JP2022018822A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
内燃機関においては、内燃機関本体に流れる吸気の過給圧を、吸気通路に設けられた弁の開度を制御することで、調整している。
また、内燃機関には、排気ガスを浄化する後処理装置(例えば触媒)が設けられており、当該触媒を活性化させるために、触媒を昇温させる昇温制御モードが実行される。
In the internal combustion engine, the boost pressure of the intake air flowing through the main body of the internal combustion engine is adjusted by controlling the opening degree of the valve provided in the intake passage.
Further, the internal combustion engine is provided with an aftertreatment device (for example, a catalyst) for purifying the exhaust gas, and in order to activate the catalyst, a temperature rise control mode for raising the temperature of the catalyst is executed.
ところで、通常、弁が閉じる遷移時間と、弁が開く遷移時間は、予め同じ時間に設定されていた。このため、昇温制御モード実行中のフィードバック制御の開始時に弁の閉じる時間が短いと、吸気量が不足して内燃機関本体が失火するおそれがある。一方で、フィードバック制御の停止時に弁が開く時間が短いと、加速不良となるおそれがある。 By the way, normally, the transition time at which the valve closes and the transition time at which the valve opens are set to the same time in advance. Therefore, if the valve closing time is short at the start of the feedback control during the temperature rise control mode, the intake air amount may be insufficient and the internal combustion engine main body may misfire. On the other hand, if the valve opens for a short time when the feedback control is stopped, acceleration may be poor.
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、昇温制御モード時の弁の開閉に伴う不具合の発生を抑止することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to suppress the occurrence of a defect due to opening and closing of a valve in the temperature rise control mode.
本発明の一の態様においては、内燃機関本体へ流れる空気の過給圧を制御するために、吸気通路に開閉可能に設けられた弁の開度を制御する弁制御部と、前記内燃機関本体から発生する排気ガスを浄化する後処理装置を昇温させる昇温制御モードを実行中に、前記弁による前記過給圧のフィードバック制御の開始タイミング又は停止タイミングを特定するタイミング特定部と、前記タイミング特定部が特定した前記開始タイミング又は前記停止タイミングに、前記弁が開方向に開動作するか、又は閉方向に閉動作するかを判定する動作方向判定部と、前記動作方向判定部が判定した前記弁の動作方向に応じて、前記弁の前記動作方向における目標開度までの遷移時間を設定する遷移時間設定部と、を備える、内燃機関の制御装置を提供する。 In one aspect of the present invention, in order to control the boost pressure of the air flowing to the internal combustion engine main body, a valve control unit for controlling the opening degree of a valve provided in the intake passage so as to be openable and closable, and the internal combustion engine main body. While executing the temperature rise control mode for raising the temperature of the aftertreatment device that purifies the exhaust gas generated from the valve, the timing specifying unit for specifying the start timing or the stop timing of the feedback control of the boost pressure by the valve, and the timing. At the start timing or the stop timing specified by the specific unit, the operation direction determination unit determines whether the valve opens in the open direction or closes in the closed direction, and the operation direction determination unit determines. Provided is a control device for an internal combustion engine, comprising a transition time setting unit for setting a transition time to a target opening degree of the valve in the operating direction according to the operating direction of the valve.
前記遷移時間設定部は、前記弁が閉方向の目標開度まで閉動作する閉遷移時間が、前記弁が開方向の目標開度まで開動作する開遷移時間よりも長くなるように、前記閉遷移時間と前記開遷移時間を設定することとしてもよい。 The closing transition time setting unit is such that the closing transition time in which the valve closes to the target opening in the closing direction is longer than the opening transition time in which the valve opens to the target opening in the opening direction. The transition time and the open transition time may be set.
また、前記動作方向判定部は、遷移前の前記弁の開度と遷移後の前記弁の開度との差に基づいて、前記弁の動作方向を判定することとしてもよい。 Further, the operating direction determination unit may determine the operating direction of the valve based on the difference between the opening degree of the valve before the transition and the opening degree of the valve after the transition.
また、前記動作方向判定部は、前記停止タイミングに、前記差が所定の閾値よりも大きい場合には、前記弁が前記開方向に開動作すると判定し、前記差が前記閾値以下である場合には、前記弁が前記閉方向に閉動作すると判定することとしてもよい。 Further, the operation direction determination unit determines that the valve operates in the open direction when the difference is larger than a predetermined threshold value at the stop timing, and when the difference is equal to or less than the threshold value. May determine that the valve closes in the closing direction.
