JP2024020903A - Engine device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジン装置に関する。 The present invention relates to an engine device.
従来、この種のエンジン装置としては、目標空燃比をリッチ空燃比とリーン空燃比とに交互に設定すると共に、空燃比センサの出力空燃比が目標空燃比となるように排気ガスの空燃比を制御するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このエンジン装置では、スカベンジが発生したときには、スカベンジが発生していないときに比べて、目標空燃比をリーン空燃比に設定しているときの目標空燃比のリーン度合いを大きくすることにより、排ガス中の未燃焼ガスを浄化している。 Conventionally, this type of engine device sets the target air-fuel ratio alternately to a rich air-fuel ratio and a lean air-fuel ratio, and also sets the air-fuel ratio of exhaust gas so that the output air-fuel ratio of the air-fuel ratio sensor becomes the target air-fuel ratio. A control method has been proposed (for example, see Patent Document 1). In this engine device, when scavenging occurs, the degree of leanness of the target air-fuel ratio when the target air-fuel ratio is set to a lean air-fuel ratio is increased compared to when scavenging does not occur. The unburned gas is purified.
粒子状物質を除去する粒子状物質除去フィルタを備えるエンジン装置では、粒子状物質除去フィルタでの粒子状物質の堆積量が多くなると、エンジンの排気の背圧が高くなり、推定されるスカベンジ率が実際のスカベンジ率より大きくなり、空燃比をストイキにするための補正量が過剰となる。このため、排気中の未燃焼ガス(HC)や不完全燃焼ガス(CO)が多くなり、エミッションが悪化する場合が生じる。 In an engine device equipped with a particulate matter removal filter that removes particulate matter, if the amount of particulate matter deposited on the particulate matter removal filter increases, the back pressure of the engine exhaust will increase, and the estimated scavenge rate will increase. The scavenging rate becomes larger than the actual scavenging rate, and the amount of correction for making the air-fuel ratio stoichiometric becomes excessive. For this reason, unburned gas (HC) and incompletely combusted gas (CO) in the exhaust gas increase, and emissions may deteriorate.
本発明のエンジン装置は、スカベンジ率が大きいときのエミッションの悪化を抑制することを主目的とする。 The main purpose of the engine device of the present invention is to suppress deterioration of emissions when the scavenge rate is large.
本発明のエンジン装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The engine device of the present invention employs the following means to achieve the above-mentioned main purpose.
本発明のエンジン装置は、
過給機とバルブタイミング可変機構とポート噴射弁と筒内噴射弁とを有するエンジンと、
前記エンジンからの排気を浄化する浄化触媒を有する浄化装置と、
前記浄化装置に供給される排気の空燃比である第1空燃比を検出する第1空燃比センサと、
前記浄化装置から排出される排気の空燃比である第2空燃比を検出する第2空燃比センサと、
前記エンジンからの排気に含まれる粒子状物質を除去する粒子状物質除去フィルタと、
前記エンジンの排気における触媒雰囲気のリッチ・リーンバランスをリーン判定値とリッチ判定値を用いて前記第1空燃比に基づいて前記第1空燃比が目標空燃比とするフィードフォワード制御を行なう制御装置と、
を備えるエンジン装置であって、
前記制御装置は、スカベンジ率に応じて前記リッチ・リーンバランスを前記リーン判定値と前記リッチ判定値を用いて前記第2空燃比センサにより検出される前記第2空燃比に基づいて第1空燃比を目標空燃比とするフィードバック制御に切り替える、
ことを特徴とする。
The engine device of the present invention includes:
An engine having a supercharger, a variable valve timing mechanism, a port injection valve, and an in-cylinder injection valve;
a purification device having a purification catalyst that purifies exhaust gas from the engine;
a first air-fuel ratio sensor that detects a first air-fuel ratio that is an air-fuel ratio of exhaust gas supplied to the purification device;
a second air-fuel ratio sensor that detects a second air-fuel ratio that is an air-fuel ratio of exhaust gas discharged from the purification device;
a particulate matter removal filter that removes particulate matter contained in exhaust from the engine;
A control device that performs feedforward control of the rich-lean balance of a catalyst atmosphere in the exhaust gas of the engine using a lean determination value and a rich determination value to make the first air-fuel ratio a target air-fuel ratio based on the first air-fuel ratio. ,
An engine device comprising:
The control device adjusts the rich/lean balance according to a scavenge rate to a first air-fuel ratio based on the second air-fuel ratio detected by the second air-fuel ratio sensor using the lean determination value and the rich determination value. Switch to feedback control with the target air-fuel ratio,
It is characterized by
