JP2015197096A - Internal combustion engine control device - Google Patents

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慎太郎 堀田
Shintaro Hotta
慎太郎 堀田
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve exhaust emission while keeping fuel economy and responsiveness satisfactorily even in a case of acceleration during a boosting lean combustion mode.SOLUTION: An ECU 50 switchably executes a stoichiometric combustion mode of burning an air-fuel mixture at a stoichiometric air-fuel ratio and a boosting lean combustion mode of firing the air-fuel mixture at a lean air-fuel ratio in a state of boosting a pressure by a turbocharger 34. Furthermore, if there is a request to increase an output torque during the execution of the boosting lean combustion mode, the ECU 50 calculates a first lean injection quantity A for realizing a target torque and optimizing fuel economy and a second lean injection quantity B for making the air-fuel ratio match the lean air-fuel ratio based on an actual air quantity, and sets a final fuel injection quantity F to a value between the lean injection quantities A and B. As a result, in a case of increasing the output torque in the boosting lean combustion mode, it is possible to keep high responsiveness and, at the same time, improve exhaust emission while maintaining fuel economy.

Description

本発明は、過給機を備えた内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine provided with a supercharger.

従来技術として、例えば特許文献1(特開平7−27003号公報)に開示されているように、空燃比を制御する内燃機関の制御装置が知られている。従来技術では、例えば空燃比をリーン空燃比からストイキ空燃比に変化させる場合に、まず、リーン空燃比とストイキ空燃比との間の空燃比を所定の時間だけ維持し、その後にストイキ空燃比を実現する構成としている。   As a conventional technique, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-27003, a control device for an internal combustion engine that controls an air-fuel ratio is known. In the prior art, for example, when the air-fuel ratio is changed from the lean air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio between the lean air-fuel ratio and the stoichiometric air-fuel ratio is first maintained for a predetermined time, and then the stoichiometric air-fuel ratio is changed. The configuration is realized.

特開平7−27003号公報JP-A-7-27003

ところで、過給機付きエンジン等では、特定の運転モード(過給リーン燃焼モード)において、過給運転を実行しつつ、リーン空燃比で燃焼制御を行う場合がある。過給リーン燃焼モードにおいて出力トルクを増加させる方法としては、次の2つの方法が考えられる。まず、第1の方法は、運転者の操作に応じてスロットル開度を大きくすることにより実空気量を増加させ、実空気量の増加に追従して燃料噴射量を増加させていくものである。しかし、この方法では、ターボラグ等の応答遅れが生じ易くなり、運転操作に対する応答性が低下する場合がある。   By the way, in a supercharged engine or the like, there is a case where combustion control is performed at a lean air-fuel ratio while performing a supercharging operation in a specific operation mode (supercharging lean combustion mode). As a method for increasing the output torque in the supercharged lean combustion mode, the following two methods are conceivable. First, the first method is to increase the actual air amount by increasing the throttle opening in accordance with the operation of the driver, and increase the fuel injection amount following the increase in the actual air amount. . However, in this method, a response delay such as a turbo lag is likely to occur, and the responsiveness to the driving operation may be reduced.

第2の方法は、運転者の操作に応じて、先に燃料噴射量を増加させ、燃料噴射量の増加に追従して実空気量を増加させていくものである。この方法では、例えば運転状態に応じて設定される最適な空燃比に基いて燃料噴射量を設定することができるので、燃費を良好に維持しつつ、出力トルクを応答性よく高めることができる。しかしながら、第2の方法では、燃料噴射量が実空気量よりも先行して増加する期間があるので、この期間等において空燃比の乱れが生じ、排気エミッションが低下する虞れがある。   In the second method, the fuel injection amount is first increased in accordance with the operation of the driver, and the actual air amount is increased following the increase in the fuel injection amount. In this method, for example, the fuel injection amount can be set based on the optimum air-fuel ratio set according to the operating state, so that the output torque can be increased with good responsiveness while maintaining good fuel efficiency. However, in the second method, since there is a period in which the fuel injection amount increases prior to the actual air amount, the air-fuel ratio is disturbed in this period and the like, and there is a possibility that the exhaust emission is reduced.

