JP2022063656A - Internal combustion engine control device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は内燃機関の制御装置に関する。 The present disclosure relates to a control device for an internal combustion engine.
特許文献1には、以下の制御を行う内燃機関の制御装置が記載されている。すなわち、GPF(Gasoline Particulate Filter)に捕集されたPM(Particulate Matter)の量が多くなることにより、フィルタ再生処理が要求される場合、気筒#1~#4のうちの1つを理論空燃比よりもリッチとするリッチ燃焼気筒とし、残りを理論空燃比よりもリーンとするリーン燃焼気筒とするディザ制御を実行する。また、三元触媒の暖機要求時にもディザ制御を実行し、暖機要求時のディザ制御と比較して、フィルタ再生処理時のディザ制御は、リッチ燃焼気筒における空燃比とリーン燃焼気筒における空燃比との差の絶対値の時間積分値を大きくする。
特許文献1に記載の技術は、各気筒への燃料噴射量を均一とする通常制御からディザ制御へ切り替える際に発生する内燃機関のトルク変動(トルク段差)は抑制できるものの、ディザ制御の実施中に各気筒への燃料噴射量を不均一とすることに起因するトルク変動は抑制することができない。
Although the technique described in
すなわち、特許文献1に記載の技術は、ディザ制御の実施中に、特定気筒がリッチ燃焼気筒で、特定気筒以外のその他の気筒がリーン燃焼気筒の状態が数サイクル継続される。結果として、特定気筒の燃焼時にトルクが大きく、その他の気筒の燃焼時にトルクが小さい、というサイクルが数回繰り返されることで、クランク軸の2回転に1回のトルク変動(回転0.5次のトルク変動)が発生することになる。
That is, in the technique described in
本開示は上記事実を考慮して成されたもので、ディザ制御の実施中にトルク変動が感知されることを抑制できる内燃機関の制御装置を得ることが目的である。 The present disclosure has been made in consideration of the above facts, and an object of the present invention is to obtain a control device for an internal combustion engine capable of suppressing the detection of torque fluctuation during dither control.
第1の態様に係る内燃機関の制御装置は、少なくとも、内燃機関の排気側に設けられたフィルタの再生処理が要求された場合に、前記内燃機関の複数の気筒のうちの一部を理論空燃比よりもリッチとするリッチ燃焼気筒とし、残りを理論空燃比よりもリーンとするリーン燃焼気筒とするディザ制御を行うと共に、前記ディザ制御の実施中に、前記複数の気筒のうち前記リッチ燃焼気筒とする気筒を、ランダムまたはランダムに準じたパターンで切り替える制御部を含んでいる。 The control device for an internal combustion engine according to the first aspect is theoretically empty of a part of a plurality of cylinders of the internal combustion engine when at least a regeneration process of a filter provided on the exhaust side of the internal combustion engine is required. The dither control is performed so that the rich combustion cylinder is richer than the fuel ratio and the rest is the lean combustion cylinder leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. It includes a control unit that switches the cylinders to be used in a random or random pattern.
第1の態様では、ディザ制御の実施中に、複数の気筒のうちリッチ燃焼気筒とする気筒を、ランダムまたはランダムに準じたパターンで切り替える。これにより、内燃機関のクランク軸の回転において、リッチ燃焼気筒で燃焼が生ずるタイミング、すなわち内燃機関のトルクが大きくなるタイミングがランダムまたはランダムに準じたパターンで変化することで、内燃機関のトルク変動が様々な次数に分散される。従って、第1の態様によれば、ディザ制御の実施中に、各気筒への燃料噴射量を不均一とすることに起因するトルク変動が、乗員などに感知されることを抑制することができる。 In the first aspect, during the implementation of dither control, the cylinder to be the rich combustion cylinder among the plurality of cylinders is switched at random or in a pattern according to random. As a result, in the rotation of the crank shaft of the internal combustion engine, the timing at which combustion occurs in the rich combustion cylinder, that is, the timing at which the torque of the internal combustion engine increases, changes in a random or random pattern, so that the torque fluctuation of the internal combustion engine changes. It is distributed to various orders. Therefore, according to the first aspect, it is possible to suppress the torque fluctuation caused by the non-uniform fuel injection amount to each cylinder from being perceived by the occupant or the like during the implementation of dither control. ..
本開示は、ディザ制御の実施中にトルク変動が感知されることを抑制できる、という効果を有する。 The present disclosure has the effect that torque fluctuations can be suppressed from being sensed during dither control.
