JP2020118050A - Control device for internal combustion engine mounted with supercharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、過給機付き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 with a supercharger.
特許文献1は、ターボチャージャ付内燃機関の排気ガス浄化装置(以下、「従来技術」と称呼される。)を開示する。従来装置は、内燃機関の排気を浄化する排気浄化触媒をタービンの上流に配設している。 Patent Document 1 discloses an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine with a turbocharger (hereinafter referred to as "prior art"). In the conventional device, an exhaust gas purification catalyst that purifies the exhaust gas of the internal combustion engine is arranged upstream of the turbine.
従来装置では、排気ガスの温度が所定温度より高くなった場合に、排気浄化触媒及びタービンを迂回するバイパス通路に介装されたバイパス弁(ウエイストゲートバルブ)を開き、高温の排気ガスが排気浄化触媒に流入することを防止することで、パーティキュレートの増加を防止できる。更に、従来装置では、排気ガスの熱によって温度の低い排気浄化触媒を触媒活性化温度以上に温める排気浄化触媒の暖機過程であると推定される場合、排気浄化触媒の早期暖機を実現するために上記バイパス通路を全閉する。 In the conventional device, when the temperature of the exhaust gas becomes higher than the predetermined temperature, the bypass valve (waste gate valve) installed in the bypass passage bypassing the exhaust purification catalyst and the turbine is opened, and the high temperature exhaust gas is purified by the exhaust gas. By preventing the catalyst from flowing into the catalyst, it is possible to prevent the increase of the particulates. Further, in the conventional device, when it is estimated that the exhaust purification catalyst warms up to a temperature higher than the catalyst activation temperature of the exhaust purification catalyst having a low temperature by the heat of the exhaust gas, the exhaust purification catalyst is quickly warmed up. Therefore, the bypass passage is fully closed.
従来装置のように、排気通路に排気浄化触媒及びタービンを迂回するバイパス通路が設けられた構成では、タービンを迂回するときに排気ガスの全量が排気浄化触媒を通らないので、エミッションが悪化する。 In a configuration in which an exhaust purification catalyst and a bypass passage that bypasses the turbine are provided in the exhaust passage as in the conventional device, the total amount of the exhaust gas does not pass through the exhaust purification catalyst when bypassing the turbine, so the emission deteriorates.
そこで、排気通路に排気浄化触媒の下流側且つタービンの上流側の所定位置から分岐し且つタービンを迂回するバイパス通路が設けられた構成が提案されている。この構成では、バイパス通路に介装されたバイパス弁の開閉を問わずに排気ガスが全量排気浄化触媒を通るようになっている。更に、バイパス弁及びバイパス通路に代えて、排気浄化触媒の下流側のタービンに、可変ノズルを有する可変ノズル装置を配設する構成が提案されている。 Therefore, a configuration has been proposed in which a bypass passage is provided in the exhaust passage that branches from a predetermined position on the downstream side of the exhaust purification catalyst and on the upstream side of the turbine and that bypasses the turbine. With this configuration, the entire amount of exhaust gas passes through the exhaust purification catalyst regardless of whether the bypass valve interposed in the bypass passage is opened or closed. Furthermore, instead of the bypass valve and the bypass passage, a configuration has been proposed in which a variable nozzle device having a variable nozzle is arranged in a turbine downstream of the exhaust purification catalyst.
しかしながら、これらの構成の場合、バイバス弁(可変ノズル)の開閉を問わず排気ガス全量が排気浄化触媒を通るため、従来装置のバイパス弁の制御をそのまま適用することができないので、排気浄化触媒を早期暖機できない可能性が高い。 However, in the case of these configurations, the entire amount of exhaust gas passes through the exhaust purification catalyst regardless of whether the bypass valve (variable nozzle) is opened or closed, and therefore the control of the bypass valve of the conventional device cannot be applied as it is. There is a high possibility that early warm-up will not be possible.
本発明は上述した課題に対処するためになされた。即ち、本発明の目的の一つは、排気浄化触媒がタービンの上流に配設された過給機付き内燃機関に適用され、排気浄化触媒を早期暖機できる可能性を高くすることができる過給機付き内燃機関の制御装置(以下、「本発明制御装置」とも称呼される。)を提供することにある。 The present invention has been made to address the above-mentioned problems. That is, one of the objects of the present invention is applied to an internal combustion engine with a supercharger in which an exhaust purification catalyst is arranged upstream of a turbine, and the possibility that the exhaust purification catalyst can be warmed up early can be increased. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine with a feeder (hereinafter, also referred to as “control device of the present invention”).
