amount of NH 3 generated in a catalyst unit and the catalyst temperature in an embodiment of the present invention, where the vertical axis represents the amount of NH 3 generated in the catalyst unit, and the horizontal axis represents the catalyst temperature. Represents. 本発明の一実施形態における触媒ユニットでのNHの発生量の増加率と内燃機関の空燃比との関係を示すグラフであり、縦軸はその触媒ユニットでのNHの発生量を表し、横軸はその空燃比を表している。It is a graph showing the relationship between the rate of increase in the amount of NH 3 generated in the catalyst unit and the air-fuel ratio of the internal combustion engine in one embodiment of the present invention, and the vertical axis represents the amount of NH 3 generated in the catalyst unit, The horizontal axis represents the air-fuel ratio. 本発明の一実施形態における内燃機関の排気ガス中のNOx発生量とその内燃機関の点火時期補正との関係を示すグラフであり、縦軸はそのNOx発生量を表し、横軸はその点火時期を補正する点火時期補正係数を表している。3 is a graph showing the relationship between the amount of NOx generated in the exhaust gas of the internal combustion engine and the correction of the ignition timing of the internal combustion engine in one embodiment of the present invention, where the vertical axis represents the NOx generation amount, and the horizontal axis represents the ignition timing. Represents an ignition timing correction coefficient for correcting. 本発明の一実施形態における内燃機関の排気ガス中のNOx発生量とその内燃機関のEGR率との関係を示すグラフであり、縦軸はそのNOx発生量を表し、横軸はそのEGR弁の開度を補正するEGR開度補正係数を表している。4 is a graph showing the relationship between the NOx generation amount in the exhaust gas of the internal combustion engine and the EGR rate of the internal combustion engine in one embodiment of the present invention, the vertical axis represents the NOx generation amount, and the horizontal axis represents the EGR valve. It represents an EGR opening correction coefficient for correcting the opening. 本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置における触媒温度検出方法の異なる態様を説明する触媒温度算出マップの説明図であり、縦軸は体積効率を表し、横軸はエンジン回転数を表している。It is explanatory drawing of the catalyst temperature calculation map explaining the different aspect of the catalyst temperature detection method in the control apparatus of the internal combustion engine which concerns on one Embodiment of this invention, a vertical axis | shaft represents volumetric efficiency and a horizontal axis represents an engine speed. ing.

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 engine 10 of the present embodiment shown in FIG. 1 is configured by, for example, an in-line four-cylinder four-stroke cycle gasoline engine, and has four cylinders 11 (only one is schematically shown in FIG. 1). Yes. Each cylinder 11 is formed with a combustion chamber 13 partitioned by a piston 12, and an intake valve 16 and an exhaust valve 17 are provided so as to be opened and closed by a valve mechanism (not shown) and exposed to the combustion chamber 13. A spark plug 14 is arranged. Further, the piston 12 in each cylinder 11 is connected to a corresponding crank-through portion of the crankshaft 15 via a connecting rod (not indicated).

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 cylinder 11 of the engine 10, and a plurality of injectors 21 corresponding to a plurality of cylinders 11 are delivered to each other, not shown. Connected to a pipe. Fuel, for example, gasoline, is supplied to the delivery pipe by a fuel pump in a fuel tank (not shown) mounted on the vehicle.

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 engine 10 includes an intake device 30 having an intake passage 18 that can suck air into the combustion chamber 13 when the intake valve 16 is opened, and a gas after combustion from the combustion chamber 13 when the exhaust valve 17 is opened. And an exhaust device 40 having an exhaust passage 19 through which exhaust gas can be discharged.

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 intake device 30 forms an intake passage 18 and has an intake pipe 31 having a surge tank (not shown) in the middle thereof, and an air flow meter 32 that detects an intake air amount in the vicinity of an air cleaner (not shown) on the upstream end side of the intake pipe 31. And a throttle valve 33 located between the air flow meter 32 and the surge tank, and a throttle opening sensor 34 for detecting the opening of the throttle valve 33 (hereinafter referred to as throttle opening).

