JP4312651B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に排気系に排気を浄化する排気浄化装置を備える内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device for an internal combustion engine provided with an exhaust purification device for purifying exhaust gas in an exhaust system.
機関の燃焼室で燃焼する混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定するリーンバーン運転を行うと、NOxの排出量が増加する傾向がある。そのため、機関の排気系にNOx浄化装置を設け、NOxの排出量を低減する技術が、例えば特許文献1に示されている。排気系にNOx浄化装置を備えた機関では、リーンバーン運転のみを長時間継続して行うと、NOx浄化装置に吸収されたNOx量が飽和する。したがって、NOx浄化装置に吸収されたNOxを還元するために、比較的短時間の空燃比リッチ化を行う必要がある。
When the lean burn operation is performed in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture combusted in the combustion chamber of the engine is set to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the NOx emission tends to increase. Therefore, for example,
特許文献1に示された装置では、この空燃比リッチ化を行う際に、機関に供給する燃料を増量するとともに、機関の吸気制御弁を一定開度まで閉弁させることにより、吸気量を減少させ、さらに排気を吸気系に還流することが行われる。
In the device shown in
吸気制御弁を閉弁させても吸気量は、直ちに減少せず、時間遅れを伴って減少する。そのため、上記従来の装置に示された制御手法では、燃料の増量時期と、吸気量が実際に減少する時期とがずれて機関出力トルクの変動や排気特性の悪化を招くことがある。 Even if the intake control valve is closed, the intake air amount does not decrease immediately but decreases with a time delay. For this reason, in the control method shown in the above-described conventional apparatus, the fuel increase timing and the timing when the intake air amount actually decreases may deviate, resulting in fluctuations in engine output torque and deterioration in exhaust characteristics.
本発明はこの点に着目してなされたものであり、空燃比リッチ化を行うときの、吸気量の目標値への収束性を向上させて、燃料の増量時期と吸気量が減少する時期のずれを低減し、トルク変動及び排気特性の悪化を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to this point, and improves the convergence of the intake air amount to the target value when the air-fuel ratio enrichment is performed. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can reduce the deviation and suppress the torque fluctuation and the deterioration of the exhaust characteristics.
上記目的を達成するため請求項1に記載の発明は、空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定して運転される内燃機関(1)の排気系(4)に設けられ、排気を浄化する排気浄化手段(16)と、前記機関の吸気系(2)に設けられた過給機(8)と、前記機関に流入する吸気を制御する吸気制御弁(13)とを有する内燃機関の制御装置において、前記機関の運転状態に応じて前記吸気制御弁(3)の基本目標開度(THMAP)を設定する基本目標開度設定手段と、前記排気浄化手段の再生を行うために前記吸気制御弁の開度(TH)を減少させるときに、前記基本目標開度(THMAP)を設定補正量(ΔTH1)だけ減少方向に補正することにより目標開度(THCMD)を算出し、その後前記目標開度(THCMD)を前記基本目標開度(THMAP)に戻す補正手段と、前記吸気制御弁の開度(TH)が、前記目標開度(THCMD)と一致するように前記吸気制御弁を駆動する駆動手段と、過給圧(BPA)を検出する過給圧検出手段(22)とを備え、前記補正手段は、前記過給機の目標過給圧(BPCMD)と、検出過給圧(BPA)との偏差(ΔBPA)に応じて、前記設定補正量(ΔTH1)を設定することを特徴とする。
ここで排気浄化手段の再生とは、排気浄化手段に蓄積したNOxあるいはSOxを除去することを意味する。
In order to achieve the above object, an invention according to
Here, regeneration of the exhaust gas purification means means removal of NOx or SOx accumulated in the exhaust gas purification means.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、前記機関の排気を吸気系(2)に還流させる排気還流通路(5)と、該排気還流通路(5)に設けられた排気還流制御弁(6)と、該排気還流制御弁の開度(LACT)を制御する排気還流制御手段とを備え、前記排気還流制御手段は、前記吸気制御弁の開度(LACT)を減少させるときは、前記排気還流制御弁開度(LACT)の制御ゲイン(GEGR)を通常制御時より高めることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to the first aspect, an exhaust gas recirculation passage (5) for recirculating exhaust gas of the engine to the intake system (2), and the exhaust gas recirculation passage (5) And an exhaust gas recirculation control means for controlling the opening degree (LACT) of the exhaust gas recirculation control valve, wherein the exhaust gas recirculation control means includes an opening degree of the intake control valve ( When decreasing (LACT), the control gain (GEGR) of the exhaust gas recirculation control valve opening (LACT) is increased from that during normal control.
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、前記機関の吸気量(GAIR)を検出する吸気量検出手段(21)と、前記吸気制御弁の開度を減少させた後に、前記吸気量検出手段(21)により検出される吸気量(GAIR)が目標吸気量(GACMD)に収束したことを判断する収束判断手段と、前記収束判断手段により検出吸気量(GAIR)が目標吸気量(GACMD)に収束したと判断されたときに、前記機関に供給する燃料を増量する燃料供給量制御手段とをさらに備えることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to the first aspect, an intake air amount detecting means (21) for detecting an intake air amount (GAIR) of the engine, and an opening degree of the intake control valve. After the decrease, a convergence determining means for determining that the intake air amount (GAIR) detected by the intake air amount detecting means (21) has converged to a target intake air amount (GACMD), and a detected intake air amount ( A fuel supply amount control means for increasing the amount of fuel supplied to the engine when it is determined that (GAIR) has converged to the target intake air amount (GACMD).