本発明のエンジン装置では、過給機とバルブタイミング可変機構とポート噴射弁と筒内噴射弁とを有するエンジンと、エンジンからの排気を浄化する浄化触媒を有する浄化装置と、浄化装置に供給される排気の空燃比である第1空燃比を検出する第1空燃比センサと、浄化装置から排出される排気の空燃比である第2空燃比を検出する第2空燃比センサと、エンジンからの排気に含まれる粒子状物質を除去する粒子状物質除去フィルタと、エンジンの排気における触媒雰囲気のリッチ・リーンバランスをリーン判定値とリッチ判定値を用いて第1空燃比に基づいて第1空燃比を目標空燃比とするフィードフォワード制御を行なう制御装置と、を備える。制御装置は、スカベンジ率に応じてリッチ・リーンバランスをリーン判定値とリッチ判定値を用いて第2空燃比に基づいて第1空燃比を目標空燃比とするフィードバック制御に切り替える。スカベンジとは、吸気バルブと排気バルブとが共に回生された状態で吸気管から排気管へ空気が流れる現象であり、スカベンジ率は、例えば吸入空気量に対する吸気管から排気管へ流れる空気量として計算される。スカベンジ率が大きいときには、粒子状物質除去フィルタの粒子状物質の堆積量が多くなると、推定されるスカベンジ率(推定スカベンジ率)が実際のスカベンジ率(実スカベンジ率)より大きくなる。フィードフォワード制御の補正量はスカベンジ率が大きいほど大きくしているから、推定スカベンジ率が実スカベンジ率より大きくなると、空燃比をストイキとするための補正が過剰となる。このとき、空燃比が過剰なリッチとなり、排気中の未燃焼ガス(HC)や不完全燃焼ガス(CO)が多くなってエミッションが悪化する。こうした場合に、第2空燃比に基づいて第1空燃比を目標空燃比とするフィードバック制御に切り替えることにより、空燃比の過剰なリッチを抑制することができ、エミッションの悪化を抑制することができる。 The engine device of the present invention includes an engine having a supercharger, a variable valve timing mechanism, a port injection valve, and an in-cylinder injection valve, a purification device having a purification catalyst that purifies exhaust gas from the engine, and a purification device supplied to the purification device. a first air-fuel ratio sensor that detects a first air-fuel ratio that is the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the engine; a second air-fuel ratio sensor that detects the second air-fuel ratio that is the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the purification device; A particulate matter removal filter removes particulate matter contained in the exhaust gas, and a first air-fuel ratio is determined based on the first air-fuel ratio using a lean judgment value and a rich judgment value to determine the rich/lean balance of the catalyst atmosphere in the engine exhaust gas. and a control device that performs feedforward control to set the target air-fuel ratio to the target air-fuel ratio. The control device switches the rich-lean balance to feedback control in which the first air-fuel ratio is set as the target air-fuel ratio based on the second air-fuel ratio using the lean determination value and the rich determination value according to the scavenge rate. Scavenge is a phenomenon in which air flows from the intake pipe to the exhaust pipe when both the intake and exhaust valves are regenerated.Scavenge rate is calculated as the amount of air flowing from the intake pipe to the exhaust pipe relative to the amount of intake air. be done. When the scavenge rate is large and the amount of particulate matter deposited on the particulate matter removal filter increases, the estimated scavenge rate (estimated scavenge rate) becomes larger than the actual scavenge rate (actual scavenge rate). Since the correction amount of the feedforward control is increased as the scavenge rate increases, when the estimated scavenge rate becomes larger than the actual scavenge rate, the correction for making the air-fuel ratio stoichiometric becomes excessive. At this time, the air-fuel ratio becomes excessively rich, and the amount of unburned gas (HC) and incompletely combusted gas (CO) in the exhaust gas increases, resulting in poor emissions. In such a case, by switching to feedback control in which the first air-fuel ratio is set as the target air-fuel ratio based on the second air-fuel ratio, it is possible to suppress excessive richness of the air-fuel ratio and suppress deterioration of emissions. .
本発明のエンジン装置において、前記制御装置は、前記第2空燃比に基づくフィードバック制御に切り替えたときには前記リーン判定値をストイキ側に変更するものとしてもよい。こうすれば、触媒雰囲気が過剰にリーンとなるのを抑制することができる。 In the engine device of the present invention, the control device may change the lean determination value to a stoichiometric side when switching to feedback control based on the second air-fuel ratio. In this way, it is possible to prevent the catalyst atmosphere from becoming excessively lean.
本発明のエンジン装置において、前記制御装置は、前記第2空燃比に基づくフィードバック制御に切り替えたときには目標空燃比のリッチ側の値をリッチ側に拡大するものとしてもよい。こうすれば、触媒雰囲気がリーンになったときに素早くリッチ側にすることができる。この結果、触媒雰囲気が過剰にリーンとなるのを抑制することができる。 In the engine device of the present invention, the control device may expand a rich-side value of the target air-fuel ratio to a rich side when switching to feedback control based on the second air-fuel ratio. In this way, when the catalyst atmosphere becomes lean, it can be quickly changed to the rich side. As a result, it is possible to prevent the catalyst atmosphere from becoming excessively lean.