また、前記動作方向判定部は、前記開始タイミングに、前記差が所定の閾値よりも大きい場合には、前記弁が前記閉方向に閉動作すると判定し、前記差が前記閾値以下である場合には、前記弁が前記開方向に開動作すると判定することとしてもよい。 Further, the operation direction determination unit determines that the valve closes in the closing direction when the difference is larger than a predetermined threshold value at the start timing, and when the difference is equal to or less than the threshold value. May determine that the valve opens in the opening direction.
本発明によれば、昇温制御モード時の弁の開閉に伴う不具合の発生を抑止できるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that the occurrence of a defect due to the opening and closing of the valve in the temperature rise control mode can be suppressed.
<内燃機関の構成>
本発明の一の実施形態に係る内燃機関の構成について、図1を参照しながら説明する。
<Composition of internal combustion engine>
The configuration of the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1は、一の実施形態に係る内燃機関1の構成を説明するための模式図である。内燃機関1は、例えば、トラック等の車両に搭載された多気筒エンジンである。内燃機関1は、ディーゼルエンジンであるが、これに限定されず、例えばガソリンエンジンであってもよい。内燃機関1は、図1に示すように、エンジン本体10と、燃料噴射装置15と、吸気通路20と、排気通路30と、ターボチャージャ40と、EGR装置50と、制御装置100とを有する。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the configuration of the
エンジン本体10は、ここでは4つのシリンダ12を有するが、これに限定されない。各シリンダ12内には、ピストン、クランクシャフト等の可動部品が設けられている。
The engine body 10 has, but is not limited to, four
燃料噴射装置15は、エンジン本体10内の燃焼室に燃料を噴射する噴射装置である。燃料噴射装置15は、ここではコモンレール式燃料噴射装置であり、インジェクタ16とコモンレール17を有する。インジェクタ16は、各シリンダ12内の燃焼室に燃料を噴射する。コモンレール17は、インジェクタ16から噴射される燃料を高圧状態で貯留する。
The
吸気通路20は、エンジン本体10に吸入する吸気が流れる通路である。吸気通路20は、エンジン本体10に接続された吸気マニホールド22と、吸気マニホールド22の上流端に接続された吸気管23とを有する。吸気マニホールド22は、吸気管23から送られてきた吸気を各気筒の吸気ポートに分配供給する。吸気管23には、エアクリーナ24、エアフローメータ25、ターボチャージャ40のコンプレッサ42C、インタークーラ27、吸気絞り弁28が設けられている。エアフローメータ25は、内燃機関1の単位時間当たりの吸入空気量すなわち吸気流量を検出する。吸気絞り弁28は、例えば回転することで開度を調整可能となっている。
The
排気通路30は、エンジン本体10から発生する排気ガスが流れる通路である。排気通路30は、エンジン本体10に接続された排気マニホールド32と、排気マニホールド32の下流端に接続された排気管33とを有する。排気マニホールド32は、各気筒の排気ポートから送られてきた排気ガスを集合する。排気管33には、ターボチャージャ40のタービン42T、後処理装置35が設けられている。後処理装置35は、排気ガスを浄化するための装置であり、例えば、酸化触媒、DPF、SCR、アンモニア酸化触媒を含む。
The
ところで、内燃機関1の冷間始動後から暖機完了までの間、後処理装置35(具体的には、触媒)を早期に昇温させるための制御モード(以下、昇温制御モードと呼ぶ)を実行可能となっている。昇温制御モード時は、新気の吸入を少なくさせる一方で、EGR装置50による排気ガスの還流量を増やす。このため、昇温制御モード時の吸排気の特性は、昇温制御モード以外の通常制御モード時の吸排気の特性と異なる。
By the way, a control mode for raising the temperature of the aftertreatment device 35 (specifically, the catalyst) at an early stage from the cold start of the
ターボチャージャ40は、排気通路30を流れる排気ガスの流れを利用して、吸気通路20を流れる吸気を圧縮する過給機である。ターボチャージャ40は、排気通路30に設けられたタービン42Tと、吸気通路20に設けられたコンプレッサ42Cとを有する。タービン42Tは、開度を制御可能な弁を有する。コンプレッサ42Cは、タービン42Tの回転に連動して回転して、吸気を圧縮する。
The
EGR装置50は、排気ガスの一部をエンジン本体10へ還流させる。具体的には、EGR装置50は、排気通路30内(ここでは、排気マニホールド32内)の排気ガスの一部(以下、EGRガスと呼ぶ)を、吸気通路20内(ここでは、吸気マニホールド22内)に還流させる。EGR装置50は、EGR通路52と、EGRクーラ53と、EGR弁54と、温度センサ55とを有する。
The EGR
EGR通路52は、EGRガスが流れる流路である。EGRクーラ53は、EGR通路52に設けられ、EGRガスを冷却する。EGR弁54は、開閉可能な弁であり、EGRガスの流量を調整する。温度センサ55は、EGR通路52を流れるEGRガスの温度を検出する。
The EGR