請求項1に記載の発明によれば、機関の運転状態に応じて吸気制御弁の基本目標開度が設定され、排気浄化手段の再生を行うために吸気制御弁の開度を減少させるときに、基本目標開度を設定補正量だけ減少方向に補正することにより目標開度が算出され、その後目標開度を基本目標開度に戻すように制御される。そして、吸気制御弁の開度が、目標開度と一致するように吸気制御弁が駆動される。したがって、吸気量を減少させるときにおける目標吸気量への収束性を向上させて、燃料の増量時期と吸気量が減少する時期のずれを低減し、トルク変動及び排気特性の悪化を抑制することができる。また、過給機の目標過給圧と、実過給圧との偏差に応じて、設定補正量が設定されるので、過給圧偏差に応じた適切な目標開度の補正を行うことができる。その結果、過給圧偏差が大きいときでも、吸気量の目標吸気量への収束性が悪化することを防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, when the basic target opening of the intake control valve is set according to the operating state of the engine and the opening of the intake control valve is decreased in order to regenerate the exhaust purification means. Then, the target opening is calculated by correcting the basic target opening in the decreasing direction by the set correction amount, and thereafter the target opening is controlled to return to the basic target opening. Then, the intake control valve is driven so that the opening degree of the intake control valve matches the target opening degree. Therefore, it is possible to improve the convergence to the target intake air amount when reducing the intake air amount, reduce the difference between the fuel increase timing and the intake air decrease timing, and suppress the torque fluctuation and the deterioration of the exhaust characteristics. it can. In addition, since the set correction amount is set according to the deviation between the target boost pressure of the turbocharger and the actual boost pressure, it is possible to correct the target opening appropriately according to the boost pressure deviation. it can. As a result, even when the boost pressure deviation is large, it is possible to prevent the convergence of the intake air amount to the target intake air amount from being deteriorated.
請求項2に記載の発明によれば、吸気制御弁の開度を減少させるときに、排気還流制御弁開度の制御ゲインが通常制御時より高められるので、吸気量に影響を与える排気還流量の制御応答速度が高められ、吸気量の目標吸気量への収束性をさらに向上させることができる。 According to the second aspect of the present invention, when the opening degree of the intake control valve is decreased, the control gain of the exhaust gas recirculation control valve opening degree is higher than that during normal control, so that the exhaust gas recirculation amount that affects the intake air amount. And the convergence of the intake air amount to the target intake air amount can be further improved.
請求項3に記載の発明によれば、吸気制御弁の開度を減少させた後において、検出吸気量が目標吸気量に収束したと判断されたときに、機関に供給する燃料が増量されるので、燃料増量時期と吸気量が減少する時期とを確実に一致させることができる。 According to the third aspect of the present invention, the fuel supplied to the engine is increased when it is determined that the detected intake air amount has converged to the target intake air amount after the opening degree of the intake control valve is decreased. Therefore, it is possible to reliably match the fuel increase timing and the intake air decrease timing.
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明の一実施形態にかかる内燃機関(以下「エンジン」という)及びその制御装置の全体構成を示す図である。エンジン1は、シリンダ内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒に燃料噴射弁12が設けられている。燃料噴射弁12は、電子制御ユニット(以下「ECU」という)20に電気的に接続されており、燃料噴射弁12の開弁時期及び開弁時間は、ECU20により制御される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) and a control device thereof according to an embodiment of the present invention. The
エンジン1は、吸気管2、排気管4、及びターボチャージャ8を備えている。ターボチャージャ8は、排気の運動エネルギにより駆動されるタービン10と、タービン10により回転駆動され、吸気の圧縮を行うコンプレッサ9とを備えている。
The
タービン10は、複数の可変ベーン(図示せず)を備えており、可変ベーンのの開度(以下「ベーン開度」という)を変化させることにより、タービン回転数(回転速度)を変更できるように構成されている。タービン10のベーン開度は、ECU20により電磁的に制御される。より具体的には、ECU20は、デューティ比可変の制御信号をタービン10に供給し、これによってベーン開度を制御する。ベーン開度を増加させると、タービン10の効率が向上し、タービン回転数は増加する。その結果、過給圧が増加する。
The
吸気管2内の、コンプレッサ9の下流には吸気量を制御するスロットル弁13が設けられている。スロットル弁13は、アクチュエータ14により駆動され、アクチュエータ14は、ECU20に接続されている。スロットル弁13の開度THは、ECU20により制御される。
A
吸気管2は、スロットル弁13の下流側において各気筒に対応して分岐し、分岐した吸気管2のそれぞれは、2つの吸気ポート2A,2Bに分岐する。なお、図1には1つの気筒に対応する構成のみが示される。
エンジン1の各気筒には、2つの吸気弁(図示せず)及び2つの排気弁(図示せず)が設けられている。2つの吸気弁により開閉される吸気口(図示せず)は吸気ポート2A,2Bのそれぞれに接続されている。
The
Each cylinder of the