このため、従来技術では、過給リーン燃焼モード中に出力トルクを高める場合に、燃費及び応答性を良好に保持しながら、これと並行して排気エミッションを向上させるのが難しいという問題がある。   For this reason, in the prior art, when the output torque is increased during the supercharged lean combustion mode, there is a problem that it is difficult to improve the exhaust emission while maintaining good fuel efficiency and responsiveness.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、過給リーン燃焼モード中に加速を行う場合でも、燃費及び応答性を良好に保持しつつ、排気エミッションも向上させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to maintain an excellent fuel economy and responsiveness even when accelerating during a supercharged lean combustion mode. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can improve emissions.

第1の発明は、吸入空気を過給する過給機と、
理論空燃比に相当する空燃比の混合気を燃焼させるストイキ燃焼モードと、前記過給機により過給した状態で理論空燃比よりも希薄なリーン空燃比の混合気を燃焼させる過給リーン燃焼モードとを実行する機能を有し、前記ストイキ燃焼モードと前記過給リーン燃焼モードとの間で燃焼モードを切換える燃焼切換手段と、
前記過給リーン燃焼モードの実行中に出力トルクを高める要求が生じた場合に、目標トルクの入力に基いて実空気量を増加させつつ、当該実空気量の増加に追従して燃料噴射量を設定する手段であって、前記目標トルクを実現しかつ燃費を最適化する第1の噴射量と、実空気量に基いて空燃比を前記リーン空燃比と一致させる第2の噴射量とを算出し、最終的な燃料噴射量を前記第1の噴射量と前記第2の噴射量との間の値に設定する噴射量設定手段と、を備えている。
A first invention is a supercharger that supercharges intake air;
A stoichiometric combustion mode in which an air-fuel mixture corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio is combusted, and a supercharged lean combustion mode in which the air-fuel mixture having a lean air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is burned in a state of being supercharged by the supercharger. Combustion switching means for switching the combustion mode between the stoichiometric combustion mode and the supercharged lean combustion mode,
When a request to increase the output torque occurs during execution of the supercharged lean combustion mode, the fuel injection amount is increased following the increase in the actual air amount while increasing the actual air amount based on the input of the target torque. A first injection amount that achieves the target torque and optimizes fuel consumption; and a second injection amount that causes the air-fuel ratio to coincide with the lean air-fuel ratio based on an actual air amount. And an injection amount setting means for setting the final fuel injection amount to a value between the first injection amount and the second injection amount.

第1の発明によれば、内燃機関の応答性のみを重視した場合と比較して排気エミッションを良好に保持し、また、排気エミッションのみを重視した場合と比較して応答性を向上させることができ、この状態で出力トルクを高めることができる。従って、過給リーン燃焼モード中に出力トルクを高める場合において、燃費を維持しつつ、応答性と排気エミッションとを両立させることができる。   According to the first aspect of the invention, it is possible to maintain the exhaust emission better than in the case where only the responsiveness of the internal combustion engine is emphasized, and to improve the responsiveness compared to the case where only the exhaust emission is emphasized. In this state, the output torque can be increased. Therefore, in the case where the output torque is increased during the supercharged lean combustion mode, both responsiveness and exhaust emission can be achieved while maintaining fuel efficiency.

本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための構成図である。It is a block diagram for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. 過給リーン燃焼モード中に実行される噴射量設定制御を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the injection quantity setting control performed in the supercharging lean combustion mode. 本発明の実施の形態1において、ECUにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。In Embodiment 1 of this invention, it is a flowchart which shows an example of the control performed by ECU. 噴射量設定制御を実行した場合におけるエンジンの各パラメータの挙動を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the behavior of each parameter of an engine at the time of performing injection amount setting control.

実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
以下、図1乃至図4を参照しつつ、本発明の実施の形態1について説明する。図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための構成図である。本実施の形態のシステムは、過給機付きの内燃機関であるエンジン10を備えている。なお、図1では、エンジン10の1気筒のみを例示している。エンジン10の筒内に設けられたピストン12は、クランク軸14に連結され、筒内に燃焼室16を形成している。また、エンジン10は、燃焼室16内に空気を吸込む吸気通路18と、吸気通路18を流れる吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ20と、燃焼室16内の排気ガスが排出される排気通路22と、排気ガスを浄化する触媒24とを備えている。触媒24は、NOxを吸蔵及び還元するNOx触媒、三元触媒等により構成されている。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. The system according to the present embodiment includes an engine 10 that is an internal combustion engine with a supercharger. In FIG. 1, only one cylinder of the engine 10 is illustrated. The piston 12 provided in the cylinder of the engine 10 is connected to the crankshaft 14 and forms a combustion chamber 16 in the cylinder. Further, the engine 10 discharges exhaust gas in the combustion chamber 16, an intake passage 18 that sucks air into the combustion chamber 16, an electronically controlled throttle valve 20 that adjusts the amount of intake air flowing through the intake passage 18. An exhaust passage 22 and a catalyst 24 for purifying exhaust gas are provided. The catalyst 24 includes a NOx catalyst that occludes and reduces NOx, a three-way catalyst, and the like.