本発明制御装置(90)は、エンジン(20)の排気ガスが通る排気通路(42)に介装され、通過する前記排気ガスのエネルギーにより回転されるタービンホイールを含むタービン(62)、及び、前記エンジンに吸入される吸気が通過する吸気通路(32)に介装され、前記タービンホイールにより回転されるコンプレッサホイールを含むコンプレッサを有するターボチャージャ(60)と、
前記排気通路において、前記タービンより上流側に配設され、前記排気通路を通る前記排気ガスを浄化する触媒装置(44)と、
前記タービンに配設された可変ノズルを有し、前記可変ノズルを全閉位置から全開位置までの範囲内に設定可能な第1過給圧調整部(63)、
又は、
前記排気通路において前記触媒装置の下流且つ前記タービンの上流の位置から分岐するように配設され且つ前記タービンを迂回するバイパス通路(65)と前記バイパス通路に介装されたウエイストゲートバルブ(66)とを有し、前記ウエイストゲートバルブを全閉位置から全開位置までの範囲内に設定可能な第2過給圧調整部と、
を備えた過給機付き内燃機関に適用される。
A control device (90) of the present invention is provided in an exhaust passage (42) through which exhaust gas of an engine (20) passes, and a turbine (62) including a turbine wheel rotated by energy of the exhaust gas passing therethrough, and A turbocharger (60) having a compressor including a compressor wheel rotated by the turbine wheel, the turbocharger (60) being interposed in an intake passage (32) through which intake air drawn into the engine passes;
A catalyst device (44) disposed in the exhaust passage upstream of the turbine for purifying the exhaust gas passing through the exhaust passage;
A first supercharging pressure adjusting section (63), which has a variable nozzle disposed in the turbine and can set the variable nozzle within a range from a fully closed position to a fully opened position;
Or
A bypass passage (65) disposed so as to branch from a position downstream of the catalyst device and upstream of the turbine in the exhaust passage and bypassing the turbine, and a waste gate valve (66) interposed in the bypass passage. And a second supercharging pressure adjusting unit capable of setting the waste gate valve within a range from a fully closed position to a fully opened position,
It is applied to an internal combustion engine equipped with a supercharger.
本発明制御装置は、
前記第1過給圧調整部を備えた前記過給付き内燃機関に適用される場合、前記可変ノズルを全閉位置又は所定位置より全閉側の位置に設定する触媒暖機制御を実行するように構成され、
前記第2過給圧調整部を備えた前記過給付き内燃機関に適用される場合、前記ウエイストゲートバルブを全閉位置又は所定位置より全閉側の位置に設定する触媒暖機制御を実行するように構成される。
The control device of the present invention is
When applied to the internal combustion engine with supercharging provided with the first supercharging pressure adjusting unit, catalyst warm-up control for setting the variable nozzle to a fully closed position or a position closer to the fully closed side than a predetermined position is executed. Is composed of
When applied to the internal combustion engine with supercharging including the second supercharging pressure adjusting unit, catalyst warm-up control for setting the waste gate valve to a fully closed position or a position fully closed from a predetermined position is executed. Is configured as follows.
本発明装置によれば、排気浄化触媒を早期暖機できる可能性を高くすることができる。 According to the device of the present invention, it is possible to increase the possibility that the exhaust purification catalyst can be warmed up early.
上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いた名称及び/又は符号を括弧書きで添えている。しかしながら、本発明の各構成要素は、前記名称及び/又は符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。 In the above description, in order to help understanding of the present invention, the names and/or reference numerals used in the embodiments are added in parentheses to the configurations of the invention corresponding to the embodiments described later. However, each component of the present invention is not limited to the embodiment defined by the name and/or code.
以下、本発明の各実施形態に係る過給機付き内燃機関の制御装置について説明する。なお、実施形態の全図において、同一又は対応する部分には同一の符号を付す。 Hereinafter, a control device for an internal combustion engine with a supercharger according to each embodiment of the present invention will be described. In all the drawings of the embodiments, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals.
<<第1実施形態>>
<構成>
図1は、本発明の第1実施形態に係る過給機付き内燃機関の制御装置(以下、「第1制御装置」と称呼される場合がある。)を適用した内燃機関の概略構成を示す。内燃機関10は、多気筒(本例においては、第1気筒〜第4気筒の4つの気筒)を有する内燃機関である。以下、便宜上、「内燃機関10」は、単に「機関10」とも称呼される。
<< First Embodiment >>
<Structure>
FIG. 1 shows a schematic configuration of an internal combustion engine to which a control device for an internal combustion engine with a supercharger according to the first embodiment of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “first control device”) is applied. .. The internal combustion engine 10 is an internal combustion engine having multiple cylinders (in this example, four cylinders of a first cylinder to a fourth cylinder). Hereinafter, for convenience, the “internal combustion engine 10” is also simply referred to as the “engine 10”.