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 air flow meter 32 is taken into the ECU 100 as an electronic control device as an intake air amount signal Qa representing the intake air amount, and the opening of the throttle valve 33 detected by the throttle opening sensor 34 is The throttle opening signal Athv is taken into the ECU 100.

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 exhaust device 40 includes an exhaust pipe 41 that forms the exhaust passage 19, an exhaust purification catalyst unit 42 that is composed of a three-way catalyst and is attached to the exhaust pipe 41, and a vicinity of the catalyst unit 42, for example, a catalyst unit 42. An air-fuel ratio sensor 43 that detects the exhaust air-fuel ratio in the downstream exhaust passage 19 and a catalyst temperature sensor 44 that detects the catalyst temperature of the catalyst unit 42 are configured.

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 exhaust branch pipes 41a (only one is shown in FIG. 1) so that exhaust gas can be discharged from the combustion chamber 13 corresponding to the opening of the exhaust valve 17 of each cylinder 11. And a collecting pipe portion 41b.

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(Al)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Oに対して還元性ガスであるH、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N、HO、COとして無害化することができる。 The catalyst unit 42 incorporates a known three-way catalyst 42a, and the exhaust air / fuel ratio of the engine 10 is specified by controlling the air / fuel ratio (combustion air / fuel ratio) in the combustion chamber 13 of the engine 10 to the stoichiometric air / fuel ratio. When the air-fuel ratio is controlled, nitrogen oxides (NOx), hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) in the exhaust gas of the engine 10 can be highly purified together by an oxidation-reduction reaction. . Specifically, the three-way catalyst 42a of the catalyst unit 42 is formed by coating alumina (Al 2 O 3 ) on a carrier having a monolith structure in which a porous cell wall forms a honeycomb shape, platinum (Pt), rhodium ( Rh), an alkali metal oxide, an alkaline earth oxide, a rare earth oxide, and the like. This catalyst unit 42 has a chemical equivalent of H 2 , CO, and HC that are reducing gases with respect to NOx and O 2 that are oxidizing gases under the condition of a theoretical air-fuel ratio (equivalent ratio φ = 1 described later). Therefore, the NOx, HC, and CO that are pollutants can be rendered harmless as N 2 , H 2 O, and CO 2 by sufficiently oxidizing and reducing both gases with the three-way catalyst 42a.

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NO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、H、COによって硝酸塩を効率よく窒素(N)に還元させて、NOxを浄化するようになっている。 Further, the three-way catalyst 42a of the catalyst unit 42 can store NOx at a lean air-fuel ratio that becomes an excessive oxidation atmosphere, and can reduce and purify NOx at a rich air-fuel ratio, so-called lean NOx. It is a catalyst. That is, when the three-way catalyst 42a comes into contact with exhaust gas during operation at a lean air-fuel ratio, for example, NO is oxidized to NO 2 on Pt, and the basic substance on the catalyst is occluded in the form of nitrate. In addition, when contacting the exhaust gas during operation at a rich air-fuel ratio, nitrate is efficiently reduced to nitrogen (N 2 ) by unburned HC, H 2 , CO in the exhaust gas in a state where the oxygen concentration is low, and NOx It comes to purify.

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(O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-fuel ratio sensor 43 is composed of, for example, a known concentration cell type exhaust oxygen concentration sensor (O 2 sensor), and the electromotive force rises sharply on the rich side where unburned fuel gas remains with the theoretical air-fuel ratio as a boundary. It has characteristics.

エンジン10には、さらにEGR装置50が装備されている。   The engine 10 is further equipped with an EGR device 50.

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 EGR device 50 includes an exhaust gas recirculation passage 51 that can recirculate part of the exhaust gas downstream of the catalyst unit 42 from the exhaust passage 19 to the intake air passage 18, and an end portion of the exhaust gas recirculation passage 51 on the intake air passage 18 side. And an EGR valve 52 provided in the vicinity.