制御装置100は、内燃機関1全体の動作を制御する。制御装置100は、ターボチャージャ40と吸気絞り弁28の開度を制御して、エンジン本体10へ流れる空気の過給圧を制御する過給制御を行う。例えば、制御装置100は、過給制御として、ターボチャージャ40によるフィードフォワード制御やフィードバック制御をおこなったり、吸気絞り弁28によるフィードバック制御を行ったりする。
The
また、制御装置100は、上述した昇温制御モード時に、吸気絞り弁28によるフィードバック制御を行う。フィードバック制御を開始すると、吸気絞り弁28は、新気の吸入量を減らすように目標開度まで閉じる閉動作を行う。一方で、フィードバック制御を停止させると、吸気絞り弁28は、新気の吸入量を増やすように目標開度まで開く開動作を行う。
Further, the
本実施形態では、制御装置100は、詳細は後述するが、昇温制御モード時に、吸気絞り弁28が開動作を行う際の遷移時間(開遷移時間)と、吸気絞り弁28が閉動作を行う際の遷移時間(閉遷移時間)とを、それぞれ別々に設定可能である。そして、制御装置100は、設定した開遷移時間と閉遷移時間に合わせて、吸気絞り弁28の動作速度を制御する。これにより、フィードバック制御の開始時と停止時に、それぞれの状況に適した遷移時間で吸気絞り弁28の開閉動作を行えるので、昇温制御モード時の吸気絞り弁28の開閉に伴う不具合の発生を抑制できる。
In the present embodiment, the
図2は、吸気絞り弁28の開閉時の遷移時間を説明するための模式図である。図2(a)には比較例に係る遷移時間が示され、図2(b)には本実施形態に係る遷移時間が示されている。図2(a)及び図2(b)においては、吸気絞り弁28の閉遷移時間T1及び開遷移時間T2が示されている。図2(a)に示す比較例では、閉遷移時間T1と開遷移時間T2は同じ時間であり、吸気絞り弁28が閉動作を行う速度と、吸気絞り弁28が開動作を行う速度が同じである。
これに対して、図2(b)に示す本実施形態では、開遷移時間T2が閉遷移時間T1よりも短い時間となっており、吸気絞り弁28が開動作を行う速度は、吸気絞り弁28が閉動作を行う速度よりも速い。これにより、昇温制御モードのフィードバック制御の開始時に、吸気絞り弁28がゆっくり閉じることになり、急に閉じることに起因した新気不足によるエンジン本体10の失火(より具体的には、昇温制御モード時に、新気不足を補うためにエンジン本体10に流入するEGRガスが遅れるため、エンジン本体10内の酸素量が不足し失火する)を抑制できる。また、昇温制御モードのフィードバック制御の停止時に、吸気絞り弁28が急に開くことになり、ゆっくり開くことに起因したエンジン本体10の加速不良を抑制できる。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the transition time when the
On the other hand, in the present embodiment shown in FIG. 2B, the open transition time T2 is shorter than the closed transition time T1, and the speed at which the
<制御装置の詳細構成>
制御装置100の詳細構成について、図3を参照しながら説明する。
<Detailed configuration of control device>
The detailed configuration of the
図3は、制御装置100の詳細構成を説明するための模式図である。制御装置100は、記憶部110と、制御部120とを有する。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the detailed configuration of the
記憶部110は、例えばROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)を含む。記憶部110は、制御部120が実行するためのプログラムや各種データを記憶する。
The
制御部120は、例えばCPU(Central Processing Unit)である。制御部120は、記憶部110に記憶されたプログラムを実行することにより、内燃機関1の動作を制御する。本実施形態では、制御部120は、タイミング特定部122、動作方向判定部123、遷移時間設定部124及び弁制御部125として機能する。
The
タイミング特定部122は、後処理装置35(具体的には触媒)を昇温させる昇温制御モードを実行中に、吸気絞り弁28による過給圧のフィードバック制御の開始タイミング又は停止タイミングを特定する。タイミング特定部122は、フィードバック制御がオンになったタイミングを開始タイミングと特定し、フィードバック制御がオフになったタイミングを停止タイミングと特定する。
The
タイミング特定部122は、検出センサ群70の検出結果に基づいて、フィードバック制御のオン、オフを特定しうる。例えば、フィードバック制御がオンになるタイミングは、昇温制御モードが実行され、運転領域(例えば、燃料噴射量と、エンジン本体10の回転数で定まる)が吸気絞り弁28のフィードバック制御領域である条件を満たす場合である。一方で、フィードバック制御がオフになるタイミングは、上記の条件を満たさない場合である。
The
動作方向判定部123は、昇温制御モードのフィードバック制御の開始時と停止時に、吸気絞り弁28の開閉方向を判定する。すなわち、動作方向判定部123は、タイミング特定部122が特定した開始タイミング又は停止タイミングに、吸気絞り弁28が開方向に開動作するか、又は閉方向に閉動作するかを判定する。例えば、動作方向判定部123は、遷移前の吸気絞り弁28の開度と遷移後の弁の開度との差(以下、開度差とも呼ぶ)に基づいて、吸気絞り弁28の動作方向を判定する。ここで、遷移開始前の開度及び遷移開始後の開度は、検出センサ群70が検出したエンジン本体10の回転数、燃料噴射量、大気圧、エンジン冷却水の温度、吸気の温度等によって設定されうる。
The operation
