JP2020193616A - Engine system - Google Patents

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JP2020193616A
JP2020193616A JP2019145579A JP2019145579A JP2020193616A JP 2020193616 A JP2020193616 A JP 2020193616A JP 2019145579 A JP2019145579 A JP 2019145579A JP 2019145579 A JP2019145579 A JP 2019145579A JP 2020193616 A JP2020193616 A JP 2020193616A
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JP2019145579A
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秀輝 加藤
Hideki Kato
秀輝 加藤
学 永吉
Manabu Nagayoshi
学 永吉
臼井 正一郎
Shoichiro Usui
正一郎 臼井
創 大原
So Ohara
創 大原
英朗 長田
Hideaki Osada
英朗 長田
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Hino Motors Ltd
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Hino Motors Ltd
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    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

To provide an engine system capable of early activating a catalyst.SOLUTION: A control device for an engine system selects a temperature increase mode when a selective reduction type catalyst is in an inactive state. In the temperature increase mode, the control device for the engine system increases fuel injection amount so that output torque of an engine becomes request torque while executing a temperature increase opening/closing operation that comprises a first opening/closing operation for opening a valve in an expansion stroke and a second opening/closing operation for opening the valve through a valve closing period at least part of which is included in an exhaust stroke and in which the first opening/closing operation includes larger maximum lift amount and a longer valve opening period than those of the second opening/closing operation.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、エンジンシステムに関する。 The present invention relates to an engine system.

例えば特許文献1のように、エンジンを用いたエンジンシステムには、例えば排気ガスに還元剤を添加し、その添加した還元剤を用いて排気ガスのNOxを還元する触媒を有する排気浄化装置が搭載されている。 For example, as in Patent Document 1, an engine system using an engine is equipped with an exhaust purification device having a catalyst that adds a reducing agent to the exhaust gas and reduces NOx of the exhaust gas by using the added reducing agent. Has been done.

特開2019−007351号公報JP-A-2019-007351

上述した排気浄化装置においては、エンジンの冷間始動時に排気ガスの浄化を効果的に行ううえで触媒を早期に活性化させることが望まれている。
本発明は、触媒を早期に活性化させることのできるエンジンシステムを提供することを目的とする。
In the exhaust gas purification device described above, it is desired to activate the catalyst at an early stage in order to effectively purify the exhaust gas at the time of cold start of the engine.
An object of the present invention is to provide an engine system capable of activating a catalyst at an early stage.

上記課題を解決するエンジンシステムは、燃焼室を開閉する開閉タイミングを変更可能な排気バルブを有するエンジンと、前記エンジンからの排気ガスを浄化する触媒を有する排気浄化装置と、前記エンジンを制御する制御装置と、を備えたエンジンシステムであって、前記制御装置は、ドライバーからの要求トルクと前記触媒の状態とを取得する取得部と、前記エンジンの出力トルクが前記要求トルクとなるように前記エンジンへの燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御部と、前記エンジンシステムの制御モードを選択するモード選択部と、前記排気バルブの開閉を制御するバルブ制御部と、を備え、前記モード選択部は、前記触媒が不活性状態にあるときに前記制御モードとして昇温モードを選択し、前記昇温モードにおいて、前記バルブ制御部は、膨張行程に前記排気バルブが開弁する第1昇温排気動作と少なくとも一部が排気行程に含まれる閉弁期間を経て前記排気バルブが開弁する第2昇温排気動作とで構成されて前記第1昇温排気動作が前記第2昇温排気動作よりも最大リフト量が大きくかつ開弁期間の長い昇温排気動作を実行する。 The engine system that solves the above problems includes an engine having an exhaust valve that can change the opening / closing timing of opening and closing the combustion chamber, an exhaust purification device having a catalyst that purifies the exhaust gas from the engine, and a control that controls the engine. An engine system including a device, wherein the control device has an acquisition unit that acquires a required torque from a driver and a state of the catalyst, and the engine so that the output torque of the engine becomes the required torque. The mode selection unit includes a fuel injection amount control unit that controls the fuel injection amount to the exhaust gas, a mode selection unit that selects a control mode of the engine system, and a valve control unit that controls the opening and closing of the exhaust valve. When the catalyst is in an inactive state, a temperature rise mode is selected as the control mode, and in the temperature rise mode, the valve control unit opens the exhaust valve during the expansion stroke. The first heated exhaust operation is more than the second heated exhaust operation, which is composed of a second temperature rising exhaust operation in which the exhaust valve is opened after a valve closing period including at least a part of the exhaust stroke. A temperature-increasing exhaust operation with a large maximum lift and a long valve opening period is performed.

上記構成によれば、膨張行程においては、第1昇温排気動作によって燃焼室から排気ガスが流出することでエンジンに出力損失が生じる。また、排気行程においては、第1昇温排気動作完了時に燃焼室に残っている排気ガスが閉弁期間に圧縮されることでエンジンに出力損失が生じる。そのため、要求トルクを具現化するうえで必要となる燃料噴射量をエンジンの出力損失の分だけ増量することができる。 According to the above configuration, in the expansion stroke, the exhaust gas flows out from the combustion chamber by the first temperature raising exhaust operation, so that an output loss occurs in the engine. Further, in the exhaust stroke, the exhaust gas remaining in the combustion chamber at the completion of the first temperature raising exhaust operation is compressed during the valve closing period, so that an output loss occurs in the engine. Therefore, the fuel injection amount required to realize the required torque can be increased by the amount of the output loss of the engine.

また、第1昇温排気動作の実行中に燃焼室から流出する排気ガスは、第1昇温排気動作を実行せずに燃焼室から流出する排気ガスよりもエンタルピの高い排気ガスである。そのため、第1昇温排気動作の実行中は高エンタルピの排気ガスを排気浄化装置に供給することができる。そのうえ、第1昇温排気動作が第2昇温排気動作よりも最大リフト量が大きく、かつ、開弁期間が長いことで、より多くの高エンタルピの排気ガスを排気浄化装置に供給することができる。 Further, the exhaust gas flowing out of the combustion chamber during the execution of the first temperature raising exhaust operation is an exhaust gas having a higher enthalpy than the exhaust gas flowing out of the combustion chamber without executing the first temperature raising exhaust operation. Therefore, the exhaust gas having a high enthalpy can be supplied to the exhaust purification device during the execution of the first temperature raising exhaust operation. In addition, the first temperature-increasing exhaust operation has a larger maximum lift amount than the second temperature-increasing exhaust operation, and the valve opening period is long, so that more high enthalpy exhaust gas can be supplied to the exhaust purification device. it can.

また、第1昇温排気動作完了時に燃焼室に残っている排気ガスは、閉弁期間において圧縮されたのち第2昇温排気動作によって燃焼室から排出される。そのため、該排気ガスの逆流に基づく排気再循環、いわゆる内部EGR(Exhaust Gas Recirculation)に起因するEGR率の上昇を抑えることができる。その結果、エンジンが吸入する新気量が多くなることから、より高いエンタルピの排気ガスを排気浄化装置に供給することができる。 Further, the exhaust gas remaining in the combustion chamber when the first temperature-rising exhaust operation is completed is compressed during the valve closing period and then discharged from the combustion chamber by the second temperature-heating exhaust operation. Therefore, it is possible to suppress an increase in the EGR rate due to exhaust recirculation based on the backflow of the exhaust gas, so-called internal EGR (Exhaust Gas Recirculation). As a result, the amount of fresh air taken in by the engine increases, so that a higher enthalpy exhaust gas can be supplied to the exhaust purification device.

すなわち、上記構成によれば、触媒が不活性状態にあるとき、ドライバーの要求トルクを満足しつつ排気浄化装置に供給される排気エネルギーを効果的に高めることができる。その結果、触媒を早期に活性化させることができる。 That is, according to the above configuration, when the catalyst is in an inactive state, the exhaust energy supplied to the exhaust purification device can be effectively increased while satisfying the required torque of the driver. As a result, the catalyst can be activated at an early stage.

上記エンジンシステムにおいて、前記モード選択部は、前記要求トルクが選択許可値以下であるときに前記昇温モードを選択することが好ましい。
上記構成によれば、昇温モードにおいてドライバーの要求トルクを確保するうえで必要となる燃料噴射量が過度に増えることが抑えられる。これにより、昇温モードにおいて排気ガスに含まれる未燃燃料を少なくすることができる。
In the engine system, it is preferable that the mode selection unit selects the temperature rise mode when the required torque is equal to or less than the selection permission value.
According to the above configuration, it is possible to suppress an excessive increase in the fuel injection amount required to secure the required torque of the driver in the temperature rising mode. As a result, the amount of unburned fuel contained in the exhaust gas can be reduced in the temperature rising mode.

上記エンジンシステムにおいて、前記第1昇温排気動作は、圧縮上死点後40°CA以降に前記排気バルブが開弁する開閉動作であってもよい。
圧縮上死点より大きく遅角すると、インジェクターが噴射した燃料は、シリンダー内壁面に達して潤滑油に混入しやすくなり、シリンダーに供給されるEGRガスと吸入空気との混合気体とは混合できないので燃焼は困難になる。このため、一般にシリンダーに供給される、EGRガスと吸入空気との混合気体とインジェクターが噴射した燃料との混合気は圧縮上死点後40°CAより前に燃焼するように燃料噴射が制御される。このため、上記構成によれば、第1昇温排気動作によって燃焼室から流出する排気ガスに含まれる未燃燃料を少なくすることができる。
In the engine system, the first temperature raising / exhausting operation may be an opening / closing operation in which the exhaust valve opens 40 ° CA or later after the compression top dead center.
If the angle is retarded larger than the compression top dead center, the fuel injected by the injector reaches the inner wall surface of the cylinder and easily mixes with the lubricating oil, and the EGR gas supplied to the cylinder and the mixed gas of the intake air cannot be mixed. Burning becomes difficult. Therefore, the fuel injection is controlled so that the air-fuel mixture of the mixed gas of EGR gas and intake air and the fuel injected by the injector, which is generally supplied to the cylinder, burns before 40 ° CA after the compression top dead center. To. Therefore, according to the above configuration, it is possible to reduce the amount of unburned fuel contained in the exhaust gas flowing out of the combustion chamber by the first temperature raising exhaust operation.

上記エンジンシステムにおいて、前記第2昇温排気動作は、前記燃焼室を開閉する吸気バルブが開弁する前に前記排気バルブが閉弁する開閉動作であるとよい。
上記構成によれば、燃焼室から流出した排気ガスが吸気バルブの開弁にともなって再び燃焼室に流れ込むことが抑えられる。これにより、排気ガスを燃焼室から流出させて燃焼室の圧力が低下することで新気量が多くなる。その結果、触媒に供給される排気ガス量を多くすることができることから、排気エネルギーを高めることができる。
In the engine system, the second temperature raising / exhausting operation may be an opening / closing operation in which the exhaust valve closes before the intake valve that opens / closes the combustion chamber opens.
According to the above configuration, it is possible to prevent the exhaust gas flowing out of the combustion chamber from flowing into the combustion chamber again when the intake valve is opened. As a result, the exhaust gas flows out of the combustion chamber and the pressure in the combustion chamber decreases, so that the amount of fresh air increases. As a result, the amount of exhaust gas supplied to the catalyst can be increased, so that the exhaust energy can be increased.

上記エンジンシステムにおいて、前記第1昇温排気動作は、前記膨張行程において前記排気バルブが閉弁する排気動作であることが好ましい。
上記構成によれば、膨張行程後に第1昇温排気動作が完了する場合に比べて、第1昇温排気動作完了時に燃焼室に残っている排気ガス量を多くなる。これにより、第2昇温排気動作が開始されるまでの閉弁期間におけるエンジンの出力損失が大きくなるから、要求トルクを満足するための燃料噴射量をより多くすることができる。その結果、エンジンから排気浄化装置に供給される排気エネルギーをより効果的に高めることができる。
In the engine system, the first temperature raising exhaust operation is preferably an exhaust operation in which the exhaust valve closes in the expansion stroke.
According to the above configuration, the amount of exhaust gas remaining in the combustion chamber at the completion of the first temperature raising / exhausting operation is larger than that in the case where the first temperature rising / exhausting operation is completed after the expansion stroke. As a result, the output loss of the engine during the valve closing period until the second temperature rising exhaust operation is started becomes large, so that the fuel injection amount for satisfying the required torque can be further increased. As a result, the exhaust energy supplied from the engine to the exhaust purification device can be increased more effectively.

上記エンジンシステムにおいて、前記第1昇温排気動作は、前記触媒が活性状態にあるときの前記制御モードである通常モードにおける通常排気動作よりも開弁期間の短い開閉動作であることが好ましい。 In the engine system, the first temperature rising exhaust operation is preferably an opening / closing operation having a shorter valve opening period than the normal exhaust operation in the normal mode, which is the control mode when the catalyst is in the active state.

上記構成によれば、第1昇温排気動作によって高エンタルピの排気ガスを排気浄化装置に供給しつつ、第1昇温排気動作完了時に燃焼室に残っている排気ガス量を多くすることができる。その結果、第2昇温排気動作が開始されるまでの閉弁期間におけるエンジンの出力損失がより大きくなることから、要求トルクを満足するための燃料噴射量をさらに多くすることができる。その結果、エンジンから排気浄化装置に供給される排気エネルギーをさらに効果的に高めることができる。 According to the above configuration, it is possible to increase the amount of exhaust gas remaining in the combustion chamber at the completion of the first temperature rise exhaust operation while supplying the exhaust gas having high enthalpy to the exhaust purification device by the first temperature rise exhaust operation. .. As a result, the output loss of the engine during the valve closing period until the second temperature rising exhaust operation is started becomes larger, so that the fuel injection amount for satisfying the required torque can be further increased. As a result, the exhaust energy supplied from the engine to the exhaust purification device can be further effectively increased.