また、エンジン10の各気筒は、吸気通路18内に燃料を噴射する燃料噴射弁26、点火プラグ28、吸気バルブ30、排気バルブ32等を備えている。また、エンジン10は、排気圧を利用して吸入空気を過給する過給機34を搭載している。過給機34は、排気通路22に設けられたタービン34aと、吸気通路18に設けられたコンプレッサ34bとにより構成されている。また、排気通路22には、タービン34aをバイパスして排気ガスを流通させるウェイストゲートバルブ(WGV)36が設けられている。   Each cylinder of the engine 10 includes a fuel injection valve 26 that injects fuel into the intake passage 18, an ignition plug 28, an intake valve 30, an exhaust valve 32, and the like. The engine 10 is equipped with a supercharger 34 that supercharges intake air using exhaust pressure. The supercharger 34 is constituted by a turbine 34 a provided in the exhaust passage 22 and a compressor 34 b provided in the intake passage 18. The exhaust passage 22 is provided with a waste gate valve (WGV) 36 that allows the exhaust gas to flow by bypassing the turbine 34a.

本実施の形態のシステムは、エンジン10の運転状態を検出するセンサ系統と、センサ系統の出力に基いてエンジン10を制御するECU(Electronic Control Unit)50とを備えている。センサ系統には、エンジン10の回転数(機関回転数)及びクランク角を検出するための信号を出力するクランク角センサ40、吸入空気量を検出するエアフローセンサ42、排気空燃比を検出する空燃比センサ44等により構成されている。ECU50は、センサ系統の出力に基いて吸入空気量(実空気量)、機関回転数、機関負荷等を算出し、これらの算出結果に基いてスロットルバルブ20、燃料噴射弁26、点火プラグ28、WGV36等のアクチュエータを駆動する。これにより、ECU50は、燃焼室16内(筒内)で混合気を燃焼させつつ、エンジン10の運転状態を制御することができる。また、ECU50は、以下に述べる燃焼切換制御と噴射量設定制御とを実行する。   The system of the present embodiment includes a sensor system that detects the operating state of the engine 10 and an ECU (Electronic Control Unit) 50 that controls the engine 10 based on the output of the sensor system. The sensor system includes a crank angle sensor 40 that outputs a signal for detecting the engine speed (engine speed) and a crank angle, an air flow sensor 42 that detects an intake air amount, and an air-fuel ratio that detects an exhaust air-fuel ratio. The sensor 44 is configured. The ECU 50 calculates the intake air amount (actual air amount), the engine speed, the engine load, and the like based on the output of the sensor system, and the throttle valve 20, the fuel injection valve 26, the spark plug 28, An actuator such as the WGV 36 is driven. Thereby, the ECU 50 can control the operating state of the engine 10 while burning the air-fuel mixture in the combustion chamber 16 (inside the cylinder). Further, the ECU 50 executes combustion switching control and injection amount setting control described below.

[実施の形態1の特徴]
燃焼切換制御は、エンジン10の運転状態に基いて混合気の燃焼モードを切換えるもので、この燃焼モードには、少なくともストイキ燃焼モードと過給リーン燃焼モードとが含まれる。ストイキ燃焼モードは、理論空燃比(ストイキ)またはそれに近い空燃比をもつ混合気を生成し、当該混合気を燃焼させるモードである。また、過給リーン燃焼モードは、過給機34により吸入空気を過給した状態で、ストイキよりも希薄な空燃比であるリーン空燃比をもつ混合気を生成し、当該混合気を燃焼させるモードである。
[Features of Embodiment 1]
The combustion switching control switches the combustion mode of the air-fuel mixture based on the operating state of the engine 10, and this combustion mode includes at least a stoichiometric combustion mode and a supercharging lean combustion mode. The stoichiometric combustion mode is a mode in which an air-fuel mixture having a stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric) or an air-fuel ratio close thereto is generated and the air-fuel mixture is combusted. The supercharged lean combustion mode is a mode in which the air-fuel mixture having a lean air-fuel ratio that is a leaner air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio is generated in a state in which the intake air is supercharged by the supercharger 34, and the air-fuel mixture is combusted. It is.