図4は、吸気絞り弁28の動作方向の判定を説明するための模式図である。図4(a)では、開始タイミングでの吸気絞り弁28の開度がA1であり、吸気絞り弁28の遷移後の目標開度がA2であるものとする。動作方向判定部123は、開度A2と開度A1の開度差が所定の閾値よりも大きい場合には、吸気絞り弁28が閉方向に閉動作すると判定する。一方で、動作方向判定部123は、開度A2と開度A1の開度差が閾値以下である場合には、吸気絞り弁28が開方向に開動作すると判定する。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the determination of the operating direction of the
図4(b)では、停止タイミングでの吸気絞り弁28の開度がA3であり、吸気絞り弁28の遷移後の目標開度がA4であるものとする。動作方向判定部123は、開度A4と開度A3の開度差が所定の閾値よりも大きい場合には、吸気絞り弁28が開方向に開動作すると判定する。一方で、動作方向判定部123は、開度A4と開度A3の開度差が閾値以下である場合には、吸気絞り弁28が閉方向に閉動作すると判定する。このように、開度差を求めることで、フィードバック制御の開始タイミング又は停止タイミングの際に、吸気絞り弁28の動作方向を容易に検出できる。
In FIG. 4B, it is assumed that the opening degree of the
遷移時間設定部124は、動作方向判定部123が判定した吸気絞り弁28の動作方向に応じて、吸気絞り弁28の動作方向における目標開度までの遷移時間を設定する。すなわち、遷移時間設定部124は、動作方向判定部123によって吸気絞り弁28が閉方向へ動作すると判定された場合には、吸気絞り弁28が遷移前の開度から目標開度まで閉動作する閉遷移時間を設定する。遷移時間設定部124は、動作方向判定部123によって吸気絞り弁28が開方向へ動作すると判定された場合には、吸気絞り弁28が遷移前の開度から目標開度まで開動作する開遷移時間を設定する。
The transition
本実施形態では、遷移時間設定部124は、吸気絞り弁28の閉遷移時間と開遷移時間を異なるように設定する。具体的には、遷移時間設定部124は、閉遷移時間が開遷移時間よりも長くなるように、閉遷移時間と開遷移時間を設定する。これにより、吸気絞り弁28が閉動作する時間が長くなり、吸気絞り弁28が開動作する時間が短くなる。
In the present embodiment, the transition
弁制御部125は、エンジン本体10へ流れる空気の過給圧を制御するために、吸気絞り弁28の開度を制御する。弁制御部125は、昇温制御モード時に、吸気絞り弁28の開動作や閉動作を制御する。弁制御部125は、昇温制御モード時に、遷移時間設定部124が設定した遷移時間に応じて、吸気絞り弁28の動作速度を変更させる。
The
例えば、弁制御部125は、遷移時間設定部124が設定した閉遷移時間に合わせて吸気絞り弁28の閉動作の速度を設定し、開遷移時間に合わせて吸気絞り弁28の開動作の速度を設定する。閉遷移時間が開遷移時間よりも長く設定されるので、フィードバック制御の開始時に吸気絞り弁28が閉動作する際の速度は、フィードバック制御の停止時に吸気絞り弁28が開動作する際の速度よりも遅い。このため、フィードバック制御の開始時に、吸気絞り弁28がゆっくり閉じることになり、その際にエンジン本体10にEGRガスの酸素が十分にいきわたるので、エンジン本体10の失火を抑制できる。また、フィードバック制御の停止時に、吸気絞り弁28が急に開くことになり、エンジン本体10内に吸入される新気が増えるので、エンジン本体10の加速不良を抑制できる。
For example, the
<本実施形態における効果>
上述した実施形態の内燃機関1の制御装置100は、昇温制御モードのフィードバック制御の開始タイミング又は停止タイミングに、吸気絞り弁28が開方向に開動作するか、又は閉方向に閉動作するかを判定する。そして、制御装置100は、判定した吸気絞り弁28の動作方向に応じて、吸気絞り弁28の動作方向における目標開度までの遷移時間を設定する。すなわち、制御装置100は、吸気絞り弁28の閉遷移時間と開遷移時間を別々に設定する。
これにより、昇温制御モード時のフィードバック制御の開始後と停止後に、それぞれの状況に適した遷移時間で吸気絞り弁28が開閉動作を行えるので、昇温制御モード時の吸気絞り弁28の開閉に伴う不具合(例えば、エンジン本体10の失火や加速不良)の発生を抑止できる。
<Effect in this embodiment>
In the
As a result, the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist. be. For example, all or part of the device can be functionally or physically distributed / integrated in any unit. Also included in the embodiments of the present invention are new embodiments resulting from any combination of the plurality of embodiments. The effect of the new embodiment produced by the combination has the effect of the original embodiment together.
1 内燃機関
10 エンジン本体
20 吸気通路
28 吸気絞り弁
35 後処理装置
100 制御装置
122 タイミング特定部
123 動作方向判定部
124 遷移時間設定部
125 弁制御部
1 Internal combustion engine 10
Claims (5)
前記内燃機関本体から発生する排気ガスを浄化する後処理装置を昇温させる昇温制御モードを実行中に、前記弁による前記過給圧のフィードバック制御の開始タイミング又は停止タイミングを特定するタイミング特定部と、
前記タイミング特定部が特定した前記開始タイミング又は前記停止タイミングに、前記弁が開方向に開動作するか、又は閉方向に閉動作するかを判定する動作方向判定部と、
前記動作方向判定部が判定した前記弁の動作方向に応じて、前記弁の前記動作方向における目標開度までの遷移時間を設定する遷移時間設定部と、
を備える、内燃機関の制御装置。 A valve control unit that controls the opening of a valve that can be opened and closed in the intake passage to control the boost pressure of the air flowing to the internal combustion engine body.