この機関10は、図1に示されるように、エンジン本体20(エンジン)、エンジン本体20に空気を導入するための吸気系統30、エンジン本体20から排出される排気ガスを機関10の外部に放出するための排気系統40、排気ガスのエネルギーによって駆動されてエンジン本体20に導入される空気を圧縮する過給機60及び各種のセンサ81〜87及び電子制御装置90、を備えている。
As shown in FIG. 1, the engine 10 includes an engine body 20 (engine), an
エンジン本体20は、吸気系統30及び排気系統40が連結されたシリンダヘッド21、図示しない点火プラグ、イグニッションコイル及びイグナイタを含む点火装置及び燃料噴射弁を備えている。
The
点火装置は、その点火プラグが燃焼室に露出するようにしてシリンダヘッド21に配設されている。点火装置は電子制御装置90から送出される信号に従って点火プラグから火花を発生させるようになっている。燃料噴射弁は、吸気ポート(図示省略)に配設されている。燃料噴射弁は、電子制御装置90から送出される信号に従って燃料をシリンダヘッド21に形成された吸気ポートに噴射するようになっている。
The ignition device is arranged on the
吸気系統30は、吸気ポート、吸気ポートを介してそれぞれの気筒に連通されたインテークマニホールド31、インテークマニホールド31の上流側の集合部に接続された吸気管32、吸気管32内の開口面積(開口断面積)を変更することができるスロットル弁(吸気絞り弁)33、スロットル弁33を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ33a、スロットル弁33の上流側の吸気管32に設けられたインタークーラ34及びインタークーラ34の上流側に設けられた過給機60よりも上流側の吸気管32の端部に設けられたエアクリーナ35、を有している。インテークマニホールド31及び吸気管32は、吸気通路を構成している。
The
排気系統40は、シリンダヘッド21に形成された排気ポート(図示省略)、排気ポートを介してそれぞれの気筒に連通されたエキゾーストマニホールド41、エキゾーストマニホールド41の下流側の集合部に接続された排気管42、排気管42に設けられた過給機60よりも上流側に設けられた排気浄化触媒44、を有している。エキゾーストマニホールド41及び排気管42は、排気通路を構成している。排気浄化触媒44は、白金等の貴金属からなる活性成分を担持する三元触媒装置(排気浄化装置)である。
The
過給機60は、吸気通路(吸気管32)に設けられたコンプレッサ61、排気通路(排気管42)に設けられたタービン62及び可変ノズル装置63、を有している。
The
過給機60は、ターボチャージャであって、タービン62に導入される排気ガスのエネルギーを利用してコンプレッサ61に導入される空気(すなわち、燃焼室に導入される空気)を圧縮するように構成されている。
The
具体的に述べると、コンプレッサ61はコンプレッサハウジング及びコンプレッサハウジング内に配設されたコンプレッサホイールを有する。タービン62は、タービンハウジング及びタービンハウジング内に配設されたタービンホイールを有する。タービン62は、排気通路に介装され、タービンハウジングに流入する排気ガスのエネルギーによってタービンホイールが回転される。タービンホイールとコンプレッサホイールとは図示しないシャフトにより連結され、タービンホイールが回転されるとコンプレッサホイールも回転するようになっている。そして、コンプレッサホイールの回転によってコンプレッサ61よりも下流の吸気通路内の空気が圧縮されて、エンジン本体20の吸気側に送り込まれる。
Specifically, the
可変ノズル装置63は、タービンホイールの外周に設けられた複数のノズルベーン(可変ノズル)を含む。ノズルベーンは、電子制御装置90からの指示信号に応じてその開度(以下、「ノズル開度」と称呼される。)が全閉位置の開度から全開位置の開度までの範囲内で変更されるようになっている。その結果、タービン62に導入される排気ガスが通過する領域の開口面積が変更され、過給圧が変更(制御)される。
The
可変ノズルのノズル開度を小さくすると、排気ガスが通過する領域の開口面積が小さくなり、タービン62に導入される排気ガスの流速が上がって、タービンホイールの回収エネルギーが増大して、過給圧が増大する。これに対して、可変ノズル開度を大きくすると、排気ガスが通過する領域の開口面積が大きくなり、排気ガスの流速が下がって、タービンホイールの回収エネルギーが減少して、過給圧が減少する。
When the nozzle opening of the variable nozzle is reduced, the opening area of the region through which the exhaust gas passes decreases, the flow velocity of the exhaust gas introduced into the
通常の過給圧制御では、電子制御装置90によって、機関10の過給圧(過給圧センサ83が検出する過給圧)が運転状態に応じた目標過給圧に制御されるための目標ノズル開度が設定され、実際のノズル開度が目標ノズル開度に近づくように制御される。目標過給圧は、例えば、アクセルペダルAPの操作量(アクセルペダルAPの開度)及び機関回転速度に基づいて演算される。
In normal supercharging pressure control, a target for the
各種のセンサ81〜86として、空気導入量センサ81、吸気温度センサ82、過給圧センサ83、クランクポジションセンサ84、排気温度センサ85、触媒温度センサ86及びアクセル開度センサ87が設けられている。
An air
空気導入量センサ81は、吸気通路(吸気管32)に設けられている。空気導入量センサ81は、吸気管32内を流れる空気の質量流量(すなわち、機関10に吸入される空気の質量)に応じた信号を出力するようになっている。
The air
吸気温度センサ82は、吸気通路(吸気管32)に設けられている。吸気温度センサ82は、吸気管32内を流れる空気の温度である吸気温度に応じた信号を出力するようになっている。
The intake
過給圧センサ83は、スロットル弁33の下流側の吸気管32に設けられている。過給圧センサ83は、吸気管32内の空気の圧力(すなわち、過給機60によってもたらされる過給圧)を表す信号を出力するようになっている。
The supercharging
クランクポジションセンサ84は、クランクシャフト(図示省略)の近傍に設けられている。クランクポジションセンサ84は、クランクシャフトの回転に応じた信号(すなわち、機関回転速度に応じた信号)を出力するようになっている。
The crank
排気温度センサ85は、排気浄化触媒44の上流側の位置に設けられている。排気温度センサ85は、排気浄化触媒44に導入される排気ガスの温度に応じた信号を出力するようになっている。