次に、過給リーン燃焼モード中に実行される噴射量設定制御について説明する。図2は、噴射量設定制御を示す制御ブロック図である。この図において、「TQ」、「KL」は、それぞれ「トルク」、「負荷(機関負荷)」を表している。噴射量設定制御は、運転者のアクセル操作等に応じて入力された目標トルクに基いて、第1,第2のリーン噴射量A,Bを算出し、これらのリーン噴射量A,Bに基いて最終的な燃料噴射量を設定するものである。なお、リーン噴射量A,Bは、第1,第2の噴射量に相当している。   Next, the injection amount setting control executed during the supercharging lean combustion mode will be described. FIG. 2 is a control block diagram showing injection amount setting control. In this figure, “TQ” and “KL” represent “torque” and “load (engine load)”, respectively. The injection amount setting control calculates the first and second lean injection amounts A and B based on the target torque input according to the driver's accelerator operation or the like, and based on these lean injection amounts A and B. The final fuel injection amount is set. The lean injection amounts A and B correspond to the first and second injection amounts.

具体的に説明すると、第1のリーン噴射量Aを算出する処理では、図2中の上側に示すように、まず、目標トルクに基いて、ストイキ状態での要求負荷に相当するストイキ要求負荷を算出する。ストイキ状態での空燃比は一定値(=理論空燃比)とみなすことができるので、データマップ等を使用しなくても、ストイキ要求負荷を求めることができる。次に、ストイキ要求負荷に基いてストイキ噴射量を算出し、ストイキ噴射量の算出値に対して予め定められたリーン化補正を行うことにより、第1のリーン噴射量Aを算出する。リーン化補正の具体例としては、1よりも小さな補正係数(例えば、0.9)をストイキ噴射量に乗算する等の方法がある。   Specifically, in the process of calculating the first lean injection amount A, as shown in the upper side of FIG. 2, first, the stoichiometric demand load corresponding to the demand load in the stoichiometric state is calculated based on the target torque. calculate. Since the air-fuel ratio in the stoichiometric state can be regarded as a constant value (= theoretical air-fuel ratio), the stoichiometric demand load can be obtained without using a data map or the like. Next, the first lean injection amount A is calculated by calculating the stoichiometric injection amount based on the stoichiometric demand load and performing a predetermined lean correction on the calculated value of the stoichiometric injection amount. As a specific example of the leaning correction, there is a method of multiplying the stoichiometric injection amount by a correction coefficient (for example, 0.9) smaller than 1.

このようにして算出された第1のリーン噴射量Aは、ストイキ状態での目標負荷から求めたストイキ噴射量に対して、リーン状態での燃費向上率を乗算したものとなる。即ち、第1のリーン噴射量Aは、目標トルクを実現してエンジン10の応答性を確保しつつ、燃費を最適化した噴射量となる。なお、上記演算処理において、例えばリーン化補正の補正係数を0.9とすることは、燃費向上率を10%に設定することに相当している。また、本発明では、必要に応じて、上記補正係数を0.9以外の値に設定してもよい。   The first lean injection amount A calculated in this manner is obtained by multiplying the stoichiometric injection amount obtained from the target load in the stoichiometric state by the fuel efficiency improvement rate in the lean state. That is, the first lean injection amount A is an injection amount that optimizes fuel efficiency while realizing the target torque and ensuring the response of the engine 10. In the above calculation process, for example, setting the correction coefficient for leaning correction to 0.9 corresponds to setting the fuel efficiency improvement rate to 10%. In the present invention, if necessary, the correction coefficient may be set to a value other than 0.9.

一方、第2のリーン噴射量Bを算出する処理では、図2中の下側に示すように、まず、目標トルクに基いて、リーン状態での要求負荷に相当するリーン要求負荷を算出する。続いて、実負荷がリーン要求負荷と一致するようにアクチュエータを駆動した状態で、センサ系統の出力に基いて実負荷を検出する。そして、実負荷を目標A/Fで除算することにより、第2のリーン噴射量Bを算出する。   On the other hand, in the process of calculating the second lean injection amount B, as shown on the lower side in FIG. 2, first, a lean required load corresponding to the required load in the lean state is calculated based on the target torque. Subsequently, the actual load is detected based on the output of the sensor system in a state where the actuator is driven so that the actual load matches the lean required load. Then, the second lean injection amount B is calculated by dividing the actual load by the target A / F.

