JP2024020903A - Engine device - Google Patents

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宏彰 辻
Hiroaki Tsuji
祐輔 岡
Yusuke Oka
憲二 井下
Kenji Inoshita
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress deterioration in emission when a scavenge rate is large.
SOLUTION: An engine device executes feed-forward control on the rich-lean balance of a catalyst atmosphere in engine exhaust gas by using a lean determination value and a rich determination value and by setting, as a targe air-fuel ratio, a first air-fuel ratio detected by a first air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio of the exhaust gas supplied to an emission control device. At that time, according to a scavenging rate, the control is switched to feedback control of the rich-lean balance, in which the lean determination value and the rich determination value are used and a target air-fuel ratio is set to the first air-fuel ratio based on a second air-fuel ratio detected by a second air-fuel ratio sensor for detecting an air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the emission control device.
SELECTED DRAWING: Figure 3
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

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.

特開2017-057760号公報JP2017-057760A

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.

本発明の実施例のエンジン装置10の構成の概略を示す構成図である。1 is a configuration diagram schematically showing the configuration of an engine device 10 according to an embodiment of the present invention. 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。7 is an explanatory diagram showing an example of input/output signals of the electronic control unit 70. FIG. 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。7 is a flowchart illustrating an example of a rich/lean balance control switching process of the catalyst atmosphere executed by the electronic control unit 70. FIG. スカベンジ領域での比較例と実施例におけるストイキ補正、目標フロント空燃比、実フロント空燃比、実リヤ空燃比の時間変化の一例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of time changes in stoichiometric correction, target front air-fuel ratio, actual front air-fuel ratio, and actual rear air-fuel ratio in a comparative example and an example in a scavenge region.

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 engine device 10 as an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of input/output signals of an electronic control unit 70 included in the engine device 10. be. The engine device 10 of the embodiment is installed in a general vehicle that runs using power from an engine 12 and various hybrid vehicles that include a motor in addition to the engine 12, and as shown in FIGS. 1 and 2, It includes an engine 12, a variable valve timing mechanism 15, a supercharger 40, a purification device 37, a PM filter 38, a fuel supply device 16, and an electronic control unit 70.

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 engine 12 is configured as an internal combustion engine that outputs power using fuel such as gasoline or diesel oil supplied from the fuel tank 11. This engine 12 includes a port injection valve 28 that injects fuel into an intake port, an in-cylinder injection valve 29 that injects fuel into a combustion chamber 31, and a spark plug 32. The in-cylinder injection valve 29 is arranged approximately at the center of the top of the combustion chamber 31, and injects fuel in a spray form. The spark plug 32 is arranged near the in-cylinder injection valve 29 so as to ignite the fuel sprayed from the in-cylinder injection valve 29.

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 engine 12 has a port injection valve 28 and an in-cylinder injection valve 29, so that it can be operated in any one of a port injection mode, an in-cylinder injection mode, and a shared injection mode. In the embodiment, the ratio of the fuel injection amount by the port injection valve 28 to the total fuel injection amount is set as the port injection ratio Rp (0≦Rp≦1), and the port injection mode is a case where the port injection ratio Rp is the value 1, The in-cylinder injection mode is when the port injection ratio Rp is 0, and the shared injection mode is when the port injection ratio Rp is greater than 0 and smaller than 1 (0<Rp<1).

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 air cleaner 22 is sucked into the intake pipe 23, passes through the intercooler 25, throttle valve 26, and surge tank 27 in this order, and performs port injection on the downstream side of the surge tank 27 in the intake pipe 23. Fuel is injected from the valve 28 to mix air and fuel. This air-fuel mixture is sucked into the combustion chamber 31 through the intake valve 30, and exploded and combusted by electric sparks from the ignition plug 32. Then, the reciprocating motion of the piston 33, which is pushed down by the energy generated by the explosive combustion, is converted into the rotational motion of the crankshaft 14. In the direct injection mode, air is sucked into the combustion chamber 31 in the same way as in the port injection mode, and fuel is injected from the direct injection valve 29 once or multiple times during the intake stroke, compression stroke, or expansion stroke, and ignition is performed. The electrical spark generated by the plug 32 causes explosive combustion and rotational movement of the crankshaft 14 is obtained. In particular, when injecting fuel during the expansion stroke, the fuel injection from the in-cylinder injection valve 29 and the ignition from the spark plug 32 during the expansion stroke are synchronized so that the sprayed fuel injected from the in-cylinder injection valve 29 can be ignited. It is done. In the shared injection mode, fuel is injected from the port injection valve 28 when air is taken into the combustion chamber 31, and fuel is injected from the in-cylinder injection valve 29 once or multiple times during the intake stroke, compression stroke, or expansion stroke. The fuel is injected and exploded and combusted by the electric spark from the spark plug 32 to obtain rotational motion of the crankshaft 14.