本発明のエンジン装置において、前記制御装置は、前記第1空燃比に基づくフィードフォワード制御を実行している最中は前記第2空燃比に基づくフィードバック制御の補正値の学習を許可し、前記第2空燃比に基づくフィードバック制御を実行している最中は前記第2空燃比に基づくフィードバック制御の補正値の学習を禁止するものとしてもよい。こうすれば、推定スカベンジ率と実スカベンジ率とが乖離していることによって学習条件が適切ではない状態での第2空燃比に基づくフィードバック制御の補正値の学習を抑止することができる。 In the engine device of the present invention, the control device may permit learning of a correction value for feedback control based on the second air-fuel ratio while executing feedforward control based on the first air-fuel ratio; Learning of the correction value for the feedback control based on the second air-fuel ratio may be prohibited while the feedback control based on the second air-fuel ratio is being executed. In this way, it is possible to prevent learning of the correction value for the feedback control based on the second air-fuel ratio in a state where the learning conditions are not appropriate due to a discrepancy between the estimated scavenge rate and the actual scavenge rate.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, a mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例としてのエンジン装置10の構成の概略を示す構成図であり、図2は、エンジン装置10が備える電子制御ユニット70の入出力信号の一例を示す説明図である。実施例のエンジン装置10は、エンジン12からの動力を用いて走行する一般的な車両や、エンジン12に加えてモータを備える各種のハイブリッド車両に搭載され、図1や図2に示すように、エンジン12と、可変バルブタイミング機構15と、過給機40と、浄化装置37と、PMフィルタ38と、燃料供給装置16と、電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of an
エンジン12は、燃料タンク11から供給されるガソリンや軽油などの燃料を用いて動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン12は、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁28と、燃焼室31内に燃料を噴射する筒内噴射弁29と、点火プラグ32とを有する。筒内噴射弁29は燃焼室31の頂部の略中央に配置されており、燃料をスプレー状に噴射する。点火プラグ32は、筒内噴射弁29からスプレー状に噴霧される燃料に点火できるように筒内噴射弁29の近傍に配置されている。
The
エンジン12は、ポート噴射弁28と筒内噴射弁29とを有することにより、ポート噴射モードと筒内噴射モードと共用噴射モードとのうちの何れかで運転可能となっている。実施例では、全燃料噴射量に対するポート噴射弁28による燃料噴射量の割合をポート噴射割合Rp(0≦Rp≦1)としており、ポート噴射モードはポート噴射割合Rpが値1の場合であり、筒内噴射モードはポート噴射割合Rpが値0の場合であり、共用噴射モードではポート噴射割合Rpが値0より大きく値1より小さい場合(0<Rp<1の場合)である。
The
ポート噴射モードでは、エアクリーナ22により清浄された空気を吸気管23に吸入してインタークーラ25、スロットルバルブ26、サージタンク27の順に通過させ、吸気管23のサージタンク27よりも下流側の ポート噴射弁28から燃料を噴射し、空気と
燃料とを混合する。この混合気を吸気バルブ30を介して燃焼室31に吸入し、点火プラグ32による電気火花によって爆発燃焼させる。そして、爆発燃焼によるエネルギにより押し下げられるピストン33の往復運動をクランクシャフト14の回転運動に変換する。筒内噴射モードでは、ポート噴射モードと同様に空気を燃焼室31に吸入し、吸気行程や圧縮行程あるいは膨張行程において筒内噴射弁29から1回または複数回に分けて燃料を噴射し、点火プラグ32による電気火花により爆発燃焼させてクランクシャフト14の回転運動を得る。特に膨張行程で燃料噴射する場合には筒内噴射弁29から噴射したスプレー状の燃料に点火できるように膨張行程での筒内噴射弁29の燃料噴射と点火プラグ32の点火とが同期して行なわれる。共用噴射モードでは、空気を燃焼室31に吸入する際にポート噴射弁28から燃料を噴射すると共に吸気行程や圧縮行程あるいは膨張行程において筒内噴射弁29から1回または複数回に分けて燃料を噴射し、点火プラグ32による電気火花により爆発燃焼させてクランクシャフト14の回転運動を得る。
In the port injection mode, air purified by the
燃焼室31から排気バルブ34を介して排気管35に排出される排気は、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)の有害成分を浄化する触媒(三元触媒)を有する浄化装置37と排気中の粒子状物質(煤など)を除去するPMフィルタ38とを介して外気に排出される。なお、クランクシャフト14には、エンジン12をクランキングする図示しないスタータと、エンジン12の動力により発電するオルタネータ48とが取り付けられている。オルタネータ48は、図示しないバッテリからエンジン冷却系38のファンモータ38dやウォーターポンプ38eなどに電力を供給する電力ラインに発電した電力を供給する。
Exhaust gas discharged from the