上記エンジンシステムにおいて、前記第1昇温排気動作は、前記排気行程において前記排気バルブが閉弁する開閉動作であってもよい。
上記構成によれば、膨張行程において第1昇温排気動作が完了する場合に比べて、排気浄化装置に供給される高エンタルピの排気ガスを多くすることができるとともに、第1昇温排気動作完了時に燃焼室に残っている排気ガス量を少なくすることができる。これにより、内部EGRを効果的に抑えることができる。その結果、EGR率の上昇に起因した排気エネルギーの減少を効果的に抑えることができる。
In the engine system, the first temperature rising exhaust operation may be an opening / closing operation in which the exhaust valve closes in the exhaust stroke.
According to the above configuration, the amount of high enthalpy exhaust gas supplied to the exhaust purification device can be increased as compared with the case where the first temperature rising exhaust operation is completed in the expansion stroke, and the first temperature rising exhaust operation is completed. Sometimes the amount of exhaust gas remaining in the combustion chamber can be reduced. Thereby, the internal EGR can be effectively suppressed. As a result, the decrease in exhaust energy due to the increase in the EGR rate can be effectively suppressed.

上記エンジンシステムにて、前記エンジンは、前記燃焼室を開閉する開閉タイミングを変更可能な吸気バルブをさらに備え、前記第2昇温排気動作は、開弁期間の前半部分に排気上死点を含む開閉動作であり、前記バルブ制御部は、前記吸気バルブの開閉タイミングを制御可能に構成されており、前記吸気バルブの開閉動作として、前記昇温モードにおいて前記第2昇温排気動作の完了後に開弁時期を有する昇温吸気動作を実行するとよい。 In the engine system, the engine further includes an intake valve capable of changing the opening / closing timing of opening and closing the combustion chamber, and the second temperature rising exhaust operation includes an exhaust top dead center in the first half of the valve opening period. It is an opening / closing operation, and the valve control unit is configured to be able to control the opening / closing timing of the intake valve. The opening / closing operation of the intake valve is opened after the completion of the second temperature raising / exhausting operation in the temperature rising mode. It is advisable to perform a temperature rise intake operation with valve timing.

上記構成によれば、排気行程における排気ガスの圧縮期間が長くなることでエンジンの出力損失が大きくなる。そのため、要求トルクを具現化するうえで必要となる燃料噴射量がさらに増量される。また、第2昇温排気動作の完了後に吸気バルブが開弁することによって排気ガスが吸気側へと逆流することが抑えられ、より多くの吸入空気をエンジンに吸入させることができる。これらのことから、排気浄化装置に供給される排気エネルギーを高めることができる。 According to the above configuration, the output loss of the engine increases as the compression period of the exhaust gas in the exhaust stroke becomes longer. Therefore, the fuel injection amount required to realize the required torque is further increased. Further, by opening the intake valve after the completion of the second temperature rising exhaust operation, it is possible to suppress the exhaust gas from flowing back to the intake side, and it is possible to make the engine inhale more intake air. From these things, the exhaust energy supplied to the exhaust purification device can be increased.

上記構成のエンジンシステムにおいて、前記昇温吸気動作は、前記触媒が活性状態にあるときの前記制御モードである通常モードにおける通常排気動作を遅角させた開閉動作であってもよい。上記構成によれば、昇温吸気動作によって十分な量の吸入空気をエンジンに吸入させることができる。 In the engine system having the above configuration, the heating intake operation may be an opening / closing operation in which the normal exhaust operation in the normal mode, which is the control mode when the catalyst is in the active state, is retarded. According to the above configuration, a sufficient amount of intake air can be sucked into the engine by the temperature raising intake operation.

第1実施形態において、エンジンシステムの概略構成を示す図。The figure which shows the schematic structure of the engine system in 1st Embodiment. 第1実施形態において、シリンダー付近におけるエンジンの断面構造の一例を模式的に示す図。The figure which shows typically an example of the cross-sectional structure of the engine in the vicinity of a cylinder in 1st Embodiment. 第1実施形態において、エンジンシステムの機能的構成の一例を示す機能ブロック図。A functional block diagram showing an example of a functional configuration of an engine system in the first embodiment. 第1実施形態において、モード選択処理の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the mode selection process in 1st Embodiment. 第1実施形態において、通常排気動作および昇温排気動作のクランク角度とリフト量との関係の一例を示す図。The figure which shows an example of the relationship between the crank angle of a normal exhaust operation and a temperature rise exhaust operation, and a lift amount in 1st Embodiment. 第1実施形態において、通常モードと昇温モードとを比較したシミュレーションの結果を示すグラフであって、(a)エンジン回転数が800rpmであるときの排気ガス温度を比較した結果の一例を示すグラフ、(b)エンジン回転数が1080rpmであるときの排気ガス温度を比較した結果の一例を示すグラフ、(c)エンジン回転数が800rpmであるときの排気エネルギーを比較した結果の一例を示すグラフ、(d)エンジン回転数が1080rpmであるときの排気エネルギーを比較した結果の一例を示すグラフ。In the first embodiment, it is a graph which shows the result of the simulation which compared the normal mode and the temperature rise mode, (a) the graph which shows an example of the result of comparing the exhaust gas temperature when the engine rotation speed is 800 rpm. , (B) A graph showing an example of the result of comparing the exhaust gas temperature when the engine speed is 1080 rpm, and (c) A graph showing an example of the result of comparing the exhaust energy when the engine speed is 800 rpm. (D) The graph which shows an example of the result of having compared the exhaust energy when the engine speed is 1080 rpm. 第2実施形態において、通常排気動作および昇温排気動作のクランク角度とリフト量との関係の一例を示す図。The figure which shows an example of the relationship between the crank angle and a lift amount of a normal exhaust operation and a temperature rise exhaust operation in a 2nd Embodiment. 第2実施形態において、通常モードと昇温モードとを比較したシミュレーションの結果を示すグラフであって、(a)エンジン回転数が800rpmであるときの排気ガス温度を比較した結果の一例を示すグラフ、(b)エンジン回転数が800rpmであるときの排気エネルギーを比較した結果の一例を示すグラフ。In the second embodiment, it is a graph which shows the result of the simulation which compared the normal mode and the temperature rise mode, (a) the graph which shows an example of the result of comparing the exhaust gas temperature when the engine speed is 800 rpm. , (B) A graph showing an example of the result of comparing the exhaust energy when the engine speed is 800 rpm. 第3実施形態において、エンジンシステムの概略構成を示す図。The figure which shows the schematic structure of the engine system in 3rd Embodiment. 第3実施形態において、シリンダー付近におけるエンジンの断面構造の一例を模式的に示す図。The figure which shows typically an example of the cross-sectional structure of the engine in the vicinity of a cylinder in 3rd Embodiment. 第3実施形態において、エンジンシステムの機能的構成の一例を示す機能ブロック図。In the third embodiment, a functional block diagram showing an example of a functional configuration of an engine system. 第3実施形態において、モード選択処理の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the mode selection process in 3rd Embodiment. 第3実施形態において、通常排気動作および昇温排気動作のクランク角度とリフト量との関係の一例を示す図。In the third embodiment, the figure which shows an example of the relationship between the crank angle of a normal exhaust operation and a temperature rise exhaust operation, and a lift amount.

(第1実施形態)
図1〜図6を参照して、エンジンシステムの第1実施形態について説明する。まず、図1を参照してエンジンシステムの概略構成について説明する。
(First Embodiment)
A first embodiment of the engine system will be described with reference to FIGS. 1 to 6. First, a schematic configuration of the engine system will be described with reference to FIG.

図1に示すように、エンジンシステムは、ディーゼルエンジン10(以下、エンジン10という。)を備える。エンジン10は、複数のシリンダー11を有するエンジンブロック12を備える。各シリンダー11には、コモンレールから所定圧力の燃料が供給されるインジェクター13から燃料が噴射される。エンジンブロック12には、インテークマニホールド14とエキゾーストマニホールド15とが接続されている。インテークマニホールド14にはエンジン10が吸入する空気が流れる吸気通路16が接続され、エキゾーストマニホールド15にはエンジン10が排出した排気ガスが流れる排気通路17が接続されている。 As shown in FIG. 1, the engine system includes a diesel engine 10 (hereinafter referred to as an engine 10). The engine 10 includes an engine block 12 having a plurality of cylinders 11. Fuel is injected into each cylinder 11 from an injector 13 to which fuel of a predetermined pressure is supplied from a common rail. The intake manifold 14 and the exhaust manifold 15 are connected to the engine block 12. An intake passage 16 through which air taken in by the engine 10 flows is connected to the intake manifold 14, and an exhaust passage 17 through which the exhaust gas discharged by the engine 10 flows is connected to the exhaust manifold 15.

図2に示すように、エンジンブロック12は、シリンダー11が形成されたシリンダーブロック12Aとシリンダーブロック12Aに連結されるシリンダーヘッド12Bとを有している。シリンダーヘッド12Bは、シリンダーブロック12Aに形成されたシリンダー11の開口を塞いでいる。エンジン10は、各シリンダー11に対して上下動可能に収容されるピストン20を有している。シリンダーブロック12A、シリンダーヘッド12B、および、ピストン20で囲まれる空間は、インジェクター13が燃料を噴射するとともに該燃料が燃焼する燃焼室21である。ピストン20は、コネクションロッド22を介して図1に示すクランクシャフト23に連結されている。クランクシャフト23は、ピストン20がシリンダー11内を上下動することにより回転駆動される。シリンダーヘッド12Bには、インテークマニホールド14に接続される吸気ポート25とエキゾーストマニホールド15に接続される排気ポート26とがシリンダー11ごとに形成されている。 As shown in FIG. 2, the engine block 12 has a cylinder block 12A in which the cylinder 11 is formed and a cylinder head 12B connected to the cylinder block 12A. The cylinder head 12B closes the opening of the cylinder 11 formed in the cylinder block 12A. The engine 10 has a piston 20 that is housed so as to be movable up and down with respect to each cylinder 11. The space surrounded by the cylinder block 12A, the cylinder head 12B, and the piston 20 is a combustion chamber 21 in which the injector 13 injects fuel and the fuel is burned. The piston 20 is connected to the crankshaft 23 shown in FIG. 1 via a connection rod 22. The crankshaft 23 is rotationally driven by the piston 20 moving up and down in the cylinder 11. The cylinder head 12B is formed with an intake port 25 connected to the intake manifold 14 and an exhaust port 26 connected to the exhaust manifold 15 for each cylinder 11.

エンジン10は、吸気バルブ27と排気バルブ28とを有している。吸気バルブ27は、吸気側動弁機構29によって駆動され、吸気ポート25を開閉することによりインテークマニホールド14に対して燃焼室21を開閉する。排気バルブ28は、排気側動弁機構30によって駆動され、排気ポート26を開閉することによりエキゾーストマニホールド15に対して燃焼室21を開閉する。排気側動弁機構30は、排気バルブ28のリフト量を含めた開閉タイミングを変更可能に構成された可変バルブ機構である。排気側動弁機構30は、カム切り替え型の可変バルブ機構であってもよいし、電子制御式のアクチュエーターによってリフト量や開閉タイミングが変更可能な可変バルブ機構であってもよい。 The engine 10 has an intake valve 27 and an exhaust valve 28. The intake valve 27 is driven by the intake side valve mechanism 29, and opens and closes the combustion chamber 21 with respect to the intake manifold 14 by opening and closing the intake port 25. The exhaust valve 28 is driven by the exhaust side valve mechanism 30, and opens and closes the exhaust port 26 to open and close the combustion chamber 21 with respect to the exhaust manifold 15. The exhaust side valve mechanism 30 is a variable valve mechanism configured so that the opening / closing timing including the lift amount of the exhaust valve 28 can be changed. The exhaust side valve mechanism 30 may be a cam switching type variable valve mechanism, or may be a variable valve mechanism whose lift amount and opening / closing timing can be changed by an electronically controlled actuator.

図1に示すように、エンジンシステムは、ターボチャージャー35を備えている。ターボチャージャー35は、コンプレッサー36、インタークーラー37、およびタービン38を有している。コンプレッサー36およびインタークーラー37は、吸気通路16に配設されている。コンプレッサー36はエアクリーナー39を通過した空気を圧縮し、インタークーラー37はコンプレッサー36が圧縮した空気を冷却する。タービン38は、排気通路17に配設されている。タービン38は、排気ガスのエネルギーである排気エネルギーを利用してコンプレッサー36を回転させる。 As shown in FIG. 1, the engine system includes a turbocharger 35. The turbocharger 35 has a compressor 36, an intercooler 37, and a turbine 38. The compressor 36 and the intercooler 37 are arranged in the intake passage 16. The compressor 36 compresses the air that has passed through the air cleaner 39, and the intercooler 37 cools the air compressed by the compressor 36. The turbine 38 is arranged in the exhaust passage 17. The turbine 38 uses the exhaust energy, which is the energy of the exhaust gas, to rotate the compressor 36.

エンジンシステムは、EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置40を備えている。EGR装置40は、エキゾーストマニホールド15と吸気通路16とを接続するEGR通路41を通じて排気側から吸気側へ排気ガスを還流する外部EGRを実行可能に構成されている。EGR通路41には、EGRクーラー42とEGR弁43とが設けられている。EGR弁43が開状態にあるとき、シリンダー11には、EGRガスと吸入空気との混合気体が作動ガスとして供給される。EGR弁43が閉状態にあるとき、シリンダー11には、吸入空気が作動ガスとして供給される。シリンダー11では、作動ガスとインジェクター13が噴射した燃料との混合気が燃焼する。シリンダー11からの排気ガスは、エキゾーストマニホールド15を通じて排気通路17へと流入したのちタービン38に流入する。なお、エンジン10が吸入する作動ガスにおけるEGRガスの割合をEGR率という。 The engine system includes an EGR (Exhaust Gas Recirculation) device 40. The EGR device 40 is configured to be able to execute an external EGR that recirculates exhaust gas from the exhaust side to the intake side through the EGR passage 41 that connects the exhaust manifold 15 and the intake passage 16. The EGR passage 41 is provided with an EGR cooler 42 and an EGR valve 43. When the EGR valve 43 is in the open state, a mixed gas of EGR gas and intake air is supplied to the cylinder 11 as a working gas. When the EGR valve 43 is in the closed state, intake air is supplied to the cylinder 11 as a working gas. In the cylinder 11, the air-fuel mixture of the working gas and the fuel injected by the injector 13 burns. The exhaust gas from the cylinder 11 flows into the exhaust passage 17 through the exhaust manifold 15 and then flows into the turbine 38. The ratio of EGR gas to the working gas sucked by the engine 10 is called the EGR rate.