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 combustion chamber 31 to the exhaust pipe 35 via the exhaust valve 34 is processed by a catalyst (three-way catalyst) that purifies harmful components such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NOx). ) and a PM filter 38 that removes particulate matter (such as soot) in the exhaust gas, and is discharged to the outside air. Incidentally, a starter (not shown) that cranks the engine 12 and an alternator 48 that generates electricity using the power of the engine 12 are attached to the crankshaft 14 . The alternator 48 supplies generated power from a battery (not shown) to a power line that supplies power to the fan motor 38d, water pump 38e, etc. of the engine cooling system 38.

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 valve timing mechanism 15 changes the opening and closing timing of the intake valve 30 by advancing or retarding the rotational position of the intake camshaft that opens and closes the intake valve 30 that performs intake and exhaust into the combustion chamber. The exhaust valve 34 is configured as a well-known mechanism that advances or retards the rotational position of the exhaust camshaft that opens and closes the exhaust valve 34 to change the opening and closing timing of the exhaust valve 34.

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 fuel supply device 16 includes a fuel tank 11, a feed pump 11p, a low pressure supply pipe 17, a high pressure pump 18, and a high pressure supply pipe 19. Fuel from the fuel tank 11 is fed under pressure by a feed pump 11p and is supplied to a port injection valve 28 via a low pressure supply pipe 17. The feed pump 11p is configured as an electric pump that operates by receiving power from a battery (not shown), and is arranged in the fuel tank 11. Although not shown, a check valve is also attached to the low-pressure supply pipe 17 to allow fuel to flow from the feed pump 11p side to the port injection valve 28 side and to restrict the flow of fuel in the opposite direction. Further, fuel from the low-pressure supply pipe 17 is pumped by a high-pressure pump 18 and is supplied to an in-cylinder injection valve 29 via a high-pressure supply pipe 19. The high-pressure pump 18 is configured as a pump driven by power from the engine 12 (in the embodiment, rotation of an intake camshaft that opens and closes the intake valve 30). The high-pressure pump 18 has an electromagnetic valve 18a connected to its suction port that opens and closes when pressurizing fuel, and a check valve connected to its discharge port that regulates backflow of fuel and maintains the fuel pressure in the high-pressure supply pipe 19. It has a valve 18b and a plunger 18c that is actuated by the rotation of the engine 12 (rotation of the intake camshaft), and when the electromagnetic valve 18a is opened while the engine 12 is operating, it sucks fuel from the low pressure supply pipe 17. When the electromagnetic valve 18a is closed, the fuel compressed by the plunger 18c is intermittently fed into the high-pressure supply pipe 19 via the check valve 18b, thereby pressurizing the fuel supplied to the high-pressure supply pipe 19. Note that when the high-pressure pump 18 is driven, the fuel pressure in the low-pressure supply pipe 17 and the fuel pressure (fuel pressure) in the high-pressure supply pipe 19 pulsate in accordance with the rotation of the engine 12 (rotation of the intake camshaft).

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 supercharger 40 is configured as a turbocharger and includes a compressor 41, a turbine 42, a rotating shaft 43, a wastegate valve 44, and a blow-off valve 45. Compressor 41 is arranged upstream of intercooler 25 in intake pipe 23 . The turbine 42 is disposed upstream of the purifying device 37 of the exhaust pipe 35. The rotating shaft 43 connects the compressor 41 and the turbine 42. The wastegate valve 44 is provided in a bypass pipe 36 that communicates between the upstream side and the downstream side of the turbine 42 in the exhaust pipe 35, and is controlled by the electronic control unit 70. The blow-off valve 45 is provided in the bypass pipe 24 that communicates between the upstream side and the downstream side of the compressor 41 in the intake pipe 23, and is controlled by the electronic control unit 70.

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 supercharger 40, by adjusting the opening degree of the waste gate valve 44, the distribution ratio between the amount of exhaust gas flowing through the bypass pipe 36 and the amount of exhaust gas flowing through the turbine 42 is adjusted, and the rotational driving force of the turbine 42 is adjusted. The amount of compressed air by the compressor 41 is adjusted, and the supercharging pressure (intake pressure) of the engine 12 is adjusted. Here, the distribution ratio is adjusted so that, in detail, the smaller the opening degree of the wastegate valve 44, the smaller the amount of exhaust gas flowing through the bypass pipe 36 and the larger the amount of exhaust gas flowing through the turbine 42. Note that when the wastegate valve 44 is fully open, the engine 12 can operate in the same manner as a naturally aspirated engine that does not include the supercharger 40.

