JP2015004353A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、2つのバンクを有する内燃機関であって、各燃焼室の内部に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁と、各排気管に配置されている排気浄化触媒と、該各排気管に二次空気を供給する二次空気供給装置とを備える内燃機関に関する。 The present invention is an internal combustion engine having two banks, an in-cylinder fuel injection valve that injects fuel into each combustion chamber, an exhaust purification catalyst disposed in each exhaust pipe, and each exhaust pipe The present invention relates to an internal combustion engine including a secondary air supply device that supplies secondary air.
内燃機関の排気管に排気浄化触媒を配置し、排気ガスに含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)または窒素酸化物(NOX)等の成分を浄化することが知られている。排気浄化触媒は、排気ガスの成分を高効率で浄化することが可能になる活性化温度を有する。内燃機関を長期間停止した後に始動した直後等には、排気浄化触媒は活性化温度未満であり、早期に排気浄化触媒を活性化温度以上に昇温することが好ましい。 It is known to arrange an exhaust purification catalyst in an exhaust pipe of an internal combustion engine to purify components such as carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC) or nitrogen oxide (NO x ) contained in the exhaust gas. . The exhaust purification catalyst has an activation temperature at which exhaust gas components can be purified with high efficiency. Immediately after the internal combustion engine is stopped for a long period of time and immediately after starting, the exhaust purification catalyst is below the activation temperature, and it is preferable to raise the exhaust purification catalyst to the activation temperature or higher at an early stage.
内燃機関の始動時等には、排気浄化触媒の暖機を促進するために、二次空気供給装置により排気管に二次空気を供給することで、燃焼室から流出する排気ガスに酸素を供給することが知られている。排気ガスに含まれる一酸化炭素等を酸化することにより、排気ガスの温度を上昇させて排気浄化触媒を短時間で昇温することができる。 When starting an internal combustion engine, oxygen is supplied to the exhaust gas flowing out of the combustion chamber by supplying secondary air to the exhaust pipe by the secondary air supply device in order to promote warm-up of the exhaust purification catalyst. It is known to do. By oxidizing carbon monoxide or the like contained in the exhaust gas, the temperature of the exhaust gas can be raised and the temperature of the exhaust purification catalyst can be raised in a short time.
このような二次空気供給装置を備える内燃機関においては、二次空気が必要な場合に二次空気が排気管に供給されなければ所望する排気浄化触媒の活性化を得ることが出来ず、逆に、温度が充分に上がり排気浄化触媒が活性化している状態で二次空気を排気管に供給すると排気浄化触媒が過熱する場合がある。そこで、排気管と流体連通して二次空気の流通をもたらす二次空気供給管に、二次空気の通過を遮断可能な空気制御弁が配設され、該空気制御弁を制御して排気管への二次空気の適切な供給が実行されるようにしている。 In an internal combustion engine equipped with such a secondary air supply device, when secondary air is required, if the secondary air is not supplied to the exhaust pipe, activation of the desired exhaust purification catalyst cannot be obtained, and conversely In addition, if the secondary air is supplied to the exhaust pipe while the temperature is sufficiently high and the exhaust purification catalyst is activated, the exhaust purification catalyst may overheat. Therefore, an air control valve capable of blocking the passage of the secondary air is disposed in the secondary air supply pipe that is in fluid communication with the exhaust pipe and causes the circulation of the secondary air, and the exhaust pipe is controlled by controlling the air control valve. Appropriate supply of secondary air to the air is carried out.
もし、空気制御弁の動作に異常があると、二次空気の適切な供給されなくなって、排気エミッションの悪化、あるいは、触媒の過熱が生じる場合がある。そこで、空気制御弁の異常を診断するようにした空気制御弁異常判定手段を有する内燃機関の開発が進められている。 If the operation of the air control valve is abnormal, the secondary air may not be properly supplied, and exhaust emission may deteriorate or the catalyst may overheat. Accordingly, development of an internal combustion engine having an air control valve abnormality determining means for diagnosing abnormality of the air control valve is underway.
ところで、例えばV型内燃機関のような2つのバンクを有して構成される内燃機関に対しても上記のような、空気制御弁の異常を診断しうるようにした二次空気供給装置の開発が進められている。 By the way, the development of a secondary air supply device that can diagnose an abnormality of the air control valve as described above also for an internal combustion engine having two banks such as a V-type internal combustion engine. Is underway.
例えば、特許文献1においては、2つのバンクを有する内燃機関の各排気管に二次空気を供給する二次空気供給装置であって、各排気管に、エアポンプと該エアポンプの下流側に位置せしめられ二次空気の通過を遮断可能な空気制御弁が付設されている二次空気供給管が取付けられており、一方の二次空気供給管のエアポンプと空気制御弁の間の圧力と、他方の二次空気供給管のエアポンプと空気制御弁の間の圧力との差圧を検出可能な差圧センサを具備し、エアポンプの駆動した状態で一方のバンクの排気管への二次空気の通過を制御する空気制御弁を閉鎖状態とし、他方のバンクの排気管への二次空気の通過を制御する空気制御弁を開放状態として、その際の差圧センサにて検出される圧力の脈動に基づいて空気制御弁の異常を診断するようにした二次空気供給装置が開示されている。 For example, Patent Document 1 is a secondary air supply device that supplies secondary air to each exhaust pipe of an internal combustion engine having two banks, and is located on each exhaust pipe downstream of the air pump and the air pump. A secondary air supply pipe having an air control valve capable of blocking the passage of the secondary air is attached, the pressure between the air pump of one secondary air supply pipe and the air control valve, and the other A differential pressure sensor capable of detecting the differential pressure between the air pump of the secondary air supply pipe and the pressure of the air control valve is provided, and the passage of the secondary air to the exhaust pipe of one bank is performed while the air pump is driven. Based on the pulsation of the pressure detected by the differential pressure sensor at that time, the air control valve to be controlled is closed and the air control valve that controls the passage of secondary air to the exhaust pipe of the other bank is opened. To diagnose air control valve abnormalities Unishi was secondary air supply apparatus is disclosed.
しかしながら、特許文献1に開示されるような空気制御弁の異常診断手段においては、空気制御弁の異常を診断する際、2つのバンクの内の一方のバンクの排気管への二次空気の通過を制御する空気制御弁は閉鎖されるがゆえに、該一方のバンクの排気管には二次空気が導入されず、空気制御弁が開放され二次空気が導入される他方のバンク側の排気管に配設された排気浄化触媒の暖機と比較して、二次空気が導入されない一方のバンク側の排気管に配設された排気浄化触媒の暖機には遅延が生じ、排気エミッションに悪影響を及ぼす場合がありうる。さらに、特許文献1に開示されるような空気制御弁の異常診断手段においては、空気制御弁の異常診断が実行される際には必ず空気制御弁の開閉作動がなされることとなり、空気制御弁の開閉作動回数の増加を伴うこととなり空気制御弁自体の耐久性という点において支障がもたらされる場合もありうる。 However, in the air control valve abnormality diagnosing means disclosed in Patent Document 1, when diagnosing the abnormality of the air control valve, the passage of secondary air to the exhaust pipe of one of the two banks Since the air control valve for controlling the air is closed, the secondary air is not introduced into the exhaust pipe of the one bank, and the exhaust pipe on the other bank side where the air control valve is opened and the secondary air is introduced Compared with the warm-up of the exhaust purification catalyst installed in the exhaust gas, the warm-up of the exhaust purification catalyst installed in the exhaust pipe on the one bank side where the secondary air is not introduced causes a delay and adversely affects the exhaust emission. May be affected. Further, in the air control valve abnormality diagnosis means disclosed in Patent Document 1, the air control valve is always opened and closed when the air control valve abnormality diagnosis is executed. This may be accompanied by an increase in the number of opening / closing operations of the air control valve, and may impede the durability of the air control valve itself.