エンジンシステムは、排気浄化装置45を備えている。排気浄化装置45には、タービン38を通過した排気ガスが流入する。排気浄化装置45は、添加部46及び選択還元型触媒47を有している。選択還元型触媒47は、排気通路17を構成する拡径部17Aに収容されている。 The engine system includes an exhaust gas purification device 45. Exhaust gas that has passed through the turbine 38 flows into the exhaust purification device 45. The exhaust gas purification device 45 has an addition unit 46 and a selective reduction catalyst 47. The selective reduction catalyst 47 is housed in the enlarged diameter portion 17A constituting the exhaust passage 17.

添加部46は、拡径部17Aに流入する排気ガスに対して還元剤を添加する。添加部46は、還元剤を貯留するタンク48に接続された還元剤通路49を備える。還元剤通路49には、ポンプ50が配設されている。ポンプ50は、タンク48内の還元剤を所定圧力で添加弁51に圧送する。添加弁51は、弁機構を内蔵した電子制御式の噴射弁であり、弁機構が開状態にあるときに排気ガスに還元剤を添加する。 The adding unit 46 adds a reducing agent to the exhaust gas flowing into the enlarged diameter portion 17A. The addition unit 46 includes a reducing agent passage 49 connected to a tank 48 for storing the reducing agent. A pump 50 is arranged in the reducing agent passage 49. The pump 50 pumps the reducing agent in the tank 48 to the addition valve 51 at a predetermined pressure. The addition valve 51 is an electronically controlled injection valve having a built-in valve mechanism, and adds a reducing agent to the exhaust gas when the valve mechanism is in the open state.

選択還元型触媒47は、添加部46の添加した還元剤を利用して排気ガスに含まれるNOxを窒素や水へと還元する。選択還元型触媒47は、例えば耐熱性に優れたセラミックやステンレスを素材としたフロースルー型のモノリス担体に対して各種の触媒金属を胆持させたものである。選択還元型触媒47は、その温度である触媒温度Tcが所定の温度範囲にあるときに活性状態となる。この温度範囲の下限値は下限活性温度TcLである。 The selective reduction catalyst 47 reduces NOx contained in the exhaust gas to nitrogen and water by using the reducing agent added by the addition unit 46. The selective reduction catalyst 47 is, for example, a flow-through type monolith carrier made of ceramic or stainless steel having excellent heat resistance, in which various catalyst metals are held. The selective reduction catalyst 47 is in an active state when the catalyst temperature Tc, which is the temperature thereof, is within a predetermined temperature range. The lower limit of this temperature range is the lower limit active temperature TcL.

選択還元型触媒47の一例は、尿素SCR触媒である。この場合、添加部46は還元剤として尿素水を添加し、選択還元型触媒47は尿素水が加水分解したアンモニアと排気ガスに含まれるNOxとを反応させてNOxを窒素や水へと還元する。選択還元型触媒47は、モノリス担体に対して、例えば銅系、鉄系、バナジウム系の各種の触媒金属を胆持させることにより構成される。選択還元型触媒47は、例えば150℃〜350℃の温度範囲を活性温度として有する。 An example of the selective reduction catalyst 47 is a urea SCR catalyst. In this case, the addition unit 46 adds urea water as a reducing agent, and the selective reduction catalyst 47 reacts ammonia obtained by hydrolyzing urea water with NOx contained in the exhaust gas to reduce NOx to nitrogen or water. .. The selective reduction catalyst 47 is configured by allowing the monolith carrier to hold various catalyst metals such as copper-based, iron-based, and vanadium-based. The selective reduction catalyst 47 has, for example, a temperature range of 150 ° C. to 350 ° C. as an active temperature.

なお、排気浄化装置45は、排気通路17における添加弁51の上流に、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕捉するフィルターや排気ガスに含まれている未燃燃料を酸化する前段酸化触媒などを有していてもよい。また、排気浄化装置45は、排気通路17における選択還元型触媒47の下流に、選択還元型触媒47を通過した排気ガスに含まれるアンモニアなどを酸化する後段酸化触媒などを有していてもよい。また、排気浄化装置45は、選択還元型触媒47として、エンジン10の燃料である軽油を還元剤としてNOxを還元する触媒、いわゆるHC−SCR触媒を備えていてもよい。 The exhaust purification device 45 has a filter for capturing particulate matter contained in the exhaust gas, a pre-stage oxidation catalyst for oxidizing the unburned fuel contained in the exhaust gas, and the like upstream of the addition valve 51 in the exhaust passage 17. You may have. Further, the exhaust purification device 45 may have a post-stage oxidation catalyst or the like that oxidizes ammonia or the like contained in the exhaust gas that has passed through the selective reduction catalyst 47 downstream of the selective reduction catalyst 47 in the exhaust passage 17. .. Further, the exhaust purification device 45 may include, as the selective reduction catalyst 47, a catalyst that reduces NOx using light oil as a fuel of the engine 10 as a reducing agent, a so-called HC-SCR catalyst.

エンジンシステムは、各種センサーを備えている。エンジンシステムは、クランク角度センサー55、触媒温度センサー56、および、アクセル開度センサー57を備えている。クランク角度センサー55は、エンジン10によって駆動されるクランクシャフト23の回転角度であるクランク角度を検出する。触媒温度センサー56は、選択還元型触媒47の温度である触媒温度Tcを検出する。アクセル開度センサー57は、ドライバーによって操作されるアクセルペダル57aの踏込み量に基づくアクセル開度ACCを検出する。各種センサーは、検出した値を示す信号をエンジンシステムを統括制御する制御装置60に出力する。 The engine system is equipped with various sensors. The engine system includes a crank angle sensor 55, a catalyst temperature sensor 56, and an accelerator opening sensor 57. The crank angle sensor 55 detects the crank angle, which is the rotation angle of the crankshaft 23 driven by the engine 10. The catalyst temperature sensor 56 detects the catalyst temperature Tc, which is the temperature of the selective reduction catalyst 47. The accelerator opening sensor 57 detects the accelerator opening ACC based on the amount of depression of the accelerator pedal 57a operated by the driver. The various sensors output signals indicating the detected values to the control device 60 that controls the engine system in an integrated manner.

図3〜図6を参照して、制御装置60について説明する。なお、制御装置60は、ASIC等の1つ以上の専用のハードウェア回路、コンピュータプログラム(ソフトウェア)に従って動作する1つ以上のプロセッサ、或いは、それらの組み合わせ、を含む回路として構成し得る。プロセッサは、CPU並びに、RAM及びROM等のメモリを含み、メモリは、処理をCPUに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。 The control device 60 will be described with reference to FIGS. 3 to 6. The control device 60 can be configured as a circuit including one or more dedicated hardware circuits such as an ASIC, one or more processors operating according to a computer program (software), or a combination thereof. The processor includes a CPU and a memory such as a RAM and a ROM, and the memory stores a program code or a command configured to cause the CPU to execute a process. Memory or computer-readable media includes any available medium accessible by a general purpose or dedicated computer.

図3に示すように、制御装置60は、各種コンピュータプログラムの実行により機能する機能部として、取得部61、モード選択部62、燃料噴射制御部63、EGR制御部64、添加制御部65、およびバルブ制御部66を有している。 As shown in FIG. 3, the control device 60 has an acquisition unit 61, a mode selection unit 62, a fuel injection control unit 63, an EGR control unit 64, an addition control unit 65, and a functional unit that functions by executing various computer programs. It has a valve control unit 66.

取得部61は、図示されない入力インターフェースを通じて各種情報を取得する。取得部61は、クランク角度センサー55が出力した検出信号に基づいてクランク角度を取得する。取得部61は、触媒温度センサー56が出力した検出信号に基づいて触媒温度Tcを選択還元型触媒47の状態として取得する。取得部61は、アクセル開度センサー57が出力した検出信号に基づいてアクセル開度ACCを取得する。また、取得部61は、クランク角度の変化量に基づいてエンジン回転数Neを演算し、その演算したエンジン回転数Neとアクセル開度ACCとに基づいてドライバーからの要求トルクLを取得する。 The acquisition unit 61 acquires various information through an input interface (not shown). The acquisition unit 61 acquires the crank angle based on the detection signal output by the crank angle sensor 55. The acquisition unit 61 acquires the catalyst temperature Tc as the state of the selective reduction catalyst 47 based on the detection signal output by the catalyst temperature sensor 56. The acquisition unit 61 acquires the accelerator opening ACC based on the detection signal output by the accelerator opening sensor 57. Further, the acquisition unit 61 calculates the engine speed Ne based on the amount of change in the crank angle, and acquires the required torque L from the driver based on the calculated engine speed Ne and the accelerator opening ACC.

モード選択部62は、エンジンシステムの制御モードを選択する。モード選択部62は、取得部61が取得した各種情報に基づいて、インジェクター13による燃料の噴射、および、排気バルブ28の排気動作についての制御モードを選択するモード選択処理を実行する。モード選択部62は、モード選択処理を通じて通常モードあるいは昇温モードを選択する。昇温モードは、排気浄化装置45に供給される排気エネルギーを増大させて選択還元型触媒47の昇温を優先させる制御モードである。通常モードは、選択還元型触媒47の昇温よりも選択還元型触媒47の保温や燃料消費量の低減を優先させる制御モードである。 The mode selection unit 62 selects the control mode of the engine system. The mode selection unit 62 executes a mode selection process for selecting a control mode for fuel injection by the injector 13 and exhaust operation of the exhaust valve 28 based on various information acquired by the acquisition unit 61. The mode selection unit 62 selects a normal mode or a temperature rise mode through the mode selection process. The temperature raising mode is a control mode in which the exhaust energy supplied to the exhaust purification device 45 is increased to prioritize the temperature rise of the selective reduction catalyst 47. The normal mode is a control mode in which the heat retention of the selective reduction catalyst 47 and the reduction of fuel consumption are prioritized over the temperature rise of the selective reduction catalyst 47.

図4を参照して、モード選択部62が実行するモード選択処理について説明する。モード選択部62は、エンジン10の運転中、モード選択処理を繰り返し実行する。
図4に示すように、モード選択処理において、モード選択部62は、取得部61が取得するアクセル開度ACCとエンジン回転数Neとに基づく要求トルクLが選択許可値L1以下であるか否かを判断する(ステップS101)。選択許可値L1は、昇温モードを実行することが可能な要求トルクLの上限値であり、その詳細については後述する。
The mode selection process executed by the mode selection unit 62 will be described with reference to FIG. The mode selection unit 62 repeatedly executes the mode selection process while the engine 10 is operating.
As shown in FIG. 4, in the mode selection process, the mode selection unit 62 determines whether or not the required torque L based on the accelerator opening ACC and the engine speed Ne acquired by the acquisition unit 61 is equal to or less than the selection permission value L1. Is determined (step S101). The selection permission value L1 is an upper limit value of the required torque L capable of executing the temperature rising mode, and the details thereof will be described later.

要求トルクLが選択許可値L1以下である場合(ステップS101:YES)、モード選択部62は、取得部61が取得する触媒温度Tcが下限活性温度TcL未満であるか否かを判断する(ステップS102)。触媒温度Tcが下限活性温度TcL未満である場合(ステップS102:YES)、モード選択部62は、昇温モードを選択して(ステップS103)一連の処理を一旦終了する。一方、要求トルクLが選択許可値L1より大きい場合(ステップS101:NO)、および、触媒温度Tcが下限活性温度TcL以上である場合(ステップS102:NO)、モード選択部62は、通常モードを選択して(ステップS104)一連の処理を一旦終了する。 When the required torque L is equal to or less than the selection permission value L1 (step S101: YES), the mode selection unit 62 determines whether or not the catalyst temperature Tc acquired by the acquisition unit 61 is less than the lower limit active temperature TcL (step). S102). When the catalyst temperature Tc is less than the lower limit active temperature TcL (step S102: YES), the mode selection unit 62 selects the temperature rising mode (step S103) and temporarily ends a series of processes. On the other hand, when the required torque L is larger than the selection permission value L1 (step S101: NO) and when the catalyst temperature Tc is equal to or higher than the lower limit active temperature TcL (step S102: NO), the mode selection unit 62 sets the normal mode. Select (step S104) to temporarily end a series of processes.

図3に示すように、燃料噴射制御部63は、図示されない出力インターフェースを通じて制御信号を出力することにより、各インジェクター13による燃料の噴射を制御する。燃料噴射制御部63は、取得部61が取得したアクセル開度ACC及びエンジン回転数Ne、ならびに、モード選択部62が選択した制御モードなどに基づいて各インジェクター13による燃料の噴射を制御する。燃料噴射制御部63は、アクセル開度ACCおよびエンジン回転数Neごとに燃料噴射量が規定された燃料マップをメモリの所定領域に保持している。燃料噴射制御部63は、通常モードにおいて使用する燃料マップである通常マップ67と昇温モードにおいて使用する燃料マップである昇温マップ68とをメモリの所定領域に保持している。燃料噴射制御部63は、モード選択部62が選択した制御モードに対応する燃料マップを用いて燃料噴射量を制御する。 As shown in FIG. 3, the fuel injection control unit 63 controls fuel injection by each injector 13 by outputting a control signal through an output interface (not shown). The fuel injection control unit 63 controls fuel injection by each injector 13 based on the accelerator opening ACC and engine speed Ne acquired by the acquisition unit 61, the control mode selected by the mode selection unit 62, and the like. The fuel injection control unit 63 holds a fuel map in which the fuel injection amount is defined for each accelerator opening degree ACC and engine speed Ne in a predetermined area of the memory. The fuel injection control unit 63 holds a normal map 67, which is a fuel map used in the normal mode, and a temperature rise map 68, which is a fuel map used in the temperature rise mode, in a predetermined area of the memory. The fuel injection control unit 63 controls the fuel injection amount by using the fuel map corresponding to the control mode selected by the mode selection unit 62.