なお、前記アクチュエータとしては、例えばスロットルバルブ20の開度を変化させるスロットルアクチュエータ(TA)、バルブタイミングを変化させるVVT、過給圧を変化させるWGV36等を用いることができる。この結果、第2のリーン噴射量Bは、実際の吸入空気量(実空気量)に基いて実空燃比をリーン空燃比と一致させ、排気エミッションを向上させる噴射量となる。また、第2のリーン噴射量Bは、後述の図4に示すように、第1のリーン噴射量Aと比較して小さな値となる(A>B)。   As the actuator, for example, a throttle actuator (TA) that changes the opening of the throttle valve 20, a VVT that changes the valve timing, a WGV 36 that changes the supercharging pressure, or the like can be used. As a result, the second lean injection amount B is an injection amount that improves the exhaust emission by matching the actual air-fuel ratio with the lean air-fuel ratio based on the actual intake air amount (actual air amount). Further, the second lean injection amount B is smaller than the first lean injection amount A (A> B) as shown in FIG. 4 described later.

次に、噴射量設定制御では、過給リーン燃焼モード中に出力トルクを高める要求が生じた場合に、最終的な燃料噴射量Fを第1のリーン噴射量Aと第2のリーン噴射量Bとの間の値に設定する。即ち、これら3つの噴射量A,B,FがA≧F≧Bの大小関係を満たすように、最終的な燃料噴射量Fを設定する。   Next, in the injection amount setting control, when there is a request to increase the output torque during the supercharging lean combustion mode, the final fuel injection amount F is changed to the first lean injection amount A and the second lean injection amount B. Set to a value between. That is, the final fuel injection amount F is set so that these three injection amounts A, B, and F satisfy the magnitude relationship of A ≧ F ≧ B.

従って、噴射量設定制御によれば、目標トルクの入力に基いて実空気量を増加させると共に当該実空気量の増加に追従して燃料噴射量を増加させるときに、当該燃料噴射量Fをリーン噴射量A,Bの間の値に設定することができる。これにより、エンジン10の応答性及び燃費を向上しつつ、排気エミッションを良好に保持することができる。   Therefore, according to the injection amount setting control, when the actual air amount is increased based on the input of the target torque and the fuel injection amount is increased following the increase in the actual air amount, the fuel injection amount F is made lean. A value between the injection amounts A and B can be set. Thereby, the exhaust emission can be favorably maintained while improving the responsiveness and fuel consumption of the engine 10.

また、上述した噴射量設定制御を行う場合には、(1)リーン領域であるか否か(2)過給領域であるか否か(3)NOx触媒の浄化能力に余裕があるか否か等の条件に基いて、噴射量設定制御を実行するか否かを切換える構成としてもよい。この構成の具体例については、図3で説明する。   Further, when performing the above-described injection amount setting control, (1) whether it is a lean region, (2) whether it is a supercharging region, or (3) whether there is a margin in the purification capacity of the NOx catalyst. It may be configured to switch whether or not to execute the injection amount setting control based on the above conditions. A specific example of this configuration will be described with reference to FIG.

[実施の形態1を実現するための具体的な処理]
次に、図3を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図3は、本発明の実施の形態1において、ECUにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジン10の運転中に繰り返し実行されるものとする。図3に示すルーチンでは、まず、ステップ100において、空燃比センサ44の出力等に基いて、現在の運転領域がリーン領域であるか否かを判定する。ステップ100の判定が成立した場合には、ステップ102に移行し、ステップ100の判定が不成立の場合には、後述のステップ112に移行する。
[Specific Processing for Realizing Embodiment 1]
Next, specific processing for realizing the above-described control will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing an example of the control executed by the ECU in the first embodiment of the present invention. The routine shown in this figure is repeatedly executed while the engine 10 is in operation. In the routine shown in FIG. 3, first, in step 100, it is determined based on the output of the air-fuel ratio sensor 44 or the like whether or not the current operation region is a lean region. If the determination in step 100 is established, the process proceeds to step 102. If the determination in step 100 is not established, the process proceeds to step 112 described later.