The
触媒温度センサ86は、排気浄化触媒44に設けられている。触媒温度センサ86は、排気浄化触媒44の温度(以下、「触媒温度」と称呼される。)に応じた信号を出力するようになっている。
The
なお、CPU91は、機関10の運転状態(例えば、機関負荷、機関回転数等)に基づいて触媒温度等を推定すること等によって、触媒温度等を取得してもよい。排気温度センサ85及び触媒温度センサ86の少なくとも一つは省略されてもよい。
The
アクセル開度センサ87は、アクセルペダルAPに設けられている。アクセル開度センサ87は、このアクセルペダルAPの開度に応じた信号を出力するようになっている。
The
電子制御装置90は、CPU91、CPU91が実行するプログラム、テーブル(マップ)及び定数等をあらかじめ記憶したROM92、CPU91が必要に応じて一時的にデータを格納するRAM93、電源が投入された状態でデータを格納すると共に格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップRAM94、ならびに、ADコンバータを含むインターフェース95を有する。CPU91、ROM92、RAM93、RAM94及びインターフェース95は、互いにバスで接続されている。
The
インターフェース95は、上述した各種のセンサと接続され、CPU91にそれらから出力される信号を伝えるようになっている。更に、インターフェース95は、アクチュエータ33a及び可変ノズル装置63等と接続され、CPU91の指示に応じてそれらに指示信号を送るようになっている。
The
<作動の概要>
上記のように、排気浄化触媒44がタービン62の上流に配設された機関10の構成では、エンジン本体20が排出する排気ガスの熱で、温度の低い排気浄化触媒44を触媒活性化温度以上に温める暖機を行う。この機関10の構成では、排気浄化触媒44が早期に暖機されにくい。その理由として、下記2つが考えられる。
(1)排気ガスが排気浄化触媒44内に滞留する時間が短く、排気ガスから排気浄化触媒44に熱を伝える時間が短くなってしまう可能性がある。
(2)排気ガス温度が低い可能性がある。
更に、排気浄化触媒44がタービン62の上流に配設された機関10の構成において、排気浄化触媒44の暖機が未完了時のエミッションが悪化する可能性がある。暖機が未完了時のエミッションが悪化する理由として、下記1つが考えられる。
(3)排気ガスが排気浄化触媒44内に滞留する時間が短く、浄化反応できる時間が短い可能性がある。
<Outline of operation>
As described above, in the configuration of the engine 10 in which the
(1) The time for which the exhaust gas stays in the
(2) The exhaust gas temperature may be low.
Further, in the configuration of the engine 10 in which the
(3) The time during which the exhaust gas stays in the
そこで、第1制御装置は、エンジン始動直後等、排気浄化触媒44の暖機が必要なとき、可変ノズル装置63の可変ノズルの開度を全閉側の開度(全閉位置又は所定位置より全閉側の位置)に設定する。例えば、第1制御装置は、可変ノズルのノズル開度を最小にするか、或いは、通常の過給圧制御時に設定される目標ノズル開度より小さくなるように、可変ノズルを制御する。
Therefore, when the
このように制御することによって、排気浄化触媒44の下流にあるタービン62に導入される排気ガスが通過する領域の開口面積が小さくなるので、タービン62の上流の排気ガスの排気浄化触媒44内の滞留時間が長くなる。従って、排気ガスが排気浄化触媒44に熱を伝える時間を長くすることができるので、排気浄化触媒44の暖機を促進できる。
By controlling in this way, the opening area of the region through which the exhaust gas introduced into the
加えて、タービン62の上流の排気ガスの圧力が上昇することによって排気ガスの温度が上昇することで、排気浄化触媒44における排気ガスの温度が上昇するので、排気浄化触媒44の暖機を促進することができる。
In addition, the temperature of the exhaust gas rises as the pressure of the exhaust gas upstream of the
更に、排気ガスの排気浄化触媒44内の滞留時間を長くすることによって、浄化反応できる時間を長くすることができるので、エミッションを低減できる。
以上が、本実施装置の作動の概要である。
Further, by increasing the residence time of the exhaust gas in the
The above is the outline of the operation of the present embodiment.
<具体的作動>
第1制御装置の電子制御装置90のCPU91(単に「CPU91」と称呼する。)は、所定時間が経過する毎に図2のフローチャートにより示したルーチンを実行するようになっている。
<Specific operation>
The
従って、所定のタイミングになると、CPU91は、図2のステップ200から処理を開始してステップ205に進み、触媒暖機制御実行フラグXs(以下、単に「フラグXs」と称呼される。)の値が「0」であるか否かを判定する。
Therefore, at a predetermined timing, the
フラグXsはその値が「1」の場合、触媒暖機制御実行中であることを表す。フラグXsはその値が「0」の場合、触媒暖機制御実行中ではないことを表す。なお、フラグXsは、車両のイグニッション・キー・スイッチがオフからオンに変更されたときに実行される図示しないイニシャルルーチンにおいて「0」に設定されるようになっている。 When the value of the flag Xs is "1", it means that the catalyst warm-up control is being executed. When the value of the flag Xs is “0”, it means that the catalyst warm-up control is not being executed. The flag Xs is set to "0" in an unillustrated initial routine executed when the ignition key switch of the vehicle is changed from off to on.