EGR制御部64は、図示されない出力インターフェースを通じて制御信号を出力することにより、EGR装置40、具体的にはEGR弁43の開度を制御する。EGR制御部64は、モード選択部62が選択した制御モードに基づいてEGR弁43を制御し、EGRガスの量であるEGR量を制御する。EGR制御部64は、制御モードが通常モードである場合、その時々のエンジン10の運転状態に適したEGR量だけ排気ガスが還流されるようにEGR弁43の開度を制御する。制御モードが昇温モードである場合、EGR制御部64は、EGR弁43を閉状態に維持することで外部EGRを禁止する。 The EGR control unit 64 controls the opening degree of the EGR device 40, specifically, the EGR valve 43, by outputting a control signal through an output interface (not shown). The EGR control unit 64 controls the EGR valve 43 based on the control mode selected by the mode selection unit 62, and controls the amount of EGR, which is the amount of EGR gas. When the control mode is the normal mode, the EGR control unit 64 controls the opening degree of the EGR valve 43 so that the exhaust gas is recirculated by the amount of EGR suitable for the operating state of the engine 10 at that time. When the control mode is the temperature rising mode, the EGR control unit 64 prohibits the external EGR by keeping the EGR valve 43 in the closed state.

添加制御部65は、図示されない出力インターフェースを通じて制御信号を出力することにより、排気浄化装置45の添加部46、具体的には添加弁51の開閉を制御する。添加制御部65は、モード選択部62が選択した制御モードに基づいて添加弁51による尿素水の添加量や添加タイミングを制御する。添加制御部65は、制御モードが通常モードである場合、その時々のエンジン10の運転状態に適した量の尿素水が添加されるように添加弁51の開閉を制御する。添加制御部65は、制御モードが昇温モードである場合、添加弁51を閉状態に維持することで尿素水の添加を禁止する。 The addition control unit 65 controls the opening and closing of the addition unit 46 of the exhaust gas purification device 45, specifically, the addition valve 51, by outputting a control signal through an output interface (not shown). The addition control unit 65 controls the addition amount and addition timing of urea water by the addition valve 51 based on the control mode selected by the mode selection unit 62. When the control mode is the normal mode, the addition control unit 65 controls the opening and closing of the addition valve 51 so that an amount of urea water suitable for the operating state of the engine 10 at that time is added. When the control mode is the temperature rise mode, the addition control unit 65 prohibits the addition of urea water by keeping the addition valve 51 in a closed state.

バルブ制御部66は、図示されない出力インターフェースを通じて制御信号を出力することにより、排気側動弁機構30を通じて排気バルブ28の開閉動作を制御する。バルブ制御部66は、モード選択部62が選択した制御モードに基づいて排気バルブ28のリフト量及び開閉タイミングを制御する。バルブ制御部66は、通常モードにおいては排気バルブ28に通常排気動作を実行させる。バルブ制御部66は、昇温モードにおいては排気バルブ28に昇温排気動作を実行させる。 The valve control unit 66 controls the opening / closing operation of the exhaust valve 28 through the exhaust side valve mechanism 30 by outputting a control signal through an output interface (not shown). The valve control unit 66 controls the lift amount and opening / closing timing of the exhaust valve 28 based on the control mode selected by the mode selection unit 62. The valve control unit 66 causes the exhaust valve 28 to perform a normal exhaust operation in the normal mode. The valve control unit 66 causes the exhaust valve 28 to perform a temperature rise exhaust operation in the temperature rise mode.

図5を参照して、通常排気動作と昇温排気動作について説明する。なお、図5に示されるクランク角度は、圧縮行程の上死点である圧縮上死点を基準(=0°CA)としたクランク角度を示している。また、以下に示す括弧内の記載は、図5に示されているクランク角度を示している。 The normal exhaust operation and the temperature rising exhaust operation will be described with reference to FIG. The crank angle shown in FIG. 5 indicates a crank angle with reference to the compression top dead center (= 0 ° CA), which is the top dead center of the compression stroke. Further, the description in parentheses shown below indicates the crank angle shown in FIG.

図5に示すように、通常排気動作は、膨張行程の下死点である膨張下死点(=180°CA)に到達する少し前に開弁して排気行程の上死点である排気上死点(=360°CA)付近において閉弁する開閉動作である。 As shown in FIG. 5, in the normal exhaust operation, the valve is opened shortly before reaching the expansion bottom dead center (= 180 ° CA), which is the bottom dead center of the expansion stroke, and the exhaust is on the exhaust, which is the top dead center of the exhaust stroke. It is an opening / closing operation that closes the valve near the dead center (= 360 ° CA).

昇温排気動作は、膨張行程に開弁する第1昇温排気動作と、少なくとも一部が排気行程に含まれる閉弁期間を経て開弁する第2昇温排気動作とで構成される。
第1昇温排気動作は、第2昇温排気動作よりも最大リフト量が大きく、かつ、開弁期間が長い排気動作である。第1昇温排気動作は、通常排気動作よりも開弁時期が早く、かつ、開弁期間が短い開閉動作である。例えば、第1昇温排気動作は、最大リフト量及び開弁期間の各々について通常排気動作の半分以下に設定される。第1昇温排気動作は、圧縮行程の上死点(=0°CA)である圧縮上死点後40°CA以降に開弁し、膨張行程において閉弁する開閉動作である。
The temperature-increasing exhaust operation is composed of a first temperature-heating exhaust operation that opens the valve during the expansion stroke and a second temperature-heating exhaust operation that opens at least a part of the valve after a valve closing period included in the exhaust stroke.
The first temperature-rising exhaust operation is an exhaust operation in which the maximum lift amount is larger and the valve opening period is longer than that of the second temperature-heating exhaust operation. The first temperature rising exhaust operation is an opening / closing operation in which the valve opening time is earlier and the valve opening period is shorter than the normal exhaust operation. For example, the first temperature rising exhaust operation is set to less than half of the normal exhaust operation for each of the maximum lift amount and the valve opening period. The first heating / exhausting operation is an opening / closing operation in which the valve is opened 40 ° CA or later after the compression top dead center (= 0 ° CA), which is the top dead center of the compression stroke, and is closed in the expansion stroke.

第2昇温排気動作は、排気行程の後半に開弁し、排気上死点(=360°CA)付近において吸気バルブ27が開弁する前に閉弁する開閉動作である。例えば、第2昇温排気動作は、最大リフト量及び開弁期間の各々が第1昇温排気動作の半分以下に設定される。 The second heated exhaust operation is an opening / closing operation in which the valve is opened in the latter half of the exhaust stroke and closed before the intake valve 27 is opened near the exhaust top dead center (= 360 ° CA). For example, in the second temperature raising / exhausting operation, each of the maximum lift amount and the valve opening period is set to half or less of the first temperature rising / exhausting operation.

第1実施形態の昇温排気動作の作用について説明する。
第1昇温排気動作の実行中、燃焼室21の排気ガスの一部は、ピストン20を押下する仕事をすることなくチョーク流れとなって排気ポート26へと流出する。すなわち、第1昇温排気動作の実行中、燃焼室21から流出する排気ガスの分だけエンジン10に出力損失(以下、流出損失という。)が生じる。また、第1昇温排気動作完了時に燃焼室21に残っている排気ガスは、第1昇温排気動作と第2昇温排気動作との間の閉弁期間にピストン20によって圧縮される。これにより、エンジン10に出力損失(以下、圧縮損失という。)が生じる。燃料噴射制御部63が保持する昇温マップ68には、予め行った実験やシミュレーションの結果等に基づいて上述した流出損失と圧縮損失とを加味したうえでドライバーの要求トルクLを満足する燃料噴射量が規定されている。すなわち、昇温マップ68には、アクセル開度ACCとエンジン回転数Neとに基づく同一のアドレスに対し、通常マップ67に規定されている値以上の値が規定されている。これにより、要求トルクLが同じという条件のもとで昇温モードにおいて排気浄化装置45に供給される排気エネルギーを通常モードよりも増大させることができる。
The operation of the temperature rising exhaust operation of the first embodiment will be described.
During the execution of the first temperature rising exhaust operation, a part of the exhaust gas in the combustion chamber 21 becomes a choked flow and flows out to the exhaust port 26 without pressing the piston 20. That is, during the execution of the first temperature raising exhaust operation, an output loss (hereinafter referred to as an outflow loss) is generated in the engine 10 by the amount of the exhaust gas flowing out from the combustion chamber 21. Further, the exhaust gas remaining in the combustion chamber 21 when the first temperature rising exhaust operation is completed is compressed by the piston 20 during the valve closing period between the first temperature rising exhaust operation and the second temperature rising exhaust operation. This causes an output loss (hereinafter referred to as a compression loss) in the engine 10. The temperature rise map 68 held by the fuel injection control unit 63 is a fuel injection that satisfies the driver's required torque L after adding the above-mentioned outflow loss and compression loss based on the results of experiments and simulations performed in advance. The amount is specified. That is, the temperature rise map 68 defines a value equal to or higher than the value specified in the normal map 67 for the same address based on the accelerator opening degree ACC and the engine speed Ne. As a result, the exhaust energy supplied to the exhaust purification device 45 in the temperature rising mode can be increased as compared with the normal mode under the condition that the required torque L is the same.

一方で、要求トルクLを具現化するうえで必要となる燃料噴射量が過度に増量されると排気ガスに含まれる未燃燃料が増大することとなる。この点、上述したモード選択処理においては、昇温モードを実行可能な要求トルクLの上限値として選択許可値L1が設定されている。選択許可値L1は、排気ガスに含まれる未燃燃料を低減しつつ要求トルクLを具現化可能な値に設定される。選択許可値L1は、予め行った実験やシミュレーションの結果等に基づいて、例えば通常モードにおいてエンジン10の運転状態が低負荷状態と判断される値に設定される。 On the other hand, if the fuel injection amount required to realize the required torque L is excessively increased, the amount of unburned fuel contained in the exhaust gas will increase. In this respect, in the mode selection process described above, the selection permission value L1 is set as the upper limit value of the required torque L that can execute the temperature rising mode. The selection permission value L1 is set to a value that can realize the required torque L while reducing the unburned fuel contained in the exhaust gas. The selection permission value L1 is set to a value at which the operating state of the engine 10 is determined to be a low load state, for example, in the normal mode, based on the results of experiments and simulations performed in advance.

第1昇温排気動作の実行中に燃焼室21から流出する排気ガスは、第1昇温排気動作を実行せずに燃焼室21から排出される排気ガスよりもピストン20を押下する仕事をしていない分だけエンタルピの高い排気ガスである。そのため、第1昇温排気動作の実行中は、より高いエンタルピを有する排気ガスを排気浄化装置45に供給することができる。そのうえ、第1昇温排気動作が第2昇温排気動作よりも最大リフト量が大きく、かつ、開弁期間の長い開閉動作であることにより、より多くの高エンタルピの排気ガスを排気浄化装置45に供給することができる。その結果、排気浄化装置45に供給される排気エネルギーを効果的に増大させることができる。 The exhaust gas flowing out of the combustion chamber 21 during the execution of the first temperature raising exhaust operation does the work of pushing the piston 20 more than the exhaust gas discharged from the combustion chamber 21 without executing the first temperature rising exhaust operation. Exhaust gas with high enthalpy as much as it is not. Therefore, the exhaust gas having a higher enthalpy can be supplied to the exhaust purification device 45 during the execution of the first temperature raising exhaust operation. Moreover, since the first temperature-increasing exhaust operation has a larger maximum lift amount than the second temperature-increasing exhaust operation and the valve opening period is a long opening / closing operation, a larger amount of high enthalpy exhaust gas can be exhausted. Can be supplied to. As a result, the exhaust energy supplied to the exhaust purification device 45 can be effectively increased.

第1昇温排気動作完了時に燃焼室21に残っている排気ガスは、第2昇温排気動作によって燃焼室21から排気ポート26へと流出する。これにより、排気上死点における燃焼室21の圧力を低下させることができ、該排気ガスの逆流に基づくEGR、いわゆる内部EGRに起因するEGR率の上昇を抑えることができる。その結果、エンジン10が吸入する新気量が多くなることで第1昇温排気動作の実行中により高いエンタルピの排気ガスを排気浄化装置45に供給することができる。 The exhaust gas remaining in the combustion chamber 21 when the first temperature-rising exhaust operation is completed flows out from the combustion chamber 21 to the exhaust port 26 by the second temperature-heating exhaust operation. Thereby, the pressure of the combustion chamber 21 at the exhaust top dead center can be reduced, and the increase in the EGR rate due to the EGR based on the backflow of the exhaust gas, that is, the so-called internal EGR, can be suppressed. As a result, the amount of fresh air taken in by the engine 10 increases, so that a higher enthalpy exhaust gas can be supplied to the exhaust purification device 45 during the execution of the first temperature raising exhaust operation.

第1昇温排気動作の実行中は、高エンタルピの排気ガスがターボチャージャー35のタービン38に流入することから、ターボチャージャー35を効率よく駆動させることができる。また、第1昇温排気動作と第2昇温排気動作との間の閉弁期間において排気ガスが圧縮されることで、第2昇温排気動作において燃焼室21から流出する排気ガスの温度である排出温度を高めることができる。これにより、ターボチャージャー35を効率よく駆動させることができる。このようにターボチャージャー35が効率よく駆動されることでエンジン10が吸入する空気量が多くなり、さらなる排気エネルギーの増大を図ることができる。 During the execution of the first temperature rising exhaust operation, the exhaust gas having a high enthalpy flows into the turbine 38 of the turbocharger 35, so that the turbocharger 35 can be efficiently driven. Further, by compressing the exhaust gas during the valve closing period between the first temperature rising exhaust operation and the second temperature rising exhaust operation, the temperature of the exhaust gas flowing out from the combustion chamber 21 in the second temperature rising exhaust operation A certain exhaust temperature can be raised. As a result, the turbocharger 35 can be driven efficiently. By efficiently driving the turbocharger 35 in this way, the amount of air taken in by the engine 10 increases, and the exhaust energy can be further increased.