また、吸気ポート2B内には、当該吸気ポート2Bを介して吸入される空気量を制限してエンジン1の燃焼室にスワールを発生させるスワール制御弁(以下「SCV」という)15が設けられている。SCV15は、電動モータ(図示せず)によって駆動されるバタフライ弁であり、その弁開度はECU20により制御される。
In addition, a swirl control valve (hereinafter referred to as “SCV”) 15 that generates a swirl in the combustion chamber of the
排気管4と、吸気管2のスロットル弁13の下流側との間には、排気を吸気管2に還流する排気還流通路5が設けられている。排気還流通路5には、排気還流量を制御するための排気還流制御弁(以下「EGR弁」という)6が設けられている。EGR弁6は、ソレノイドを有する電磁弁であり、その弁開度はECU20により制御される。EGR弁6には、その弁開度(弁リフト量)LACTを検出するリフトセンサ7が設けられており、その検出信号はECU20に供給される。排気還流通路5及びEGR弁6より、排気還流機構が構成される。EGR弁6は、デューティ比可変の制御信号により、弁開度LACTが、エンジン運転状態に応じて設定される弁開度指令値LCMDと一致するように制御される。
Between the
吸気管2には、吸気量GAIR(単位時間当たりにエンジン1に吸入される空気量)を検出する吸気量センサ21と、コンプレッサ9の下流側の過給圧BPAを検出する過給圧センサ22とが取り付けられており、これらの検出信号はECU20に供給される。
排気管4の、タービン10の下流側には、粒子状物質フィルタ11及びNOx浄化装置16が設けられている。粒子状物質フィルタ11は、排気中に含まれる炭素を主成分とする粒子状物質であるスート(soot)を捕集する。NOx浄化装置16は、NOxを吸収するNOx吸収剤及び酸化、還元を促進するための触媒を内蔵する。NOx浄化装置16は、燃焼室内の混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定され、排気中の酸素濃度が比較的高く、還元剤(HC及びCO)濃度が酸素濃度より低い排気リーン状態においては、NOxを吸収する一方、逆に燃焼室内の混合気の空燃比が理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気中の酸素濃度が比較的低く、還元剤濃度が酸素濃度より高い排気リッチ状態においては、吸収したNOxを還元剤により還元し、窒素ガス、水蒸気及び二酸化炭素として排出するように構成されている。
The
A
NOx吸収剤のNOx吸収能力の限界、すなわち最大NOx吸収量まで、NOxを吸収すると、それ以上NOxを吸収できなくなるので、適時NOxを還元するために空燃比のリッチ化を実行する。この空燃比のリッチ化は、燃料噴射弁12から噴射される燃料量の増量と主としてスロットル弁13による吸気量の減量とによって行われる。なお本実施形態では、空燃比をリッチ化するときにおける吸気量の調整は、スロットル弁13だけでなく、EGR弁6の開度、過給圧制御、及びSCV15の制御を併用して行われる。
If NOx is absorbed up to the limit of the NOx absorption capacity of the NOx absorbent, that is, the maximum NOx absorption amount, no more NOx can be absorbed. Therefore, enrichment of the air-fuel ratio is executed to reduce NOx in a timely manner. The enrichment of the air-fuel ratio is performed by increasing the amount of fuel injected from the
また、粒子状物質フィルタ11の上流側には、比例型空燃比センサ(以下「LAFセンサ」という)23及び排気圧PEXを検出する排気圧センサ24が設けられている。LAFセンサ23は排気中の酸素濃度(空燃比)にほぼ比例した検出信号をECU20に供給する。排気圧センサ24は、排気圧PEXを示す検出信号をECU20に供給する。
Further, on the upstream side of the
さらに、エンジン1により駆動される車両のアクセルペダル(図示せず)の操作量(以下「アクセルペダル操作量」という)APを検出するアクセルセンサ25及びエンジン1のクランク軸(図示せず)の回転角度を検出するクランク角度位置センサ26が設けられている。これらのセンサの検出信号は、ECU20に供給される。
Further, an
クランク角度位置センサ26は、エンジン1の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス(以下「CYLパルス」という)を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点(TDC)に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で(4気筒エンジンではクランク角180度毎に)TDCパルスを出力するTDCセンサ及びTDCパルスより短い一定クランク角周期(例えば30度周期)でCRKパルスを発生するCRKセンサから成り、CYLパルス、TDCパルス及びCRKパルスがECU20に供給される。これらのパルスは、燃料噴射制御及びエンジン回転数(エンジン回転速度)NEの検出に使用される。
The crank
ECU20は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット(以下「CPU」という)、CPUで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、燃料噴射弁12、EGR弁6、タービン10、アクチュエータ14などに制御信号を供給する出力回路等から構成される。
The
エンジン1は、通常は空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定して運転され、上記空燃比リッチ化を行うときは、空燃比が理論空燃比よりリッチ側に設定される。
The
図2及び図3は、エンジン1の吸気量を制御する処理のフローチャートである。この処理は、TDCパルスに同期してECU5のCPUで実行される。
2 and 3 are flowcharts of processing for controlling the intake air amount of the
図2のステップS10〜S17が、タービン10のベーン開度を制御する過給圧制御(VNT制御)に対応し、ステップS21〜S27がEGR弁6の開度を制御する排気還流制御(EGR制御)に対応し、図3のステップS31〜S38がスロットル弁13の開度を制御するスロットル弁開度制御(DBW制御)に対応し、ステップS41〜45がSCV15の開度を制御するSCV開度制御(SCV制御)に対応する。
Steps S10 to S17 in FIG. 2 correspond to supercharging pressure control (VNT control) for controlling the vane opening of the
ステップS10では、検出される過給圧BPAと、目標過給圧BPCMDとの偏差ΔBPA(=BPA−BPCMD)を算出する。なお、目標過給圧BPCMDは、アクセルペダル操作量AP及びエンジン回転数NEに応じて設定されたマップを検索して算出される。ステップS11では、偏差ΔBPAに応じて補正係数KBPAを算出する。補正係数KBPAは、偏差ΔBPAが大きくなるほどより小さな値に設定される。 In step S10, a deviation ΔBPA (= BPA−BPCMD) between the detected boost pressure BPA and the target boost pressure BPCMD is calculated. The target boost pressure BPCMD is calculated by searching a map set in accordance with the accelerator pedal operation amount AP and the engine speed NE. In step S11, a correction coefficient KBPA is calculated according to the deviation ΔBPA. The correction coefficient KBPA is set to a smaller value as the deviation ΔBPA increases.