フラグXsの値が0である場合、CPU91はステップ205にて「Yes」と判定してステップ210に進み、下記の触媒暖機制御の開始条件が成立しているか否かを判定する。
When the value of the flag Xs is 0, the
触媒暖機制御の開始条件は、条件1及び条件2の何れかが成立したときに成立する。
条件1:現時点が機関10の始動直後である。
条件2:排気浄化触媒44の温度(触媒温度)が所定温度(例えば、触媒活性化温度)未満である。
The catalyst warm-up control start condition is satisfied when either condition 1 or condition 2 is satisfied.
Condition 1: The present time is immediately after the start of the engine 10.
Condition 2: The temperature of the exhaust purification catalyst 44 (catalyst temperature) is lower than a predetermined temperature (for example, catalyst activation temperature).
触媒暖機制御の開始条件が成立しない場合、CPU91はステップ210にて「No」と判定してステップ295に進み、本ルーチンを一旦終了する。
If the catalyst warm-up control start condition is not satisfied, the
これに対して、触媒暖機制御の開始条件が成立する場合、CPU91はステップ210にて「Yes」と判定してステップ215に進み、触媒暖機制御の実行を開始する。本例において、CPU91は可変ノズル装置63の可変ノズルのノズル開度を最小に設定する。なお、CPU91は、通常の過給圧制御で設定される目標ノズル開度より小さくなるように、可変ノズルのノズル開度を設定するようにしてもよい。加えて、CPU91はフラグXsの値を「1」に設定する。その後、CPU91はステップ220に進み、触媒暖機制御終了条件が成立するか否かを判定する。
On the other hand, when the catalyst warm-up control start condition is satisfied, the
触媒暖機制御終了条件は、次の条件1が成立したときに成立する。
条件1:排気浄化触媒44の温度(触媒温度)が所定温度(例えば、触媒活性化温度)以上である。
なお、触媒暖機制御終了条件は、上記の条件1に限定されるものではなく、他の条件であってもよい。
The catalyst warm-up control end condition is satisfied when the following condition 1 is satisfied.
Condition 1: The temperature of the exhaust purification catalyst 44 (catalyst temperature) is equal to or higher than a predetermined temperature (for example, catalyst activation temperature).
The catalyst warm-up control end condition is not limited to the above condition 1 and may be another condition.
触媒暖機制御終了条件が成立しない場合、CPU91はステップ220にて「No」と判定してステップ295に進み、本ルーチンを一旦終了する。
When the catalyst warm-up control end condition is not satisfied, the
その後、CPU91が図2のルーチンを実行してステップ205に進む場合、ステップ205の処理の時点にてフラグXsの値は「1」である。従って、CPU91はステップ205にて「No」と判定してステップ220に進み、触媒暖機制御終了条件が成立したか否かを判定する。即ち、触媒暖機制御の実行が開始された以降、フラグXsの値が「1」である限り、触媒暖機制御の実行が継続し、所定時間経過毎に、ステップ220にて触媒暖機制御終了条件が成立したか否かが繰り返し判定される。
After that, when the
ここで、触媒暖機制御が実行され、排気ガスの熱によって排気浄化触媒44が加熱されることによって触媒温度が高くなり、ステップ220の処理を実行する時点で触媒暖機制御終了条件が成立したとする。この場合、CPU91はステップ220にて「Yes」と判定してステップ225に進み、図示しないルーチンにて実行される通常の過給圧制御の実行を開始する。これにより、可変ノズルのノズル開度が、通常の過給圧制御によって制御される。
Here, the catalyst warm-up control is executed, the
その後、CPU91はステップ230に進み、フラグXsの値を「0」に設定した後ステップ295に進んで、本ルーチンを一旦終了する。
After that, the
以上説明したように、第1制御装置によれば、排気浄化触媒44の下流にあるタービン62に配設された可変ノズルのノズル開度を最小にすることで、タービン62の上流の排気ガスの排気浄化触媒44内の滞留時間を長くできる。
As described above, according to the first control device, by minimizing the nozzle opening degree of the variable nozzle disposed in the
これにより、排気ガスが排気浄化触媒44に熱を伝える時間を長くすることができるので、触媒暖機を促進できる。加えて、タービン62の上流の排気ガスの圧力が上昇することによって、排気浄化触媒44における排気ガスの温度が上昇するので、触媒暖機を促進することができる。排気ガスの排気浄化触媒44内の滞留時間を長くすることによって、浄化反応できる時間を長くすることができるので、エミッションを低減できる。
As a result, the time for the exhaust gas to transfer heat to the
<変形例1−1>
第1制御装置のCPU91は、図2に示したルーチンに代えて、図3に示したルーチンを実行するように構成されてもよい。このルーチンは、図2のステップ215とステップ220との間にステップ305及びステップ310が追加された点のみにおいて、図2に示したルーチンと相違している。従って、以下、図3のステップ305及びステップ310の処理を主に説明する。
<Modification 1-1>
The
ステップ210にて触媒暖機制御の開始条件が成立すると、CPU91は、ステップ215に進み既に述べた処理を実行した後、ステップ305に進み、可変ノズルが正常に閉まっているか否かを判定する。なお、「可変ノズルが正常に閉まっている」とは、実際の可変ノズルのノズル開度が、触媒暖機制御で設定されるべきノズル開度に一致又はほぼ一致していることをいう。
