JP4867713B2 - Egr装置付内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
が増加する等エミッションが悪化する虞があった。
内燃機関の排気通路に設けられたタービン及び該内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサを有するターボチャージャと、
前記タービンよりも下流側における排気通路内の排気の一部を前記コンプレッサよりも上流側の吸気通路内に再循環させる低圧EGR装置と、
前記タービンよりも上流側における排気通路内の排気の一部を前記コンプレッサよりも下流側の吸気通路内に再循環させる高圧EGR装置と、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記低圧EGR装置および高圧EGR装置に指令を出し、前記低圧EGR装置により再循環される低圧EGRガス量と前記高圧EGR装置により再循環される高圧EGRガス量とをそれぞれの目標値である低圧側目標値と高圧側目標値とに変更させるEGRガス量変更手段と、
前記内燃機関の少なくとも排気弁の閉弁時期を変更可能なバルブタイミング変更手段と、
を備え、
前記運転状態が前記低圧EGR装置のみにより又は前記低圧EGR装置及び高圧EGR装置を併用して前記排気の再循環が行われる所定のLPL・MIX状態から前記高圧EGR装置のみにより前記排気の再循環が行われる所定のHPL状態に移行する場合に、前記EGRガス量変更手段が低圧EGRガス量を略零に変更すべく前記低圧EGR装置に前記指令を出してから実際の低圧EGRガス量が略零に至るまでの還流遅れ期間のうち少なくとも一部の期間に亘り、前記バルブタイミング変更手段が前記排気弁の閉弁時期を遅角させると共に前記高圧EGRガス量が前記高圧側目標値よりも少ない所定の遅れ期間目標値に維持されることを特徴とする。
ノズルの開度は前記通常時目標開度よりも小さい所定の閉じ側開度に維持されても良い。これにより、還流遅れ期間の全部又は一部の期間に亘り、高圧EGRガス量が遅れ期間目標値に維持されても、過給圧が過度に不足することを好適に抑制できる。
及び高圧EGR装置を併用してEGRを行うLPL・MIX状態から高圧EGR装置のみによりEGRを行うHPL状態へ移行するときに、低圧EGRガスの還流遅れが生じることによって内燃機関にEGRガスが過剰に供給されることを抑制できる。その結果、内燃機関における混合気の燃焼温度が過度に低下して未燃HCの排出量が増加することを抑制しつつ、内燃機関が失火することを抑制することができる。
内燃機関1には、吸気マニホールド8が接続されており、吸気マニホールド8の各枝管は吸気ポート4を介して各気筒2の燃焼室と連通されている。吸気マニホールド8と吸気通路9との接続部近傍には、吸気通路9内を流通する吸気の流量を調節可能な第1吸気絞り弁21が設けられている。また、吸気通路9における第1吸気絞り弁21よりも上流側には、吸気通路9を流れるガスを冷却するインタークーラ14が設けられている。
図1に戻ると、内燃機関1には排気マニホールド18が接続されており、排気マニホールド18の各枝管は排気ポート5を介して各気筒2の燃焼室11と接続されている。排気マニホールド18にはターボチャージャ25のタービンハウジング25bが接続されている。このタービンハウジング25bには排気通路19が接続されている。また、排気通路19の途中には排気中のPMを捕集するフィルタ20が設けられており、更に下流にてマフラー(図示省略)に接続されている。
内燃機関1には、排気通路19におけるフィルタ20よりも下流側を通過する排気の一部を吸気通路9におけるコンプレッサハウジング25aよりも上流側に再循環させる低圧EGR装置30が設けられている。この低圧EGR装置30は、排気通路19におけるフィルタ20よりも下流側の部分と吸気通路9におけるコンプレッサハウジング25aよりも上流側であって且つ第2吸気絞り弁22よりも下流側の部分とを接続する低圧EGR通路31と、低圧EGR通路31内を流れる排気(以下、「低圧EGRガス」という。)の流量を調節可能な低圧EGR弁32と、低圧EGR通路31における低圧EGR弁32よりも上流側を流れる低圧EGRガスを冷却するEGRクーラ33とを備えている。
、低圧EGRガス量GLが増大する。
次に、本実施例におけるターボチャージャ25について説明する。図3は、本実施例におけるターボチャージャの概略構成を示す断面図である。図4は、本実施例におけるノズルベーンの概略配置を示すタービンハウジングの側面断面図である。図3に示すように、ターボチャージャ25は、吸気通路9の途中に配置されたコンプレッサハウジング25aと、排気通路19に配置されたタービンハウジング25bと、コンプレッサハウジング25aとタービンハウジング25bとの間に設けられたセンタハウジング25cとを備えている。センタハウジング25cにはロータシャフト26がその軸心を中心に回転可能な状態で支持されており、ロータシャフト26の一端は、コンプレッサハウジング25a内に配置されたコンプレッサホイール27に取り付けられている。また、ロータシャフト26の他端は、タービンハウジング25b内に配置されたタービンホイール28に取り付けられている。
めの電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)50が併設されている。こ
のECU50は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態等を制御する。
次に本実施例におけるEGR制御について説明する。図5は、本実施例における内燃機関1の運転状態に応じた低圧EGR装置30との高圧EGR装置40の使用領域(以下、「EGR制御領域」という。)を例示した概略図である。図5の横軸は内燃機関1の機関回転数NEを表し、縦軸は内燃機関1の燃料噴射量Qfを表している。燃料噴射量Qfは内燃機関1の機関負荷を代表するパラメータである。