図6を参照して、通常モードおよび昇温モードについて排気ガス温度と排気エネルギーとを比較した結果の一例について説明する。
図6(a)に示すように、エンジン回転数Neが800rpmの無負荷状態(アイドリング状態)でエンジン10を駆動した場合、通常モードの排気ガス温度に対し、昇温モードの排気ガス温度が大きく上昇することが認められた。図6(b)に示すように、エンジン回転数Neが1080rpmの無負荷状態でエンジン10を駆動した場合、通常モードの排気ガス温度に対し、昇温モードの排気ガス温度が大きく上昇することが認められた。
An example of the result of comparing the exhaust gas temperature and the exhaust energy in the normal mode and the temperature rising mode will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 6A, when the engine 10 is driven in a no-load state (idling state) at an engine speed Ne of 800 rpm, the exhaust gas temperature in the temperature rise mode is larger than the exhaust gas temperature in the normal mode. It was found to rise. As shown in FIG. 6B, when the engine 10 is driven in a no-load state where the engine speed Ne is 1080 rpm, the exhaust gas temperature in the temperature rising mode may rise significantly with respect to the exhaust gas temperature in the normal mode. Admitted.

図6(c)に示すように、エンジン回転数Neが800rpmの無負荷状態でエンジン10を駆動した場合、通常モードの排気エネルギーに対し、昇温モードの排気エネルギーが大きく上昇することが認められた。図6(d)に示すように、エンジン回転数Neが1080rpmの無負荷状態でエンジン10を駆動した場合、通常モードの排気エネルギーに対し、昇温モードの排気エネルギーが大きく上昇することが認められた。 As shown in FIG. 6C, when the engine 10 is driven in a no-load state where the engine speed Ne is 800 rpm, it is recognized that the exhaust energy in the temperature rise mode is significantly higher than the exhaust energy in the normal mode. It was. As shown in FIG. 6D, when the engine 10 is driven in a no-load state where the engine speed Ne is 1080 rpm, it is recognized that the exhaust energy in the temperature rise mode is significantly higher than the exhaust energy in the normal mode. It was.

第1実施形態の効果について説明する。
(1−1)昇温排気動作によって排気浄化装置45に供給される排気エネルギーが通常モードよりも増大することから、選択還元型触媒47を早期に昇温させることができる。
The effect of the first embodiment will be described.
(1-1) Since the exhaust energy supplied to the exhaust purification device 45 is increased by the temperature raising exhaust operation as compared with the normal mode, the temperature of the selective reduction catalyst 47 can be raised at an early stage.

(1−2)要求トルクLが選択許可値L1以下であるときに昇温モードが選択される。これにより、昇温モードにおいて排気ガスに含まれる未燃燃料を低減することができる。
(1−3)第1昇温排気動作は、圧縮上死点後40°CA以降に開弁時期が設定されている。こうした構成によれば、第1昇温排気動作によって燃焼室21から流出する排気ガスに含まれる未燃燃料を少なくすることができる。
(1-2) The temperature rising mode is selected when the required torque L is equal to or less than the selection permission value L1. As a result, the unburned fuel contained in the exhaust gas can be reduced in the temperature rising mode.
(1-3) In the first heating and exhausting operation, the valve opening time is set after 40 ° CA after the compression top dead center. According to such a configuration, it is possible to reduce the amount of unburned fuel contained in the exhaust gas flowing out of the combustion chamber 21 by the first temperature raising exhaust operation.

(1−4)第2昇温排気動作は、燃焼室21を開閉する吸気バルブ27が開弁する前に閉弁時期が設定されている。こうした構成によれば、燃焼室21から流出した排気ガスが吸気バルブ27の開弁にともなって再び燃焼室21に流れ込むことが抑えられる。これにより、第1昇温排気動作完了時に燃焼室21に残っていた排気ガスに起因した内部EGRを抑えることができる。 (1-4) In the second temperature raising / exhausting operation, the valve closing time is set before the intake valve 27 that opens and closes the combustion chamber 21 opens. According to such a configuration, it is possible to prevent the exhaust gas flowing out of the combustion chamber 21 from flowing into the combustion chamber 21 again when the intake valve 27 is opened. As a result, it is possible to suppress the internal EGR caused by the exhaust gas remaining in the combustion chamber 21 when the first temperature rising exhaust operation is completed.

(1−5)第1昇温排気動作は、膨張行程において閉弁する開閉動作である。こうした構成によれば、排気行程において第1昇温排気動作が完了する場合に比べて、第1昇温排気動作完了時に燃焼室21に残っている排気ガス量を多くすることができる。これにより、エンジン10の圧縮損失が大きくなるから、エンジン10の出力トルクが要求トルクLを満足するための燃料噴射量をより多くすることができる。その結果、エンジン10から排気浄化装置45に供給される排気エネルギーをより効果的に高めることができる。 (1-5) The first temperature raising / exhausting operation is an opening / closing operation of closing the valve in the expansion stroke. According to such a configuration, the amount of exhaust gas remaining in the combustion chamber 21 at the completion of the first temperature raising / exhausting operation can be increased as compared with the case where the first temperature rising / exhausting operation is completed in the exhaust stroke. As a result, the compression loss of the engine 10 becomes large, so that the fuel injection amount for the output torque of the engine 10 to satisfy the required torque L can be increased. As a result, the exhaust energy supplied from the engine 10 to the exhaust purification device 45 can be increased more effectively.

(1−6)第1昇温排気動作は、通常モードにおける開閉動作である通常排気動作よりも開弁期間の短い開閉動作である。こうした構成によれば、第1開閉動作によって高エンタルピの排気ガスを排気浄化装置45に供給しつつ、第1昇温排気動作完了時に燃焼室21に残っている排気ガス量を多くすることができる。その結果、エンジン10の圧縮損失がより大きくなることから、要求トルクLを満足するための燃料噴射量をさらに多くすることができる。その結果、エンジン10から排気浄化装置45に供給される排気エネルギーをさらに効果的に高めることができる。 (1-6) The first temperature rising exhaust operation is an opening / closing operation having a shorter valve opening period than the normal exhaust operation which is the opening / closing operation in the normal mode. According to such a configuration, it is possible to increase the amount of exhaust gas remaining in the combustion chamber 21 when the first temperature rising exhaust operation is completed while supplying the exhaust gas having high enthalpy to the exhaust purification device 45 by the first opening / closing operation. .. As a result, the compression loss of the engine 10 becomes larger, so that the fuel injection amount for satisfying the required torque L can be further increased. As a result, the exhaust energy supplied from the engine 10 to the exhaust purification device 45 can be further effectively increased.

(1−7)エンジンシステムがターボチャージャー35を備えている。そのため、昇温モードにおいては、第2昇温排気動作において燃焼室21から流出する排気ガスでターボチャージャー35を効率よく駆動させることができる。これにより、さらなる排気エネルギーの増大を図ることができる。 (1-7) The engine system is equipped with a turbocharger 35. Therefore, in the temperature rise mode, the turbocharger 35 can be efficiently driven by the exhaust gas flowing out of the combustion chamber 21 in the second temperature rise exhaust operation. As a result, the exhaust energy can be further increased.

(第2実施形態)
図7および図8を参照してエンジンシステムの第2実施形態について説明する。なお、第2実施形態のエンジンシステムは、第1実施形態におけるエンジンシステムの制御装置と主要な構成が同じである。そのため、第2実施形態においては、第1実施形態と異なる部分について詳細に説明し、第1実施形態と同様の部分については同様の符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the engine system will be described with reference to FIGS. 7 and 8. The engine system of the second embodiment has the same main configuration as the control device of the engine system of the first embodiment. Therefore, in the second embodiment, the parts different from the first embodiment will be described in detail, and the same parts as those in the first embodiment will be designated by the same reference numerals, and the detailed description thereof will be omitted.

図7に示すように、昇温排気動作は、膨張行程に開弁する第1昇温排気動作と少なくとも一部が排気行程に含まれる閉弁期間を経て開弁する第2昇温排気動作とで構成される。
第1昇温排気動作は、第2昇温排気動作よりも最大リフト量が大きく、かつ、開弁期間が長い開閉動作である。第1昇温排気動作は、通常排気動作よりも開弁時期が早く、圧縮行程の上死点(=0°CA)である圧縮上死点後40°CA以降に開弁し、排気行程において閉弁する開閉動作である。第1昇温排気動作は、通常排気動作を進角させた開閉動作である。
As shown in FIG. 7, the temperature-increasing exhaust operation includes a first temperature-increasing exhaust operation that opens the valve during the expansion stroke and a second temperature-heating exhaust operation that opens the valve after a valve closing period in which at least a part of the valve is included in the exhaust stroke. Consists of.
The first temperature raising / exhausting operation is an opening / closing operation in which the maximum lift amount is larger and the valve opening period is longer than that of the second temperature rising / exhausting operation. In the first heated exhaust operation, the valve opening time is earlier than the normal exhaust operation, and the valve is opened 40 ° CA or later after the compression top dead center (= 0 ° CA), which is the compression stroke, in the exhaust stroke. It is an opening / closing operation that closes the valve. The first temperature raising exhaust operation is an opening / closing operation in which the normal exhaust operation is advanced.

第2昇温排気動作は、排気行程の後半に開弁し、排気上死点(=360°CA)付近において吸気バルブ27が開弁する前に閉弁する開閉動作である。例えば、第2昇温排気動作は、最大リフト量及び開弁期間の各々が第1昇温排気動作の1/4以下に設定される。 The second heated exhaust operation is an opening / closing operation in which the valve is opened in the latter half of the exhaust stroke and closed before the intake valve 27 is opened near the exhaust top dead center (= 360 ° CA). For example, in the second temperature raising / exhausting operation, each of the maximum lift amount and the valve opening period is set to 1/4 or less of the first temperature rising / exhausting operation.

第2実施形態の昇温排気動作の作用について説明する。
第2実施形態の昇温排気動作においては、第1実施形態の昇温排気動作に比べて、第1昇温排気動作の実行中に燃焼室21から流出する高エンタルピの排気ガスを多くすることができる。これにより、排気浄化装置45に対する高エンタルピの排気ガスの供給量を多くすることができる。また、第1昇温排気動作完了時に燃焼室21に残っている排気ガスを少なくなることから、閉弁期間における燃焼室21の圧力上昇を抑えることができる。これにより、第1昇温排気動作完了時に燃焼室21に残っている排気ガスに起因したEGR率の上昇を抑えることができる。第2実施形態の昇温排気動作は、第1実施形態の昇温排気動作に比べて圧縮損失が小さいものの、内部EGRによるEGR率の上昇を効果的に抑えることのできる昇温排気動作である。
The operation of the temperature rising exhaust operation of the second embodiment will be described.
In the temperature-increasing exhaust operation of the second embodiment, the amount of high enthalpy exhaust gas flowing out from the combustion chamber 21 during the execution of the first temperature-increasing exhaust operation is increased as compared with the temperature-increasing exhaust operation of the first embodiment. Can be done. As a result, the amount of high enthalpy exhaust gas supplied to the exhaust purification device 45 can be increased. Further, since the exhaust gas remaining in the combustion chamber 21 at the completion of the first temperature raising exhaust operation is reduced, it is possible to suppress the pressure increase in the combustion chamber 21 during the valve closing period. As a result, it is possible to suppress an increase in the EGR rate due to the exhaust gas remaining in the combustion chamber 21 when the first temperature rising exhaust operation is completed. The temperature-increasing exhaust operation of the second embodiment is a temperature-heating / exhaust operation capable of effectively suppressing an increase in the EGR rate due to the internal EGR, although the compression loss is smaller than that of the temperature-heating / exhaust operation of the first embodiment. ..

図8を参照して、通常モードおよび昇温モードについて排気ガス温度と排気エネルギーとを比較した結果の一例について説明する。
図8(a)に示すように、エンジン回転数Neが800rpmの無負荷状態(アイドリング状態)でエンジン10を駆動した場合、通常モードの排気ガス温度に対し、昇温モードにおいては、排気ガス温度が大きく上昇することが認められた。また、図8(b)に示すように、エンジン回転数Neが800rpmの無負荷状態でエンジン10を駆動した場合、通常モードの排気エネルギーに対し、昇温モードにおいては排気エネルギーが大きく上昇することが認められた。
An example of the result of comparing the exhaust gas temperature and the exhaust energy in the normal mode and the temperature rising mode will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 8A, when the engine 10 is driven in a no-load state (idling state) at an engine speed Ne of 800 rpm, the exhaust gas temperature in the temperature rise mode is compared with the exhaust gas temperature in the normal mode. Was found to rise significantly. Further, as shown in FIG. 8B, when the engine 10 is driven in a no-load state where the engine speed Ne is 800 rpm, the exhaust energy is significantly increased in the temperature rising mode with respect to the exhaust energy in the normal mode. Was recognized.

第2実施形態の効果について説明する。
(2−1)第1実施形態に記載した(1−1)〜(1−4),(1−7)と同様の効果を得ることができる。
The effect of the second embodiment will be described.
(2-1) The same effects as (1-1) to (1-4) and (1-7) described in the first embodiment can be obtained.

(2−2)第1昇温排気動作は、排気行程に閉弁時期が設定されている。こうした構成によれば、膨張行程において第1昇温排気動作が完了する場合に比べて、第1昇温排気動作完了時に燃焼室21に残っている排気ガスを少なくすることができる。その結果、閉弁期間における燃焼室21の圧力上昇が抑えられることから、内部EGRによる排気エネルギーの減少を効果的に抑えることができる。 (2-2) In the first temperature rising exhaust operation, the valve closing time is set in the exhaust stroke. According to such a configuration, the exhaust gas remaining in the combustion chamber 21 at the completion of the first temperature raising / exhausting operation can be reduced as compared with the case where the first temperature rising / exhausting operation is completed in the expansion stroke. As a result, the pressure rise in the combustion chamber 21 during the valve closing period is suppressed, so that the decrease in exhaust energy due to the internal EGR can be effectively suppressed.