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 gas recirculation passage 51 is formed by, for example, an EGR pipe and a part of an exhaust manifold, although details are not shown.

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 valve 52 has a variable EGR rate (exhaust recirculation rate = recirculation exhaust flow rate / total intake air flow rate (including fresh air intake amount and exhaust recirculation amount)) indicating the magnitude of the exhaust gas recirculation flow rate through the exhaust gas recirculation passage 51. The valve opening Aev can be changed in accordance with the input opening control signal so as to be controlled.

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 EGR device 50 further includes an EGR cooler 53 that can cool the recirculated exhaust gas that passes through the exhaust recirculation passage 51 while forming a part of the exhaust recirculation passage 51 on the exhaust passage 19 side from the EGR valve 52. The EGR cooler 53 cools the recirculated exhaust gas passing through the exhaust recirculation passage 51 by heat exchange with the cooling water of the engine 10.

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 ECU 100 described above receives the exhaust air-fuel ratio signal AF from the air-fuel ratio sensor 43 and the catalyst temperature sensor 44 in addition to the intake air amount signal Qa from the air flow meter 32 and the throttle opening signal Athv from the throttle opening sensor 34. Temperature detection signal (catalyst temperature T CN ) is input. The ECU 100 further includes a crank angle signal CA from the crank angle sensor 61, a cooling water temperature signal Tw from the water temperature sensor 62 that detects the cooling water temperature of the engine 10, a required opening signal Accp from the accelerator opening sensor 63, A request signal from the in-vehicle ECU is input. The ECU 100 has a function of electronically controlling the engine 10 based on these input signals.

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。   ECU 100 includes a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), a backup memory, and further includes an A / D converter, although a specific hardware configuration is not illustrated. It includes an input interface circuit, an output interface circuit including a driver and a relay switch, and a communication interface with other in-vehicle ECUs.

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 ECU 100 realizes outputs (torque and engine speed) required for the engine 10 while executing so-called multitask processing, for example, according to a control program stored in a ROM or a backup memory (hereinafter referred to as a ROM or the like). Thus, the opening degree of the throttle valve 33 of the engine 10, the ignition timing, the fuel injection timing, the fuel injection amount, and the like are each controlled.

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 ECU 100 is an ignition timing control mechanism that controls the ignition timing tp in each cylinder 11 of the engine 10 by an ignition signal to the ignition plug 14 based on at least the engine speed Ne [rpm] and the intake air amount Qa of the engine 10. Function. Further, the ECU 100 calculates a required torque from map data acquired by a preliminary test or the like based on the accelerator opening Accp detected by the accelerator opening sensor 63 and the engine speed Ne, and fuel injection corresponding to the required torque is performed. Set the amount. Further, the ECU 100 also functions as an exhaust gas recirculation control mechanism that variably controls by a control signal of the opening degree Aev to the EGR valve 52.

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 ECU 100 also corrects the amount of fuel supplied from the injector 21 to each cylinder 11 based on the detection value of the air-fuel ratio sensor 43 in accordance with an air-fuel ratio feedback control program stored in a ROM or the like. That is, the ECU 100 controls the amount of fuel supplied to each cylinder 11 based on the detection value of the air-fuel ratio sensor 43, so that the combustion air-fuel ratio, which is the mixing ratio of intake air and fuel in each cylinder 11, is set to its target air-fuel ratio. The feedback control mechanism executes feedback control that matches the exhaust air / fuel ratio of the engine 10 with the specific air / fuel ratio by matching the stoichiometric air / fuel ratio.

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 ECU 100 further detects the engine rotation speed of the engine 10 by taking in a pulse signal corresponding to the rotation speed Ne [rpm] of the crankshaft 15 from the crank angle sensor 61, and also detects the crank angle sensor 61 and a cylinder discrimination not shown. Based on the output signal from the sensor, the cylinder speed can be determined by grasping the engine speed Ne and the rotational angle position of the crankshaft 15.