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 supercharger 40, when the pressure on the downstream side of the compressor 41 in the intake pipe 23 is higher than the pressure on the upstream side to some extent, by opening the blow-off valve 45, the surplus on the downstream side of the compressor 41 is Pressure can be released. Note that the blow-off valve 45 is configured as a check valve that opens when the pressure downstream of the compressor 41 in the intake pipe 23 becomes higher than the pressure upstream to some extent, instead of a valve controlled by the electronic control unit 70. It is also possible to do so.

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 electronic control unit 70 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and in addition to the CPU, includes a ROM that stores processing programs, a RAM that temporarily stores data, and a nonvolatile flash that stores and retains data. Equipped with memory, input/output ports, and communication ports. Signals from various sensors are input to the electronic control unit 70 via input ports.

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 electronic control unit 70 include the tank internal pressure Ptnk from the internal pressure sensor 11a that detects the pressure inside the fuel tank 11, and the crank position sensor 14a that detects the rotational position of the crankshaft 14 of the engine 12. Examples include the crank angle θcr, the cooling water temperature Tw from a water temperature sensor (not shown) that detects the temperature of the cooling water of the engine 12, and the throttle opening TH from the throttle position sensor 26a that detects the opening of the throttle valve 26. The cam position θca from a cam position sensor (not shown) that detects the rotational position of an intake camshaft that opens and closes the intake valve 30 and an exhaust camshaft that opens and closes the exhaust valve 34 can also be cited. The intake air amount Qa from the air flow meter 23a installed upstream of the compressor 41 in the intake pipe 23, the intake temperature Tin from the intake air temperature sensor 23t installed upstream of the compressor 41 in the intake pipe 23, and the intake air Intake pressure (compressor prepressure) Pin from the intake pressure sensor 23b installed upstream of the compressor 41 in the intake pipe 23, supercharging pressure sensor 23c installed between the compressor 41 in the intake pipe 23 and the intercooler 25 The supercharging pressure Pc from . The surge pressure (throttle after pressure) Ps from the surge pressure sensor 27a attached to the surge tank 27 and the surge temperature Ts from the temperature sensor 27b attached to the surge tank 27 can also be mentioned. Examples include the low fuel pressure Pfp from the fuel pressure sensor 28a that detects the fuel pressure of fuel supplied to the port injection valve 28 and the high fuel pressure Pfd from the fuel pressure sensor 29a that detects the fuel pressure of fuel supplied to the in-cylinder injection valve 29. The front air-fuel ratio AF1 from the front air-fuel ratio sensor 35a installed on the upstream side of the purification device 37 in the exhaust pipe 35, and the rear air-fuel ratio AF1 from the rear air-fuel ratio sensor 35b installed on the downstream side of the purification device 37 in the exhaust pipe 35. The air-fuel ratio AF2, the exhaust pressure Pex from the exhaust pressure sensor 35c attached to the exhaust pipe 35, and the filter differential pressure Ppm from the differential pressure sensors 39 attached to the upstream and downstream sides of the PM filter 38 can also be mentioned.

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 electronic control unit 70 via an output port. The signals output from the electronic control unit 70 include, for example, a control signal to the variable valve timing mechanism 15, a control signal to the throttle valve 26, a control signal to the port injection valve 28, and a control signal to the in-cylinder injection valve 29. A control signal to the spark plug 32 can be mentioned. Examples include a control signal to the waste gate valve 44, a control signal to the blow-off valve 45, and a control signal to the electromagnetic valve 18a.

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 electronic control unit 70 calculates the rotational speed Ne of the engine 12 and the load factor (ratio of the volume of air actually taken in in one cycle to the stroke volume per cycle of the engine 12) KL. The rotation speed Ne is calculated based on the crank angle θcr from the crank position sensor 14a. The load factor KL is calculated based on the intake air amount Qa from the air flow meter 23a and the rotational speed Ne. The electronic control unit 70 calculates a scavenge rate Sc, which is the ratio of the amount of air flowing from the intake pipe to the exhaust pipe to the amount of intake air. In the embodiment, the scavenging rate Sc is determined by the difference between the pressure in the intake pipe 23 (surge pressure Ps from the surge pressure sensor 27a) and the pressure in the exhaust pipe 35 (exhaust pressure Pex from the exhaust pressure sensor 35c) and the scavenging rate Sc. The relationship between the two is determined in advance through experiments or machine learning, and stored as a scavenge rate setting map, and when the differential pressure between the pressure in the intake pipe 23 and the pressure in the exhaust pipe 35 is given, the corresponding scavenge rate is derived from the map. It is assumed that the calculation is performed by

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 engine device 10 of the embodiment configured in this manner, the electronic control unit 70 controls the amount of intake air that controls the opening degree of the throttle valve 26 based on the required load factor KL* of the engine 12, and controls the intake air amount from the port injection valve 28. fuel injection control that controls fuel injection from the in-cylinder injection valve 29, ignition control that controls the ignition timing of the spark plug 32, supercharging control that controls the opening degree of the waste gate valve 44, and control of the solenoid valve 18a. The fuel pressure of the high pressure supply pipe 19 is controlled by opening and closing. The fuel injection control includes setting of the fuel injection amount to set the fuel injection amount from the port injection valve 28 and the fuel injection amount from the in-cylinder injection valve 29, injection timing of the port injection valve 28, and injection of the in-cylinder injection valve 29. This includes setting the fuel injection timing.