(2−3)第1昇温排気動作は、通常排気動作を進角させた開閉動作である。こうした構成によれば、膨張行程において第1昇温排気動作が完了する場合に比べて、より多くの高エンタルピの排気ガスを排気浄化装置45に供給することができる。 (2-3) The first temperature raising exhaust operation is an opening / closing operation in which the normal exhaust operation is advanced. According to such a configuration, a larger amount of high enthalpy exhaust gas can be supplied to the exhaust purification device 45 as compared with the case where the first temperature rising exhaust operation is completed in the expansion stroke.

(第3実施形態)
図9〜図13を参照してエンジンシステムの第3実施形態について説明する。なお、第3実施形態のエンジンシステムは、第1実施形態におけるエンジンシステムと主要な構成が同じである。そのため、第3実施形態においては、第1実施形態と異なる部分について詳細に説明し、第1実施形態と同様の部分については同様の符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。なお、主な相違点は、モード選択処理と、昇温モードにおける吸気バルブ27および排気バルブ28の開閉動作とである。
(Third Embodiment)
A third embodiment of the engine system will be described with reference to FIGS. 9 to 13. The engine system of the third embodiment has the same main configuration as the engine system of the first embodiment. Therefore, in the third embodiment, the parts different from the first embodiment will be described in detail, and the same parts as those in the first embodiment will be designated by the same reference numerals, and the detailed description thereof will be omitted. The main difference is the mode selection process and the opening / closing operation of the intake valve 27 and the exhaust valve 28 in the temperature rising mode.

図9および図10を参照して、エンジンシステムの概略構成について説明する。
図9および図10に示すようにエンジンシステムは、第1実施形態に記載したエンジンシステムに加えて、排気絞り弁52、作動スイッチS、排気ガス温度センサー58、および、車速センサー59を有している。
The schematic configuration of the engine system will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
As shown in FIGS. 9 and 10, in addition to the engine system described in the first embodiment, the engine system includes an exhaust throttle valve 52, an operation switch S, an exhaust gas temperature sensor 58, and a vehicle speed sensor 59. There is.

排気絞り弁52は、排気通路17における添加弁51とターボチャージャー35のタービン38との間に配設されている。排気絞り弁52は、排気通路17の流路断面積を変更可能に構成されている。排気絞り弁52は、排気通路17の流路断面積を小さくして排気抵抗を高めることで補助ブレーキの1つである排気ブレーキとして機能する。補助ブレーキは、ドライバーが操作可能な作動スイッチSがオン状態にあるときに作動するように構成されている。作動スイッチSは、制御装置60に操作状況を示す操作信号を出力する。 The exhaust throttle valve 52 is arranged between the addition valve 51 in the exhaust passage 17 and the turbine 38 of the turbocharger 35. The exhaust throttle valve 52 is configured so that the cross-sectional area of the flow path of the exhaust passage 17 can be changed. The exhaust throttle valve 52 functions as an exhaust brake, which is one of the auxiliary brakes, by reducing the cross-sectional area of the flow path of the exhaust passage 17 and increasing the exhaust resistance. The auxiliary brake is configured to operate when the driver-operable actuation switch S is in the on state. The operation switch S outputs an operation signal indicating an operation status to the control device 60.

排気ガス温度センサー58は、選択還元型触媒47に流入する排気ガスの温度である排気ガス温度Texを検出する。車速センサー59は、車両の速度である車速vを検出する。排気ガス温度センサー58および車速センサー59は、検出した車速vを示す信号を制御装置60に出力する。 The exhaust gas temperature sensor 58 detects the exhaust gas temperature Tex, which is the temperature of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst 47. The vehicle speed sensor 59 detects the vehicle speed v, which is the speed of the vehicle. The exhaust gas temperature sensor 58 and the vehicle speed sensor 59 output a signal indicating the detected vehicle speed v to the control device 60.

図11に示すように、取得部61は、排気ガス温度センサー58が出力した検出信号に基づいて排気ガス温度Texを取得し、車速センサー59が出力した検出信号に基づいて車速vを取得する。取得部61は、作動スイッチSの操作状況を取得する。 As shown in FIG. 11, the acquisition unit 61 acquires the exhaust gas temperature Tex based on the detection signal output by the exhaust gas temperature sensor 58, and acquires the vehicle speed v based on the detection signal output by the vehicle speed sensor 59. The acquisition unit 61 acquires the operation status of the operation switch S.

モード選択部62は、モード選択処理を通じて、インジェクター13による燃料の噴射、吸気バルブ27の吸気動作、排気バルブ28の排気動作、および、排気絞り弁52の動作についての制御モードを選択する。モード選択部62は、昇温モード、保温モード、ブレーキモード、および、通常モードのなかから制御モードを択一的に選択する。保温モードは、選択還元型触媒47の触媒温度Tcを下限活性温度TcL以上に保持する制御モードである。ブレーキモードは、吸気バルブ27や排気バルブ28の開閉を制御して圧縮開放ブレーキによる制動力を発生させる制御モードである。 Through the mode selection process, the mode selection unit 62 selects a control mode for fuel injection by the injector 13, intake operation of the intake valve 27, exhaust operation of the exhaust valve 28, and operation of the exhaust throttle valve 52. The mode selection unit 62 selectively selects a control mode from the temperature rise mode, the heat retention mode, the brake mode, and the normal mode. The heat retention mode is a control mode for holding the catalyst temperature Tc of the selective reduction catalyst 47 at or above the lower limit active temperature TcL. The brake mode is a control mode in which the opening and closing of the intake valve 27 and the exhaust valve 28 are controlled to generate a braking force by the compression release brake.

燃料噴射制御部63は、通常マップ67と昇温マップ68とのほか、保温モードにおいて使用する燃料マップである保温マップ69をメモリの所定領域に保持している。燃料噴射制御部63は、ブレーキモードにおいては、エンジン回転数Neに応じて燃料の噴射を一時的に停止する燃料カット制御を実行する。 In addition to the normal map 67 and the temperature rise map 68, the fuel injection control unit 63 holds a heat retention map 69, which is a fuel map used in the heat retention mode, in a predetermined area of the memory. In the brake mode, the fuel injection control unit 63 executes fuel cut control for temporarily stopping fuel injection according to the engine speed Ne.

バルブ制御部66は、吸気側動弁機構29を通じて吸気バルブ27の開閉動作を制御するとともに、排気側動弁機構30を通じて排気バルブ28の開閉動作を制御する。バルブ制御部66は、モード選択部62が選択した制御モードに基づいて吸気バルブ27および排気バルブ28の各々についてリフト量を含めた開閉タイミングを制御する。 The valve control unit 66 controls the opening / closing operation of the intake valve 27 through the intake side valve mechanism 29, and controls the opening / closing operation of the exhaust valve 28 through the exhaust side valve mechanism 30. The valve control unit 66 controls the opening / closing timing including the lift amount for each of the intake valve 27 and the exhaust valve 28 based on the control mode selected by the mode selection unit 62.

バルブ制御部66は、吸気バルブ27に対し、通常モードにおいては通常吸気動作、昇温モードにおいては昇温吸気動作、保温モードにおいては保温吸気動作、ブレーキモードにおいてはブレーキ吸気動作を実行させる。バルブ制御部66は、排気バルブ28に対し、通常モードにおいては通常排気動作、昇温モードにおいては昇温排気動作、保温モードにおいては保温排気動作、ブレーキモードにおいてはブレーキ排気動作を実行させる。 The valve control unit 66 causes the intake valve 27 to perform a normal intake operation in the normal mode, a temperature rise intake operation in the temperature rise mode, a heat retention intake operation in the heat retention mode, and a brake intake operation in the brake mode. The valve control unit 66 causes the exhaust valve 28 to perform a normal exhaust operation in the normal mode, a temperature rise exhaust operation in the temperature rise mode, a heat retention exhaust operation in the heat retention mode, and a brake exhaust operation in the brake mode.

また、制御装置60は、各種コンピュータプログラムの実行により機能する機能部として、排気ブレーキ制御部70を有している。排気ブレーキ制御部70は、排気絞り弁52を制御する。排気ブレーキ制御部70は、制御モードがブレーキモードにあるときは排気絞り弁52を作動状態に制御し、制御モードがブレーキモードとは異なるときは排気絞り弁52を非作動状態に制御する。 Further, the control device 60 has an exhaust brake control unit 70 as a functional unit that functions by executing various computer programs. The exhaust brake control unit 70 controls the exhaust throttle valve 52. The exhaust brake control unit 70 controls the exhaust throttle valve 52 to the operating state when the control mode is in the brake mode, and controls the exhaust throttle valve 52 to the non-operating state when the control mode is different from the brake mode.

図12を参照して、モード選択部62が実行するモード選択処理について説明する。
図12に示すように、モード選択処理にてモード選択部62は、取得部61が取得する触媒温度Tcが下限活性温度TcL以上であるか否かを判断する(ステップS201)。
The mode selection process executed by the mode selection unit 62 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 12, in the mode selection process, the mode selection unit 62 determines whether or not the catalyst temperature Tc acquired by the acquisition unit 61 is equal to or higher than the lower limit active temperature TcL (step S201).

触媒温度Tcが下限活性温度TcL未満である場合(ステップS201:NO)、モード選択部62は、例えば、要求トルクLとエンジン回転数Neとに基づくエンジン負荷ELが昇温選択負荷EL1以下であるか否かを判断する(ステップS202)。昇温選択負荷EL1は、燃料噴射量を増量したとしても排気ガスに含まれる未燃燃料が抑えられ、かつ、ドライバーからの要求トルクLを具現化可能な値に設定される。昇温選択負荷EL1は、予め行った実験やシミュレーションの結果等に基づき設定される。昇温選択負荷EL1は、例えば20%以下の値から設定されることが好ましく、その一例は15%である。エンジン負荷ELが昇温選択負荷EL1以下である場合(ステップS202:YES)、モード選択部62は、昇温モードを選択して(ステップS203)一連の処理を一旦終了する。 When the catalyst temperature Tc is less than the lower limit active temperature TcL (step S201: NO), in the mode selection unit 62, for example, the engine load EL based on the required torque L and the engine speed Ne is equal to or less than the temperature rise selection load EL1. Whether or not it is determined (step S202). The temperature rise selective load EL1 is set to a value at which the unburned fuel contained in the exhaust gas is suppressed even if the fuel injection amount is increased, and the torque L required from the driver can be realized. The temperature rise selective load EL1 is set based on the results of experiments and simulations performed in advance. The temperature rising selective load EL1 is preferably set from a value of, for example, 20% or less, and one example thereof is 15%. When the engine load EL is equal to or less than the temperature rise selection load EL1 (step S202: YES), the mode selection unit 62 selects the temperature rise mode (step S203) and temporarily ends a series of processes.

ステップS201において、触媒温度Tcが下限活性温度TcL以上である場合(ステップS201:YES)、モード選択部62は、取得部61が取得する排気ガス温度Texが保温温度Tex1以上であるか否かを判断する(ステップS204)。保温温度Tex1は、その温度よりも低い温度の排気ガスが選択還元型触媒47に所定期間だけ供給された場合に触媒温度Tcが下限活性温度TcLまで低下する可能性が高いと判断される温度である。保温温度Tex1は、例えば、下限活性温度TcL以上の値であり、かつ、エンジンシステムが備える各種センサーの1つとして外気温を検出する外気温センサーの検出値が低いほど高くなるように設定されてもよい。外気温が低いほど保温温度Tex1が高くなることにより、その時々の走行環境に応じた適切な保温温度Tex1を設定できる。その結果、触媒温度Tcが下限活性温度TcLまで低下することがより確実に抑えられる。 In step S201, when the catalyst temperature Tc is equal to or higher than the lower limit active temperature TcL (step S201: YES), the mode selection unit 62 determines whether or not the exhaust gas temperature Tex acquired by the acquisition unit 61 is the heat retention temperature Tex1 or higher. Determine (step S204). The heat retention temperature Tex1 is a temperature at which it is highly likely that the catalyst temperature Tc will drop to the lower limit active temperature TcL when exhaust gas having a temperature lower than that temperature is supplied to the selective reduction catalyst 47 for a predetermined period. is there. The heat retention temperature Tex1 is set so as to be, for example, a value equal to or higher than the lower limit active temperature TcL, and the lower the detection value of the outside air temperature sensor that detects the outside air temperature as one of the various sensors provided in the engine system, the higher the value. May be good. The lower the outside air temperature, the higher the heat retention temperature Tex1, so that an appropriate heat retention temperature Tex1 can be set according to the traveling environment at that time. As a result, it is more reliably suppressed that the catalyst temperature Tc drops to the lower limit active temperature TcL.

排気ガス温度Texが保温温度Tex1未満である場合(ステップS204:NO)、モード選択部62は、エンジン負荷ELが保温選択値EL2以下であるか否かを判断する(ステップS205)。保温選択値EL2は、例えばアイドリング状態などエンジン負荷ELが軽負荷であると判断される値である。保温選択値EL2は、昇温選択負荷EL1よりも低い値が設定される。エンジン負荷ELが保温選択値EL2以下である場合(ステップS205:YES)、モード選択部62は、保温モードを選択し(ステップS206)、一連の処理を一旦終了する。すなわち、保温モードは、排気ガス温度Texが触媒温度Tcを下限活性温度TcLに到達させる可能性の高い状態にあり(ステップS204:NO)、かつ、エンジン負荷ELが軽負荷にあることで排気ガス温度Texが上昇する可能性の低い状態(ステップS205:YES)において、触媒温度Tcを下限活性温度TcLよりも高い温度に保持するモードである。 When the exhaust gas temperature Tex is less than the heat retention temperature Tex1 (step S204: NO), the mode selection unit 62 determines whether or not the engine load EL is the heat retention selection value EL2 or less (step S205). The heat retention selective value EL2 is a value at which the engine load EL is determined to be a light load, for example, in an idling state. The heat retention selection value EL2 is set to a value lower than that of the temperature rise selection load EL1. When the engine load EL is equal to or less than the heat retention selection value EL2 (step S205: YES), the mode selection unit 62 selects the heat retention mode (step S206) and temporarily ends a series of processes. That is, in the heat retention mode, the exhaust gas temperature Tex is in a state where the catalyst temperature Tc is likely to reach the lower limit active temperature TcL (step S204: NO), and the engine load EL is in a light load, so that the exhaust gas is exhaust gas. This mode keeps the catalyst temperature Tc at a temperature higher than the lower limit active temperature TcL in a state where the temperature Tex is unlikely to rise (step S205: YES).