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 ECU 100 stores control programs such as air-fuel ratio correction control, ignition retardation control, EGR rate control, etc. based on the catalyst temperature, which will be described later, and various data. The RAM of the ECU 100 stores various controls. The CPU calculation results and control values in the processing are temporarily stored.

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NH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 ECU 100 executes such a control program to control the exhaust air / fuel ratio of the engine 10 to a specific air / fuel ratio and to suppress the generation amount of corrosive substances such as NH 3 in the exhaust gas of the engine 10. (The control procedure itself will be described later with reference to FIG. 2).

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 catalyst unit 42 has a temperature in the vicinity of the surface where the three-way catalyst 42a comes into contact with the exhaust gas (catalyst bed temperature; hereinafter referred to as catalyst temperature TCN ) is higher or lower than a specific temperature. Thus, the amount of corrosive substances generated in the catalyst unit 42 and the rate of change of the amount of corrosive substances generated with respect to the change in the catalyst temperature TCN have a temperature characteristic that is remarkably different.

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NHの発生量と触媒温度TCNの変化に対するNH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NH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 catalyst unit 42, the amount of corrosive substances generated is significantly different depending on whether the catalyst temperature TCN is higher or lower than the specific temperature T1. It has temperature characteristics. Here, the specific temperature T1, the vicinity temperature range of the temperature T NH3 which the NH 3 generating rate of change with respect to changes in the generation amount and the catalyst temperature T CN in NH 3 in the catalyst unit 42 differs significantly on both sides In Rt, for example, 550 [° C.] equal to the temperature T NH3 is set. Further, the temperature range Rt (see FIG. 3) in the vicinity of the temperature T NH3 here indicates that the rate of change of the amount of NH 3 generated relative to the unit temperature change of the catalyst unit 42 is larger or smaller in the operating temperature range of the catalyst unit 42. The temperature range is switched from one to the other. Hereinafter, the specific temperature T1 set to the temperature TNH3 is referred to as a specific temperature TNH3 .

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NH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NH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 catalyst unit 42, a constant elevated temperature ΔT in the catalyst temperature rising Reduction rate of NH 3 generation amount Q NH3 [ppm] per CN (reduction amount ΔQ NH3 / ΔT CN ), or increase rate of NH 3 generation amount Q NH3 per constant decrease temperature ΔT CN during catalyst temperature decrease ( Both the increase amount ΔQ NH3 / ΔT CN ) become smaller.

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NH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NH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NHの発生量QNH3と触媒温度TCNの変化に対するNH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 catalyst unit 42, the NH 3 generation amount Q NH3 which is a corrosive substance and the change rate of the NH 3 generation amount Q NH3 with respect to the change in the catalyst temperature T CN are notably separated from the specific temperature T NH3. It has changing temperature characteristics.

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NH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-way catalyst 42 a in the catalyst unit 42 is the combustion air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 13 of the engine 10 and It also depends on the equivalent ratio φ corresponding thereto. Here, the equivalent ratio φ is a value representing the fuel concentration, and is a value obtained by dividing the theoretical air-fuel ratio by the actual air-fuel ratio of the air-fuel mixture, that is, a value corresponding to the reciprocal of the excess air ratio.

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NH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NH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NH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 catalyst unit 42 becomes small, and conversely, the rich air-fuel ratio range where the equivalence ratio φ> 1. The increase rate CQ of the NH 3 generation amount in the catalyst unit 42 increases.

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NH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NH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NH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NH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 catalyst unit 42 can be reduced by about 70%.

前述のような触媒ユニット42のNH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、NH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 catalyst unit 42 as described above, in the ECU 100, the catalyst temperature T CN of the catalyst unit 42 is the generation amount of corrosive substances such as NH 3. When the temperature falls within the above-mentioned temperature range on the low temperature side, the combustion air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 13 of the engine 10 is controlled so that the exhaust air-fuel ratio of the engine 10 is controlled to a value on the lean combustion side from the specific air-fuel ratio. Is controlled to a value larger than the air-fuel ratio AF1.