本発明は上記課題に鑑み、2つのバンクを有する内燃機関であって、各排気管に二次空気を供給する二次空気供給装置を備える内燃機関において、二次空気供給装置の一構成要素となる空気制御弁であって各排気管への二次空気の通過を制御する空気制御弁の閉作動を行うことなく該空気制御弁の異常を判定しうるような空気制御弁異常判定手段であって、なお且つ、該空気制御弁の異常を判定する際における排気エミッションの悪化を抑制することをも可能としうるような空気制御弁異常判定手段を有する内燃機関を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention is an internal combustion engine having two banks, and includes a secondary air supply device that supplies secondary air to each exhaust pipe. An air control valve abnormality determining means capable of determining an abnormality of the air control valve without closing the air control valve for controlling the passage of secondary air to each exhaust pipe. In addition, an object of the present invention is to provide an internal combustion engine having an air control valve abnormality determining means that can suppress deterioration of exhaust emission when determining abnormality of the air control valve.
請求項1に記載の発明によれば、2つのバンクを有する内燃機関であって、各燃焼室の内部に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁と、各排気管に配置されている排気浄化触媒と、該各排気管に二次空気を供給する二次空気供給装置とを備える内燃機関において、
前記二次空気供給装置は、単管部分から分岐部分に二股に分岐された二次空気供給管と、前記単管部分に配置され前記分岐部分を介して前記各排気管に二次空気をもたらすエアポンプと、前記分岐部分のそれぞれに配設された空気制御弁であって前記各排気管への二次空気の通過を制御する空気制御弁と、前記エアポンプよりも下流側の前記単管部分に配設され前記エアポンプと前記空気制御弁との間の圧力を検出する圧力センサとを有し、
当該内燃機関は、前記二次空気供給装置の前記圧力センサにて検出される圧力の挙動に基づいて前記空気制御弁の異常を判定する空気制御弁異常判定手段と、前記2つのバンクの各バンクの吸入空気量を個別に制御可能な吸入空気量制御手段とをさらに有し、
前記空気制御弁異常判定手段は、
前記空気制御弁の異常判定を行う場合には、前記分岐部分のそれぞれに配設された前記空気制御弁への開放指令を維持しつつ前記エアポンプを駆動し、異常判定の対象となる一方の空気制御弁により二次空気の流入が制御される側のバンクとなる異常判定実施側バンクの排気管内の背圧を、異常判定の対象とならない他方の空気制御弁により二次空気の流入が制御される側のバンクとなる異常判定非実施側バンクの排気管の背圧よりも大きくすべく、前記異常判定実施側バンクに対しての吸入空気量を増量し、
前記異常判定実施側バンクに対しては、筒内全体としての燃焼空燃比はリーン空燃比としつつ圧縮行程において前記筒内燃料噴射弁から燃料を噴射して燃焼室の一部分の燃料濃度が上昇した高濃度領域及び該高濃度領域よりも燃料の濃度が低い低濃度領域を形成する制御と、点火時期を遅角して燃焼室から流出する排気ガスの温度を上昇させる制御とを含む第1触媒暖機制御を実行し、
前記異常判定非実施側バンクに対しては、未燃成分を含む排気ガスを排気管へ流出させるべく筒内全体に均質な混合気を形成してリッチ空燃比にて燃焼させる制御を含む第2触媒暖機制御を実行する、内燃機関が提供される。
According to the first aspect of the present invention, an internal combustion engine having two banks, an in-cylinder fuel injection valve for injecting fuel into each combustion chamber, and an exhaust purification catalyst disposed in each exhaust pipe And an internal combustion engine comprising a secondary air supply device that supplies secondary air to each exhaust pipe,
The secondary air supply device provides a secondary air supply pipe that is bifurcated from a single pipe portion to a branch portion, and a secondary air that is disposed in the single pipe portion and that passes through the branch portion to each exhaust pipe. An air pump, an air control valve disposed in each of the branch portions, for controlling passage of secondary air to the exhaust pipes, and a single pipe portion downstream of the air pump. A pressure sensor that is disposed and detects a pressure between the air pump and the air control valve;
The internal combustion engine includes air control valve abnormality determining means for determining abnormality of the air control valve based on a pressure behavior detected by the pressure sensor of the secondary air supply device, and each bank of the two banks. Intake air amount control means capable of individually controlling the intake air amount of
The air control valve abnormality determining means is
When the abnormality determination of the air control valve is performed, the air pump is driven while maintaining an opening command to the air control valve disposed in each of the branch portions, and one air subject to abnormality determination The back pressure in the exhaust pipe of the bank on the abnormality determination side, which becomes the bank on the side where the inflow of secondary air is controlled by the control valve, is controlled by the other air control valve that is not subject to the abnormality determination. In order to make it larger than the back pressure of the exhaust pipe of the abnormality determination non-execution side bank that becomes the bank on the side of the abnormality determination, the intake air amount to the abnormality determination execution side bank is increased,
For the abnormality determination side bank, the fuel air-fuel ratio as a whole in the cylinder is a lean air-fuel ratio, and fuel is injected from the in-cylinder fuel injection valve in the compression stroke, and the fuel concentration in a part of the combustion chamber increases. A first catalyst comprising: a control for forming a high concentration region and a low concentration region in which the fuel concentration is lower than the high concentration region; and a control for increasing the temperature of exhaust gas flowing out of the combustion chamber by retarding the ignition timing Execute warm-up control,
The abnormality determination non-execution side bank includes a control for forming a homogeneous air-fuel mixture in the entire cylinder and burning it at a rich air-fuel ratio so that exhaust gas containing unburned components flows out to the exhaust pipe. An internal combustion engine that performs catalyst warm-up control is provided.
すなわち、請求項1に記載の発明では、2つのバンクを有する内燃機関の各排気管への二次空気の通過を制御する空気制御弁の異常を判定する空気制御弁異常判定手段は、該空気制御弁の異常を判定する場合には、二次空気供給管の分岐部分のそれぞれに配設された両方の空気制御弁への開放指令を維持しつつエアポンプを駆動し、異常判定実施側バンクの排気管内の背圧を、異常判定非実施側バンクの排気管の背圧よりも大きくすべく、異常判定実施側バンクに対しての吸入空気量を増量する。このような異常判定実施側バンクに対しての吸入吸気量の増量がなされた場合であって、異常判定実施側バンクの排気管への二次空気の流入を制御する異常判定実施側空気制御弁に閉固着などの異常がない場合においては、排気脈動の振幅が大きくなることにともない、圧力センサにて検出される圧力の脈動の振幅が大きいものへと変化することとなる。その一方で、異常判定実施側空気制御弁に閉固着などの異常がある場合には、吸入空気量増量に起因する圧力脈動の変化は圧力センサにて検出されないこととなる。 That is, in the first aspect of the invention, the air control valve abnormality determining means for determining abnormality of the air control valve that controls the passage of the secondary air to each exhaust pipe of the internal combustion engine having two banks includes the air When determining an abnormality in the control valve, the air pump is driven while maintaining an opening command to both air control valves disposed in each of the branch portions of the secondary air supply pipe, and In order to make the back pressure in the exhaust pipe larger than the back pressure of the exhaust pipe in the abnormality determination non-execution side bank, the intake air amount to the abnormality determination execution side bank is increased. An abnormality determination execution side air control valve that controls the inflow of secondary air into the exhaust pipe of the abnormality determination execution side bank when the intake air intake amount for the abnormality determination execution side bank is increased. In the case where there is no abnormality such as closed adhesion, the amplitude of the pressure pulsation detected by the pressure sensor changes to a large one as the exhaust pulsation amplitude increases. On the other hand, when there is an abnormality such as closed adhering on the abnormality determination execution side air control valve, the pressure pulsation change due to the increase in the intake air amount is not detected by the pressure sensor.