When the catalyst warm-up control start condition is satisfied in
可変ノズルが正常に閉まっていない場合には、排気浄化触媒44の暖機が弱まる可能性が高い。従って、この場合、CPU91はステップ305にて「No」と判定してステップ310に進み、暖機強化制御を実行する。
If the variable nozzle is not normally closed, the warm-up of the
暖機強化制御とは、通常の機関10の制御よりも機関回転速度が増大するように機関10を制御する等によって、触媒暖機を強化する制御である。その後、CPU91はステップ220に進み、既に述べた処理を実行する。なお、触媒暖機制御終了条件が、「エンジンが始動してからの経過時間が予め設定された閾値時間以上であるとの条件」である場合、CPU91は、暖機強化制御に代えて、触媒暖機制御を通常の触媒暖機制御を実行する時間より延長する(上記閾値時間を長くする)暖機延長制御を実行してもよい。
The warm-up enhancement control is control for enhancing the catalyst warm-up by controlling the engine 10 such that the engine rotation speed is higher than the normal control of the engine 10. After that, the
これに対して、可変ノズルが正常に閉まっている場合、CPU91はステップ305にて「Yes」と判定してステップ220に進み、既に述べた処理を実行する。
On the other hand, when the variable nozzle is normally closed, the
<変形例1−2>
第1制御装置のCPU91は、図2に示したルーチンに代えて、図4に示したルーチンを実行するように構成されてもよい。このルーチンは、図2のステップ220とステップ230との間にステップ405乃至ステップ415が追加された点のみにおいて、図2に示したルーチンと相違している。従って、以下、図4のこれらのステップの処理を主に説明する。
<Modification 1-2>
The
CPU91は、ステップ220の処理を実行する時点で、触媒暖機制御終了条件が成立すると、CPU91はステップ220にて「Yes」と判定してステップ405に進み、運転パターン及び車両周辺環境(レーダセンサ等の周辺センサによって取得された情報)に基づいて、「車両が加速する可能性が高い状態」及び「車両がスポーツモードである状態」の何れかであるかが否かを判定する。
When the catalyst warm-up control end condition is satisfied at the time of executing the process of
スポーツモードは、運転操作に対する車両の応答性が高い周知のモードである(例えば、アクセルペダルAPの操作量に対してエンジン出力の応答性を比較的に高めるように、アクセルペダルAPの操作量に対するエンジン出力等が比較的大きめに設定される(特開2010−209694号公報、特開2010−209695号公報、特開2017−024553号公報等を参照。)。 The sports mode is a well-known mode in which the responsiveness of the vehicle to a driving operation is high (for example, in order to relatively enhance the responsiveness of the engine output to the operation amount of the accelerator pedal AP, the operation amount to the operation amount of the accelerator pedal AP is relatively increased. The engine output and the like are set to be relatively large (see JP 2010-20969A, JP 2010-209695A, JP 2017-024553A, etc.).
「車両が加速する可能性が高い状態」及び「車両がスポーツモードである状態」の何れにも該当しない場合、CPU91はステップ405にて「No」と判定してステップ410に進み、通常の過給圧制御の実行を開始する。
When neither of the “state in which the vehicle is likely to accelerate” and the “state in which the vehicle is in the sports mode”, the
これに対して、「車両が加速する可能性が高い状態」及び「車両がスポーツモードである状態」の何れかに該当する場合、CPU91はステップ405にて「Yes」と判定してステップ415に進み、予め定められた所定時間可変ノズルのノズル開度を維持(最小に維持)した後、通常の過給圧制御を開始する。
On the other hand, in the case where either the “state in which the vehicle is likely to accelerate” or the “state in which the vehicle is in the sports mode” is applicable, the
<<第2実施形態>>
次に、本発明の第2実施形態に係る過給機付き内燃機関の制御装置(以下、「第2制御装置」とも称呼される。)について説明する。
<<Second Embodiment>>
Next, a control device for an internal combustion engine with a supercharger according to a second embodiment of the present invention (hereinafter, also referred to as “second control device”) will be described.
<構成>
図5は、第2制御装置を適用した内燃機関の概略構成を示す。この機関10の構成は、以下に述べる点のみにおいて、図1に示した機関10と相違している。
・図5に示したように、機関10は、図1に示した可変ノズル装置63に代えて、タービン62を迂回するバイパス通路65と、バイパス通路65に介装されたウエイストゲートバルブ66及びアクチュエータ67とを備えるように構成している。
以下この相違点を中心に説明する。
<Structure>
FIG. 5 shows a schematic configuration of an internal combustion engine to which the second control device is applied. The configuration of this engine 10 differs from the engine 10 shown in FIG. 1 only in the points described below.