以下、図面を参照して本開示の実施形態の一例を詳細に説明する。 Hereinafter, an example of the embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示す内燃機関10は、吸気通路12から吸入された空気が吸気バルブINVを介して気筒#1~#4のそれぞれの燃焼室16に流入する。気筒#1~#4には、各々、燃料を噴射する燃料噴射弁18と、火花放電を生じさせる点火装置20と、が設けられている。燃焼室16において、空気と燃料との混合気は、燃焼に供され、燃焼に供された混合気は、排気バルブEXVの開弁に伴って、排気として、排気通路22に排出される。排気通路22には、酸素吸蔵能力を有する三元触媒24が設けられている。さらに、排気通路22のうち三元触媒24の下流側には、ガソリンパティキュレートフィルタ(GPF)26が設けられている。
In the
制御装置30は、内燃機関10を制御対象とし、その制御量(トルク、排気成分等)を制御するために、燃料噴射弁18や点火装置20等の内燃機関10の操作部を操作する。この際、制御装置30は、三元触媒24の上流側に設けられた空燃比センサ40によって検出される空燃比Af、上流側圧力センサ42によって検出されるGPF26の上流側の圧力(上流側圧力Pu)、および、下流側圧力センサ44によって検出されるGPF26の下流側の圧力(下流側圧力Pd)を参照する。また、制御装置30は、クランク角センサ46の出力信号Scr、エアフローメータ48によって検出される吸入空気量Ga、水温センサ50によって検出される内燃機関10の冷却水の温度(水温THW)、および、アクセルセンサ52によって検出されるアクセルペダルの踏み込み量(アクセル操作量ACCP)を参照する。
The
制御装置30は、CPU32、ROM34およびRAM36を備えており、ROM34には制御プログラム35が記憶されている。制御装置30は、制御プログラム35がROM34から読み出されてRAM36に展開され、RAM36に展開された制御プログラム35がCPU32によって実行されることで、本開示に係る制御部として機能し、上記制御量の制御を行う。
The
図2に、ROM34に記憶された制御プログラム35をCPU32が実行することにより実現される処理の一部を示す。
FIG. 2 shows a part of the processing realized by the
失火検出処理M10は、出力信号Scrに基づき、失火の有無を判定する処理である。失火検出処理M10は、出力信号Scrに基づき、回転変動量Δωが負の閾値以下となる場合、失火である旨の仮判定をする処理を含む。ここで、回転変動量Δωは、圧縮上死点を1回のみ含む所定角度間隔の回転速度(瞬時回転速度ω)を、圧縮上死点の出現タイミングが時系列的に隣り合う一対の気筒のうちの先に圧縮上死点が出現する気筒における値から、後に圧縮上死点が出現する気筒における値を減算した値である。失火検出処理M10は、内燃機関10のクランク軸が所定回数回転する間に、仮判定される回数が閾値以上となる場合、失火が生じた旨の本判定をし、図1に示した警告灯54を操作してユーザに報知する処理を含む。なお、失火検出処理M10は、所定回数ごとに、仮判定の履歴をリセットする処理を含む。
The misfire detection process M10 is a process for determining the presence or absence of a misfire based on the output signal Scr. The misfire detection process M10 includes a process of tentatively determining that a misfire occurs when the rotation fluctuation amount Δω is equal to or less than a negative threshold value based on the output signal Scr. Here, the rotation fluctuation amount Δω is the rotation speed (instantaneous rotation speed ω) at predetermined angular intervals including the compression top dead center only once, and the appearance timing of the compression top dead center is adjacent to each other in time series. It is a value obtained by subtracting the value in the cylinder in which the compression top dead center appears later from the value in the cylinder in which the compression top dead center appears first. The misfire detection process M10 makes a final determination that a misfire has occurred when the number of tentative determinations exceeds the threshold value while the crank shaft of the
ベース噴射量算出処理M12は、クランク角センサ46の出力信号Scrに基づき算出された回転速度NEと吸入空気量Gaとに基づき、燃焼室16における混合気の空燃比を目標空燃比に開ループ制御するための操作量である開ループ操作量として、ベース噴射量Qbを算出する処理である。
The base injection amount calculation process M12 controls the open loop with the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the
目標値設定処理M14は、燃焼室16における混合気の空燃比を上記の目標空燃比に制御するためのフィードバック制御量の目標値Af*を設定する処理である。
The target value setting process M14 is a process of setting a target value Af * of a feedback control amount for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the
フィードバック処理M16は、フィードバック制御量である空燃比Afを目標値Af*にフィードバック制御するための操作量であるフィードバック操作量KAFを算出する処理である。本実施形態では、目標値Af*と空燃比Afとの差を入力とする比例要素、積分要素および微分要素の各出力値の和を、ベース噴射量Qbの補正比率δとし、フィードバック操作量KAFを、「1+δ」とする。 The feedback process M16 is a process for calculating the feedback manipulated variable KAF, which is the manipulated variable for feedback controlling the air-fuel ratio Af, which is the feedback controlled variable, to the target value Af *. In the present embodiment, the sum of the output values of the proportional element, the integral element, and the differential element that input the difference between the target value Af * and the air-fuel ratio Af is set as the correction ratio δ of the base injection amount Qb, and the feedback operation amount KAF. Is set to "1 + δ".