よって、異常判定実施側バンクに対して吸入空気量を増量することによれば、このような圧力脈動の変化の有無を監視することにより、いずれの空気制御弁の閉作動をも必要とすることなく圧力センサにて検出される圧力の挙動に基づいて異常判定実施側空気制御弁の異常の有無を判定することを可能とする。従って、このような空気制御弁異常判定手段によれば、空気制御弁の作動回数を低減することができ、空気制御弁自体の耐久性の劣化の抑制を図ることが可能であり、なお且つ、異常判定の際の空気制御弁の開閉動作に起因して発生する二次空気の気流音変化を抑制することができ、商品性の向上を図ることをも可能とする。 Therefore, if the intake air amount is increased with respect to the bank for performing abnormality determination, it is necessary to close any air control valve by monitoring the presence or absence of such a pressure pulsation change. It is possible to determine whether or not there is an abnormality in the air determination control side air control valve based on the pressure behavior detected by the pressure sensor. Therefore, according to such an air control valve abnormality determining means, it is possible to reduce the number of times of operation of the air control valve, and to suppress deterioration in durability of the air control valve itself, and It is possible to suppress the change in the air flow noise of the secondary air caused by the opening / closing operation of the air control valve at the time of abnormality determination, and it is possible to improve the merchantability.
ところで、空気制御弁の異常を判定する際に、上記のように異常判定実施側バンクに対しての吸入空気量を増量する場合、異常判定実施側バンクの排気管の背圧が、異常判定非実施側バンクの排気管の背圧よりも高くなるが故に、エアポンプにて供給される二次空気が異常判定非実施側バンクの排気管へ偏って流れることとなる。また、二次空気供給管に逆流防止弁などの逆流防止手段を有しない場合、あるいは、逆流防止手段を有している場合であってもそれが機能しない場合などには、異常判定実施側バンクの排気ガスの逆流であって二次空気供給管を介して異常判定非実施側バンクの排気管への向かう逆流が生じうる場合もありうる。これにより異常判定非実施側バンクではリーンガスが流れることになり、排気浄化触媒の昇温が遅れ、排気エミッションが悪化する虞がある。 By the way, when determining the abnormality of the air control valve, when increasing the intake air amount to the abnormality determination execution side bank as described above, the back pressure of the exhaust pipe of the abnormality determination execution side bank is not abnormal determination. Since it becomes higher than the back pressure of the exhaust pipe of the implementation side bank, the secondary air supplied by the air pump flows unevenly to the exhaust pipe of the abnormality determination non-execution side bank. If the secondary air supply pipe does not have a backflow prevention means such as a backflow prevention valve, or if it does not function even if it has a backflow prevention means, the abnormality determination implementing bank In some cases, a reverse flow of the exhaust gas may occur and the reverse flow toward the exhaust pipe of the bank not performing abnormality determination may occur via the secondary air supply pipe. As a result, lean gas flows in the bank on which the abnormality determination non-execution is performed, and the temperature rise of the exhaust purification catalyst is delayed, and there is a concern that exhaust emission may deteriorate.
このことに基づいて、本発明の空気制御弁異常判定手段は、空気制御弁の異常を判定する場合に、異常判定実施側バンクにおいては、筒内全体としての燃焼空燃比はリーン空燃比としつつ圧縮行程において筒内燃料噴射弁から燃料を噴射して燃焼室の一部分の燃料濃度が上昇した高濃度領域及び該高濃度領域よりも燃料の濃度が低い低濃度領域を形成する(所謂、成層リーン燃焼制御)と、点火時期を遅角して燃焼室から流出する排気ガスの温度を上昇させる制御とを含む第1触媒暖機制御を実行する。その一方で、異常判定非実施側バンクに対しては、未燃成分を含む排気ガスを排気管へ流出させるべく筒内全体に均質な混合気を形成してリッチ空燃比にて燃焼させる制御(均質リッチ燃焼制御)を含む第2触媒暖機制御を実行する。 Based on this, when the air control valve abnormality determining means of the present invention determines the abnormality of the air control valve, the abnormality determination side bank sets the lean air-fuel ratio as the entire combustion air-fuel ratio in the cylinder. In the compression stroke, fuel is injected from the in-cylinder fuel injection valve to form a high concentration region where the fuel concentration in a part of the combustion chamber is increased and a low concentration region where the fuel concentration is lower than the high concentration region (so-called stratified lean) Combustion control) and first catalyst warm-up control including control for increasing the temperature of exhaust gas flowing out of the combustion chamber by retarding the ignition timing. On the other hand, for the bank not performing abnormality determination, control is performed to form a homogeneous air-fuel mixture in the entire cylinder and burn at a rich air-fuel ratio so that exhaust gas containing unburned components flows out to the exhaust pipe ( The second catalyst warm-up control including the homogeneous rich combustion control) is executed.
このような本発明の空気制御弁異常判定手段によれば、異常判定実施側バンクにおいては、二次空気の導入はないものの、所謂成層リーン燃焼制御と点火時期の遅角制御とにより、炭化水素などの排出を低減しつつ排気ガスの温度を上昇させることができ、また、吸入空気量が増量されているので、点火時期の遅角化に伴う機関回転数の低下を抑制することができ、機関運転に支障をきたすことなく排気エミッションの悪化の抑制を可能とする。一方で、異常判定非実施側バンクにおいては、所謂均質リッチ燃焼制御により、一酸化炭素などの未燃成分を含む排気ガスを機関排気通路に流出させることができ、該未燃成分を二次空気により酸化させることで、排気ガスの温度を上昇させて排気浄化触媒を短時間で昇温させることを可能とし、排気エミッションの悪化の抑制を可能とする。また、このような本発明の空気制御弁異常判定手段によれば、逆流防止弁などの逆流防止手段を廃止しうるのでコスト低減や構成簡素化をも可能としうる。 According to such an air control valve abnormality determination means of the present invention, in the abnormality determination execution side bank, although secondary air is not introduced, hydrocarbons are obtained by so-called stratified lean combustion control and ignition timing retardation control. The exhaust gas temperature can be increased while reducing the exhaust gas etc., and since the intake air amount is increased, it is possible to suppress a decrease in the engine speed accompanying the retarded ignition timing, This makes it possible to suppress the deterioration of exhaust emissions without causing any problems in engine operation. On the other hand, in the bank not performing abnormality determination, exhaust gas containing unburned components such as carbon monoxide can be discharged into the engine exhaust passage by so-called homogeneous rich combustion control, and the unburned components are discharged into the secondary air. As a result of the oxidation, it is possible to raise the temperature of the exhaust gas and raise the temperature of the exhaust purification catalyst in a short time, and to suppress the deterioration of the exhaust emission. Further, according to the air control valve abnormality determination means of the present invention, the backflow prevention means such as the backflow prevention valve can be eliminated, so that the cost can be reduced and the configuration can be simplified.