As shown in FIG. 5, the engine 10 includes a
The difference will be mainly described below.
バイパス通路65は、吸気通路に設けられた通路であって、排気浄化触媒44の下流側且つタービン62の上流側の所定位置から分岐してタービン62を迂回する通路である。ウエイストゲートバルブ66は、その開度に応じて、排気通路を通る排気ガスの一部をバイパス通路65に分流させて、タービン62に導入される排気ガスの流量を調整する。
The
電子制御装置90は、アクチュエータ67を駆動することによって、ウエイストゲートバルブ66のバルブ開度を、全閉位置の開度から全開位置の開度までの範囲内で変化させることができる。ウエイストゲートバルブ66のバルブ開度が小さく設定されると、タービン62に導入される排気ガスの流量が多くなる。これに対して、ウエイストゲートバルブ66のバルブ開度が大きく設定されると、タービン62に導入される排気ガスの流量が少なくなる。通常の過給圧制御では、電子制御装置90によって、目標バルブ開度が設定され、実際のバルブ開度が目標バルブ開度に近づくように制御される。
The
<具体的作動>
第2制御装置のCPU91は、所定時間が経過する毎に、図2のフローチャートにより示したルーチンに代えて、図6のフローチャートにより示したルーチンを実行する。図6のフローチャートは、図2のステップ215に代えて、ステップ605を実行する点のみにおいて、図2に示したルーチンと相違している。従って、以下、図6のステップ605の処理を主に説明する。
<Specific operation>
The
CPU91は、ステップ605に進むと、触媒暖機制御を実行する。本例において、CPU91はウエイストゲートバルブ66のバルブ開度を最小に設定する(ウエイストゲートバルブ66を全閉位置に設定する。)。なお、CPU91は、通常の過給圧制御で設定される目標バルブ開度より小さくなるように、ウエイストゲートバルブ66のバルブ開度を設定するようにしてもよい。加えて、CPU91はフラグXsの値を「1」に設定する。
When proceeding to step 605, the
以上説明したように、第2制御装置によれば、排気浄化触媒44の下流にあるバイパス通路65に配設されたウエイストゲートバルブ66のバルブ開度を最小にすることで、タービン62の上流の排気ガスの排気浄化触媒44内の滞留時間を長くできる。
As described above, according to the second control device, by minimizing the valve opening degree of the
これにより、排気ガスが排気浄化触媒44に熱を伝える時間を長くすることができるので、触媒暖機を促進できる。加えて、タービン62の上流の排気ガスの圧力が上昇することによって、排気浄化触媒44における排気ガスの温度が上昇するので、触媒暖機を促進することができる。排気ガスの排気浄化触媒44内の滞留時間を長くすることによって、浄化反応できる時間を長くすることができるので、エミッションを低減できる。
As a result, the time for the exhaust gas to transfer heat to the
<変形例2−1>
第2制御装置のCPU91は、図6に示したルーチンに代えて、図7に示したルーチンを実行するように構成されてもよい。このルーチンは、図6のステップ605とステップ220との間にステップ705及びステップ710が追加された点のみにおいて、図6に示したルーチンと相違している。従って、以下、図7のステップ705及びステップ710の処理を主に説明する。
<Modification 2-1>
The
ステップ210にて触媒暖機制御の開始条件が成立すると、CPU91は、ステップ605に進み既に述べた処理を実行した後、ステップ705に進み、ウエイストゲートバルブ66が正常に閉まっているか否かを判定する。なお、「ウエイストゲートバルブ66が正常に閉まっている」とは、実際のウエイストゲートバルブ66のバルブ開度が、触媒暖機制御で設定されるべきバルブ開度に一致又はほぼ一致していることをいう。
When the catalyst warm-up control start condition is satisfied in
ウエイストゲートバルブ66が正常に閉まっていない場合には、排気浄化触媒44の暖機が弱まる可能性が高い。従って、この場合、CPU91はステップ705にて「No」と判定してステップ710に進み、上述の暖機強化制御を実行する。その後、CPU91はステップ220に進み、既に述べた処理を実行する。なお、触媒暖機制御終了条件が、「エンジンが始動してからの経過時間が予め設定された閾値時間以上であるとの条件」である場合、CPU91は、暖機強化制御に代えて、触媒暖機制御を通常の触媒暖機制御を実行する時間より延長する(上記閾値時間を長くする)暖機延長制御を実行してもよい。
When the
これに対して、ウエイストゲートバルブ66が正常に閉まっている場合、CPU91はステップ705にて「Yes」と判定してステップ220に進み、既に述べた処理を実行する。
On the other hand, when the
<変形例1−2>
第1制御装置のCPU91は、図6に示したルーチンに代えて、図8に示したルーチンを実行するように構成されてもよい。このルーチンは、図6のステップ220とステップ230との間にステップ805乃至ステップ815が追加された点のみにおいて、図6に示したルーチンと相違している。従って、以下、図8のこれらのステップの処理を主に説明する。
<Modification 1-2>
The
CPU91は、ステップ220の処理を実行する時点で、触媒暖機制御終了条件が成立すると、CPU91はステップ220にて「Yes」と判定してステップ805に進み、運転パターン及び車両周辺環境(レーダセンサ等の周辺センサによって取得された情報)に基づいて、「車両が加速する可能性が高い状態」及び「車両がスポーツモードである状態」の何れかであるかが否かを判定する。
When the catalyst warm-up control end condition is satisfied at the time of executing the process of
「車両が加速する可能性が高い状態」及び「車両がスポーツモードである状態」の何れにも該当しない場合、CPU91はステップ805にて「No」と判定してステップ810に進み、通常の過給圧制御の実行を開始する。
When neither of the “state in which the vehicle is likely to accelerate” and the “state in which the vehicle is in the sports mode” are applicable, the
これに対して、「車両が加速する可能性が高い状態」及び「車両がスポーツモードである状態」の何れかに該当する場合、CPU91はステップ805にて「Yes」と判定してステップ815に進み、予め定められた所定時間ウエイストゲートバルブ66のバルブ開度を維持(最小に維持)した後、通常の過給圧制御の実行を開始する。
On the other hand, if either of the “state in which the vehicle is likely to accelerate” and the “state in which the vehicle is in the sports mode” are applicable, the
以上、本発明の各実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の各実施形態に限定されず、本発明の技術的思想に基づく各種の変形例を採用し得る。 Although the respective embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and various modifications based on the technical idea of the present invention can be adopted.