次に、ステップ102では、加速時(出力トルクを高める要求の発生時)であるか否かを判定し、ステップ104では、現在の運転領域が過給機34を作動させる過給領域であるか否かを判定する。なお、ステップ102の判定処理は、アクセル開度の変化、要求トルクの未達成状態等に基いて行われる。ステップ102,104の判定が何れも成立した場合には、ステップ106に移行する。一方、ステップ102,104の何れかで判定が不成立の場合には、後述のステップ110に移行する。   Next, in step 102, it is determined whether or not the vehicle is accelerating (when a request to increase the output torque is generated). Determine whether or not. Note that the determination process in step 102 is performed based on a change in the accelerator opening, a state where the required torque has not been achieved, or the like. If the determinations in steps 102 and 104 are both established, the process proceeds to step 106. On the other hand, if the determination is not established in any of steps 102 and 104, the process proceeds to step 110 described later.

次に、ステップ106では、NOx触媒の浄化能力に余裕があるか否かを判定する。この判定処理は、触媒24の暖機が完了しているか否かに基いて実行してもよい。具体的に述べると、ステップ106では、例えばNOx触媒に吸蔵されたNOx量を数値として計数するNOxカウンタが基準値以下であり、かつ、触媒24の温度(床温)が基準温度以上である場合に、ステップ106の判定が成立したとみなす構成としてもよい。ステップ106の判定が成立した場合には、ステップ108に移行し、ステップ106の判定が不成立の場合には、ステップ112に移行する。   Next, in step 106, it is determined whether or not there is a margin in the purification capacity of the NOx catalyst. This determination process may be executed based on whether or not the catalyst 24 has been warmed up. Specifically, in step 106, for example, when the NOx counter that counts the amount of NOx stored in the NOx catalyst as a numerical value is equal to or lower than the reference value, and the temperature (bed temperature) of the catalyst 24 is equal to or higher than the reference temperature. In addition, it may be configured that the determination in step 106 is deemed to have been established. If the determination in step 106 is established, the process proceeds to step 108, and if the determination in step 106 is not established, the process proceeds to step 112.

次に、ステップ108では、前記第1,第2のリーン噴射量A,Bの平均値を算出し、この平均値を最終的な燃料噴射量Fに設定する(F=(A+B)/2)。これにより、ステップ108では、リーン領域及び過給領域であり、かつ、加速時である場合に実行される場合に、燃料噴射量Fを第1のリーン噴射量Aと第2のリーン噴射量Bとの間の値に設定することができる。特に、過給領域では、リーン燃焼を実施していると、排気エネルギが低いためにターボラグが発生し易い。このため、ステップ108では、燃料噴射量Fをリーン噴射量A,Bの間の値に設定し、ターボラグを抑制することができる。なお、ステップ108では、燃料噴射量Fをリーン噴射量A,Bの平均値に設定する場合を例示したが、本発明はこれに限らず、燃料噴射量Fがリーン噴射量Aとリーン噴射量Bとの間の値に設定されるのであれば、他の各種の設定方法を用いてよい。   Next, in step 108, an average value of the first and second lean injection amounts A and B is calculated, and this average value is set as a final fuel injection amount F (F = (A + B) / 2). . As a result, in step 108, the fuel injection amount F is changed to the first lean injection amount A and the second lean injection amount B when it is executed in the lean region and the supercharging region and at the time of acceleration. Can be set to a value between. In particular, in the supercharging region, when lean combustion is performed, turbo lag is likely to occur due to low exhaust energy. For this reason, in step 108, the fuel injection amount F can be set to a value between the lean injection amounts A and B to suppress the turbo lag. In step 108, the fuel injection amount F is set to the average value of the lean injection amounts A and B. However, the present invention is not limited to this, and the fuel injection amount F includes the lean injection amount A and the lean injection amount. If the value is set to a value between B, various other setting methods may be used.

また、ステップ110では、加速時ではない場合、及び、過給領域ではない場合において、最終的な燃料噴射量Fを第2のリーン噴射量Bに設定する。これらの場合には、リッチな混合気が不要であるから、第2のリーン噴射量Bを用いることにより、排気エミッションを良好に保持することができる。   Further, in step 110, the final fuel injection amount F is set to the second lean injection amount B when it is not during acceleration and when it is not in the supercharging region. In these cases, since a rich air-fuel mixture is not required, the exhaust emission can be maintained satisfactorily by using the second lean injection amount B.