ステップS12では、リッチ化フラグFRSPが「1」であるか否かを判別する。リッチ化フラグFRSPは、空燃比リッチ化を行うとき「1」に設定される。FRSP=0であって通常運転中であるときは、エンジン運転状態、具体的にはアクセルペダル操作量AP及びエンジン回転数NEに応じて、第1ベーン開度マップ値VNTMAP1を算出し(ステップS13)、ベーン開度基本値VNTMAPを、第1ベーン開度マップ値VNTMAP1に設定する(ステップS14)。その後、ステップS17に進む。これにより、ベーン開度基本値VNTMAPは、通常運転に適した値に設定される。 In step S12, it is determined whether or not the enrichment flag FRSP is “1”. The enrichment flag FRSP is set to “1” when air-fuel ratio enrichment is performed. When FRSP = 0 and normal operation is being performed, the first vane opening map value VNTMAP1 is calculated according to the engine operating state, specifically, the accelerator pedal operation amount AP and the engine speed NE (step S13). ), The vane opening basic value VNTMAP is set to the first vane opening map value VNTMAP1 (step S14). Thereafter, the process proceeds to step S17. Thereby, the vane opening basic value VNTMAP is set to a value suitable for normal operation.
ステップS12で、FRSP=1であって空燃比リッチ化運転中であるときは、エンジン運転状態、具体的にはアクセルペダル操作量AP及びエンジン回転数NEに応じて、第2ベーン開度マップ値VNTMAP2を算出し(ステップS15)、ベーン開度基本値VNTMAPを、第2ベーン開度マップ値VNTMAP2に設定する(ステップS16)。その後、ステップS17に進む。第2ベーン開度マップ値VNTMAP2は、同一のエンジン運転状態においては、第1ベーン開度マップ値VNTMAP1より小さいな値(過給圧を低下させる値)に設定されている。これにより、ベーン開度基本値VNTMAPは、空燃比リッチ化運転に適した値に設定される。 In step S12, when FRSP = 1 and the air-fuel ratio enrichment operation is being performed, the second vane opening map value is determined according to the engine operating state, specifically, the accelerator pedal operation amount AP and the engine speed NE. VNTMAP2 is calculated (step S15), and the vane opening basic value VNTMAP is set to the second vane opening map value VNTMAP2 (step S16). Thereafter, the process proceeds to step S17. The second vane opening degree map value VNTMAP2 is set to a value smaller than the first vane opening degree map value VNTMAP1 (a value for reducing the supercharging pressure) in the same engine operating state. Thereby, the vane opening basic value VNTMAP is set to a value suitable for the air-fuel ratio enrichment operation.
ステップS17では、ベーン開度基本値VNTMAPに補正係数KBPAを乗算することにより、ベーン開度指令値VNTCMDを算出する。
タービン10のベーン開度は、このベーン開度指令値VNTCMDと一致するように制御される。
In step S17, the vane opening command value VNTCMD is calculated by multiplying the vane opening basic value VNTMAP by the correction coefficient KBPA.
The vane opening of the
ステップS21では、ステップS12と同様にリッチ化フラグFRSPが「1」であるか否かを判別する。FRSP=0であるときは、エンジン運転状態、具体的にはアクセルペダル操作量AP及びエンジン回転数NEに応じて、EGR制御の第1制御ゲインGEGR1を算出し(ステップS23)、制御ゲインGEGRを第1制御ゲインGEGR1に設定する(ステップS24)。その後、ステップS27に進む。これにより、EGR制御の制御ゲインGEGRは、通常運転に適した値に設定される。 In step S21, it is determined whether or not the enrichment flag FRSP is “1” as in step S12. When FRSP = 0, the first control gain GEGR1 of EGR control is calculated according to the engine operating state, specifically, the accelerator pedal operation amount AP and the engine speed NE (step S23), and the control gain GEGR is calculated. The first control gain GEGR1 is set (step S24). Thereafter, the process proceeds to step S27. Thereby, the control gain GEGR for EGR control is set to a value suitable for normal operation.