可変バルブタイミング機構15は、、燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ30を開閉するインテークカムシャフトの回転位置を進角したり遅角したりして吸気バルブ30の開閉タイミングを変更すると共に排気バルブ34を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を進角したり遅角したりして排気バルブ34の開閉タイミングを変更する周知の機構として構成されている。
The variable
燃料供給装置16は、燃料タンク11と、フィードポンプ11pと、低圧供給管17と、高圧ポンプ18と、高圧供給管19と、を備える。燃料タンク11からの燃料はフィードポンプ11pにより圧送されて低圧供給管17を介してポート噴射弁28に供給されている。フィードポンプ11pは、図示しないバッテリからの電力の供給を受けて作動する電動ポンプとして構成されており、燃料タンク11に配置されている。なお、図示しないが、低圧供給管17にはフィードポンプ11p側からポート噴射弁28側の方向の燃料の流れを許容すると共に逆方向の燃料の流れを規制する逆止弁も取り付けられている。また、低圧供給管17からの燃料は高圧ポンプ18により圧送されて高圧供給管19を介して筒内噴射弁29に供給されている。高圧ポンプ18は、エンジン12からの動力(実施例では、吸気バルブ30を開閉するインテークカムシャフトの回転)により駆動されるポンプとして構成されている。高圧ポンプ18は、その吸入口に接続されて燃料を加圧する際に開閉する電磁バルブ18aと、その吐出口に接続されて燃料の逆流を規制すると共に高
圧供給管19内の燃圧を保持するチェックバルブ18bと、エンジン12の回転(インテークカムシャフトの回転)により作動するプランジャ18cとを有し、エンジン12の運転中に電磁バルブ18aが開弁されたときに低圧供給管17の燃料を吸入し、電磁バルブ18aが閉弁されたときにプランジャ18cによって圧縮した燃料をチェックバルブ18bを介して高圧供給管19に断続的に送り込むことにより、高圧供給管19に供給する燃料を加圧する。なお、高圧ポンプ18の駆動時には、低圧供給管17内の燃圧や高圧供給管19内の燃圧(燃料の圧力)は、エンジン12の回転(インテークカムシャフトの回転)に応じて脈動する。
The
過給機40は、ターボチャージャとして構成されており、コンプレッサ41と、タービン42と、回転軸43と、ウェイストゲートバルブ44と、ブローオフバルブ45とを備える。コンプレッサ41は、吸気管23のインタークーラ25よりも上流側に配置されている。タービン42は、排気管35の浄化装置37よりも上流側に配置されている。回転軸43は、コンプレッサ41とタービン42とを連結する。ウェイストゲートバルブ44は、排気管35におけるタービン42よりも上流側と下流側とを連絡するバイパス管36に設けられており、電子制御ユニット70により制御される。ブローオフバルブ45は、吸気管23におけるコンプレッサ41よりも上流側と下流側とを連絡するバイパス管24に設けられており、電子制御ユニット70により制御される。
The
この過給機40では、ウェイストゲートバルブ44の開度の調節により、バイパス管36を流通する排気量とタービン42を流通する排気量との分配比が調節され、タービン42の回転駆動力が調節され、コンプレッサ41による圧縮空気量が調節され、エンジン12の過給圧(吸気圧)が調節される。ここで、分配比は、詳細には、ウェイストゲートバルブ44の開度が小さいほど、バイパス管36を流通する排気量が少なくなると共にタービン42を流通する排気量が多くなるように調節される。なお、エンジン12は、ウェイストゲートバルブ44が全開のときには、過給機40を備えない自然吸気タイプのエンジンと同様に動作可能になっている。
In this
また、過給機40では、吸気管23におけるコンプレッサ41よりも下流側の圧力が上流側の圧力よりもある程度高いときに、ブローオフバルブ45を開弁させることにより、コンプレッサ41よりも下流側の余剰圧力を解放することができる。なお、ブローオフバルブ45は、電子制御ユニット70により制御されるバルブに代えて、吸気管23におけるコンプレッサ41よりも下流側の圧力が上流側の圧力よりもある程度高くなると開弁する逆止弁として構成されるものとしてもよい。
In addition, in the
電子制御ユニット70は、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUに加えて、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、データを記憶保持する不揮発性のフラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを備える。電子制御ユニット70には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。
The
電子制御ユニット70に入力される信号としては、例えば、燃料タンク11内の圧力を検出する内圧センサ11aからのタンク内圧Ptnkや、エンジン12のクランクシャフ
ト14の回転位置を検出するクランクポジションセンサ14aからのクランク角θcr、エンジン12の冷却水の温度を検出する図示しない水温センサからの冷却水温Tw、スロットルバルブ26の開度を検出するスロットルポジションセンサ26aからのスロットル開度THを挙げることができる。吸気バルブ30を開閉するインテークカムシャフトや排気バルブ34を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出する図示しないカムポジションセンサからのカムポジションθcaも挙げることができる。吸気管23のコンプレッサ41よりも上流側に取り付けられたエアフローメータ23aからの吸入空気量Qaや、吸気管23のコンプレッサ41よりも上流側に取り付けられた吸気温センサ23tからの吸気温Tin、吸気管23のコンプレッサ41よりも上流側に取り付けられた吸気圧センサ23bからの吸気圧(コンプレッサ前圧)Pin、吸気管23のコンプレッサ41とインタークーラ25との間に取り付けられた過給圧センサ23cからの過給圧Pcも挙げることができる。サージタンク27に取り付けられたサージ圧センサ27aからのサージ圧(スロットル後圧)Psや、サージタンク27に取り付けられた温度センサ27bからのサージ温度Tsも挙げることができる。ポート噴射弁28に供給する燃料の燃圧を検出する燃圧センサ28aからの低圧燃圧Pfpや筒内噴射弁29に供給する燃料の燃圧を検出する燃圧センサ29aからの高圧燃圧Pfdも挙げることができる。排気管35の浄化装置37よりも上流側に取り付けられたフロント空燃比センサ35aからのフロント空燃比AF1や、排気管35の浄化装置37の下流側に取り付けられたリヤ空燃比センサ35bからのリヤ空燃比AF2、排気管35に取り付けられたエキゾースト圧センサ35cからのエキゾースト圧Pex、PMフィルタ38の上流側および下流側に取り付けられた差圧センサ39からのフィルタ差圧Ppmも挙げることができる。