フィードバック補正処理M18は、ベース噴射量Qbにフィードバック操作量KAFを乗算することでベース噴射量Qbを補正し、要求噴射量Qdを算出する処理である。 The feedback correction process M18 is a process of correcting the base injection amount Qb by multiplying the base injection amount Qb by the feedback operation amount KAF and calculating the required injection amount Qd.
要求値出力処理M20は、内燃機関10の気筒#1~#4のそれぞれから排出される排気全体の成分を、気筒#1~#4の全てで燃焼対象とする混合気の空燃比を目標空燃比とした場合と同等としつつも、燃焼対象とする混合気の空燃比を気筒間で異ならせるディザ制御の噴射量補正要求値αを算出して出力する。
The required value output processing M20 targets the air-fuel ratio of the air-fuel mixture for which the components of the entire exhaust gas discharged from each of the
ここで、本実施形態にかかるディザ制御では、ディザ制御気筒選択処理M29により、第1の気筒#1~第4の気筒#4のうちの1つの気筒を、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチとするリッチ燃焼気筒として選択し、残りの3つの気筒を、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとするリーン燃焼気筒に設定する。そして、リッチ燃焼気筒における噴射量を、上記要求噴射量Qdの「1+α」倍とし、リーン燃焼気筒における噴射量を、要求噴射量Qdの「1-(α/3)」倍とする。
Here, in the dither control according to the present embodiment, the dither control cylinder selection process M29 is used to select one of the
リーン燃焼気筒とリッチ燃焼気筒との上記の噴射量の設定によれば、気筒#1~#4のそれぞれに充填される空気量が同一であるなら、内燃機関10の各気筒#1~#4から排出される排気全体の成分を、気筒#1~#4の全てで燃焼対象とする混合気の空燃比を目標空燃比とした場合と同等とすることができる。なお、上記噴射量の設定によれば、気筒#1~#4のそれぞれに充填される空気量が同一であるなら、各気筒において燃焼対象とされる混合気の燃空比の平均値の逆数が目標空燃比となる。なお、燃空比とは、空燃比の逆数のことである。
According to the above injection amount settings for the lean combustion cylinder and the rich combustion cylinder, if the amount of air filled in each of the
補正係数算出処理M22は、「1」に噴射量補正要求値αを加算して、ディザ制御気筒選択処理M29によって選択されたリッチ燃焼気筒に関し、要求噴射量Qdの補正係数を算出する処理である。ディザ補正処理M24は、リッチ燃焼気筒の要求噴射量Qdに補正係数「1+α」を乗算することにより、リッチ燃焼気筒とされた気筒#wの噴射量指令値Q*を算出する処理である。ここで、「w」は、「1」~「4」のいずれかを意味する。 The correction coefficient calculation process M22 is a process of adding the injection amount correction request value α to “1” and calculating the correction coefficient of the required injection amount Qd for the rich combustion cylinder selected by the dither control cylinder selection process M29. .. The dither correction process M24 is a process of calculating the injection amount command value Q * of the cylinder #w which is regarded as the rich combustion cylinder by multiplying the required injection amount Qd of the rich combustion cylinder by the correction coefficient “1 + α”. Here, "w" means any one of "1" to "4".
乗算処理M26は、噴射量補正要求値αを「-1/3」倍する処理であり、補正係数算出処理M28は、「1」に乗算処理M26の出力値を加算して、ディザ制御気筒選択処理M29によって設定されたリーン燃焼気筒に関し、要求噴射量Qdの補正係数を算出する処理である。ディザ補正処理M30は、リーン燃焼気筒の要求噴射量Qdに補正係数「1-(α/3)」を乗算することにより、リーン燃焼気筒とされた気筒#x,#y,#zの噴射量指令値Q*を算出する処理である。ここで、「x」,「y」,「z」は、「1」~「4」のいずれかであって、且つ、「w」,「x」,「y」,「z」は、互いに異なるものとする。 The multiplication process M26 is a process of multiplying the injection amount correction request value α by "-1/3", and the correction coefficient calculation process M28 adds the output value of the multiplication process M26 to "1" to select a dither control cylinder. This is a process of calculating the correction coefficient of the required injection amount Qd with respect to the lean combustion cylinder set by the process M29. The dither correction process M30 multiplies the required injection amount Qd of the lean-burn cylinder by the correction coefficient "1- (α / 3)" to determine the injection amount of the cylinders # x, # y, # z as the lean-burn cylinder. This is a process for calculating the command value Q *. Here, "x", "y", and "z" are any of "1" to "4", and "w", "x", "y", and "z" are each other. It shall be different.