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O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 engine 10 increases, so the NOx reduction rate at the three-way catalyst 42a decreases. . On the other hand, the amount of NOx produced by combustion in the engine 10 depends on the temperature of the combustion, so the amount of NOx generated can be reduced by lowering the combustion temperature. The combustion temperature in the engine 10 and the amount of NOx generated depending on the combustion temperature can be reduced by retarding the ignition timing or increasing the EGR valve opening Aev (increasing the EGR rate) in the EGR device 50.

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, ECU 100, when the catalyst temperature T CN in the catalyst unit 42 is on the low temperature side than the specified temperature T1, the ignition by the function as a timing control mechanism, the ignition timing tp the ignition timing correction as shown in FIG. 5 of the engine 10 By correcting using the coefficient β, it is corrected to an ignition timing that is retarded from the normal ignition timing calculated based on at least the engine speed Ne and the intake air amount Qa. Here, the normal ignition timing is an ignition timing calculated under the same setting conditions as the ignition timing when the catalyst temperature TCN is equal to or higher than the specific temperature T1.

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, ECU 100, when the catalyst temperature T CN in the catalyst unit 42 is on the low temperature side than a particular temperature T1, by the function of the exhaust gas recirculation control system, the valve opening Aev of the EGR valve 52 of the EGR device 50 in FIG. 6 by correcting using the EGR opening correction coefficient γ as shown, to increase the EGR rate when the EGR rate of the EGR device 50 is catalyst temperature T CN in the catalyst unit 42 is on the high temperature side than a particular temperature T1 It is like that.

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 ECU 100. In the basic EGR amount map, the vertical axis represents the fuel injection amount fq, the horizontal axis represents the engine speed Ne of the engine 10, and the EGR opening corresponding to the basic EGR amount for each operation state specified by them is determined by a preliminary operation test. It is obtained and mapped. Further, EGR correction map, the basic EGR amount obtained based on the engine speed Ne and the fuel injection amount fq, corrected on the basis of the advance is identified other parameters were coolant temperature Tw and the catalyst temperature T CN etc. The EGR amount data is determined, and only the EGR opening correction coefficient γ with the basic EGR amount or the basic EGR opening as 1 may be determined. In this case, the final EGR opening = the basic EGR opening × the EGR opening correction coefficient γ.

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 engine 10 is in operation.

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NH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 engine 10 is equivalent ratio phi <1 become lean air-fuel ratio Thus, control is performed to suppress the amount of NH 3 generated in the catalyst unit 42 and the rate of increase thereof (step S13).

図4に示したように、触媒ユニット42内でのNH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NH発生量が大幅に減少するので、NH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 catalyst unit 42 depends on the air-fuel ratio A / F, and the NH 3 generation amount greatly decreases under lean combustion where the equivalence ratio φ <1. It is possible to suppress the amount of NH 3 generated and the rate of increase thereof.

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tpに点火時期補正係数βを掛けた補正値tp×βpが算出され、この補正値tp×βp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 engine 10 such as the catalyst temperature TCN and the air-fuel ratio A / F in order to reduce the amount of NOx generated depending on the combustion temperature. The Then, a correction value tp 0 × βp 0 obtained by multiplying the basic ignition timing tp 0 calculated based on the engine speed [rpm] of the engine 10 and the intake air amount Qa by the ignition timing correction coefficient β is calculated, and this correction value is calculated. tp 0 × βp 0 is set as the retarded ignition timing tp (step S14).

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 engine 10 to expand the valve opening Aev of the EGR valve 52 gamma (> 1) is calculated using the above-mentioned EGR correction map, and the final EGR opening is calculated using the EGR opening correction coefficient γ larger than 1 and the basic EGR opening obtained from the basic EGR amount map. (Step S15).