請求項2に記載の発明によれば、前記空気制御弁異常判定手段は、前記空気制御弁の異常を判定する場合には、前記分岐部分のそれぞれに配設された前記空気制御弁への開放指令を維持しつつ前記エアポンプを駆動し、前記異常判定実施側バンクの排気管内の背圧を前記異常判定非実施側バンクの排気管の背圧よりも大きくすべく、前記異常判定実施側バンクに対しての吸入空気量を増量するとともに、前記異常判定非実施側バンクに対しての吸入空気量を減量し、前記異常判定非実施側バンクに対して実行される前記第2触媒暖機手段は、未燃成分を含む排気ガスを前記排気管へ流出させるべく筒内全体に均質な混合気を形成してリッチ空燃比にて燃焼させる制御とともに、吸入空気量の減量に応じて点火時期を進角させる制御を含む、請求項1に記載の内燃機関が提供される。 According to a second aspect of the present invention, when the air control valve abnormality determining means determines that the air control valve is abnormal, the air control valve abnormality determining means opens the air control valve disposed in each of the branch portions. In order to make the back pressure in the exhaust pipe of the abnormality determination execution side bank larger than the back pressure of the exhaust pipe of the abnormality determination non-execution side bank while driving the air pump while maintaining the command, The second catalyst warming-up means executed for the abnormality determination non-execution side bank, while increasing the intake air amount to the abnormality determination non-execution side bank and reducing the intake air amount for the abnormality determination non-execution side bank, In addition to controlling the exhaust gas containing unburned components to flow into the exhaust pipe to form a homogeneous air-fuel mixture throughout the cylinder and combusting it at a rich air-fuel ratio, the ignition timing is advanced in accordance with the reduction in the intake air amount. Including control to horn The internal combustion engine according is provided in claim 1.
請求項3に記載の発明によれば、筒内全体としての燃焼空燃比は第1リッチ空燃比としつつ圧縮行程において筒内燃料噴射弁から燃料を噴射して燃焼室の一部分の燃料濃度が上昇した高濃度領域及び該高濃度領域よりも燃料の濃度が低い低濃度領域を形成する制御を含む機関運転状態から前記空気制御弁の異常判定を実行する場合には、前記異常判定非実施側バンクに対して実行される前記第2触媒暖機手段により筒内にて形成される均質な混合気のリッチ空燃比は、前記1リッチ空燃比よりもリッチ側の第2リッチ空燃比となるように制御される、請求項2に記載の内燃機関が提供される。 According to the third aspect of the present invention, while the combustion air-fuel ratio of the entire cylinder is the first rich air-fuel ratio, fuel is injected from the in-cylinder fuel injection valve in the compression stroke, and the fuel concentration in a part of the combustion chamber increases. When the abnormality determination of the air control valve is executed from the engine operation state including the control to form the high concentration region and the low concentration region where the fuel concentration is lower than the high concentration region, the abnormality determination non-execution side bank So that the rich air-fuel ratio of the homogeneous air-fuel mixture formed in the cylinder by the second catalyst warm-up means executed with respect to the engine becomes the second rich air-fuel ratio richer than the first rich air-fuel ratio. An internal combustion engine according to claim 2 is provided which is controlled.
請求項4に記載の発明によれば、前記吸入空気量制御手段は、前記2つのバンクの各バンク毎に配設された独立スロットルバルブを有し、該独立スロットルバルブにより、前記2つのバンクの各バンクへの吸入空気量を個別に制御する、請求項1から請求項3のいずれか一つの請求項に記載の内燃機関が提供される。 According to the fourth aspect of the present invention, the intake air amount control means has an independent throttle valve disposed for each bank of the two banks, and the independent throttle valve allows the two banks to control the intake air amount. The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of intake air to each bank is individually controlled.
請求項5に記載の発明によれば、前記吸入空気量制御手段は、吸気弁の閉弁時期を調整可能な可変動弁機構を有し、該可変動弁機構により、前記2つのバンクの各バンクへの吸入空気量を個別に制御する、請求項1から請求項3のいずれか一つの請求項に記載の内燃機関が提供される。 According to the fifth aspect of the present invention, the intake air amount control means has a variable valve mechanism that can adjust the closing timing of the intake valve, and each of the two banks is controlled by the variable valve mechanism. The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the intake air amount to the bank is individually controlled.
各請求項に記載の発明によれば、2つのバンクを有する内燃機関であって、各排気管に二次空気を供給する二次空気供給装置を備える内燃機関において、各排気管への二次空気の通過を制御する空気制御弁の閉作動を行うことなく該空気制御弁の異常を判定することを可能とし、なお且つ、空気制御弁の異常を判定する際における排気エミッションの悪化を抑制することをも可能とする、という共通の効果を奏する。 According to the invention described in each claim, in the internal combustion engine having two banks, the internal combustion engine having a secondary air supply device that supplies secondary air to each exhaust pipe, the secondary to each exhaust pipe It is possible to determine the abnormality of the air control valve without performing the closing operation of the air control valve that controls the passage of air, and suppress the deterioration of the exhaust emission when determining the abnormality of the air control valve. It has the common effect of making things possible.
以下、添付の図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図1は、本発明の内燃機関の一実施形態の概略図であり、図2は、本発明の内燃機関における機関本体気筒部の一実施形態の概略図である。図1及び図2において、1は内燃機関、2aは第1バンク、2bは第2バンク、3は機関本体気筒部、4はシリンダブロック、5はピストン、6はシリンダヘッド、7は燃焼室、8は吸気弁、9は排気弁、10は点火装置、11は筒内燃料噴射弁、12はポート燃料噴射弁、13は吸気ポート、14は排気ポート、15aは第1排気管、15bは第2排気管、16aは第1排気浄化触媒、16bは第2排気浄化触媒、17は二次空気供給装置、18はエアポンプ、19は圧力センサ、20は二次空気供給管、21aは第1空気制御弁、21bは第2空気制御弁、22はECU、23は吸入空気量制御手段のそれぞれを示す。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment of an internal combustion engine of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of an embodiment of an engine body cylinder portion in the internal combustion engine of the present invention. 1 and 2, 1 is an internal combustion engine, 2a is a first bank, 2b is a second bank, 3 is an engine main body cylinder section, 4 is a cylinder block, 5 is a piston, 6 is a cylinder head, 7 is a combustion chamber, 8 is an intake valve, 9 is an exhaust valve, 10 is an ignition device, 11 is a cylinder fuel injection valve, 12 is a port fuel injection valve, 13 is an intake port, 14 is an exhaust port, 15a is a first exhaust pipe, and 15b is a first exhaust pipe. 2 exhaust pipe, 16a is a first exhaust purification catalyst, 16b is a second exhaust purification catalyst, 17 is a secondary air supply device, 18 is an air pump, 19 is a pressure sensor, 20 is a secondary air supply pipe, and 21a is a first air. A control valve, 21b is a second air control valve, 22 is an ECU, and 23 is an intake air amount control means.
本実施形態の内燃機関は、2つのバンク2a、2bを有する内燃機関1であって、各燃焼室7の内部に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁11と、各排気管15a、15bに配置されている排気浄化触媒16a、16bと、該各排気管に二次空気を供給する二次空気供給装置17とを備える。そして、二次空気供給装置は、単管部分から分岐部分に二股に分岐された二次空気供給管20と、単管部分に配置され分岐部分を介して各排気管に二次空気をもたらすエアポンプ18と、分岐部分のそれぞれに配設された空気制御弁であって各排気管への二次空気の通過を制御する第1空気制御弁21a及び第2空気制御弁21bと、エアポンプ18よりも下流側の単管部分に配設されエアポンプと空気制御弁との間の圧力を検出する圧力センサ19とを有して構成される。本内燃機関は更に、二次空気供給装置17の圧力センサ19にて検出される圧力の挙動に基づいて空気制御弁の異常を判定する空気制御弁異常判定手段と、2つのバンクの各バンクの吸入空気量を個別に制御可能な吸入空気量制御手段23とをさらに有して構成される。
The internal combustion engine of the present embodiment is an internal combustion engine 1 having two
本実施形態においては、吸入空気量制御手段23は、図1から理解されうるごとく、2つの各バンク毎に配設された独立スロットルバルブを有して構成され、該各独立スロットルバルブにより、2つのバンクの各バンクへの吸入空気量を個別に制御する。尚、2つバンクの各バンクへの吸入空気量を個別に制御する吸入空気量制御手段は、これに限られることはなく、別の実施形態においては、吸気弁の閉弁時期を調整可能な可変動弁機構を有し、該可変動弁機構により2つのバンクの各バンクへの吸入空気量が個別に制御されるように構成されてもよい。 In the present embodiment, as can be understood from FIG. 1, the intake air amount control means 23 is configured to have independent throttle valves disposed for each of the two banks. The amount of intake air to each bank is controlled individually. The intake air amount control means for individually controlling the intake air amount to each of the two banks is not limited to this, and in another embodiment, the closing timing of the intake valve can be adjusted. A variable valve mechanism may be provided, and the intake air amount to each of the two banks may be individually controlled by the variable valve mechanism.