Examples of signals input to the
電子制御ユニット70からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。電子制御ユニット70から出力される信号としては、例えば、可変バルブタイミング機構15への制御信号や、スロットルバルブ26への制御信号、ポート噴射弁28への制御信号、筒内噴射弁29への制御信号、点火プラグ32への制御信号を挙げることができる。ウェイストゲートバルブ44への制御信号や、ブローオフバルブ45への制御信号、電磁バルブ18aへの制御信号も挙げることができる。
Various control signals are output from the
電子制御ユニット70は、エンジン12の回転数Neや負荷率(エンジン12の1サイクルあたりの行程容積に対する1サイクルで実際に吸入される空気の容積の割合)KLを演算している。回転数Neは、クランクポジションセンサ14aからのクランク角θcrに基づいて演算される。負荷率KLは、エアフローメータ23aからの吸入空気量Qaと回転数Neとに基づいて演算される。電子制御ユニット70は、吸入空気量に対する吸気管から排気管へ流れる空気量の比であるスカベンジ率Scを演算している。実施例では、スカベンジ率Scは、吸気管23の圧力(サージ圧センサ27aからのサージ圧Ps)と排気管35の圧力(エキゾースト圧センサ35cからのエキゾースト圧Pex)との差圧とスカベンジ率Scとの関係を実験や機械学習などにより予め定めてスカベンジ率設定用マップとして記憶し、吸気管23の圧力と排気管35の圧力との差圧が与えられるとマップから対応するスカベンジ率を導出することにより演算するものとした。
The
こうして構成された実施例のエンジン装置10では、電子制御ユニット70は、エンジン12の要求負荷率KL*に基づいて、スロットルバルブ26の開度を制御する吸入空気量制御や、ポート噴射弁28からの燃料噴射や筒内噴射弁29からの燃料噴射を制御する燃料噴射制御、点火プラグ32の点火時期を制御する点火制御、ウェイストゲートバルブ44の開度を制御する過給制御、電磁バルブ18aの開閉による高圧供給管19の燃圧制御などが行なわれる。燃料噴射制御には、ポート噴射弁28からの燃料噴射量や筒内噴射弁29からの燃料噴射量を設定する燃料噴射量の設定やポート噴射弁28の噴射時期や筒内噴射弁29の噴射時期を設定する燃料噴射時期の設定が含まれる。
In the
次に、実施例のエンジン装置10の動作、特に、浄化装置37における触媒雰囲気のリッチ・リーンバランスの制御の際の動作について説明する。図3は、電子制御ユニット70により実行される触媒雰囲気のリッチ・リーンバランスの制御切替処理の一例を示すフローチャートである。
Next, the operation of the
制御切替処理が実行されると、電子制御ユニット70は、まず、スカベンジ領域であるか否かを判定する(ステップS100)。スカベンジ領域であるか否かの判定は、スカベンジ率が閾値(例えば2%や5%など)以上であるか否かを判定することにより行なうことができる。
When the control switching process is executed, the
ステップS100でスカベンジ領域ではないと判定したときには、触媒雰囲気のリッチ・リーンバランスのフロント空燃比AF1に基づくフィードフォワード制御を行なうと共に(ステップS110)、触媒雰囲気のリッチ・リーンバランスのリヤ空燃比AF2に基づくフィードフォワード制御の補正値の学習を許可して(ステップS120)、本処理を終了する。触媒雰囲気のリッチ・リーンバランスのフロント空燃比AF1に基づくフィードフォワード制御は、フロント空燃比AF1が予め定めたリーン判定値を上回ったときに目標フロント空燃比AF1*にリッチ目標値を設定し、フロント空燃比AF1が予め定めたリッチ判定値を下回ったときに目標フロント空燃比AF1*にリーン目標値を設定し、フロント空燃比AF1が目標フロント空燃比AF1*となるように燃料噴射量を制御することにより行なう。 When it is determined in step S100 that the scavenge region is not present, feedforward control is performed based on the front air-fuel ratio AF1 in the rich-lean balance of the catalyst atmosphere (step S110), and the rear air-fuel ratio AF2 is adjusted to the rear air-fuel ratio AF2 in the rich-lean balance of the catalyst atmosphere. The learning of the correction value for the feedforward control based on the feedforward control is permitted (step S120), and the present process ends. Feedforward control based on the front air-fuel ratio AF1 in the rich-lean balance of the catalyst atmosphere sets a rich target value to the target front air-fuel ratio AF1* when the front air-fuel ratio AF1 exceeds a predetermined lean judgment value, and When the air-fuel ratio AF1 falls below a predetermined rich judgment value, a lean target value is set for the target front air-fuel ratio AF1*, and the fuel injection amount is controlled so that the front air-fuel ratio AF1 becomes the target front air-fuel ratio AF1*. Do it by doing this.