また、ステップ112では、リーン領域ではない場合、及び、NOx触媒の浄化能力に余裕がない場合において、最終的な燃料噴射量Fをストイキ噴射量に設定する。ストイキ噴射量は、空燃比をストイキに保持するためのストイキ噴射量として算出される。なお、ステップ112では、最終的な燃料噴射量Fを、以下に述べる第1,第2の方法の何れにより設定してもよい。第1の方法は、運転者の操作に応じてスロットル開度を大きくすることにより実空気量を増加させ、当該実空気量の増加に追従して燃料噴射量を増加させていく方法である。第2の方法は、運転者の操作に応じて先に燃料噴射量を増加させ、当該燃料噴射量の増加に追従して実空気量を増加させていく方法である。なお、本実施の形態において、図3中のステップ100〜106は、燃焼切換手段の具体例を示し、ステップ108〜112は、噴射量設定手段の具体例を示している。   In step 112, the final fuel injection amount F is set to the stoichiometric injection amount when it is not in the lean region and when there is no margin in the purification capacity of the NOx catalyst. The stoichiometric injection amount is calculated as a stoichiometric injection amount for maintaining the air-fuel ratio at stoichiometric. In step 112, the final fuel injection amount F may be set by any one of the first and second methods described below. The first method is a method in which the actual air amount is increased by increasing the throttle opening in accordance with the operation of the driver, and the fuel injection amount is increased following the increase in the actual air amount. In the second method, the fuel injection amount is first increased in accordance with the operation of the driver, and the actual air amount is increased following the increase in the fuel injection amount. In the present embodiment, steps 100 to 106 in FIG. 3 show a specific example of the combustion switching means, and steps 108 to 112 show a specific example of the injection amount setting means.

次に、図4を参照して、噴射量設定制御の効果について説明する。図4は、噴射量設定制御を実行した場合におけるエンジンの各パラメータの挙動を示すタイミングチャートである。この図において、太線は、最終的な燃料噴射量Fをリーン噴射量A,Bの平均値とした場合の特性線を示し、細線は、燃料噴射量Fをリーン噴射量Aに設定した場合の特性線を示している。また、点線は、燃料噴射量Fをリーン噴射量Bに設定した場合の特性線を示している。   Next, the effect of the injection amount setting control will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a timing chart showing the behavior of each parameter of the engine when the injection amount setting control is executed. In this figure, a thick line indicates a characteristic line when the final fuel injection amount F is an average value of the lean injection amounts A and B, and a thin line indicates a case where the fuel injection amount F is set to the lean injection amount A. A characteristic line is shown. A dotted line indicates a characteristic line when the fuel injection amount F is set to the lean injection amount B.

まず、図4中に細線で示すように、車両または運転者の加速要求が生じたときに、エンジン10の応答性を重視して目標トルクを急激に増加させ、燃料噴射量Fとしてリーン噴射量Aを用いた場合には、これに伴って過給圧及び燃料噴射量が急激に増加する。この結果、空燃比がストイキからリッチ側に大きく変化するので、エンジン10のNOx排出量が増加し、NOxカウンタ値の増加速度が大きくなる。また、図4中に点線で示すように、排気エミッションを重視して目標トルクを緩やかに増加させ、燃料噴射量Fとしてリーン噴射量Bを用いた場合には、過給圧及び燃料噴射量の増加も相対的に緩やかとなる。この結果、空燃比がストイキに近い値に保持されるので、エンジン10のNOx排出量は定常時と同等となり、NOxの排出が抑制される。   First, as indicated by a thin line in FIG. 4, when a vehicle or driver's acceleration request is generated, the target torque is abruptly increased with an emphasis on the responsiveness of the engine 10, and the lean injection amount is set as the fuel injection amount F. When A is used, the supercharging pressure and the fuel injection amount rapidly increase accordingly. As a result, the air-fuel ratio changes greatly from the stoichiometric side to the rich side, so that the NOx emission amount of the engine 10 increases and the increasing speed of the NOx counter value increases. Further, as shown by a dotted line in FIG. 4, when the target torque is gradually increased with emphasis on exhaust emission and the lean injection amount B is used as the fuel injection amount F, the supercharging pressure and the fuel injection amount The increase will also be relatively moderate. As a result, since the air-fuel ratio is maintained at a value close to the stoichiometric value, the NOx emission amount of the engine 10 is equivalent to that in the steady state, and NOx emission is suppressed.

これに対し、本実施の形態では、加速要求に対して目標トルクをある程度緩やかに増加させながら、燃料噴射量Fをリーン噴射量A,Bの平均値に設定しているので、図4中に太線で示すように、過給圧及び燃料噴射量を適度に小さくして、空燃比がリッチ側に大きく変化するのを回避することができる。これにより、エンジン10の応答性を確保しつつ、排気エミッションを良好に排出することができる。   On the other hand, in the present embodiment, the fuel injection amount F is set to the average value of the lean injection amounts A and B while increasing the target torque moderately to some extent with respect to the acceleration request. As indicated by the thick line, the supercharging pressure and the fuel injection amount can be appropriately reduced to prevent the air-fuel ratio from changing greatly to the rich side. Thereby, exhaust emission can be discharged well while ensuring the responsiveness of the engine 10.