第1バンク2a及び第2バンク2bには、第1排気管15a及び第2排気管15bが接続されている。また、第1排気管15a及び第2排気管15bには三元触媒を用いた第1排気浄化触媒16a及び第2排気浄化触媒16bが介装され、排気中のHC、CO、NOxの浄化をおこなっている。そのために排気ガス中の酸素濃度を検出するO2センサが排気浄化触媒の上流側の第1排気管15a及び第2排気管15bに取付けられている。第1排気浄化触媒16a及び第2排気浄化触媒16bで浄化された排気ガスは集合された排気管を通って排出される。
A
第1排気管15a及び第2排気管15bには二次空気供給口が設けられ、二次空気供給口には二次空気供給管20の下流端が接続されている。二次空気供給管20は上流端で集合され、単管の集合二次空気供給管に接続されている。集合二次空気供給管の上流端はエアポンプ18の吐出側に接続されている。エアポンプ18の吸い込み側はエアクリーナと空気取入管を介して接続されている。
The
ECU22はマイクロコンピュータであるが、電源を切っても記憶が残るバックアップRAMを含んでいる。そして、ECU22には本発明に関連する圧力センサ19、第1空気制御弁21a、第2空気制御弁21b、吸入空気量制御手段23等が接続され後述するようにして異常診断を行うが、その他の一般の数多くの制御をおこなう。
The
以下、上記のようなハード構成において本発明の内燃機関における空気制御弁異常判定手段にて実行される異常診断の制御の一実施形態について説明する。初めに、この診断の考え方について説明する。この診断は基本的に、空気制御弁21a、21bとエアポンプ18と吸入空気量制御手段23とを制御して、二次空気供給管20の分岐部分のそれぞれに配設された空気制御弁21a、21bへの開放指令を維持しつつエアポンプ18を駆動し、異常判定の対象となる一方の空気制御弁により二次空気の流入が制御される側のバンクとなる異常判定実施側バンクの排気管内の背圧を、異常判定の対象とならない他方の空気制御弁により二次空気の流入が制御される側のバンクとなる異常判定非実施側バンクの排気管の背圧よりも大きくすべく、異常判定実施側バンクに対しての吸入空気量を増量し、その際に圧力センサ19にて検出される圧力の挙動に基づいて空気制御弁の異常を判定する。
Hereinafter, an embodiment of control of abnormality diagnosis executed by the air control valve abnormality determination means in the internal combustion engine of the present invention in the above hardware configuration will be described. First, the concept of this diagnosis will be described. This diagnosis basically controls the
本実施形態においては、1回の診断において第1空気制御弁21a及び第2空気制御弁21bのそれぞれの空気制御弁の異常を判定すべく、エアポンプ18、第一空気制御弁21a及び第2空気制御弁21b、吸入空気量制御手段23の各機器が操作される。図3は、本実施形態における空気制御弁異常判定手段による異常判定の際の、エアポンプ18、第1空気制御弁21a、第2空気制御弁21bの各機器の操作タイミング、及び、吸入空気量制御手段23による各バンクに対する吸入空気量制御のタイムチャートの一例を示す図である。
In the present embodiment, the
図3から理解されうるごとく、本実施形態において空気制御弁の異常を判定する場合、空気制御弁異常判定手段は、先ず、エアポンプ18の正常な駆動(ON)が確認されていて且つ第1空気制御弁21a及び第2空気制御弁21bに対して開放指令がなされている機関運転状態にある際に、第1排気管15aへの二次空気の供給を制御する第1空気制御弁21aの異常の有無、特に閉固着による異常の有無を判定すべく、エアポンプ18の駆動と第1空気制御弁21a及び第2空気制御弁21bの開放指令は維持しつつ、第1バンク2aに対する吸入空気量を増量し、この状態の機関運転を第1所定期間実行させる。そして、第1所定期間に連続して続く第2所定期間において、第2排気管15bへの二次空気の供給を制御する第2空気制御弁21bの異常の有無、特に閉固着による異常の有無を判定すべく、エアポンプ18の駆動と第1空気制御弁21a及び第2空気制御弁21bの開放指令は維持しつつ、第2バンク2bに対する吸入空気量を増量する。そして、少なくとも上記第1所定期間及び第2所定期間にわたり、圧力センサ19により二次空気供給管20内の圧力の挙動を追跡し、該圧力の挙動に基づいて、第1空気制御弁21a及び第2空気制御弁21bのそれぞれの空気制御弁の異常の有無を判定する。尚、ここでの第1所定期間、第2所定期間は、予めに実行される評価試験や解析評価などに基づいて、検出データのバラツキの影響を低減することが可能であるような範囲にて適宜設定されるものとする。
As can be understood from FIG. 3, when determining an abnormality of the air control valve in the present embodiment, the air control valve abnormality determining means first confirms that the
ちなみに、排気エミッション規制などの観点から、空気制御弁異常判定の判定精度のさらなる向上が要求される場合もある。このことに基づいて、本発明の内燃機関における空気制御弁異常判定手段の一実施形態においては、空気制御弁異常判定手段は、空気制御弁の異常を判定する場合には、空気制御弁21a、21bへの開放指令を維持しつつエアポンプ18を駆動し、異常判定実施側バンクに対しての吸入空気量を増量するとともに、異常判定非実施側バンクに対しての吸入空気量を減量する。
Incidentally, there is a case where further improvement in the determination accuracy of the air control valve abnormality determination is required from the viewpoint of exhaust emission regulations. Based on this, in one embodiment of the air control valve abnormality determining means in the internal combustion engine of the present invention, the air control valve abnormality determining means, when determining the abnormality of the air control valve, the
このように、異常判定実施側バンクに対しての吸入空気量を増量するとともに、異常判定非実施側バンクに対しての吸入空気量を減量することによれば、異常判定実施側バンクの排気管内における排気脈動であって異常判定の際に生じる排気脈動変化を、より大きな振幅変化を有するものとすることができ、空気制御弁異常判定の判定精度のさらなる向上を図ることを可能とする。図3においては、異常判定実施側バンクに対しての吸入空気量を増量するとともに、異常判定非実施側バンクに対しての吸入空気量を減量する実施例が示される。 In this way, by increasing the intake air amount for the abnormality determination execution side bank and decreasing the intake air amount for the abnormality determination non-execution side bank, The exhaust pulsation and the exhaust pulsation change that occurs at the time of abnormality determination can have a larger amplitude change, and the determination accuracy of the air control valve abnormality determination can be further improved. FIG. 3 shows an embodiment in which the intake air amount for the abnormality determination execution side bank is increased and the intake air amount for the abnormality determination non-execution side bank is decreased.