ステップS21でFRSP=1であるときは、検出される吸気量GAIRが目標吸気量GACMDに収束した否かを判別する(ステップS22)。具体的には、吸気量GAIRと目標吸気量GACMDの偏差ΔGAIRの絶対値が、収束判定閾値ΔGATH以下か否かを判別する。ステップS22の答が肯定(YES)であるときは、前記ステップS23に進み、否定(NO)であるときは、エンジン運転状態、具体的にはアクセルペダル操作量AP及びエンジン回転数NEに応じて、EGR制御の第2制御ゲインGEGR2を算出し(ステップS25)、制御ゲインGEGRを第2制御ゲインGEGR2に設定する(ステップS26)。その後、ステップS27に進む。第2制御ゲインGEGR2は、同一の運転状態においては、第1制御ゲインGEGR1より大きな値に設定される。これにより、EGR制御の制御ゲインGEGRは、空燃比リッチ化運転に適した値に設定される。 If FRSP = 1 in step S21, it is determined whether or not the detected intake air amount GAIR has converged to the target intake air amount GACMD (step S22). Specifically, it is determined whether or not the absolute value of the deviation ΔGAIR between the intake air amount GAIR and the target intake air amount GACMD is equal to or smaller than the convergence determination threshold value ΔGATH. If the answer to step S22 is affirmative (YES), the process proceeds to step S23. If the answer is negative (NO), the engine operating state, specifically, the accelerator pedal operation amount AP and the engine speed NE are selected. Then, the second control gain GEGR2 for EGR control is calculated (step S25), and the control gain GEGR is set to the second control gain GEGR2 (step S26). Thereafter, the process proceeds to step S27. The second control gain GEGR2 is set to a value larger than the first control gain GEGR1 in the same operating state. Thereby, the control gain GEGR of EGR control is set to a value suitable for the air-fuel ratio enrichment operation.
ステップS27では、吸気量GAIRに応じて、EGR弁6の弁開度指令値LCMDの設定し、実弁開度LACTが弁開度指令値LCMDと一致するように、EGR弁6に制御を行う。ステップS23〜S26で設定される制御ゲインGEGRは、このフィードバック制御の制御ゲインとして適用される。
In step S27, the valve opening command value LCMD of the
図3のステップS31では、リッチ化フラグFRSPが「1」であるか否かを判別する。FRSP=0であるときは、スロットル弁13の目標開度THCMDを全開開度THMAXに設定する(ステップS32)。FRSP=1であるときは、エンジン運転状態、具体的にはアクセルペダル操作量AP及びエンジン回転数NEに応じて、空燃比リッチ化運転用の目標開度マップ値THMAPを算出する。目標開度マップ値THMAPは、全開開度より小さな値に設定されている。
In step S31 of FIG. 3, it is determined whether or not the enrichment flag FRSP is “1”. When FRSP = 0, the target opening degree THCMD of the
ステップS34では、ステップS22と同様に、吸気量GAIRが目標吸気量GACMDに収束したか否かを判別する。ステップS34の答が否定(NO)であるときは、前記ステップS10と同様に、検出される過給圧BPAと、目標過給圧BPCMDとの偏差ΔBPA(=BPA−BPCMD)を算出する(ステップS35)。 In step S34, as in step S22, it is determined whether or not the intake air amount GAIR has converged to the target intake air amount GACMD. When the answer to step S34 is negative (NO), the difference ΔBPA (= BPA−BPCMD) between the detected boost pressure BPA and the target boost pressure BPCMD is calculated (step S10), similarly to step S10. S35).
ステップS36では、偏差ΔBPAに応じて、補正量ΔTH1を算出する。補正量ΔTH1は、偏差ΔBPA及び吸気量GAIRに応じて予め設定されているΔTH1マップを検索することにより、または下記式(1)により、算出される。すなわち、補正量ΔTH1は、偏差ΔBPAが増加するほど、また吸気量GAIRが増加するほど、大きな値に設定される。
ΔTH1=Kth×ΔBPA×GAIR (1)
ここで、Kthは、スロットル弁13の形状によって決まる流量補正係数である。
In step S36, a correction amount ΔTH1 is calculated according to the deviation ΔBPA. The correction amount ΔTH1 is calculated by searching a ΔTH1 map set in advance according to the deviation ΔBPA and the intake air amount GAIR, or by the following equation (1). That is, the correction amount ΔTH1 is set to a larger value as the deviation ΔBPA increases and the intake air amount GAIR increases.
ΔTH1 = Kth × ΔBPA × GAIR (1)
Here, Kth is a flow rate correction coefficient determined by the shape of the
ステップS37では、目標開度マップ値THMAPから補正量ΔTH1を減算することにより、目標開度THCMDを算出する。すなわち、空燃比リッチ化運転を行うときは、吸気量GAIRが目標吸気量GACMDに収束するまでの期間内は、目標開度THCMDが、目標開度マップ値THMAPを補正量ΔTH1だけ減少方向に補正した値に設定される。 In step S37, the target opening degree THCMD is calculated by subtracting the correction amount ΔTH1 from the target opening degree map value THMAP. That is, when the air-fuel ratio enrichment operation is performed, the target opening degree THCMD corrects the target opening degree map value THMAP in a decreasing direction by the correction amount ΔTH1 within a period until the intake air amount GAIR converges to the target intake air amount GACMD. Is set to the specified value.
ステップS34の答が肯定(YES)であって、吸気量GAIRが目標吸気量GACMDに収束したときは、下記式(2)により、目標開度THCMDを算出する(ステップS38)。
THCMD=(1−α)×THCMD(n−1)+α×THMAP (2)
ここで、αは0から1の間の値に設定される所定係数、THCMD(n−1)は、目標開度の前回算出値である。
If the answer to step S34 is affirmative (YES) and the intake air amount GAIR converges to the target intake air amount GACMD, the target opening degree THCMD is calculated by the following equation (2) (step S38).