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 engine 10 and the equivalence ratio phi = 1 Feedback control is performed so that the stoichiometric air-fuel ratio is achieved (step S16). Therefore, the exhaust air-fuel ratio of the engine 10 is controlled to a specific air-fuel ratio, and NOx, HC and CO in the exhaust gas of the engine 10 are highly purified and removed by the catalytic action of the three-way catalyst 42a in the catalyst unit 42. 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tp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 engine 10 and the intake air amount Qa. The basic ignition timing tp 0 is set as the current ignition timing tp (step S17).

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Aev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、NH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、NH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NH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 engine 10 to the lean combustion side from the air-fuel ratio AF1, the oxygen concentration in the exhaust gas is increased and the amount of unburned fuel in the exhaust gas is reduced. increased incidence of the corrosive substances that rely on fuel quantity and the catalyst temperature T CN is advance to the restrained appropriately. That is, when the catalyst temperature T CN becomes equal to or lower than the specific temperature T NH3 , an increase in the amount of corrosive substances is predicted, so that the air-fuel ratio A / F is changed from stoichiometric to lean according to the catalyst temperature T CN . By selecting the air / fuel ratio A / F, the increase in the amount of corrosive substances such as NH 3 is effectively suppressed. Therefore, while adopting an apparatus configuration that does not use a catalyst for removing corrosive substances, the generation of corrosive substances such as NH 3 can be effectively suppressed without reducing the NOx suppression effect, and the corrosion of the EGR apparatus 50 can be suppressed. It becomes an inexpensive control device for the engine 10 that can be prevented.

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NH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 catalyst unit 42 is set in the temperature range Rt. Therefore, the combustion air-fuel ratio A / F of the engine 10 can be accurately adjusted to the lean combustion side from the air-fuel ratio AF1 before the amount of corrosive substances generated increases, and the amount of corrosive substances generated becomes more effective. Will be reduced. In addition, since the temperature range Rt includes 550 degrees Celsius, while using the conventional catalyst unit in which the amount of NH 3 generated increases at 550 degrees Celsius or less, the temperature range within the low temperature range where the amount of corrosive substances generated increases. Therefore, the occurrence can be effectively suppressed.

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tp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, ECU 100 serving as the ignition timing control mechanism, when the catalyst temperature T CN is in the low temperature side than a particular temperature T NH3, based on ignition timing tp of the engine 10, at least the engine speed Ne and the intake air amount Qa calculated The ignition timing is corrected to a retarded ignition timing than the normal ignition timing (basic ignition timing tp 0 or an ignition timing obtained by correcting the basic ignition timing tp 0 based on a parameter other than the catalyst temperature). Therefore, an increase in the NOx concentration in the exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio of the engine 10 is controlled to a value on the lean combustion side than the specific air-fuel ratio can be effectively suppressed.

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, ECU 100 serving as the exhaust gas recirculation control mechanism, when the catalyst temperature T CN is in the low temperature side than a particular temperature T NH3, the EGR rate is catalyst temperature T CN in the high temperature side than a particular temperature T NH3 Therefore, as in the case of retarding the ignition timing tp, the increase in the NOx concentration in the exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio of the engine 10 is controlled to a value closer to the lean combustion side than the specific air-fuel ratio is effective. Can be suppressed.

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NH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 catalyst unit 42 is constituted by the three-way catalyst 42a, and the exhaust air / fuel ratio is set to the specific air / fuel ratio based on the detection information of the air / fuel ratio sensor 43 that detects the exhaust air / fuel ratio of the engine 10. Air-fuel ratio feedback control for matching is executed. Thus, during normal operation of the catalyst temperature T CN is the high temperature side than the specified temperature T NH3 is sufficiently exhibit catalytic action of the three-way catalyst 42a can be removed simultaneously by the oxidation-reduction reactions of HC and CO in addition to NOx And high exhaust purification performance can be obtained.

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NH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-fuel ratio sensor 43 is composed of a concentration cell type exhaust oxygen concentration sensor. However, the air-fuel ratio sensor 43 detects the exhaust air-fuel ratio upstream of the catalyst unit 42. A limiting current type may be used, or an air-fuel ratio sensor upstream of the catalyst unit 42 and an oxygen sensor downstream of the catalyst unit 42 may be provided.