図4は、エアポンプ18の正常な駆動(ON)が確認されていて且つ第1空気制御弁及び第2空気制御弁に異常がない場合に、空気制御弁異常判定期間となる上記第1所定期間及び第2所定期間に圧力センサが検出する圧力の挙動の一例を示す図である。図5は、エアポンプの正常な駆動(ON)が確認されていて且つ第2空気制御弁に異常がないが、第1空気制御弁に異常がある場合における、空気制御弁異常判定期間となる上記第1所定期間及び第2所定期間に圧力センサが検出する圧力の挙動の一例を示す図である。図6は、エアポンプの正常な駆動(ON)が確認されていて且つ第1空気制御弁に異常がないが、第2空気制御弁に異常がある場合における、空気制御弁異常判定期間となる上記第1所定期間及び第2所定期間に圧力センサが検出する圧力の挙動の一例を示す図である。
FIG. 4 shows the first predetermined period which is an air control valve abnormality determination period when normal driving (ON) of the
図4から図6から理解されうるごとく、エアポンプ18の正常な駆動(ON)が確認されていて且つ第1空気制御弁21a及び第2空気制御弁21bに異常がない場合すなわち第1制御弁21a及び第2制御弁21bがともに開放されている場合には、空気制御弁異常判定期間となる上記第1所定期間及び第2所定期間に圧力センサ19が検出する圧力の挙動は、異常判定実施側バンクの吸入空気量が増量されたことに起因して異常判定実施側の排気脈動の振幅が大きくなることにともない、圧力センサにて検出される圧力の脈動の振幅が大きいものへと変化する傾向を示すものとなる。
As can be understood from FIGS. 4 to 6, when the normal drive (ON) of the
その一方で、エアポンプ18の正常な駆動(ON)が確認されていて且つ異常判定非実施側空気制御弁となる第2空気制御弁21bには異常がないが、異常判定実施側空気制御弁となる第1空気制御弁21aに異常がある場合すなわち第1空気制御弁21aが閉固着してしまっている場合には、異常判定実施側バンクの排気管と二次空気供給管との流体連通が遮断されていることになるが故に、空気制御弁異常判定期間となる上記第1所定期間に圧力センサ19が検出する圧力の挙動は、異常判定実施側バンクに対する吸入空気量増量に起因する圧力脈動の振幅増大の変化が圧力センサ19にて検出されない傾向を示すことになる。また、エアポンプ18の正常な駆動(ON)が確認されていて且つ異常判定非実施側空気制御弁となる第1空気制御弁21aには異常がないが、異常判定実施側空気制御弁となる第2空気制御弁21bに異常がある場合すなわち第2空気制御弁21bが閉固着してしまっている場合には、異常判定実施側バンクの排気管と二次空気供給管との流体連通が遮断されていることになるが故に、空気制御弁異常判定期間となる上記第2所定期間に圧力センサ19が検出する圧力の挙動は、異常判定実施側バンクに対する吸入空気量増量に起因する圧力脈動の振幅増大の変化が圧力センサ19にて検出されない傾向を示すことになる。
On the other hand, the normal operation (ON) of the
よって、異常判定実施側バンクに対して吸入空気量を増量することによれば、このような圧力脈動の変化の有無を監視することにより、いずれの空気制御弁の閉作動を必要とすることなく圧力センサにて検出される圧力の挙動に基づいて異常判定実施側空気制御弁の異常の有無を判定することを可能とする。従って、このような空気制御弁異常判定手段によれば、空気制御弁の作動回数を低減することができ、空気制御弁自体の耐久性の劣化の抑制を図ることが可能であり、なお且つ、異常判定の際の空気制御弁の開閉動作に起因して発生する二次空気の気流音変化を抑制することができ、商品性の向上を図ることをも可能とする。 Therefore, by increasing the intake air amount with respect to the abnormality determination execution side bank, it is possible to monitor the presence or absence of such a pressure pulsation change without requiring any air control valve closing operation. Based on the pressure behavior detected by the pressure sensor, it is possible to determine whether there is an abnormality in the abnormality determination execution side air control valve. Therefore, according to such an air control valve abnormality determining means, it is possible to reduce the number of times of operation of the air control valve, and to suppress deterioration in durability of the air control valve itself, and It is possible to suppress the change in the air flow noise of the secondary air caused by the opening / closing operation of the air control valve at the time of abnormality determination, and it is possible to improve the merchantability.
ところで、先に説明したように、空気制御弁の異常を判定する際に、上記のように異常判定実施側バンクに対しての吸入空気量を増量する場合、異常判定実施側バンクの排気管の背圧が、異常判定非実施側バンクの排気管の背圧よりも高くなるが故に、エアポンプ18にて供給される二次空気が異常判定非実施側バンクの排気管へ偏って流れることとなる。また、二次空気供給管20に逆流防止弁などの逆流防止手段を有しない場合、あるいは、逆流防止手段を有している場合であってもそれが機能しない場合などには、異常判定実施側バンクの排気ガスの逆流であって二次空気供給管20を介して異常判定非実施側バンクの排気管への向かう逆流が生じうる場合もありうる。これにより異常判定非実施側バンクではリーンガスが流れることになり、排気浄化触媒の昇温が遅れ、排気エミッションが悪化する虞がある。
By the way, as described above, when determining the abnormality of the air control valve, when increasing the intake air amount to the abnormality determination execution side bank as described above, the exhaust pipe of the abnormality determination execution side bank Since the back pressure becomes higher than the back pressure of the exhaust pipe of the abnormality determination non-execution side bank, the secondary air supplied by the
このことに基づいて、本発明の空気制御弁異常判定手段は、空気制御弁の異常を判定する際に、異常判定実施側バンクにおいては、筒内全体としての燃焼空燃比はリーン空燃比としつつ圧縮行程において筒内燃料噴射弁から燃料を噴射して燃焼室の一部分の燃料濃度が上昇した高濃度領域及び該高濃度領域よりも燃料の濃度が低い低濃度領域を形成する(所謂、成層リーン燃焼制御)と、点火時期を遅角して燃焼室から流出する排気ガスの温度を上昇させる制御とを含む第1触媒暖機制御を実行する。その一方で、異常判定非実施側バンクに対しては、未燃成分を含む排気ガスを排気管へ流出させるべく筒内全体に均質な混合気を形成してリッチ空燃比にて燃焼させる制御(均質リッチ燃焼制御)を含む第2触媒暖機制御を実行する。 Based on this, when the air control valve abnormality determining means of the present invention determines the abnormality of the air control valve, in the abnormality determination executing side bank, the combustion air-fuel ratio as the whole in-cylinder is made the lean air-fuel ratio. In the compression stroke, fuel is injected from the in-cylinder fuel injection valve to form a high concentration region where the fuel concentration in a part of the combustion chamber is increased and a low concentration region where the fuel concentration is lower than the high concentration region (so-called stratified lean) Combustion control) and first catalyst warm-up control including control for increasing the temperature of exhaust gas flowing out of the combustion chamber by retarding the ignition timing. On the other hand, for the bank not performing abnormality determination, control is performed to form a homogeneous air-fuel mixture in the entire cylinder and burn at a rich air-fuel ratio so that exhaust gas containing unburned components flows out to the exhaust pipe ( The second catalyst warm-up control including the homogeneous rich combustion control) is executed.