ステップS100でスカベンジ領域であると判定したときには、触媒雰囲気のリッチ・リーンバランスのリヤ空燃比AF2に基づくフィードバック制御を行なう(ステップS130)。このフィードバック制御は、リヤ空燃比AF2が予め定めたリーン判定値を上回ったときに目標フロント空燃比AF1*にリッチ目標値を設定し、リヤ空燃比AF2が予め定めたリッチ判定値を下回ったときに目標フロント空燃比AF1*をリーン目標値に設定し、フロント空燃比AF1が目標フロント空燃比AF1*となるように燃料噴射量を制御することにより行なう。スカベンジ領域では、PMフィルタ38の粒子状物質の堆積量が多くなると、スカベンジにおける背圧(排気管35の圧力)が大きくなり、演算されるスカベンジ率Scが実際のスカベンジ率より大きくなる。このため、触媒雰囲気のリッチ・リーンバランスのフロント空燃比AF1に基づくフィードフォワード制御を実行すると、空燃比AFをストイキにするためのストイキ補正が過剰となり、触媒雰囲気がリッチとなる。これを回避するために、リヤ空燃比AF2に基づくフィードバック制御により行なうのである。
When it is determined in step S100 that the vehicle is in the scavenge region, feedback control is performed based on the rear air-fuel ratio AF2 of the rich-lean balance of the catalyst atmosphere (step S130). This feedback control sets a rich target value to the target front air-fuel ratio AF1* when the rear air-fuel ratio AF2 exceeds a predetermined lean judgment value, and when the rear air-fuel ratio AF2 falls below a predetermined rich judgment value. This is done by setting the target front air-fuel ratio AF1* to a lean target value and controlling the fuel injection amount so that the front air-fuel ratio AF1 becomes the target front air-fuel ratio AF1*. In the scavenging region, when the amount of particulate matter deposited on the
この際、リーン判定値をストイキ側に変更し(ステップS140)、目標フロント空燃比AF1*のリッチ目標値をリッチ側に拡大する(ステップS150)。リーン判定値のストイキ側への変更量は、例えば空燃比として0.2や0.3,0.4などを用いることができる。このようにリーン判定値をストイキ側に変更することにより、触媒雰囲気がリーン状態である時間を短くして排気中の窒素酸化物NOxの増加を抑制することができる。目標フロント空燃比AF1*のリッチ目標値のリッチ側への拡大量は、例えば空燃比として0.2や0.3,0.4などを用いることができる。このように目標フロント空燃比AF1*のリッチ目標値をリッチ側に拡大することにより、触媒雰囲気がリーンになったときに素早くリッチ側にすることができ、排気中の窒素酸化物NOxの増加を抑制することができる。 At this time, the lean determination value is changed to the stoichiometric side (step S140), and the rich target value of the target front air-fuel ratio AF1* is expanded to the rich side (step S150). The amount of change in the lean determination value toward the stoichiometric side may be, for example, 0.2, 0.3, or 0.4 as the air-fuel ratio. By changing the lean determination value to the stoichiometric side in this manner, it is possible to shorten the time that the catalyst atmosphere is in a lean state and suppress an increase in nitrogen oxide NOx in the exhaust gas. The amount of expansion of the rich target value of the target front air-fuel ratio AF1* to the rich side can be, for example, 0.2, 0.3, 0.4, etc. as the air-fuel ratio. By expanding the rich target value of the target front air-fuel ratio AF1* to the rich side in this way, it is possible to quickly change the catalyst atmosphere to the rich side when it becomes lean, thereby reducing the increase in nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas. Can be suppressed.
そして、触媒雰囲気のリッチ・リーンバランスのリヤ空燃比AF2に基づくフィードフォワード制御の補正値の学習を禁止し(ステップS150)、本処理を終了する。リヤ空燃比AF2に基づくフィードフォワード制御の補正値の学習を禁止するのは、リーン判定値をストイキ側に変更したり標フロント空燃比AF1*のリッチ目標値をリッチ側に拡大することによって適正でない補正値が学習されるのを抑止するためである。 Then, learning of the correction value for the feedforward control based on the rear air-fuel ratio AF2 of the rich/lean balance of the catalyst atmosphere is prohibited (step S150), and the present process ends. It is inappropriate to prohibit learning of the feedforward control correction value based on the rear air-fuel ratio AF2 by changing the lean judgment value to the stoichiometric side or expanding the rich target value of the standard front air-fuel ratio AF1* to the rich side. This is to prevent the correction value from being learned.