A timing specifying unit that specifies the start timing or stop timing of the feedback control of the boost pressure by the valve while the temperature rise control mode for raising the temperature of the aftertreatment device that purifies the exhaust gas generated from the internal combustion engine main body is being executed. When,
An operation direction determining unit for determining whether the valve opens in the opening direction or closes in the closing direction at the start timing or the stop timing specified by the timing specifying unit.
A transition time setting unit that sets a transition time to a target opening degree in the operation direction of the valve according to the operation direction of the valve determined by the operation direction determination unit.
A control device for an internal combustion engine.
請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 The closing transition time setting unit is such that the closing transition time in which the valve closes to the target opening in the closing direction is longer than the opening transition time in which the valve opens to the target opening in the opening direction. Set the transition time and the open transition time,
The control device for an internal combustion engine according to claim 1.
請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。 The operating direction determination unit determines the operating direction of the valve based on the difference between the opening degree of the valve before the transition and the opening degree of the valve after the transition.
The control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の内燃機関の制御装置。 The operation direction determination unit determines that the valve operates in the open direction when the difference is larger than a predetermined threshold value at the stop timing, and when the difference is equal to or less than the threshold value, the operation direction determination unit determines that the valve operates in the open direction. It is determined that the valve closes in the closing direction.
The control device for an internal combustion engine according to claim 3.
請求項3又は4に記載の内燃機関の制御装置。
The operation direction determination unit determines that the valve closes in the closing direction when the difference is larger than a predetermined threshold value at the start timing, and when the difference is equal to or less than the threshold value, the operation direction determination unit determines that the valve operates in the closing direction. It is determined that the valve opens in the opening direction.
The control device for an internal combustion engine according to claim 3 or 4.
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