このような本発明の空気制御弁異常判定手段によれば、異常判定実施側バンクにおいては、二次空気の導入はないものの、所謂成層リーン燃焼制御と点火時期の遅角制御とにより、炭化水素などの排出を低減しつつ排気ガスの温度を上昇させることができ、また、吸入空気量が増量されているので、点火時期の遅角化に伴う機関回転数の低下を抑制することができ、機関運転に支障をきたすことなく排気エミッションの悪化の抑制を可能とする。一方で、異常判定非実施側バンクにおいては、所謂均質リッチ燃焼制御により、一酸化炭素などの未燃成分を含む排気ガスを機関排気通路に流出させることができ、該未燃成分を二次空気により酸化させることで、排気ガスの温度を上昇させて排気浄化触媒を短時間で昇温させることを可能とし、排気エミッションの悪化の抑制を可能とする。また、このような本発明の空気制御弁異常判定手段によれば、逆流防止弁などの逆流防止手段を廃止しうるのでコスト低減や構成簡素化をも可能としうる。 According to such an air control valve abnormality determination means of the present invention, in the abnormality determination execution side bank, although secondary air is not introduced, hydrocarbons are obtained by so-called stratified lean combustion control and ignition timing retardation control. The exhaust gas temperature can be increased while reducing the exhaust gas etc., and since the intake air amount is increased, it is possible to suppress a decrease in the engine speed accompanying the retarded ignition timing, This makes it possible to suppress the deterioration of exhaust emissions without causing any problems in engine operation. On the other hand, in the bank not performing abnormality determination, exhaust gas containing unburned components such as carbon monoxide can be discharged into the engine exhaust passage by so-called homogeneous rich combustion control, and the unburned components are discharged into the secondary air. As a result of the oxidation, it is possible to raise the temperature of the exhaust gas and raise the temperature of the exhaust purification catalyst in a short time, and to suppress the deterioration of the exhaust emission. Further, according to the air control valve abnormality determination means of the present invention, the backflow prevention means such as the backflow prevention valve can be eliminated, so that the cost can be reduced and the configuration can be simplified.
図7は、本実施形態における空気制御弁異常判定手段による第1触媒暖機制御と第2触媒暖機制御との切替えタイミングのタイムチャートの一例を示す図である。図7から理解されうるごとく、空気制御弁異常判定期間の開始期間となる第1所定期間であって、異常判定実施側バンクが第1バンク2aとなる第1所定期間において、吸入空気量が増量される第1バンク2aに対しては、筒内全体としての燃焼空燃比はリーン空燃比としつつ圧縮行程において筒内燃料噴射弁から燃料を噴射して燃焼室の一部分の燃料濃度が上昇した高濃度領域及び該高濃度領域よりも燃料の濃度が低い低濃度領域を形成する制御と、点火時期を遅角して燃焼室から流出する排気ガスの温度を上昇させる制御とを含む第1触媒暖機制御が実行される。その一方で、エアポンプ18にてもたらされる二次空気が背圧差に起因して偏って排気管に供給されることとなる異常判定非実施側バンクとなる第2バンク2bに対しては、未燃成分を含む排気ガスを排気管へ流出させるべく筒内全体に均質な混合気を形成してリッチ空燃比にて燃焼させる制御を含む第2触媒暖機制御が実行される。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a time chart of the switching timing between the first catalyst warm-up control and the second catalyst warm-up control by the air control valve abnormality determination unit in the present embodiment. As can be understood from FIG. 7, the intake air amount is increased in the first predetermined period which is the start period of the air control valve abnormality determination period and the abnormality determination execution bank becomes the
また、第1所定期間に続く第2所定期間であって、異常判定実施側バンクが第1バンク2aから第2バンク2bに切替えられる第2所定期間においては、吸入吸気量が増量される第2バンク2bの触媒暖機制御は、第2触媒暖機制御から第1触媒暖機制御、すなわち、筒内全体としての燃焼空燃比はリーン空燃比としつつ圧縮行程において筒内燃料噴射弁から燃料を噴射して燃焼室の一部分の燃料濃度が上昇した高濃度領域及び該高濃度領域よりも燃料の濃度が低い低濃度領域を形成する制御と、点火時期を遅角して燃焼室から流出する排気ガスの温度を上昇させる制御とを含む第1触媒暖機制御へ切替えられる。その一方で、エアポンプ18にてもたらされる二次空気が背圧差に起因して偏って排気管に供給されることとなる異常判定非実施側バンクとなる第1バンク2aに対しては、未燃成分を含む排気ガスを排気管へ流出させるべく筒内全体に均質な混合気を形成してリッチ空燃比にて燃焼させる制御を含む第2触媒暖機制御が実行される。
In addition, in the second predetermined period following the first predetermined period, in which the abnormality determination performing bank is switched from the
ちなみに、本実施例のように、異常判定実施側バンクに対しての吸入空気量を増量するとともに、異常判定非実施側バンクに対しての吸入空気量を減量する場合においては、異常判定非実施側バンクに対して実行される上記第2触媒暖機手段は、未燃成分を含む排気ガスを排気管へ流出させるべく筒内全体に均質な混合気を形成してリッチ空燃比にて燃焼させる制御とともに、吸入空気量の減量に応じて点火時期を進角させる制御を含むとされる。 Incidentally, as in this embodiment, when the intake air amount for the abnormality determination execution side bank is increased and the intake air amount for the abnormality determination non-execution side bank is decreased, abnormality determination is not performed. The second catalyst warm-up means executed for the side bank forms a homogeneous air-fuel mixture in the entire cylinder and burns at a rich air-fuel ratio so that exhaust gas containing unburned components flows out to the exhaust pipe. In addition to the control, it includes control for advancing the ignition timing in accordance with a reduction in the intake air amount.
このような本発明の空気制御弁異常判定手段によれば、異常判定実施側バンクにおいては、二次空気の導入はないものの、所謂成層リーン燃焼制御と点火時期の遅角制御とにより、炭化水素などの排出を低減しつつ排気ガスの温度を上昇させることができ、また、吸入空気量が増量されているので、点火時期の遅角化に伴う機関回転数の低下を抑制することができ、機関運転に支障をきたすことなく排気エミッションの悪化の抑制を可能とする。一方で、異常判定非実施側バンクにおいては、所謂均質リッチ燃焼制御により、一酸化炭素などの未燃成分を含む排気ガスを機関排気通路に流出させることができ、該未燃成分を二次空気により酸化させることで、排気ガスの温度を上昇させて排気浄化触媒を短時間で昇温させることを可能とし、排気エミッションの悪化の抑制を可能とする。また、このような本発明の空気制御弁異常判定手段によれば、逆流防止弁などの逆流防止手段を廃止しうるのでコスト低減や構成簡素化をも可能としうる。 According to such an air control valve abnormality determination means of the present invention, in the abnormality determination execution side bank, although secondary air is not introduced, hydrocarbons are obtained by so-called stratified lean combustion control and ignition timing retardation control. The exhaust gas temperature can be increased while reducing the exhaust gas etc., and since the intake air amount is increased, it is possible to suppress a decrease in the engine speed accompanying the retarded ignition timing, This makes it possible to suppress the deterioration of exhaust emissions without causing any problems in engine operation. On the other hand, in the bank not performing abnormality determination, exhaust gas containing unburned components such as carbon monoxide can be discharged into the engine exhaust passage by so-called homogeneous rich combustion control, and the unburned components are discharged into the secondary air. As a result of the oxidation, it is possible to raise the temperature of the exhaust gas and raise the temperature of the exhaust purification catalyst in a short time, and to suppress the deterioration of the exhaust emission. Further, according to the air control valve abnormality determination means of the present invention, the backflow prevention means such as the backflow prevention valve can be eliminated, so that the cost can be reduced and the configuration can be simplified.