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 engine device 10 of the embodiment, particularly the operation when controlling the rich/lean balance of the catalyst atmosphere in the purification device 37, will be described. FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a rich/lean balance control switching process of the catalyst atmosphere executed by the electronic control unit 70.

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 electronic control unit 70 first determines whether or not the area is a scavenge area (step S100). It can be determined whether the area is a scavenge area or not by determining whether the scavenge rate is equal to or higher than a threshold value (for example, 2% or 5%).

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 PM filter 38 increases, the back pressure in scavenging (pressure in the exhaust pipe 35) increases, and the calculated scavenging rate Sc becomes larger than the actual scavenging rate. Therefore, when feedforward control is executed based on the front air-fuel ratio AF1 of the rich-lean balance of the catalyst atmosphere, the stoichiometric correction for making the air-fuel ratio AF stoichiometric becomes excessive, and the catalyst atmosphere becomes rich. In order to avoid this, feedback control is performed based on the rear air-fuel ratio AF2.

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-fuel ratio sensor 35a, the stoichiometric correction in the comparative example and the example, the target front air-fuel ratio AF1*, the actual front air-fuel ratio AF1, and the actual rear air-fuel ratio AF2. It is an explanatory diagram. As a comparative example, one was used in which the rich/lean balance of the catalyst atmosphere was performed by feedforward control based on the front air-fuel ratio AF1 even in the scavenge region. In the comparative example, since feedforward control is performed based on the front air-fuel ratio AF1 even in the scavenge region, the stoichiometric correction for making the air-fuel ratio AF stoichiometric becomes excessive, resulting in a rich catalyst atmosphere. On the other hand, in the embodiment, the rich/lean balance of the catalyst atmosphere is performed by feedback control based on the rear air-fuel ratio AF2 in the scavenge region, so that the stoichiometric correction is stable.

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 engine device 10 of the embodiment described above, when it is determined that the scavenge region is present, feedback control is performed based on the rear air-fuel ratio AF2 of the rich-lean balance of the catalyst atmosphere. Thereby, even in the scavenge region, it is possible to suppress excessive stoichiometric correction compared to the case where feedforward control is performed based on the front air-fuel ratio AF1 of the rich-lean balance of the catalyst atmosphere.

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 engine device 10 of the embodiment, when performing feedback control based on the rear air-fuel ratio AF2 of the rich-lean balance of the catalyst atmosphere in the scavenging region, the lean determination value is changed to the stoichiometric side. This makes it possible to shorten the time during which the catalyst atmosphere is in a lean state and suppress an increase in nitrogen oxide NOx in the exhaust gas.

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 engine device 10 of the embodiment, when performing feedback control based on the rear air-fuel ratio AF2 of the rich-lean balance of the catalyst atmosphere in the scavenge region, the rich target value of the target front air-fuel ratio AF1* is expanded to the rich side. Thereby, when the catalyst atmosphere becomes lean, it can be quickly changed to the rich side, and an increase in nitrogen oxide NOx in the exhaust gas can be suppressed.

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 engine device 10 of the embodiment, an engine 12 in which the in-cylinder injection valve 29 is disposed approximately at the center of the top of the combustion chamber 31 is used. ) may be used.

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 engine device 10 of the embodiment, the supercharger 40 is configured as a turbocharger in which a compressor 41 disposed in the intake pipe 23 and a turbine 42 disposed in the exhaust pipe 35 are connected via a rotating shaft 43. I took it as a thing. However, instead of this, a compressor driven by the engine 12 or a motor may be configured as a supercharger disposed in the intake pipe 23.

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 supercharger 40 corresponds to a "supercharger", the port injection valve 28 corresponds to a "port injection valve", the in-cylinder injection valve 29 corresponds to a "in-cylinder injection valve", and the engine 12 corresponds to the "engine", the purification device 37 corresponds to the "purification device", and the electronic control unit 70 corresponds to the "control device".

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)

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:
請求項1記載のエンジン装置であって、
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、
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.
請求項1記載のエンジン装置であって、
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、
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.
請求項1ないし3のうちのいずれか1つの請求項に記載のエンジン装置であって、
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、
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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