噴射量操作処理M32は、ディザ補正処理M24が出力する噴射量指令値Q*に基づき、リッチ燃焼気筒とされる気筒#wの燃料噴射弁18の操作信号MS2を生成して、同燃料噴射弁18に出力し、同燃料噴射弁18から噴射される燃料量が噴射量指令値Q*に応じた量となるように燃料噴射弁18を操作する。また、噴射量操作処理M32は、ディザ補正処理M30が出力する噴射量指令値Q*に基づき、リーン燃焼気筒とされる気筒#x,#y,#zの燃料噴射弁18の操作信号MS2を生成して、同燃料噴射弁18に出力し、同燃料噴射弁18から噴射される燃料量が噴射量指令値Q*に応じた量となるように燃料噴射弁18を操作する。
The injection amount operation process M32 generates an operation signal MS2 for the
硫黄被毒量算出処理M40は、回転速度NEおよび負荷率KLに基づき、三元触媒24の硫黄被毒量DSを算出する処理である。詳しくは、例えば、回転速度NEが高いほど、また負荷率KLが高いほど、硫黄被毒量DSの増加量を多く算出し、増加量を積算することによって硫黄被毒量DSを算出する処理である。ここで、負荷率KLは、燃焼室16内に充填される空気量を示すパラメータであり、CPU32により、吸入空気量Gaに基づき算出される。負荷率KLは、基準流入空気量に対する、1気筒の1燃焼サイクル当たりの流入空気量の比である。本実施形態では、基準流入空気量を、スロットルバルブ14の開口度を最大としたときの1気筒の1燃焼サイクル当たりの流入空気量とする。ちなみに、基準流入空気量は、回転速度NEに応じて可変設定される量としてもよい。
The sulfur poisoning amount calculation process M40 is a process of calculating the sulfur poisoning amount DS of the three-
堆積量算出処理M42は、上流側圧力Pu、下流側圧力Pdおよび吸入空気量Gaに基づき、GPF26に捕集されたPMの量(PM堆積量DPM)を算出して出力する処理である。堆積量算出処理M42は、上流側圧力Puから下流側圧力Pdを引いた差圧が高い場合に低い場合よりもPM堆積量DPMを大きい値とし、吸入空気量Gaが大きい場合に小さい場合よりもPM堆積量DPMを小さい値とする。 The deposit amount calculation process M42 is a process of calculating and outputting the amount of PM collected in the GPF 26 (PM deposit amount DPM) based on the upstream pressure Pu, the downstream pressure Pd, and the intake air amount Ga. In the deposit amount calculation process M42, the PM deposit amount DPM is set to a larger value than when the differential pressure obtained by subtracting the downstream side pressure Pd from the upstream side pressure Pu is high, and the PM deposit amount DPM is set to a larger value than when the intake air amount Ga is large. The PM deposition amount DPM is set to a small value.
詳しくは、ROM34に、差圧と吸入空気量Gaとを入力変数とし、PM堆積量DPMを出力変数とするマップデータを記憶しておき、CPU32によりPM堆積量DPMをマップ演算する。なお、マップデータとは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。またマップ演算は、たとえば、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とし、一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値を演算結果とする処理とすればよい。
Specifically, the
ベーストルク算出処理M44は、アクセル操作量ACCPに基づき、内燃機関10に要求されるトルクのベース値であるベーストルクTrq0を算出する処理である。詳しくは、アクセル操作量ACCPが大きい場合に小さい場合よりもベーストルクTrq0を大きい値に算出する処理である。
The base torque calculation process M44 is a process of calculating the base torque Trq0, which is the base value of the torque required for the
嵩上げトルク算出処理M46は、噴射量補正要求値αに基づき、ベーストルクTrq0を嵩上げする嵩上げトルクΔTrqを算出する処理である。詳しくは、噴射量補正要求値αがゼロの場合、嵩上げトルクΔTrqはゼロとなり、噴射量補正要求値αが大きいほど、嵩上げトルクΔTrqを大きい値とする処理である。 The raising torque calculation process M46 is a process of calculating the raising torque ΔTrq for raising the base torque Trq0 based on the injection amount correction request value α. More specifically, when the injection amount correction request value α is zero, the raising torque ΔTrq becomes zero, and the larger the injection amount correction request value α is, the larger the raising torque ΔTrq is.