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 catalyst unit 42 is detected by the catalyst temperature sensor 44. However, the present invention is not limited to the direct temperature detection by the sensor, and a map as shown in FIG. 7 is used. catalyst temperature detection mechanism may be configured to indirectly detect the approximate value of the catalyst temperature T CN based on the engine speed Ne and the volumetric efficiency KL of the engine 10.

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NH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NH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NH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NH発生量の増加を予測して、NH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NH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 catalytic unit 42, in which effectively reduces in advance the increase of the generation amount of NH 3. As a result, it is possible to provide an inexpensive control device for an internal combustion engine that can effectively reduce the generation amount of corrosive substances such as NH 3 without reducing the NOx suppression effect. The present invention as described above is useful for all control devices for internal combustion engines that suppress an increase in the amount of corrosive substances generated with the catalytic action of the exhaust purification catalyst.

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
Aev 基本EGR開度
Aev EGR開度
NH3 NH発生量
T1、TNH3 特定の温度
tp 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 Cylinder 14 Spark plug 16 Intake valve 17 Exhaust valve 18 Intake passage 19 Exhaust passage 19 Injector 30 Intake device 31 Intake pipe 32 Air flow meter 33 Throttle valve 34 Throttle opening sensor 40 Exhaust device 41 Exhaust pipe 42 Catalyst unit 42a Three-way catalyst 43 Air-fuel ratio sensor 44 Catalyst temperature sensor (catalyst temperature detection mechanism)
50 EGR device 51 Exhaust gas recirculation passage 52 EGR valve 61 Crank angle sensor 100 ECU (ignition timing control mechanism, exhaust gas recirculation control mechanism, feedback control mechanism)
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)

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.
前記温度域は、摂氏550度を含むことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の制御装置。   The control device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the temperature range includes 550 degrees Celsius. 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.
JP2012124869A 2012-05-31 2012-05-31 Control device of internal combustion engine Pending JP2013249769A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012124869A JP2013249769A (en) 2012-05-31 2012-05-31 Control device of internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012124869A JP2013249769A (en) 2012-05-31 2012-05-31 Control device of internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013249769A true JP2013249769A (en) 2013-12-12

Family

ID=49848699

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012124869A Pending JP2013249769A (en) 2012-05-31 2012-05-31 Control device of internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013249769A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4665923B2 (en) Catalyst deterioration judgment device
US8661789B2 (en) Exhaust purification system for internal combustion engine
US9021789B2 (en) Degradation diagnostic apparatus for NOx catalyst
AU2014271742B2 (en) Abnormality diagnosis apparatus of exhaust gas purification apparatus
WO2014192863A1 (en) Error diagnostic device for exhaust purification device
AU2014271738B2 (en) Abnormality diagnosis apparatus of exhaust gas purification apparatus
JP2018131918A (en) Abnormality diagnostic device of internal combustion engine
US8789359B2 (en) Exhaust gas purifying system of an internal combustion engine
JP4508045B2 (en) Control device for internal combustion engine
US6484493B2 (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
US7162863B2 (en) Exhaust gas purifying apparatus for internal combustion engine
JP2008175173A (en) Air-fuel ratio control device
JP2004324538A (en) Engine control device
JP2009257231A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2013249769A (en) Control device of internal combustion engine
JP2014074385A (en) Control device of internal combustion engine
JP2020133401A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2015014213A (en) Deterioration detection device for selective reduction type catalyst
JP5553630B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4914875B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2018105126A (en) Internal combustion engine device
JP2008088962A (en) Catalyst thermal degradation determining device and catalyst thermal degradation restraining device
JP2010156309A (en) Fuel injection controller for internal combustion engine
JP2009024496A (en) Air-fuel ratio control system of internal combustion engine
JP2007327475A (en) Catalyst typical temperature acquiring device of internal combustion engine