図4は、スカベンジ率Scとフロント空燃比センサ35aの出力と比較例および実施例におけるストイキ補正、目標フロント空燃比AF1*、実フロント空燃比AF1、実リヤ空燃比AF2の時間変化の一例を示す説明図である。比較例としては、スカベンジ領域においても触媒雰囲気のリッチ・リーンバランスをフロント空燃比AF1に基づくフィードフォワード制御により行なったものを用いた。比較例では、スカベンジ領域でもフロント空燃比AF1に基づくフィードフォワード制御を行なうため、空燃比AFをストイキにするためのストイキ補正が過剰となり、触媒雰囲気がリッチとなってしまう。一方、実施例では、スカベンジ領域では触媒雰囲気のリッチ・リーンバランスをリヤ空燃比AF2に基づくフィードバック制御により行なうため、ストイキ補正は安定する。
FIG. 4 shows an example of temporal changes in the scavenging rate Sc, the output of the front air-
以上説明した実施例のエンジン装置10では、スカベンジ領域であると判定したときには、触媒雰囲気のリッチ・リーンバランスのリヤ空燃比AF2に基づくフィードバック制御を行なう。これにより、スカベンジ領域でも触媒雰囲気のリッチ・リーンバランスのフロント空燃比AF1に基づくフィードフォワード制御を行なう場合に比して、ストイキ補正が過剰となるのを抑制することができる。
In the
実施例のエンジン装置10では、スカベンジ領域で触媒雰囲気のリッチ・リーンバランスのリヤ空燃比AF2に基づくフィードバック制御を行なう際には、リーン判定値をストイキ側に変更する。これにより、触媒雰囲気がリーン状態である時間を短くして排気中の窒素酸化物NOxの増加を抑制することができる。
In the
実施例のエンジン装置10では、スカベンジ領域で触媒雰囲気のリッチ・リーンバランスのリヤ空燃比AF2に基づくフィードバック制御を行なう際には、目標フロント空燃比AF1*のリッチ目標値をリッチ側に拡大する。これにより、触媒雰囲気がリーンになったときに素早くリッチ側にすることができ、排気中の窒素酸化物NOxの増加を抑制することができる。
In the
実施例のエンジン装置10では、エンジン12として、筒内噴射弁29が燃焼室31の頂部の略中央に配置されているものを用いたが、筒内噴射弁29が燃焼室31の側壁(サイド)に配置されているエンジンを用いるものとしても構わない。
In the
実施例のエンジン装置10では、過給機40は、吸気管23に配置されるコンプレッサ41と排気管35に配置されるタービン42とが回転軸43を介して連結されるターボチャージャとして構成されるものとした。しかし、これに代えて、エンジン12やモータにより駆動されるコンプレッサが吸気管23に配置されるスーパーチャージャとして構成されるものとしてもよい。
In the
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、過給機40が「過給機」に相当し、ポート噴射弁28が「ポート噴射弁」に相当し、筒内噴射弁29が「筒内噴射弁」に相当し、エンジン12が「エンジン」に相当し、浄化装置37が「浄化装置」に相当し、電子制御ユニット70が「制御装置」に相当する。
The correspondence between the main elements of the embodiments and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be explained. In the embodiment, the
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要
素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
The correspondence relationship between the main elements of the examples and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is that the example implements the invention described in the column of means for solving the problem. Since this is an example for specifically explaining a form for solving the problem, it is not intended to limit the elements of the invention described in the column of means for solving the problems. In other words, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problem should be based on the description in that column, and the examples are based on the description of the invention described in the column of means for solving the problem. This is just one specific example.
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 Although the embodiments of the present invention have been described above using examples, the present invention is not limited to these examples in any way, and may be modified in various forms without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented.
本発明は、エンジン装置の製造産業などに利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the manufacturing industry of an engine device, etc.