一方、排気ガス温度Texが保温温度Tex1以上である場合(ステップS204:YES)、モード選択部62は、取得部61が取得するアクセル開度ACCが0%以上であるか否かを判断する(ステップS207)。 On the other hand, when the exhaust gas temperature Tex is the heat retention temperature Tex1 or more (step S204: YES), the mode selection unit 62 determines whether or not the accelerator opening ACC acquired by the acquisition unit 61 is 0% or more (step S204: YES). Step S207).

アクセル開度ACCが0%未満である場合(ステップS207:NO)、すなわち要求トルクLが減速を要求する減速要求トルクにある場合、モード選択部62は、補助ブレーキの作動条件が成立しているか否かを判断する(ステップS208)。作動条件は、アクセル開度ACCが0%未満にあるときに、作動スイッチSがオン状態にあり、かつ、車速vが作動速度v1以上にあることである。作動速度v1は、補助ブレーキによる制動力が有効に作用する車速vに設定される。作動速度v1の一例は、30km/hである。 When the accelerator opening ACC is less than 0% (step S207: NO), that is, when the required torque L is at the deceleration required torque requiring deceleration, does the mode selection unit 62 satisfy the operating conditions of the auxiliary brake? It is determined whether or not (step S208). The operating condition is that when the accelerator opening ACC is less than 0%, the operating switch S is in the ON state and the vehicle speed v is equal to or higher than the operating speed v1. The operating speed v1 is set to a vehicle speed v on which the braking force of the auxiliary brake effectively acts. An example of the operating speed v1 is 30 km / h.

作動条件が成立している場合(ステップS208:YES)、モード選択部62は、ブレーキモードを選択し(ステップS209)、一連の処理を一旦終了する。ブレーキモードにおいて、制御装置60は、補助ブレーキの1つである圧縮開放ブレーキが作動するように吸気側動弁機構29および排気側動弁機構30を制御する。また制御装置60は、補助ブレーキの1つである排気ブレーキが作動するように排気絞り弁52を閉方向に制御する。 When the operating condition is satisfied (step S208: YES), the mode selection unit 62 selects the brake mode (step S209) and temporarily ends a series of processes. In the brake mode, the control device 60 controls the intake side valve mechanism 29 and the exhaust side valve mechanism 30 so that the compression release brake, which is one of the auxiliary brakes, operates. Further, the control device 60 controls the exhaust throttle valve 52 in the closing direction so that the exhaust brake, which is one of the auxiliary brakes, operates.

一方、アクセル開度ACCが0%以上である場合(ステップS207:YES)、エンジン負荷ELが昇温選択負荷EL1以下でない場合(ステップS202:NO)、エンジン負荷ELが保温選択値EL2以下でない場合(ステップS205:NO)、補助ブレーキの作動条件が成立していない場合(ステップS208:NO)、モード選択部62は、通常モードを選択し(ステップS210)、一連の処理を一旦終了する。 On the other hand, when the accelerator opening ACC is 0% or more (step S207: YES), the engine load EL is not less than or equal to the temperature rise selective load EL1 (step S202: NO), and the engine load EL is not less than or equal to the heat retention selective value EL2. (Step S205: NO) If the operating condition of the auxiliary brake is not satisfied (step S208: NO), the mode selection unit 62 selects the normal mode (step S210) and temporarily ends a series of processes.

図13を参照して、昇温モード(ステップS203)における排気バルブ28の開閉動作である昇温排気動作、および、吸気バルブ27の開閉動作である昇温吸気動作について説明する。なお、図13に示されるクランク角度は、圧縮行程の上死点である圧縮上死点を基準(=0°CA)としたクランク角度を示している。また、以下に示す括弧内の記載は、図13に示されているクランク角度を示している。 With reference to FIG. 13, the temperature-increasing exhaust operation, which is the opening / closing operation of the exhaust valve 28, and the temperature-increasing intake operation, which is the opening / closing operation of the intake valve 27, will be described. The crank angle shown in FIG. 13 indicates a crank angle with reference to the compression top dead center (= 0 ° CA), which is the top dead center of the compression stroke. Further, the description in parentheses shown below indicates the crank angle shown in FIG.

図13のように、昇温排気動作は、膨張行程に開弁する第1昇温排気動作と、少なくとも一部が排気行程に含まれる閉弁期間を経て開弁する第2昇温排気動作とで構成される。
第1昇温排気動作は、第2昇温排気動作よりも最大リフト量が大きく、かつ、開弁期間が長い排気動作である。第1昇温排気動作は、通常排気動作よりも開弁時期が早く、かつ、開弁期間が短い開閉動作である。例えば、第1昇温排気動作は、最大リフト量及び開弁期間の各々について通常排気動作の半分以下に設定される。第1昇温排気動作は、圧縮行程の上死点(=0°CA)である圧縮上死点後40°CA以降に開弁し、膨張行程で閉弁する開閉動作である。
As shown in FIG. 13, the temperature-increasing exhaust operation includes a first temperature-increasing exhaust operation that opens the valve during the expansion stroke and a second temperature-heating exhaust operation that opens at least a part of the valve after a valve closing period included in the exhaust stroke. Consists of.
The first temperature-rising exhaust operation is an exhaust operation in which the maximum lift amount is larger and the valve opening period is longer than that of the second temperature-heating exhaust operation. The first temperature rising exhaust operation is an opening / closing operation in which the valve opening time is earlier and the valve opening period is shorter than the normal exhaust operation. For example, the first temperature rising exhaust operation is set to less than half of the normal exhaust operation for each of the maximum lift amount and the valve opening period. The first heating / exhausting operation is an opening / closing operation in which the valve is opened 40 ° CA or later after the compression top dead center (= 0 ° CA), which is the top dead center of the compression stroke, and is closed in the expansion stroke.

第2昇温排気動作は、例えば、最大リフト量及び開弁期間の各々が第1昇温排気動作の半分以下に設定される開閉動作である。第2昇温排気動作は、開弁期間の前半部分に排気上死点(=360°CA)を含む開閉動作である。なお、開閉動作の前半部分とは、開弁から最大リフトに到達するまでの期間である。 The second temperature-rising exhaust operation is, for example, an opening / closing operation in which each of the maximum lift amount and the valve opening period is set to half or less of the first temperature-heating exhaust operation. The second temperature rising exhaust operation is an opening / closing operation including the exhaust top dead center (= 360 ° CA) in the first half of the valve opening period. The first half of the opening / closing operation is the period from valve opening to reaching the maximum lift.

昇温吸気動作は、第2昇温排気動作の終了後に吸気バルブ27が開弁するように通常吸気動作を遅角させた開閉動作である。昇温吸気動作は、その最大リフト位置が吸入下死点(=540°CA)前、すなわち開弁期間の前半部分に吸入下死点を含む開閉動作であるとよい。こうした構成によれば、最大リフト位置が吸入下死点後に設定される場合に比べて、吸入行程において吸気バルブ27が開弁している期間が長くなることから、より多くの吸入空気をシリンダー11に取り込むことができる。 The temperature-increasing intake operation is an opening / closing operation in which the normal intake operation is retarded so that the intake valve 27 opens after the end of the second temperature-heating exhaust operation. The temperature-increasing intake operation is preferably an opening / closing operation in which the maximum lift position is before the suction bottom dead center (= 540 ° CA), that is, the suction bottom dead center is included in the first half of the valve opening period. According to such a configuration, since the period during which the intake valve 27 is open in the intake stroke is longer than when the maximum lift position is set after the suction bottom dead center, more intake air can be supplied to the cylinder 11. Can be imported into.

第3実施形態の昇温排気動作の作用について説明する。
第3実施形態の昇温排気動作では、第1実施形態の昇温排気動作に比べて、排気行程における閉弁期間が長いため、より大きな圧縮損失を得ることができる。そのため、ドライバーからの要求トルクLを満足させるために必要な燃料噴射量が多くなることから、第1実施形態よりも排気浄化装置45に供給させる排気エネルギーを高めることができる。
The operation of the temperature rising exhaust operation of the third embodiment will be described.
In the temperature-increasing exhaust operation of the third embodiment, a larger compression loss can be obtained because the valve closing period in the exhaust stroke is longer than that of the temperature-increasing exhaust operation of the first embodiment. Therefore, since the amount of fuel injection required to satisfy the required torque L from the driver is increased, the exhaust energy supplied to the exhaust purification device 45 can be increased as compared with the first embodiment.

また、昇温吸気動作は、第2昇温排気動作の開閉動作中に吸気バルブ27が開弁することがないように通常吸気動作を遅角させたものである。そのため、第2昇温排気動作の実行中にシリンダー11からインテークマニホールド14に排気ガスが排出されることを抑えつつ、十分な量の空気をシリンダー11に吸入させることができる。 Further, the temperature rise intake operation is a retardation of the normal intake operation so that the intake valve 27 does not open during the opening / closing operation of the second temperature temperature exhaust operation. Therefore, a sufficient amount of air can be sucked into the cylinder 11 while suppressing the exhaust gas from being discharged from the cylinder 11 to the intake manifold 14 during the execution of the second temperature raising exhaust operation.

ここで、排気バルブ28の開閉動作が切り替わる際の過渡期間において空気過剰率が一時的に低下することがある。これは、排気バルブ28の開閉動作の切替が通常の開閉動作の進角や遅角だけで完了するものではなく開閉タイミングとリフト量とを変更していることでシリンダー11から排気ガスが排出されにくくなることに起因する。 Here, the excess air rate may temporarily decrease during the transitional period when the opening / closing operation of the exhaust valve 28 is switched. This is because the switching of the opening / closing operation of the exhaust valve 28 is not completed only by the advance angle and the retard angle of the normal opening / closing operation, but the exhaust gas is discharged from the cylinder 11 by changing the opening / closing timing and the lift amount. It is caused by becoming difficult.

そこで、燃料噴射制御部63は、排気バルブ28の開閉動作が昇温排気動作に切り替わる過渡期間(例えば2サイクル程度)において一時的に燃料噴射量を少なくする。例えば、燃料噴射制御部63は、過渡期用の燃料マップである過渡期マップをメモリの所定領域に保持し、その保持している過渡期マップに基づいて燃料噴射量を演算してもよい。また例えば、燃料噴射制御部63は、通常マップ67を用いて導出した燃料噴射量を減少方向へ補正することにより燃料噴射量を演算してもよい。 Therefore, the fuel injection control unit 63 temporarily reduces the fuel injection amount during a transient period (for example, about two cycles) in which the opening / closing operation of the exhaust valve 28 is switched to the temperature raising exhaust operation. For example, the fuel injection control unit 63 may hold a transitional period map, which is a fuel map for the transitional period, in a predetermined area of the memory, and calculate the fuel injection amount based on the held transitional period map. Further, for example, the fuel injection control unit 63 may calculate the fuel injection amount by correcting the fuel injection amount derived using the normal map 67 in the decreasing direction.

第3実施形態の効果について説明する。
(3−1)上述した(1−1)〜(1−7)と同様の効果を得ることができる。
(3−2)第2昇温排気動作は、開弁期間の前半部分に排気上死点を含んでいる。これにより、排気ガスの圧縮期間が長くなり、より大きな圧縮損失を得ることができる。その結果、要求トルクLを満足させるための燃料噴射量が多くなることから、排気浄化装置45に供給させる排気エネルギーをさらに大きくすることができる。また、第2昇温排気動作においては、シリンダー11内の排気ガスが十分に圧縮された状態で排気バルブ28が開弁することから、第2昇温排気動作後にシリンダー11に残存する排気ガスを少なくすることができる。
The effect of the third embodiment will be described.
(3-1) The same effects as (1-1) to (1-7) described above can be obtained.
(3-2) The second temperature rising exhaust operation includes the exhaust top dead center in the first half of the valve opening period. As a result, the compression period of the exhaust gas becomes longer, and a larger compression loss can be obtained. As a result, the amount of fuel injection for satisfying the required torque L increases, so that the exhaust energy supplied to the exhaust purification device 45 can be further increased. Further, in the second temperature rising exhaust operation, the exhaust valve 28 opens in a state where the exhaust gas in the cylinder 11 is sufficiently compressed, so that the exhaust gas remaining in the cylinder 11 after the second temperature rising exhaust operation is released. Can be reduced.

(3−3)昇温吸気動作は、第2昇温排気動作後に吸気バルブ27の開弁時期を有している。これにより、吸気バルブ27の開弁に起因したインテークマニホールド14への排気ガスの流入を防止しつつ触媒温度Tcの昇温に必要な吸入空気量を確保できる。 (3-3) The temperature rise intake operation has a valve opening time of the intake valve 27 after the second temperature temperature exhaust operation. As a result, the amount of intake air required for raising the catalyst temperature Tc can be secured while preventing the inflow of exhaust gas into the intake manifold 14 due to the opening of the intake valve 27.

(3−4)昇温吸気動作は、通常吸気動作を遅角させた開閉動作である。そのため、触媒温度Tcの昇温に必要な吸入空気量をより確実に確保できる。また、例えば吸気カムシャフトの位相を変更可能な吸気カムフェーザーを用いて昇温吸気動作への切り替えが可能であるため、吸気動作の切り替えを簡素な構成のもとで行うことができる。 (3-4) The temperature raising intake operation is an opening / closing operation in which the normal intake operation is retarded. Therefore, the amount of intake air required for raising the catalyst temperature Tc can be more reliably secured. Further, for example, since it is possible to switch to the temperature rise intake operation by using the intake cam phaser whose phase of the intake camshaft can be changed, the intake operation can be switched under a simple configuration.

(3−5)燃料噴射制御部63は、排気バルブ28の開閉動作が通常排気動作から昇温排気動作に切り替わる過渡期間において一時的に燃料噴射量を少なくする。そのため、排気バルブ28の開閉動作の切り替えに起因した空気過剰率の低下を抑えることができる。 (3-5) The fuel injection control unit 63 temporarily reduces the fuel injection amount during the transitional period in which the opening / closing operation of the exhaust valve 28 switches from the normal exhaust operation to the temperature raising exhaust operation. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the excess air rate due to switching of the opening / closing operation of the exhaust valve 28.