10…内燃機関、20…エンジン本体、30…吸気系統、40…排気系統、44…排気浄化触媒、60…過給機、61…コンプレッサ、62…タービン、63…可変ノズル装置、87…触媒温度センサ、90…電子制御装置
10... Internal combustion engine, 20... Engine body, 30... Intake system, 40... Exhaust system, 44... Exhaust purification catalyst, 60... Supercharger, 61... Compressor, 62... Turbine, 63... Variable nozzle device, 87... Catalyst temperature Sensor, 90... Electronic control device
Claims (1)
前記排気通路において、前記タービンより上流側に配設され、前記排気通路を通る前記排気ガスを浄化する触媒装置と、
前記タービンに配設された可変ノズルを有し、前記可変ノズルを全閉位置から全開位置までの範囲内に設定可能な第1過給圧調整部、
又は、
前記排気通路において前記触媒装置の下流且つ前記タービンの上流の位置から分岐するように配設され且つ前記タービンを迂回するバイパス通路と前記バイパス通路に介装されたウエイストゲートバルブとを有し、前記ウエイストゲートバルブを全閉位置から全開位置までの範囲内に設定可能な第2過給圧調整部と、
を備えた過給機付き内燃機関に適用される制御装置であって、
前記制御装置は、
前記第1過給圧調整部を備えた前記過給付き内燃機関に適用される場合、前記可変ノズルを全閉位置又は所定位置より全閉側の位置に設定する触媒暖機制御を実行するように構成され、
前記第2過給圧調整部を備えた前記過給付き内燃機関に適用される場合、前記ウエイストゲートバルブを全閉位置又は所定位置より全閉側の位置に設定する触媒暖機制御を実行するように構成された、
過給機付きの内燃機関の制御装置。
A turbine including a turbine wheel, which is interposed in an exhaust passage through which exhaust gas of an engine passes and is rotated by energy of the exhaust gas passing therethrough, and an intake passage through which intake air sucked into the engine passes, A turbocharger having a compressor including a compressor wheel rotated by a turbine wheel,
In the exhaust passage, a catalyst device that is disposed upstream of the turbine and that purifies the exhaust gas passing through the exhaust passage,
A first supercharging pressure adjusting unit that has a variable nozzle disposed in the turbine, and that can set the variable nozzle within a range from a fully closed position to a fully opened position;
Or
A bypass passage that is arranged so as to branch from a position downstream of the catalyst device and upstream of the turbine in the exhaust passage and that bypasses the turbine; and a waste gate valve interposed in the bypass passage, A second supercharging pressure adjusting unit capable of setting the waste gate valve within the range from the fully closed position to the fully opened position,
A control device applied to an internal combustion engine with a supercharger, comprising:
The control device is
When applied to the internal combustion engine with supercharging provided with the first supercharging pressure adjusting unit, catalyst warm-up control for setting the variable nozzle to a fully closed position or a position closer to the fully closed side than a predetermined position is executed. Is composed of
When applied to the internal combustion engine with supercharging including the second supercharging pressure adjusting unit, catalyst warm-up control for setting the waste gate valve to a fully closed position or a position fully closed from a predetermined position is executed. Configured as
Control device for internal combustion engine with supercharger.
Priority Applications (1)
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JP2019007605A JP2020118050A (en) | 2019-01-21 | 2019-01-21 | Control device for internal combustion engine mounted with supercharger |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023007530A1 (en) * | 2021-07-26 | 2023-02-02 | 日産自動車株式会社 | Catalyst warm-up control method and device for internal combustion engine |
-
2019
- 2019-01-21 JP JP2019007605A patent/JP2020118050A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2023007530A1 (en) * | 2021-07-26 | 2023-02-02 | 日産自動車株式会社 | Catalyst warm-up control method and device for internal combustion engine |
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