THCMD = (1−α) × THCMD (n−1) + α × THMAP (2)
Here, α is a predetermined coefficient set to a value between 0 and 1, and THCMD (n−1) is a previously calculated value of the target opening.
式(2)により、目標開度THCMDは、目標開度マップ値THMAPに徐々に近づいていくように設定される。
スロットル弁13の開度THは、目標開度THCMDと一致するように制御される。
From equation (2), the target opening THCMD is set so as to gradually approach the target opening map value THMAP.
The opening TH of the
ステップS41では、リッチ化フラグFRSPが「1」であるか否かを判別する。FRSP=0であるときは、エンジン運転状態、具体的にはアクセルペダル操作量AP及びエンジン回転数NEに応じて、第1目標SCV開度マップ値SCVMAP1を算出し(ステップS42)、目標SCV開度SCVCMDを、第1目標SCV開度マップ値SCVMAP1に設定する(ステップS43)。これにより、目標SCV開度SCVCMDは、通常運転に適した値に設定される。 In step S41, it is determined whether or not the enrichment flag FRSP is “1”. When FRSP = 0, the first target SCV opening map value SCVMAP1 is calculated according to the engine operating state, specifically, the accelerator pedal operation amount AP and the engine speed NE (step S42), and the target SCV opening is calculated. The degree SCVCMD is set to the first target SCV opening map value SCVMAP1 (step S43). Thereby, the target SCV opening SCVCMD is set to a value suitable for normal operation.
ステップS41で、FRSP=1であるときは、エンジン運転状態、具体的にはアクセルペダル操作量AP及びエンジン回転数NEに応じて、第2目標SCV開度マップ値SCVMAP2を算出し(ステップS44)、目標SCV開度SCVCMDを、第2目標SCV開度マップ値SCVMAP2に設定する(ステップS45)。第2目標SCV開度マップ値SCVMAP2は、同一のエンジン運転状態においては、第1目標SCV開度マップ値SCVMAP1より小さな値に設定される。これにより、目標SCV開度SCVCMDは、空燃比リッチ化運転に適した値に設定される。
SCV15の開度は、この目標SCV開度SCVCMDと一致するように制御される。
If FRSP = 1 in step S41, a second target SCV opening map value SCVMAP2 is calculated according to the engine operating state, specifically, the accelerator pedal operation amount AP and the engine speed NE (step S44). Then, the target SCV opening SCVCMD is set to the second target SCV opening map value SCVMAP2 (step S45). The second target SCV opening map value SCVMAP2 is set to a value smaller than the first target SCV opening map value SCVMAP1 in the same engine operating state. Thereby, the target SCV opening SCVCMD is set to a value suitable for the air-fuel ratio enrichment operation.
The opening degree of the
図4は、燃料供給制御処理のフローチャートである。この処理は、TDCパルスの発生に同期してECU5のCPUで実行される。
ステップS51では、リッチ化フラグFRSPが「1」であるか否かを判別する。FRSP=0であるときは、エンジン運転状態、具体的にはアクセルペダル操作量AP及びエンジン回転数NEに応じて、通常制御用の燃料制御パラメータを算出する(ステップS53)。燃料制御パラメータには、1TDC期間(TDCパルスの発生間隔)内の燃料噴射回数NINJ1、燃料噴射時期TINJ1、及び燃料噴射量QINJ1が含まれる。
FIG. 4 is a flowchart of the fuel supply control process. This process is executed by the CPU of the
In step S51, it is determined whether or not the enrichment flag FRSP is “1”. When FRSP = 0, the fuel control parameter for normal control is calculated according to the engine operating state, specifically, the accelerator pedal operation amount AP and the engine speed NE (step S53). The fuel control parameters include the number of fuel injections NINJ1, the fuel injection timing TINJ1, and the fuel injection amount QINJ1 within one TDC period (TDC pulse generation interval).
ステップS51でFRSP=1であるときは,吸気量GAIRが目標吸気量GACMDに収束したか否かを判別を判別する(ステップS52)。その答が否定(NO)であるときは、前記ステップS53に進み、肯定(YES)となると、ステップS54に進んで、エンジン運転状態、具体的にはアクセルペダル操作量AP及びエンジン回転数NEに応じて、空燃比リッチ化運転用の燃料制御パラメータ、すなわち燃料噴射回数NINJ2,燃料噴射時期TINJ2、及び燃料噴射量QINJ2を算出する。燃料噴射量QINJ2は、同一のエンジン運転状態においては、通常制御用の燃料噴射量QINJ1より大きな値に設定される。 If FRSP = 1 in step S51, it is determined whether or not the intake air amount GAIR has converged to the target intake air amount GACMD (step S52). If the answer is negative (NO), the process proceeds to step S53. If the answer is affirmative (YES), the process proceeds to step S54, and the engine operating state, specifically, the accelerator pedal operation amount AP and the engine speed NE are set. Accordingly, the fuel control parameters for the air-fuel ratio enrichment operation, that is, the fuel injection number NINJ2, the fuel injection timing TINJ2, and the fuel injection amount QINJ2 are calculated. The fuel injection amount QINJ2 is set to a larger value than the fuel injection amount QINJ1 for normal control in the same engine operating state.