上述した第1実施形態〜第3実施形態は、以下のように変更して実施することができる。第1実施形態〜第3実施形態、ならびに、以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。 The above-described first to third embodiments can be modified and implemented as follows. The first to third embodiments and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.

・第3実施形態において、昇温吸気動作は、通常吸気動作を遅角させた開閉動作に限られない。例えば、昇温吸気動作は、通常吸気動作とはリフト量や開弁期間などが異なる開閉動作であってもよい。 -In the third embodiment, the temperature rise intake operation is not limited to the opening / closing operation in which the normal intake operation is retarded. For example, the temperature raising intake operation may be an opening / closing operation in which the lift amount and the valve opening period are different from those of the normal intake operation.

・第1および第3実施形態において、第1昇温排気動作は、通常排気動作に対して最大リフト量が同じで開弁期間が短い開閉動作であってもよい。また、第1昇温排気動作は、通常排気動作に対して最大リフト量が小さく開弁期間が同じ長さの開閉動作でもよい。 -In the first and third embodiments, the first temperature raising exhaust operation may be an opening / closing operation in which the maximum lift amount is the same as the normal exhaust operation and the valve opening period is short. Further, the first temperature raising exhaust operation may be an opening / closing operation in which the maximum lift amount is smaller than that in the normal exhaust operation and the valve opening period is the same length.

・第1〜第3実施形態において、第2昇温排気動作は、吸気バルブ27が開弁してから排気バルブ28が閉弁する構成であってもよい。
・第1〜第3実施形態において、第1昇温排気動作は、膨張行程において開弁すればよく、圧縮上死点後40°CAまでに開弁してもよい。
-In the first to third embodiments, the second temperature rising exhaust operation may be configured such that the intake valve 27 is opened and then the exhaust valve 28 is closed.
-In the first to third embodiments, the first heating and exhausting operation may be opened in the expansion stroke, and may be opened by 40 ° CA after the compression top dead center.

・第1〜第3実施形態において、モード選択部62は、触媒温度Tcが下限触媒温度TcL以下であることを条件に昇温モードを選択してもよい。
・第1および第2実施形態において、モード選択部62は、触媒温度Tcが下限触媒温度TcL以下であり、かつ、要求トルクLが0(ドライバーがアクセルペダル57aを踏み込んでいない状態)であるときにのみ昇温モードを選択してもよい。すなわち、エンジン10がアイドリング状態にあるときに昇温モードが選択可能に構成されてもよい。こうした構成によれば、通常モードにおいてエンジン10の排気エネルギーが少なく、かつ、排気ガス温度が低いときに昇温モードが選択されることから、排気エネルギーの増大と排気ガス温度の上昇とを効率よく行うことができる。
-In the first to third embodiments, the mode selection unit 62 may select the temperature rise mode on the condition that the catalyst temperature Tc is equal to or less than the lower limit catalyst temperature TcL.
-In the first and second embodiments, when the catalyst temperature Tc is equal to or lower than the lower limit catalyst temperature TcL and the required torque L is 0 (a state in which the driver does not depress the accelerator pedal 57a), the mode selection unit 62 is used. The temperature rise mode may be selected only for. That is, the temperature rising mode may be selectably configured when the engine 10 is in the idling state. According to such a configuration, since the temperature rising mode is selected when the exhaust energy of the engine 10 is small and the exhaust gas temperature is low in the normal mode, the increase in the exhaust energy and the rise in the exhaust gas temperature can be efficiently performed. It can be carried out.

・燃料噴射制御部63は、昇温モードにおいて通常モードよりも燃料噴射量を増量可能な構成であればよく、燃料マップとして通常マップ67と昇温マップ68とを保持する構成に限られない。例えば、燃料噴射制御部63は、昇温モードにおいては、通常マップ67に規定された燃料噴射量をその時々のエンジン10の運転状態に応じて補正することにより燃料噴射量を増量する構成であってもよい。 The fuel injection control unit 63 may have a configuration in which the fuel injection amount can be increased in the temperature rise mode as compared with the normal mode, and is not limited to the configuration in which the normal map 67 and the temperature rise map 68 are held as the fuel map. For example, the fuel injection control unit 63 is configured to increase the fuel injection amount by correcting the fuel injection amount specified in the normal map 67 according to the operating state of the engine 10 at that time in the temperature rise mode. You may.

・排気浄化装置45が複数の触媒を有する場合、モード選択処理における触媒温度Tcに関する判断は、最上流に位置する触媒温度に基づいて行われてもよい。こうした構成によれば、少なくとも最上流に位置する触媒を作用させることができる。また、触媒温度Tcに関する判断は、複数の触媒のなかから予め選択された触媒の触媒温度に基づいて行われてもよい。こうした構成によれば、予め選択された触媒において触媒を作用させることができる。 When the exhaust gas purification device 45 has a plurality of catalysts, the determination regarding the catalyst temperature Tc in the mode selection process may be made based on the catalyst temperature located at the uppermost stream. According to such a configuration, at least the catalyst located at the most upstream can act. Further, the determination regarding the catalyst temperature Tc may be made based on the catalyst temperature of the catalyst selected in advance from the plurality of catalysts. According to such a configuration, the catalyst can act on a preselected catalyst.

・エンジンシステムは、ターボチャージャー35およびEGR装置40の少なくとも一方を備えていなくてもよい。
・エンジン10は、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンであってもよいし、ガスエンジンであってもよい。
The engine system may not include at least one of the turbocharger 35 and the EGR device 40.
-The engine 10 is not limited to a diesel engine, and may be a gasoline engine or a gas engine.

10…エンジン、11…シリンダ、12…エンジンブロック、12A…シリンダーブロック、12B…シリンダーヘッド、13…インジェクター、14…インテークマニホールド、15…エキゾーストマニホールド、16…吸気通路、17…排気通路、17A…拡径部、20…ピストン、21…燃焼室、22…コネクションロッド、23…クランクシャフト、25…吸気ポート、26…排気ポート、27…吸気バルブ、28…排気バルブ、29…吸気側動弁機構、30…排気側動弁機構、35…ターボチャージャー、36…コンプレッサー、37…インタークーラー、38…タービン、39…エアクリーナー、40…EGR装置、41…EGR通路、42…EGRクーラー、43…EGR弁、45…排気浄化装置、46…添加部、47…選択還元型触媒、48…タンク、49…還元剤通路、50…ポンプ、51…添加弁、52…排気絞り弁、55…クランク角度センサー、56…触媒温度センサー、57…アクセル開度センサー、57a…アクセルペダル、58…排気ガス温度センサー、59…車速センサー、60…制御装置、61…取得部、62…モード選択部、63…燃料噴射制御部、64…EGR制御部、65…添加制御部、66…バルブ制御部、67…通常マップ、68…昇温マップ、69…保温マップ、70…排気ブレーキ制御部。 10 ... Engine, 11 ... Cylinder, 12 ... Engine block, 12A ... Cylinder block, 12B ... Cylinder head, 13 ... Injector, 14 ... Intake manifold, 15 ... Exhaust manifold, 16 ... Intake passage, 17 ... Exhaust passage, 17A ... Expansion Diameter, 20 ... Piston, 21 ... Combustion chamber, 22 ... Connection rod, 23 ... Crank shaft, 25 ... Intake port, 26 ... Exhaust port, 27 ... Intake valve, 28 ... Exhaust valve, 29 ... Intake side valve mechanism, 30 ... Exhaust side valve mechanism, 35 ... Turbocharger, 36 ... Compressor, 37 ... Intercooler, 38 ... Turbine, 39 ... Air cleaner, 40 ... EGR device, 41 ... EGR passage, 42 ... EGR cooler, 43 ... EGR valve, 45 ... Exhaust gas recirculation device, 46 ... Addition part, 47 ... Selective reduction catalyst, 48 ... Tank, 49 ... Reducing agent passage, 50 ... Pump, 51 ... Addition valve, 52 ... Exhaust throttle valve, 55 ... Crank angle sensor, 56 ... catalyst temperature sensor, 57 ... accelerator opening sensor, 57a ... accelerator pedal, 58 ... exhaust gas temperature sensor, 59 ... vehicle speed sensor, 60 ... control device, 61 ... acquisition unit, 62 ... mode selection unit, 63 ... fuel injection control Unit, 64 ... EGR control unit, 65 ... addition control unit, 66 ... valve control unit, 67 ... normal map, 68 ... temperature rise map, 69 ... heat retention map, 70 ... exhaust brake control unit.

Claims (9)

燃焼室を開閉する開閉タイミングを変更可能な排気バルブを有するエンジンと、
前記エンジンからの排気ガスを浄化する触媒を有する排気浄化装置と、
前記エンジンを制御する制御装置と、を備えたエンジンシステムであって、
前記制御装置は、
ドライバーからの要求トルクと前記触媒の状態とを取得する取得部と、
前記エンジンの出力トルクが前記要求トルクとなるように前記エンジンへの燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御部と、
前記エンジンシステムの制御モードを選択するモード選択部と、
前記排気バルブの開閉を制御するバルブ制御部と、を備え、
前記モード選択部は、前記触媒が不活性状態にあるときに前記制御モードとして昇温モードを選択し、
前記昇温モードにおいて、前記バルブ制御部は、膨張行程に前記排気バルブが開弁する第1昇温排気動作と少なくとも一部が排気行程に含まれる閉弁期間を経て前記排気バルブが開弁する第2昇温排気動作とで構成されて前記第1昇温排気動作が前記第2昇温排気動作よりも最大リフト量が大きくかつ開弁期間の長い昇温排気動作を実行する
エンジンシステム。
An engine with an exhaust valve that can change the opening and closing timing of opening and closing the combustion chamber,
An exhaust purification device having a catalyst for purifying the exhaust gas from the engine,
An engine system including a control device for controlling the engine.
The control device is
An acquisition unit that acquires the required torque from the driver and the state of the catalyst, and
A fuel injection amount control unit that controls the fuel injection amount to the engine so that the output torque of the engine becomes the required torque.
A mode selection unit for selecting the control mode of the engine system and
A valve control unit that controls the opening and closing of the exhaust valve is provided.
The mode selection unit selects a temperature rise mode as the control mode when the catalyst is in an inactive state.
In the temperature rise mode, the valve control unit opens the exhaust valve after a first temperature rise exhaust operation in which the exhaust valve opens in the expansion stroke and a valve closing period in which at least a part thereof is included in the exhaust stroke. An engine system composed of a second temperature-rising exhaust operation and performing a temperature-heating / exhaust operation in which the first temperature-heating / exhaust operation has a larger maximum lift amount and a longer valve opening period than the second temperature-heating / exhaust operation.
前記モード選択部は、前記要求トルクが選択許可値以下であるときに前記昇温モードを選択する
請求項1に記載のエンジンシステム。
The engine system according to claim 1, wherein the mode selection unit selects the temperature rise mode when the required torque is equal to or less than the selection permission value.
前記第1昇温排気動作は、圧縮上死点後40°CA以降に前記排気バルブが開弁する開閉動作である
請求項1または2に記載のエンジンシステム。
The engine system according to claim 1 or 2, wherein the first temperature-increasing exhaust operation is an opening / closing operation in which the exhaust valve opens after 40 ° CA after the compression top dead center.
前記第2昇温排気動作は、前記燃焼室を開閉する吸気バルブが開弁する前に前記排気バルブが閉弁する開閉動作である
請求項1〜3のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
The engine system according to any one of claims 1 to 3, wherein the second temperature raising / exhausting operation is an opening / closing operation in which the exhaust valve closes before the intake valve that opens / closes the combustion chamber opens.
前記第1昇温排気動作は、前記膨張行程において前記排気バルブが閉弁する開閉動作である
請求項1〜4のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
The engine system according to any one of claims 1 to 4, wherein the first temperature raising / exhausting operation is an opening / closing operation in which the exhaust valve closes in the expansion stroke.
前記第1昇温排気動作は、前記触媒が活性状態にあるときの前記制御モードである通常モードにおける通常排気動作よりも開弁期間の短い開閉動作である
請求項5に記載のエンジンシステム。
The engine system according to claim 5, wherein the first temperature raising / exhausting operation is an opening / closing operation having a shorter valve opening period than the normal exhaust operation in the normal mode, which is the control mode when the catalyst is in the active state.
前記第1昇温排気動作は、前記排気行程において前記排気バルブが閉弁する開閉動作である
請求項1〜4のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
The engine system according to any one of claims 1 to 4, wherein the first temperature raising exhaust operation is an opening / closing operation in which the exhaust valve closes in the exhaust stroke.
前記エンジンは、前記燃焼室を開閉する開閉タイミングを変更可能な吸気バルブをさらに備え、
前記第2昇温排気動作は、開弁期間の前半部分に排気上死点を含む開閉動作であり、
前記バルブ制御部は、前記吸気バルブの開閉タイミングを制御可能に構成されており、前記吸気バルブの開閉動作として、前記昇温モードにおいて前記第2昇温排気動作の完了後に開弁時期を有する昇温吸気動作を実行する
請求項1〜7のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
The engine further includes an intake valve that can change the opening / closing timing of opening / closing the combustion chamber.
The second temperature rising exhaust operation is an opening / closing operation including the exhaust top dead center in the first half of the valve opening period.
The valve control unit is configured to be able to control the opening / closing timing of the intake valve, and as the opening / closing operation of the intake valve, the valve opening time is set after the completion of the second temperature rising / exhausting operation in the temperature rising mode. The engine system according to any one of claims 1 to 7, which performs a warm intake operation.
前記昇温吸気動作は、前記触媒が活性状態にあるときの前記制御モードである通常モードにおける通常排気動作を遅角させた開閉動作である
請求項8に記載のエンジンシステム。
The engine system according to claim 8, wherein the temperature raising intake operation is an opening / closing operation in which the normal exhaust operation in the normal mode, which is the control mode when the catalyst is in the active state, is retarded.
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