要求トルク算出処理M48は、ベーストルクTrq0に嵩上げトルクΔTrqを加算することによって、内燃機関10に対する要求トルクTrq*を算出する処理である。
The required torque calculation process M48 is a process of calculating the required torque Trq * for the
スロットル操作処理M50は、要求トルクTrq*に基づき、スロットルバルブ14の開口度を操作すべく、操作信号MS1を生成してスロットルバルブ14に出力する処理である。詳しくは、要求トルクTrq*が大きい場合に小さい場合よりもスロットルバルブ14の開口度を大きい値に操作する処理である。本実施形態にかかるスロットル操作処理M50は、ディザ制御を実行していない前提で、要求トルクTrq*とするうえで必要なスロットルバルブ14の開口度を設定する処理となっている。そのため、ディザ制御が実行される場合には、全ての気筒の空燃比を同一とする場合よりもトルクが低下することから、嵩上げトルクΔTrqを用いて、要求トルクTrq*を嵩上げしている。
The throttle operation process M50 is a process of generating an operation signal MS1 and outputting it to the
すなわち、嵩上げトルクΔTrqは、ディザ制御が実行されているときに、スロットル操作処理M50によって、ベーストルクTrq0とするうえで必要なスロットルバルブ14の開口度に操作することが可能となるように設けられたものである。ちなみに、ディザ制御を実行する場合に実行しない場合よりもトルクが低下するのは、リッチ燃焼気筒において要求噴射量Qdを増量補正することによるトルクの増加量よりもリーン燃焼気筒において要求噴射量Qdを減量補正することによるトルクの減少量の方が大きいためである。
That is, the raising torque ΔTrq is provided so that when the dither control is being executed, the throttle operation process M50 can be operated to the opening degree of the
要求値出力処理M20は、三元触媒24の暖機要求が生じる場合、三元触媒24の硫黄被毒回復処理の実行要求が生じる場合、および、GPF26の再生処理(フィルタ再生処理)の実行要求が生じる場合に、噴射量補正要求値αをゼロよりも大きい値とする。
The required value output process M20 requests to warm up the three-
なお、暖機要求や硫黄被毒回復処理の実行要求に応じたディザ制御は、リーン燃焼気筒から排出される酸素とリッチ燃焼気筒から排出される未燃燃料との三元触媒24における反応熱によって三元触媒24を昇温する処理である。これに対し、フィルタ再生処理の実行要求に応じたディザ制御は、リーン燃焼気筒から排出される酸素とリッチ燃焼気筒から排出される未燃燃料との三元触媒24における反応熱によって温度が上昇した排気が、GPF26に流入することによりGPF26を昇温する処理である。
The dither control according to the warm-up request and the execution request of the sulfur poisoning recovery treatment is performed by the reaction heat in the three-
また、要求値出力処理M20は、フィルタ再生処理の実行要求が生じる場合の噴射量補正要求値αを、三元触媒24の暖機要求が生じる場合、および、三元触媒24の硫黄被毒回復処理の実行要求が生じる場合と比較して大きい値に設定している。これは、GPF26が三元触媒24よりも下流に位置することが理由の1つとなっている。
Further, the required value output process M20 sets the injection amount correction request value α when the execution request of the filter regeneration process occurs, the sulfur poisoning recovery of the three-
すなわち、フィルタ再生処理の実行要求が生じる場合のディザ制御によるGPF26の目標温度(例えば550℃)は、三元触媒24の硫黄被毒回復処理の実行要求が生じる場合のディザ制御による三元触媒24の目標温度(例えば650℃)と比較して必ずしも高くない。しかし、GPF26が三元触媒24の下流側にあるために、GPF26の温度を目標温度に上昇させる上で要求されるディザ制御の昇温能力が大きなものとなるためである。
That is, the target temperature (for example, 550 ° C.) of the
次に本実施形態の作用として、図3を参照し、ディザ制御気筒選択処理M29の詳細を説明する。なお、図3に示すディザ制御気筒選択処理M29は、所定周期(例えば1燃焼サイクルよりも短い周期)で繰り返し実行される。 Next, as the operation of the present embodiment, the details of the dither control cylinder selection process M29 will be described with reference to FIG. The dither control cylinder selection process M29 shown in FIG. 3 is repeatedly executed in a predetermined cycle (for example, a cycle shorter than one combustion cycle).