ステップS55では、LAFセンサ23により検出される空燃比AFACTが、目標空燃比AFCMDと一致するように、燃料噴射量QINJ2を補正する空燃比フィードバック制御を行う。
このようにして算出される燃料制御パラメータに基づいて、燃料噴射弁12の駆動制御が行われる。
In step S55, air-fuel ratio feedback control for correcting the fuel injection amount QINJ2 is performed so that the air-fuel ratio AFACT detected by the
Based on the fuel control parameter calculated in this way, drive control of the
図5は、空燃比リッチ化運転を開始するときの、スロットル弁13の目標開度THCMD(同図(a))、EGR弁6の開度LACT(同図(b))、吸気量GAIR(同図(c))、及び燃料噴射量QINJ(同図(d))の推移を示すタイムチャートである。この図において、破線が従来の制御手法に対応し、実線が本実施形態の制御手法に対応する。時刻t1に空燃比リッチ化運転が開始されると、目標吸気量GACMDが第1の値GACMD1から第2の値GACMD2に変更されるとともに、目標開度マップ値THMAPを算出するためのマップが、空燃比リッチ化運転用のマップに切り換えられる。したがって、マップ値THMAPが、第1の値THMAP1から第2の値THMAP2にステップ状に変化する。このとき、本実施形態では、目標開度THCMDは、マップ値THMAPより補正量ΔTH1だけ小さい値に設定される。時刻t2において、吸気量GAIRが目標吸気量GACMDに収束と判定された後は、目標開度THCMDは、徐々に第2の値THMAP2に近づいていき、時刻t3に一致する。 FIG. 5 shows the target opening THCMD of the throttle valve 13 (FIG. 5A), the opening LACT of the EGR valve 6 (FIG. 5B), and the intake air amount GAIR (when the air-fuel ratio enrichment operation is started. It is a time chart which shows transition of the figure (c)) and fuel injection quantity QINJ (the figure (d)). In this figure, the broken line corresponds to the conventional control method, and the solid line corresponds to the control method of the present embodiment. When the air-fuel ratio enrichment operation is started at time t1, the target intake air amount GACMD is changed from the first value GACMD1 to the second value GACMD2, and a map for calculating the target opening degree map value THMAP is: The map is switched to the air-fuel ratio enrichment operation map. Accordingly, the map value THMAP changes from the first value THMAP1 to the second value THMAP2 in steps. At this time, in the present embodiment, the target opening degree THCMD is set to a value smaller than the map value THMAP by a correction amount ΔTH1. After it is determined that the intake air amount GAIR converges to the target intake air amount GACMD at time t2, the target opening degree THCMD gradually approaches the second value THMAP2 and coincides with time t3.
また図5(b)に示すように、時刻t1において、EGR弁6の弁開度指令値LCMDが第1の値LCMD1から第2の値LCMD2に変更される。本実施形態では、EGR制御の制御ゲインGEGRが、通常制御用の第1制御ゲインGEGR1より大きな第2制御ゲインGEGR2に設定されるため、実弁開度LACTは、弁開度指令値LCMDの第2の値LCMD2に対してオーバシュートしてから第2の値LCMD2に収束する。図5(b)において、時刻t1からt2までの期間TFBHにおいて、制御ゲインGEGRが、第2制御ゲインGEGR2に設定される。
Further, as shown in FIG. 5B, at time t1, the valve opening command value LCMD of the
DBW制御及びEGR制御を、図5(a)及び(b)に示すように行うことにより、吸気量GAIRは、図5(c)に実線で示すように従来に比べてより早期に目標吸気量GACMD2に収束する(時刻t2)。
また図5(d)に示すように、燃料噴射量QINJは、吸気量GAIRが目標吸気量GACMD2に収束する時刻t2において増量される。したがって、吸気量GAIRが実際に減少する時期に合わせて、燃料供給量の増量が行われる。これに対し、従来の制御手法では、時刻t1から燃料供給量の増量が開始されるため、必要なリッチ空燃比を実現するために、より多くの燃料を噴射しなければならない。すなわち、本実施形態では、吸気量GAIRが実際に減少する時期に合わせて燃料供給量を増加させるので、増加量を従来に比べて低減することができる。このように、本実施形態によれば、吸気量GAIRを減少させるときにおける目標吸気量GACMDへの収束性を向上させて、燃料の増量時期と吸気量が減少する時期のずれを無くし、トルク変動及び排気特性の悪化を防止することができる。
By performing the DBW control and the EGR control as shown in FIGS. 5A and 5B, the intake air amount GAIR is earlier than the conventional intake air amount as shown by the solid line in FIG. 5C. It converges to GACMD2 (time t2).
Further, as shown in FIG. 5D, the fuel injection amount QINJ is increased at time t2 when the intake air amount GAIR converges to the target intake air amount GACMD2. Therefore, the fuel supply amount is increased in accordance with the time when the intake air amount GAIR actually decreases. On the other hand, in the conventional control method, since the increase in the fuel supply amount is started from time t1, more fuel must be injected to realize the necessary rich air-fuel ratio. That is, in the present embodiment, the fuel supply amount is increased in accordance with the time when the intake air amount GAIR actually decreases, so that the increase amount can be reduced compared to the conventional case. As described above, according to the present embodiment, the convergence to the target intake air amount GACMD when the intake air amount GAIR is decreased is improved, the deviation between the fuel increase timing and the intake air decrease timing is eliminated, and the torque fluctuation In addition, deterioration of exhaust characteristics can be prevented.