10 エンジン装置、11 燃料タンク、11a 内圧センサ、11p フィードポンプ、12 エンジン、14 クランクシャフト、14a クランクポジションセンサ、15 可変バルブタイミング機構、16 燃料供給装置、17 低圧供給管、18 高圧ポンプ、18a 電磁バルブ、18b チェックバルブ、18c プランジャ、19 高圧供給管、22 エアクリーナ、23 吸気管、23a エアフローメータ、23b 吸気圧センサ、23c 過給圧センサ、24 バイパス管、25 インタークーラ、26 スロットルバルブ、26a スロットルポジションセンサ、27 サージタンク、27a サージ圧センサ、27b 温度センサ、28 筒内噴射弁、28a 燃圧センサ、29 吸気バルブ、30 燃焼室、31 点火プラグ、32 ピストン、34 排気バルブ、35 排気管、35a フロント空燃比センサ、35b リヤ空燃比センサ、35c エキゾースト圧センサ、36 バイパス管、37 浄化装置、38 PMフィルタ、39 差圧センサ、40 過給機、41 コンプレッサ、42 タービン、43 回転軸、44 ウェイストゲートバルブ、45 ブローオフバルブ、70 電子制御ユニット。 10 engine device, 11 fuel tank, 11a internal pressure sensor, 11p feed pump, 12 engine, 14 crankshaft, 14a crank position sensor, 15 variable valve timing mechanism, 16 fuel supply device, 17 low pressure supply pipe, 18 high pressure pump, 18a electromagnetic Valve, 18b Check valve, 18c Plunger, 19 High pressure supply pipe, 22 Air cleaner, 23 Intake pipe, 23a Air flow meter, 23b Intake pressure sensor, 23c Supercharging pressure sensor, 24 Bypass pipe, 25 Intercooler, 26 Throttle valve, 26a Throttle Position sensor, 27 Surge tank, 27a Surge pressure sensor, 27b Temperature sensor, 28 In-cylinder injection valve, 28a Fuel pressure sensor, 29 Intake valve, 30 Combustion chamber, 31 Spark plug, 32 Piston, 34 Exhaust valve, 35 Exhaust pipe, 35a Front air-fuel ratio sensor, 35b Rear air-fuel ratio sensor, 35c Exhaust pressure sensor, 36 Bypass pipe, 37 Purifier, 38 PM filter, 39 Differential pressure sensor, 40 Supercharger, 41 Compressor, 42 Turbine, 43 Rotating shaft, 44 Waste Gate valve, 45 blow-off valve, 70 electronic control unit.
Claims (4)
前記エンジンからの排気を浄化する浄化触媒を有する浄化装置と、
前記浄化装置に供給される排気の空燃比である第1空燃比を検出する第1空燃比センサと、
前記浄化装置から排出される排気の空燃比である第2空燃比を検出する第2空燃比センサと、
前記エンジンからの排気に含まれる粒子状物質を除去する粒子状物質除去フィルタと、
前記エンジンの排気における触媒雰囲気のリッチ・リーンバランスをリーン判定値とリッチ判定値を用いて前記第1空燃比センサにより検出される前記第1空燃比を目標空燃比とするフィードフォワード制御を行なう制御装置と、
を備えるエンジン装置であって、
前記制御装置は、スカベンジ率に応じて前記リッチ・リーンバランスを前記リーン判定値と前記リッチ判定値を用いて前記第2空燃比センサにより検出される前記第2空燃比に基づいて第1空燃比を目標空燃比とするフィードバック制御に切り替える、
ことを特徴とするエンジン装置。 An engine having a supercharger, a variable valve timing mechanism, a port injection valve, and an in-cylinder injection valve;
a purification device having a purification catalyst that purifies exhaust gas from the engine;
a first air-fuel ratio sensor that detects a first air-fuel ratio that is an air-fuel ratio of exhaust gas supplied to the purification device;
a second air-fuel ratio sensor that detects a second air-fuel ratio that is an air-fuel ratio of exhaust gas discharged from the purification device;
a particulate matter removal filter that removes particulate matter contained in exhaust from the engine;
control for performing feedforward control to set the first air-fuel ratio detected by the first air-fuel ratio sensor as a target air-fuel ratio using a lean judgment value and a rich judgment value to determine the rich-lean balance of a catalyst atmosphere in the exhaust gas of the engine; a device;
An engine device comprising:
The control device adjusts the rich/lean balance according to a scavenge rate to a first air-fuel ratio based on the second air-fuel ratio detected by the second air-fuel ratio sensor using the lean determination value and the rich determination value. Switch to feedback control with the target air-fuel ratio,
An engine device characterized by:
前記制御装置は、前記第2空燃比に基づくフィードバック制御に切り替えたときには前記リーン判定値をストイキ側に変更する、
エンジン装置。 The engine device according to claim 1,
The control device changes the lean determination value to a stoichiometric side when switching to feedback control based on the second air-fuel ratio.
engine equipment.
前記制御装置は、前記第2空燃比に基づくフィードバック制御に切り替えたときには目標空燃比のリッチ側の値をリッチ側に拡大する、
エンジン装置。 The engine device according to claim 1,
The control device expands a rich side value of the target air fuel ratio to a rich side when switching to feedback control based on the second air fuel ratio.
engine equipment.
前記制御装置は、前記第1空燃比に基づくフィードフォワード制御を実行している最中は前記第2空燃比に基づくフィードバック制御の補正値の学習を許可し、前記第2空燃比に基づくフィードバック制御を実行している最中は前記第2空燃比に基づくフィードバック制御の補正値の学習を禁止する、
エンジン装置。 An engine device according to any one of claims 1 to 3, comprising:
The control device allows learning of a correction value for feedback control based on the second air-fuel ratio while performing feedforward control based on the first air-fuel ratio, and performs feedback control based on the second air-fuel ratio. Prohibits learning of a correction value for feedback control based on the second air-fuel ratio while executing the second air-fuel ratio;
engine equipment.
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