ディザ制御気筒選択処理M29のステップ100において、CPU32は、ディザ制御が実行中か否か判定する。例えば、要求値出力処理M20から出力される噴射量補正要求値αがゼロの場合には、ステップ100の判定が否定され、ディザ制御気筒選択処理を終了する。この場合、噴射量補正要求値αがゼロであるので、各気筒における混合気の空燃比は均一とされる。
In
また、例えば、要求値出力処理M20から出力される噴射量補正要求値αがゼロでない場合には、ステップ100の判定が肯定されてステップ102へ移行する。本実施形態において、ディザ制御が実行される要因としては、三元触媒24の暖機要求が生じている場合と、硫黄被毒回復処理の実行要求が生じている場合と、フィルタ再生処理の実行要求が生じている場合と、がある。ステップ102において、CPU32は、ディザ制御が実行される要因が、フィルタ再生処理の実行要求が生じているためであるか否かを判定する。
Further, for example, when the injection amount correction request value α output from the request value output process M20 is not zero, the determination in
ステップ102の判定が肯定された場合はステップ104へ移行し、ステップ104において、CPU32は、リッチ燃焼気筒を前回選択してから、1燃焼サイクルに相当する時間が経過したか否か判定する。ステップ104の判定が否定された場合はディザ制御気筒選択処理を終了する。また、ステップ104の判定が肯定された場合はステップ106へ移行する。
If the determination in
ステップ106において、CPU32は、乱数を発生させる。次のステップ108において、CPU32は、ステップ106で発生させた乱数に応じてリッチ燃焼気筒を選択し、選択したリッチ燃焼気筒の要求噴射量Qdをディザ補正処理M24へ出力する。具体的には、例えば発生させた乱数の数値範囲が0~1の場合、発生させた乱数の値が0以上かつ0.25未満であればリッチ燃焼気筒として気筒#1を選択し、乱数の値が0.25以上かつ0.5未満であればリッチ燃焼気筒として気筒#2を選択し、乱数の値が0.5以上かつ0.75未満であればリッチ燃焼気筒として気筒#3を選択し、乱数の値が0.75以上かつ1.0以下であればリッチ燃焼気筒として気筒#4を選択する。
In
ステップ110において、CPU32は、ステップ108でリッチ燃焼気筒として選択した気筒以外の残りの気筒をリーン燃焼気筒に設定し、設定したリーン燃焼気筒の要求噴射量Qdをディザ補正処理M30へ出力する。ステップ110の処理を行うとディザ制御気筒選択処理を終了する。
In
このように、フィルタ再生処理の実行要求に応じてディザ制御を実行する場合、ステップ106~ステップ110の処理が1燃焼サイクル毎に実行されるので、リッチ燃焼気筒が1燃焼サイクル毎にランダムに切り替わることになる。これにより、内燃機関10のクランク軸の回転において、リッチ燃焼気筒で燃焼が生ずるタイミング、すなわち内燃機関10のトルクが大きくなるタイミングがランダムに変化することで、内燃機関10のトルク変動が様々な次数に分散される。
In this way, when the dither control is executed in response to the execution request of the filter regeneration process, the processes of
一方、三元触媒24の暖機要求または硫黄被毒回復処理の実行要求に応じてディザ制御を実行する場合には、ステップ102の判定が否定されてステップ112へ移行する。ステップ112において、CPU32は、リッチ燃焼気筒を前回選択してから所定時間(1燃焼サイクルよりも明らかに大きい時間)が経過したか否かを判定する。ステップ112の判定が否定された場合はディザ制御気筒選択処理を終了する。
On the other hand, when the dither control is executed in response to the warm-up request of the three-
また、ステップ112の判定が肯定された場合はステップ114へ移行し、ステップ114において、CPU32は、リッチ燃焼気筒の切り替えを行う。このステップ114におけるリッチ燃焼気筒の切り替えは、例えば、予め定められたリッチ燃焼気筒の切替パターン(例えば、リッチ燃焼気筒を、気筒#1、気筒#4、気筒#3、気筒#2の順に切り替えるパターン)に従って行うことができる。ステップ110の処理を行うとディザ制御気筒選択処理を終了する。
If the determination in
なお、三元触媒24の暖機要求または硫黄被毒回復処理の実行要求に応じたディザ制御において、リッチ燃焼気筒を切り替える時間周期をフィルタ再生処理の実行要求が生じた場合よりも長くしているのは、以下の理由による。すなわち、三元触媒24の暖機要求が生じる場合、および、三元触媒24の硫黄被毒回復処理の実行要求が生じる場合には、フィルタ再生処理の実行要求が生じる場合と比較して、噴射量補正要求値αを小さい値に設定している。これにより、三元触媒24の暖機要求が生じる場合、および、三元触媒24の硫黄被毒回復処理の実行要求が生じる場合は、フィルタ再生処理の実行要求が生じる場合と比較して、内燃機関10のトルク変動が小さくなるためである。
In the dither control according to the warm-up request of the three-
次に図4を参照し、ディザ制御気筒選択処理M29の他の例について、図3と異なる部分のみ説明する。図4に示すディザ制御気筒選択処理M29では、図3に示したステップ106、108に代えて、ステップ120の処理によりリッチ燃焼気筒を選択する。
Next, with reference to FIG. 4, another example of the dither control cylinder selection process M29 will be described only in a portion different from FIG. In the dither control cylinder selection process M29 shown in FIG. 4, a rich combustion cylinder is selected by the process of
すなわち、図4に示すディザ制御気筒選択処理M29では、リッチ燃焼気筒がランダムに準じたパターンで切り替わるように、リッチ燃焼気筒の切替パターンが乱数を用いて予め作成されている。そしてステップ106において、CPU32は、当該切替パターンに基づきリッチ燃焼気筒を選択する。これにより、リッチ燃焼気筒をランダムに準じたパターンで切り替えることを、乱数を発生させることなく実現することができる。