図6は、目標吸気量GACMD(破線)と、検出される吸気量GAIR(実線)の推移を示すタイムチャートであり、図6の時刻t1は、図5の時刻t1に対応する。図6(a)は従来の制御手法を適用した場合に相当し、図6(c)が本実施形態の制御手法を適用した場合に対応する。なお、この図に示す例では、時刻t4において、空燃比リッチ化運転が終了し、リーンバーン運転が再開される。図6(b)は、EGR制御のみを従来の制御手法の適用した場合に対応する。図6(b)と図6(c)を対比すると、A部における収束性が、図6(c)の方が改善されていることが確認できる。すなわち、EGR制御の制御ゲインGEGRを高めることにより、吸気量GAIRの収束性をより一層改善することができる。 FIG. 6 is a time chart showing the transition of the target intake air amount GACMD (broken line) and the detected intake air amount GAIR (solid line). Time t1 in FIG. 6 corresponds to time t1 in FIG. 6A corresponds to the case where the conventional control method is applied, and FIG. 6C corresponds to the case where the control method of the present embodiment is applied. In the example shown in this figure, the air-fuel ratio enrichment operation ends at time t4, and the lean burn operation is resumed. FIG. 6B corresponds to the case where only the EGR control is applied to the conventional control method. Comparing FIG. 6B and FIG. 6C, it can be confirmed that the convergence in the A part is improved in FIG. 6C. That is, the convergence of the intake air amount GAIR can be further improved by increasing the control gain GEGR of EGR control.
さらに本実施形態では、スロットル弁13の目標開度THCMDの補正量ΔTH1を、過給圧偏差ΔBPAに応じて設定するようにしたので、過給圧BPAが目標過給圧BPCMDと一致していない場合でも、過給圧偏差ΔBPAに応じた適切な補正を行うことができ、特に過給圧偏差ΔBPAが大きい場合においても、吸気量GAIRの収束性が悪化することを防止できる。
Further, in the present embodiment, the correction amount ΔTH1 of the target opening THCMD of the
本実施形態では、NOx浄化装置16が排気浄化手段に相当し、スロットル弁13が吸気制御弁に相当し、アクチュエータ14が駆動手段に相当し、吸気量センサ21が吸気量検出手段に相当し、過給圧センサ22が過給圧検出手段に相当する。また、ECU20が、目標開度設定手段、補正手段、排気還流制御手段、収束判断手段、及び燃料供給量制御手段を構成する。具体的には、図3のステップS33が、目標開度設定手段に相当し、ステップS34〜S38が補正手段に相当し、図2のステップS21〜S27が排気還流制御手段に相当し、図4のステップS52が収束判断手段に相当し、図4のステップS54が燃料供給量制御手段に相当する。
In the present embodiment, the
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、NOx浄化装置16に吸収されたNOxを還元するために空燃比リッチ化運転を行う場合に本発明を適用する例を示したが、例えばNOx浄化装置16がいわゆる硫黄被毒した場合において、SOxを除去するために、空燃比リッチ化運転を行うときに、本発明を適用してもよい。
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied when performing the air-fuel ratio enrichment operation to reduce the NOx absorbed by the
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。 The present invention can also be applied to control of a marine vessel propulsion engine such as an outboard motor having a vertical crankshaft.
1 内燃機関
2 吸気管
4 排気管
5 排気還流通路
6 排気還流制御弁
8 過給機
12 燃料噴射弁
13 スロットル弁(吸気制御弁)
14 アクチュエータ(駆動手段)
16 NOx浄化装置(排気浄化手段)
22 過給圧センサ(過給圧検出手段)
DESCRIPTION OF
14 Actuator (drive means)
16 NOx purification device (exhaust gas purification means)
22 Supercharging pressure sensor (Supercharging pressure detection means)
Claims (3)
前記機関の運転状態に応じて前記吸気制御弁の基本目標開度を設定する基本目標開度設定手段と、
前記排気浄化手段の再生を行うために前記吸気制御弁の開度を減少させるときに、前記基本目標開度を設定補正量だけ減少方向に補正することにより目標開度を算出し、その後前記目標開度を前記基本目標開度に戻す補正手段と、
前記吸気制御弁の開度が、前記目標開度と一致するように前記吸気制御弁を駆動する駆動手段と、
過給圧を検出する過給圧検出手段とを備え、
前記補正手段は、前記過給機の目標過給圧と、検出過給圧との偏差に応じて、前記設定補正量を設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。 An exhaust gas purifying means for purifying exhaust gas, a supercharger provided in the intake system of the engine, provided in an exhaust system of an internal combustion engine that is operated with an air-fuel ratio set to a lean side of the stoichiometric air-fuel ratio; and the engine An internal combustion engine control device having an intake control valve for controlling intake air flowing into the engine,
Basic target opening setting means for setting a basic target opening of the intake control valve according to the operating state of the engine;
When reducing the opening of the intake control valve to regenerate the exhaust purification means, the target opening is calculated by correcting the basic target opening in a decreasing direction by a set correction amount, and then the target Correction means for returning the opening to the basic target opening;
Drive means for driving the intake control valve so that the opening of the intake control valve matches the target opening ;
A supercharging pressure detecting means for detecting the supercharging pressure ,
It said correction means, wherein the target supercharging pressure of the supercharger, in accordance with the deviation between the detected boost pressure control apparatus for an internal combustion engine, characterized in that you set the setting correction amount.
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