即ち、本実施の形態によれば、エンジン10の応答性を重視しつつ燃費を最適にした状態で目標トルクを出力する場合に必要な第1のリーン噴射量Aと、実空気量に基いて空燃比を予め設定されたリーン空燃比に制御するために必要な第2のリーン噴射量Bとに基いて、最終的な燃料噴射量をリーン噴射量Aとリーン噴射量Bとの間の値に設定することができる。これにより、応答性のみを重視した場合と比較して排気エミッションを良好に保持し、また、排気エミッションのみを重視した場合と比較して応答性を向上させることができ、この状態で出力トルクを高めることができる。従って、過給リーン燃焼モード中に出力トルクを高める場合において、燃費を維持しつつ、応答性と排気エミッションとを両立させることができる。   That is, according to the present embodiment, based on the first lean injection amount A and the actual air amount that are required when the target torque is output in a state where the fuel efficiency is optimized while placing importance on the responsiveness of the engine 10. The final fuel injection amount is a value between the lean injection amount A and the lean injection amount B on the basis of the second lean injection amount B necessary for controlling the air-fuel ratio to a preset lean air-fuel ratio. Can be set to As a result, the exhaust emission can be maintained better than when only the responsiveness is emphasized, and the responsiveness can be improved compared with the case where only the exhaust emission is emphasized. Can be increased. Therefore, in the case where the output torque is increased during the supercharged lean combustion mode, both responsiveness and exhaust emission can be achieved while maintaining fuel efficiency.

10 エンジン(内燃機関)
12 ピストン
16 燃焼室
18 吸気通路
20 スロットルバルブ
22 排気通路
26 燃料噴射弁
34 過給機
36 ウェイストゲートバルブ
40 クランク角センサ
42 エアフローセンサ
44 空燃比センサ
50 ECU
10 Engine (Internal combustion engine)
12 Piston 16 Combustion chamber 18 Intake passage 20 Throttle valve 22 Exhaust passage 26 Fuel injection valve 34 Supercharger 36 Waste gate valve 40 Crank angle sensor 42 Air flow sensor 44 Air fuel ratio sensor 50 ECU

Claims (1)

吸入空気を過給する過給機と、
理論空燃比に相当する空燃比の混合気を燃焼させるストイキ燃焼モードと、前記過給機により過給した状態で理論空燃比よりも希薄なリーン空燃比の混合気を燃焼させる過給リーン燃焼モードとを実行する機能を有し、前記ストイキ燃焼モードと前記過給リーン燃焼モードとの間で燃焼モードを切換える燃焼切換手段と、
前記過給リーン燃焼モードの実行中に出力トルクを高める要求が生じた場合に、目標トルクの入力に基いて実空気量を増加させつつ、当該実空気量の増加に追従して燃料噴射量を設定する手段であって、前記目標トルクを実現しかつ燃費を最適化する第1の噴射量と、実空気量に基いて空燃比を前記リーン空燃比と一致させる第2の噴射量とを算出し、最終的な燃料噴射量を前記第1の噴射量と前記第2の噴射量との間の値に設定する噴射量設定手段と、
を備えた内燃機関の制御装置。
A supercharger for supercharging the intake air;
A stoichiometric combustion mode in which an air-fuel mixture corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio is combusted, and a supercharged lean combustion mode in which the air-fuel mixture having a lean air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is burned in a state of being supercharged by the supercharger. Combustion switching means for switching the combustion mode between the stoichiometric combustion mode and the supercharged lean combustion mode,
When a request to increase the output torque occurs during execution of the supercharged lean combustion mode, the fuel injection amount is increased following the increase in the actual air amount while increasing the actual air amount based on the input of the target torque. A first injection amount that achieves the target torque and optimizes fuel consumption; and a second injection amount that causes the air-fuel ratio to coincide with the lean air-fuel ratio based on an actual air amount. An injection amount setting means for setting a final fuel injection amount to a value between the first injection amount and the second injection amount;
The control apparatus of the internal combustion engine provided with.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113859214A (en) * 2021-09-28 2021-12-31 清华大学 Method and device for controlling dynamic energy efficiency of engine of hybrid power system

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