以上、このような本発明によれば、2つのバンク2a、2bを有する内燃機関であって、各排気管15a、15bに二次空気を供給する二次空気供給装置17を備える内燃機関において、各排気管への二次空気の通過を制御する空気制御弁21a、21bの閉作動を行うことなく該空気制御弁の異常を判定することを可能とし、なお且つ、空気制御弁の異常を判定する際における排気エミッションの悪化を抑制することをも可能とする。すなわち、2つのバンクを有する内燃機関であって、二次空気供給装置を備え該装置の空気制御弁の異常を判定する際にも該空気制御弁の耐久性を損ねることなく排気エミッションの悪化をも抑制しうるような内燃機関を提供することを可能とする。
As described above, according to the present invention, in the internal combustion engine having the two
1 内燃機関
2a 第1バンク
2b 第2バンク
3 機関本体気筒部
11 筒内燃料噴射弁
13 吸気ポート
14 排気ポート
15a 第1排気管
15b 第2排気管
16a 第1排気浄化触媒
16b 第2排気浄化触媒
17 二次空気供給装置
18 エアポンプ
19 圧力センサ
20 二次空気供給管
21a 第1空気制御弁
21b 第2空気制御弁
23 吸入空気量制御手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記二次空気供給装置は、単管部分から分岐部分に二股に分岐された二次空気供給管と、前記単管部分に配置され前記分岐部分を介して前記各排気管に二次空気をもたらすエアポンプと、前記分岐部分のそれぞれに配設された空気制御弁であって前記各排気管への二次空気の通過を制御する空気制御弁と、前記エアポンプよりも下流側の前記単管部分に配設され前記エアポンプと前記空気制御弁との間の圧力を検出する圧力センサとを有し、
当該内燃機関は、前記二次空気供給装置の前記圧力センサにて検出される圧力の挙動に基づいて前記空気制御弁の異常を判定する空気制御弁異常判定手段と、前記2つのバンクの各バンクの吸入空気量を個別に制御可能な吸入空気量制御手段とをさらに有し、
前記空気制御弁異常判定手段は、
前記空気制御弁の異常判定を行う場合には、前記分岐部分のそれぞれに配設された前記空気制御弁への開放指令を維持しつつ前記エアポンプを駆動し、異常判定の対象となる一方の空気制御弁により二次空気の流入が制御される側のバンクとなる異常判定実施側バンクの排気管内の背圧を、異常判定の対象とならない他方の空気制御弁により二次空気の流入が制御される側のバンクとなる異常判定非実施側バンクの排気管の背圧よりも大きくすべく、前記異常判定実施側バンクに対しての吸入空気量を増量し、
前記異常判定実施側バンクに対しては、筒内全体としての燃焼空燃比はリーン空燃比としつつ圧縮行程において前記筒内燃料噴射弁から燃料を噴射して燃焼室の一部分の燃料濃度が上昇した高濃度領域及び該高濃度領域よりも燃料の濃度が低い低濃度領域を形成する制御と、点火時期を遅角して燃焼室から流出する排気ガスの温度を上昇させる制御とを含む第1触媒暖機制御を実行し、
前記異常判定非実施側バンクに対しては、未燃成分を含む排気ガスを排気管へ流出させるべく筒内全体に均質な混合気を形成してリッチ空燃比にて燃焼させる制御を含む第2触媒暖機制御を実行する、内燃機関。 An internal combustion engine having two banks, an in-cylinder fuel injection valve for injecting fuel into each combustion chamber, an exhaust purification catalyst disposed in each exhaust pipe, and secondary air to each exhaust pipe In an internal combustion engine comprising a secondary air supply device for supplying,
The secondary air supply device provides a secondary air supply pipe that is bifurcated from a single pipe portion to a branch portion, and a secondary air that is disposed in the single pipe portion and that passes through the branch portion to each exhaust pipe. An air pump, an air control valve disposed in each of the branch portions, for controlling passage of secondary air to the exhaust pipes, and a single pipe portion downstream of the air pump. A pressure sensor that is disposed and detects a pressure between the air pump and the air control valve;
The internal combustion engine includes air control valve abnormality determining means for determining abnormality of the air control valve based on a pressure behavior detected by the pressure sensor of the secondary air supply device, and each bank of the two banks. Intake air amount control means capable of individually controlling the intake air amount of
The air control valve abnormality determining means is
When the abnormality determination of the air control valve is performed, the air pump is driven while maintaining an opening command to the air control valve disposed in each of the branch portions, and one air subject to abnormality determination The back pressure in the exhaust pipe of the bank on the abnormality determination side, which becomes the bank on the side where the inflow of secondary air is controlled by the control valve, is controlled by the other air control valve that is not subject to the abnormality determination. In order to make it larger than the back pressure of the exhaust pipe of the abnormality determination non-execution side bank that becomes the bank on the side of the abnormality determination, the intake air amount to the abnormality determination execution side bank is increased,
For the abnormality determination side bank, the fuel air-fuel ratio as a whole in the cylinder is a lean air-fuel ratio, and fuel is injected from the in-cylinder fuel injection valve in the compression stroke, and the fuel concentration in a part of the combustion chamber increases. A first catalyst comprising: a control for forming a high concentration region and a low concentration region in which the fuel concentration is lower than the high concentration region; and a control for increasing the temperature of exhaust gas flowing out of the combustion chamber by retarding the ignition timing Execute warm-up control,
The abnormality determination non-execution side bank includes a control for forming a homogeneous air-fuel mixture in the entire cylinder and burning it at a rich air-fuel ratio so that exhaust gas containing unburned components flows out to the exhaust pipe. An internal combustion engine that performs catalyst warm-up control.
前記空気制御弁の異常を判定する場合には、前記分岐部分のそれぞれに配設された前記空気制御弁への開放指令を維持しつつ前記エアポンプを駆動し、前記異常判定実施側バンクの排気管内の背圧を前記異常判定非実施側バンクの排気管の背圧よりも大きくすべく、前記異常判定実施側バンクに対しての吸入空気量を増量するとともに、前記異常判定非実施側バンクに対しての吸入空気量を減量し、
前記異常判定非実施側バンクに対して実行される前記第2触媒暖機手段は、未燃成分を含む排気ガスを前記排気管へ流出させるべく筒内全体に均質な混合気を形成してリッチ空燃比にて燃焼させる制御とともに、吸入空気量の減量に応じて点火時期を進角させる制御を含む、請求項1に記載の内燃機関。 The air control valve abnormality determining means is
When determining an abnormality in the air control valve, the air pump is driven while maintaining an opening command to the air control valve disposed in each of the branch portions, and the exhaust pipe in the bank for performing the abnormality determination is In order to increase the back pressure of the exhaust pipe of the abnormality determination non-execution side bank, the intake air amount to the abnormality determination execution bank is increased and the abnormality determination non-execution side bank Reduce the intake air volume,
The second catalyst warm-up means executed for the abnormality determination non-execution bank forms a rich air-fuel mixture in the entire cylinder so that exhaust gas containing unburned components flows out to the exhaust pipe. 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal combustion engine includes control for burning at an air-fuel ratio and control for advancing the ignition timing in accordance with a reduction in the intake air amount.
前記異常判定非実施側バンクに対して実行される前記第2触媒暖機手段により筒内にて形成される均質な混合気のリッチ空燃比は、前記1リッチ空燃比よりもリッチ側の第2リッチ空燃比となるように制御される、請求項2に記載の内燃機関。 The combustion air-fuel ratio as a whole in the cylinder is the first rich air-fuel ratio, and the high-concentration region where the fuel concentration in the combustion chamber is increased by injecting fuel from the in-cylinder fuel injection valve in the compression stroke, and the high-concentration region In the case where the abnormality determination of the air control valve is executed from the engine operation state including the control for forming the low concentration region where the fuel concentration is low,
The rich air-fuel ratio of the homogeneous air-fuel mixture formed in the cylinder by the second catalyst warm-up means executed for the abnormality determination non-execution side bank is a second rich air-fuel ratio that is richer than the 1 rich air-fuel ratio. The internal combustion engine according to claim 2, wherein the internal combustion engine is controlled to have a rich air-fuel ratio.
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