That is, in the dither control cylinder selection process M29 shown in FIG. 4, a switching pattern of the rich combustion cylinders is created in advance using random numbers so that the rich combustion cylinders are switched in a pattern according to random numbers. Then, in
以上説明したように、本実施形態では、少なくとも、内燃機関10の排気側に設けられたGPF26の再生処理が要求された場合に、内燃機関10の複数の気筒のうちの一部を理論空燃比よりもリッチとするリッチ燃焼気筒とし、残りを理論空燃比よりもリーンとするリーン燃焼気筒とするディザ制御を行う。また、ディザ制御の実施中に、複数の気筒のうちリッチ燃焼気筒とする気筒を、ランダムまたはランダムに準じたパターンで切り替える。これにより、内燃機関10のトルク変動が様々な次数に分散されるので、ディザ制御の実施中に、各気筒への燃料噴射量を不均一とすることに起因するトルク変動が、乗員などに感知されることを抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, at least a part of the plurality of cylinders of the
なお、上記では1燃焼サイクル毎にリッチ燃焼気筒を切り替える態様を説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、N燃焼サイクル毎(但し、N>1の整数)にリッチ燃焼気筒を切り替えるようにしてもよい。 In the above, the mode of switching the rich combustion cylinder for each combustion cycle has been described, but the present disclosure is not limited to this, and the rich combustion cylinder is provided for each N combustion cycle (however, an integer of N> 1). You may switch.
また、上記では、フィルタ再生処理の実行要求に応じてディザ制御を実行する場合に、リッチ燃焼気筒とする気筒を、ランダムまたはランダムに準じたパターンで切り替える態様を説明した。しかし、本開示はこれに限定されるものではなく、三元触媒24の暖機要求または硫黄被毒回復処理の実行要求に応じてディザ制御を実行する場合にも、リッチ燃焼気筒とする気筒を、ランダムまたはランダムに準じたパターンで切り替えるようにしてもよい。
Further, in the above, when the dither control is executed in response to the execution request of the filter regeneration process, the mode of switching the cylinder to be the rich combustion cylinder in a random or random pattern has been described. However, the present disclosure is not limited to this, and even when the dither control is executed in response to the warm-up request of the three-
また、上記では、上流側排気浄化装置を三元触媒24とし、下流側排気浄化装置をGPF26としたが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、上流側排気浄化装置をGPFとし、下流側排気浄化装置を三元触媒としてもよい。また例えばGPF26のみ設けてもよい。但し、GPFの上流に酸素吸蔵能力を有する触媒を備えない場合、ディザ制御による昇温能力を高める上では、GPFに酸素吸蔵能力を付与することが望ましい。
Further, in the above, the upstream exhaust purification device is a three-
更に、上記では内燃機関10として4気筒の内燃機関を説明したが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば直列6気筒の内燃機関であってもよいし、また例えば、V型の内燃機関など、第1の排気浄化装置と第2の排気浄化装置とを備え、それぞれによって排気が浄化される気筒が異なるものであってもよい。
Further, although the 4-cylinder internal combustion engine has been described above as the
また、上記では、リッチ燃焼気筒の数よりもリーン燃焼気筒の数を多くした態様を説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、例えば、リッチ燃焼気筒の数とリーン燃焼気筒の数とを同一としてもよい Further, in the above description, the embodiment in which the number of lean combustion cylinders is larger than the number of rich combustion cylinders has been described, but the present disclosure is not limited to this, and for example, the number of rich combustion cylinders and the number of lean combustion cylinders. May be the same as the number
また、上記では制御プログラム35がROM34に予め記憶(インストール)されている態様を説明したが、上記の制御プログラム35は、HDD、SSD、DVD等の非一時的記録媒体に記録されている形態で提供することも可能である。
Further, although the mode in which the
次に、本願発明者等が実施した実験について説明する。この実験は、第1の実験~第3の実験を含んでいる。 Next, the experiments carried out by the inventors of the present application will be described. This experiment includes the first experiment to the third experiment.
