JP4511392B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
図7は、時刻t0から空燃比リッチ化を開始した場合における、スロットル弁開度TH、吸入空気量GAIR(質量流量)、出力トルクTRQ、及びNOx発生量QNOxの推移を示すタイムチャートである。この図において、実線は、大気圧が標準状態(1013hPa)にあるときの特性を示し、破線は、大気圧が標準状態より低いときの特性を示す。時刻t0に空燃比リッチ化が開始されると、同図(a)に示すように、スロットル弁が閉じ方向に制御される。その結果、同図(b)に示すように、吸入空気量GAIRが減少するが、大気圧が低いときは、標準状態に比べて減少速度が大きく、また定常状態に移行後においては実吸入空気量が目標吸入空気量GACMDより小さくなってしまう。そのため、同図(c)に示すように、出力トルクTRQが低下するという課題が発生する。さらに、排気圧が低下し、それによって排気還流率が低下するため、同図(d)に示すように、NOx発生量QNOxが増加するという課題も発生する。
前記排気還流制御弁制御手段は、前記目標吸入空気量(GACMD)を、前記還元剤供給手段により還元剤が供給されるときに、大気圧(PA)が低下するほど、また吸気温度(TA)が上昇するほど、減少させるように補正する。目標吸入空気量(GACMD)を減少方向に補正すると、排気還流制御弁の開度(LACT)は、増加方向に補正される。
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。
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。
図2のステップS11〜S19が、タービン10のベーン開度VOを制御する過給圧制御(VNT制御)に対応し、ステップS21〜S29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〜S41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S51〜55がSCV15の開度を制御するSCV開度制御(SCV制御)に対応する。
VNTMAP=VNTMAP2×KPANVT×KTAVNT (1)
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。また、第2ベーン開度マップ値VNTMAP2を、VNT大気圧補正係数KPAVNT及びVNT吸気温度補正係数KTAVNTにより補正することにより、ベーン開度基本値VNTMAPが算出されるので、大気圧PA及び吸気温度TAに拘わらず、ベーン開度VOを空燃比リッチ化運転に適した値に設定することができる。すなわち、空燃比リッチ化を行うときは、ベーン開度VOは、大気圧PAが低下するほど、また吸気温度TAが上昇するほど、増加するように補正される。これにより、大気圧PAの低下または吸気温度TAの上昇による実質的な吸入空気量の減少を防止することができる。
タービン10のベーン開度VO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。
GACMD=GACMD2×KPAGAIR×KTAGAIR (2)
ΔTH1=Kth×ΔBPA×GAIR (3)
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。
THCMD=(1−α)×THCMD(n−1)+α×THMAP (4)
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。
式(4)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。
THCMD=THCMD×KPATH×KTATH (5)
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。
ステップS61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S63)。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。
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。
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。
2 吸気管
4 排気管
5 排気還流通路
6 排気還流制御弁(吸入空気量制御手段)
8 過給機(吸入空気量制御手段)
12 燃料噴射弁(還元剤供給手段)
13 スロットル弁(吸入空気量制御手段)
16 NOx浄化装置(排気浄化手段)
20 電子制御ユニット(還元剤供給手段、吸入空気量減少手段)
Claims (1)
- ディーゼル内燃機関の吸気系に設けられ、前記機関の燃焼室に吸入される空気の量を制御する吸入空気量制御手段と、前記機関の排気系に設けられ、前記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た状態で排気中のNOxを吸着し、前記空燃比が理論空燃比よりリッチ側に設定された状態で、吸着したNOxを還元するNOx浄化手段と、前記排気系に還元剤を供給する還元剤供給手段と、可変ベーンを有する過給機と、前記機関の排気を前記吸気系に還流する排気還流通路とを備えたディーゼル内燃機関の制御装置において、
大気圧を検出する大気圧検出手段と、
前記機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記機関の過給圧を検出する過給圧検出手段と、
前記NOx浄化手段に吸着されたNOxを還元するために、前記還元剤供給手段が前記燃焼室内に噴射する燃料量を増量することにより、前記排気系に還元剤が供給されるときに、前記燃焼室に吸入される空気量を、検出された大気圧に応じて前記吸入空気量制御手段により減少させる吸入空気量減少手段とを備え、
前記吸入空気量制御手段は、前記吸気系に設けられたスロットル弁と、前記排気還流通路に設けられた排気還流制御弁と、前記可変ベーンとからなり、
前記吸入空気量減少手段は、スロットル弁開度制御手段、排気還流制御弁制御手段、及び可変ベーン制御手段を有し、
該スロットル弁開度制御手段、排気還流制御弁制御手段、及び可変ベーン制御手段は、それぞれ前記大気圧が低下するほど前記燃焼室に吸入される空気量が増量する方向に前記スロットル弁、排気還流制御弁及び可変ベーンの制御量を補正し、
前記排気還流制御弁制御手段は、前記機関の目標吸入空気量を減少させるとともに、検出される吸入空気量が前記目標吸入空気量と一致するように前記排気還流制御弁を制御し、
前記可変ベーン制御手段は、前記機関の運転状態に応じて前記過給圧を低下させる方向に前記可変ベーンを制御し、
前記スロットル弁開度制御手段は、前記機関の運転状態に応じて前記スロットル弁の開度を減少させる方向に制御し、検出される吸入空気量が前記目標吸入空気量に収束するまでの期間においては、検出される過給圧及び吸入空気量に応じて前記スロットル弁開度を制御することを特徴とするディーゼル内燃機関の制御装置。
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