第1の実験では、内燃機関を含む実験対象のパワートレーンに対し、入力として前記内燃機関のトルクを変動させ、フライホイールの回転変動、インプット軸のトルクの変動およびドライブシャフトのトルクの変動を各々測定した。第1の実験で得られた各応答点での振動伝達感度特性を図5に示す。図5より明らかなように、実験対象のパワートレーンは、各応答点において、8.7[Hz]、12.8[Hz]、17.1[Hz]の各周波数で共振が発生している。 In the first experiment, the torque of the internal combustion engine is fluctuated as an input to the power train to be tested including the internal combustion engine, and the rotation fluctuation of the flywheel, the torque fluctuation of the input shaft, and the torque fluctuation of the drive shaft are changed. It was measured. FIG. 5 shows the vibration transmission sensitivity characteristics at each response point obtained in the first experiment. As is clear from FIG. 5, in the power train to be tested, resonance occurs at each response point at each frequency of 8.7 [Hz], 12.8 [Hz], and 17.1 [Hz]. ..
第2の実験では、実験対象のパワートレーンの内燃機関に従来のディザ制御、すなわち、リッチ燃焼気筒を複数燃焼サイクルに亘って一定とするディザ制御を適用し、内燃機関のトルク、回転数、インプット軸のトルクおよびドライブシャフトのトルクを所定時間に亘って測定した。そして、この測定によって得られた内燃機関のトルク、回転数、インプット軸のトルクおよびドライブシャフトのトルクの時系列データに対してFFT(Fast Fourier Transform)解析を適用し、周波数領域での解析・検討を行った。第2の実験の結果を図6に示す。 In the second experiment, the conventional dither control, that is, the dither control that keeps the rich combustion cylinder constant over multiple combustion cycles, is applied to the internal combustion engine of the power train to be tested, and the torque, rotation speed, and input of the internal combustion engine are applied. The shaft torque and the drive shaft torque were measured over a predetermined period of time. Then, FFT (Fast Fourier Transform) analysis is applied to the time-series data of the torque of the internal combustion engine, the number of revolutions, the torque of the input shaft, and the torque of the drive shaft obtained by this measurement, and the analysis / examination in the frequency domain is applied. Was done. The results of the second experiment are shown in FIG.
図6より明らかなように、従来のディザ制御を行った場合、内燃機関のトルクには回転0.5次の変動が発生している。また、この回転0.5次のトルク変動が、フライホイール、インプット軸およびドライブシャフトの共振を励起し、内燃機関の回転数、インプット軸のトルクおよびドライブシャフトのトルクにおいて12.8[Hz]の変動成分が非常に大きくなっている。 As is clear from FIG. 6, when the conventional dither control is performed, the torque of the internal combustion engine has a variation of 0.5th order of rotation. Further, this torque fluctuation of 0.5th order of rotation excites the resonance of the flywheel, the input shaft and the drive shaft, and the torque of the internal combustion engine, the torque of the input shaft and the torque of the drive shaft are 12.8 [Hz]. The variable component is very large.
また、第3の実験は、実験対象のパワートレーンの内燃機関に、本開示に係るディザ制御、すなわち、1燃焼サイクル毎にリッチ燃焼気筒を切り替えるディザ制御を適用した点以外は、第2の実験と同じである。第3の実験の結果を図7に示す。 Further, the third experiment is the second experiment except that the dither control according to the present disclosure, that is, the dither control for switching the rich combustion cylinder in each combustion cycle is applied to the internal combustion engine of the power train to be tested. Is the same as. The results of the third experiment are shown in FIG.
図7より明らかなように、本開示に係るディザ制御を行った場合、リッチ燃焼気筒で燃焼が生ずるタイミング、すなわち内燃機関のトルクが大きくなるタイミングがランダムに変化することで、ディザ制御に起因するトルク変動が様々な次数に分散される。このため、内燃機関のトルクの周波数特性では回転0.5次のトルク変動成分が抑制されている。また、内燃機関のトルクの回転0.5次のトルク変動成分が抑制されていることで、フライホイール、インプット軸およびドライブシャフトの共振を励起せず、内燃機関の回転数、インプット軸のトルクおよびドライブシャフトのトルクの変動が抑制されている。 As is clear from FIG. 7, when the dither control according to the present disclosure is performed, the timing at which combustion occurs in the rich combustion cylinder, that is, the timing at which the torque of the internal combustion engine increases, is randomly changed, which is caused by the dither control. Torque fluctuations are distributed to various orders. Therefore, in the frequency characteristic of the torque of the internal combustion engine, the torque fluctuation component of the 0.5th order of rotation is suppressed. Further, since the torque fluctuation component of the 0.5th order of the torque rotation of the internal combustion engine is suppressed, the resonance of the flywheel, the input shaft and the drive shaft is not excited, and the rotation speed of the internal combustion engine, the torque of the input shaft and the torque of the input shaft are suppressed. Fluctuations in the torque of the drive shaft are suppressed.
10 内燃機関
18 燃料噴射弁
24 三元触媒
26 GPF(フィルタ)
30 制御装置
32 CPU
35 制御プログラム
10
30
35 Control program
Claims (1)
Priority Applications (1)
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2020
- 2020-10-12 JP JP2020172017A patent/JP2022063656A/en active Pending
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