先ず、本実施例における燃焼温度低下抑制制御について説明する。本実施例では、ECU50が排気側VVT13および吸気側VVT12に指令を出し、還流遅れ期間Δtdに亘って、排気弁7の開弁時期および吸気弁6の閉弁時期が制御される。本実施例においては、排気側VVT13および吸気側VVT12に指令を出して排気弁7の開弁時期および吸気弁6の閉弁時期を制御するECU50が、本発明におけるバルブタイミング変更手段に相当する。以下、図6を参照して詳しく説明する。
推移(VLid)を例示する。また、内燃機関1の通常運転時における排気弁7のバルブリフト量の推移(VLen)を一点鎖線で、吸気弁6のバルブリフト量の推移(VLin)を二点鎖線で示す。
本実施例における還流遅れ期間Δtdでは、低圧EGRガスの還流遅れに加え、上記の内部EGRガス量GIを増加させるため、EGRガスが内燃機関1に要求されるよりも過剰に供給される虞がある。そこで、これを抑制するためのEGR過剰抑制制御について説明する。本実施例では、還流遅れ期間Δtdに亘り、高圧側目標値GHtを低減することにより高圧EGRガス量GHを減量する。具体的には高圧EGRガス量GHを、領域HPLにおける高圧側目標値GHtよりも少ない還流遅れ期間高圧側目標値GHtdに維持する。本実施例においては還流遅れ期間高圧側目標値GHtdが、本発明における所定の遅れ期間目標値に相当する。
以下、本実施例における還流遅れ期間Δtdにおいて、混合気の燃焼温度の低下を抑制しつつEGRガスが過剰に再循環することを抑制する制御について説明する。本実施例における上記制御は、低圧EGRガスの還流遅れが発生する虞のあるときに実行される。本実施例では、内燃機関1の機関回転数NE及び燃料噴射量Qfを検出し、これらをパラメータとして図5のEGR制御領域マップが参照され、EGR制御領域が導出される。その結果、内燃機関1が領域LPLまたは領域MIXから領域HPLに移行する場合に、後述する制御ルーチンが実行される。なお、本実施例では、機関回転数NEはクランクポジションセンサ51によるクランク角度の検出値により求められ、燃料噴射量Qfはアクセルポジションセンサ52によるアクセル開度の検出値から求められる。
る。また、ECU50がノズルベーン用アクチュエータ24に指令を出し、ノズルベーン開度VNを還流遅れ期間目標ノズルベーン開度VNtdに変更する。その結果、内燃機関1の背圧が上昇し、内部EGRガスが好適に内燃機関1に供給される。ステップS106の処理が終わるとステップS107に進む。
2・・・気筒
6・・・吸気弁
7・・・排気弁
8・・・吸気マニホールド
9・・・吸気通路
10・・燃料噴射弁
11・・燃焼室
12・・吸気側VVT
13・・排気側VVT
14・・インタークーラ
15・・エアフローメータ
16・・エアクリーナ
17・・バイパス通路
17a・バイパス通路弁
18・・排気マニホールド
19・・排気通路
20・・フィルタ
21・・第1吸気絞り弁
22・・第2吸気絞り弁
24・・ノズルベーン用アクチュエータ
25・・ターボチャージャ
25a・コンプレッサハウジング
25b・タービンハウジング
29・・ノズルベーン
30・・低圧EGR装置
31・・低圧EGR通路
32・・低圧EGR弁
40・・高圧EGR装置
41・・高圧EGR通路
42・・高圧EGR弁
50・・ECU
Claims (6)
- 内燃機関の排気通路に設けられたタービン及び該内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサを有するターボチャージャと、
前記タービンよりも下流側における排気通路内の排気の一部を前記コンプレッサよりも上流側の吸気通路内に再循環させる低圧EGR装置と、
前記タービンよりも上流側における排気通路内の排気の一部を前記コンプレッサよりも下流側の吸気通路内に再循環させる高圧EGR装置と、
前記内燃機関の運転状態に応じて前記低圧EGR装置および高圧EGR装置に指令を出し、前記低圧EGR装置により再循環される低圧EGRガス量と前記高圧EGR装置により再循環される高圧EGRガス量とをそれぞれの目標値である低圧側目標値と高圧側目標値とに変更させるEGRガス量変更手段と、
前記内燃機関の少なくとも排気弁の閉弁時期を変更可能なバルブタイミング変更手段と、
を備え、
前記運転状態が前記低圧EGR装置のみにより又は前記低圧EGR装置及び高圧EGR装置を併用して前記排気の再循環が行われる所定のLPL・MIX状態から前記高圧EGR装置のみにより前記排気の再循環が行われる所定のHPL状態に移行する場合に、前記EGRガス量変更手段が前記低圧EGR装置に前記指令を出してから実際の低圧EGRガス量が略零に至るまでの還流遅れ期間のうち少なくとも一部の期間に亘り、前記バルブタイミング変更手段が前記排気弁の閉弁時期を遅角させると共に、前記高圧EGRガス量が、前記高圧側目標値よりも少ない量である所定の遅れ期間目標値に維持されることを特徴とするEGR装置付内燃機関の制御装置。 - 前記遅れ期間目標値は前記還流遅れ期間に再循環される低圧EGRガス量と内部EGRガス量とに応じて決定されることを特徴とする請求項1に記載のEGR装置付内燃機関の制御装置。
- 前記バルブタイミング変更手段は前記内燃機関の吸気弁の開弁時期を更に変更可能であって、
前記バルブタイミング変更手段は、前記排気弁の閉弁時期を遅角させるときに前記吸気弁の開弁時期も遅角させることを特徴とする請求項1又は2に記載のEGR装置付内燃機
関の制御装置。 - 前記排気弁の閉弁は、前記吸気弁の開弁よりも早期または同時に行われることを特徴とする請求項3に記載のEGR装置付内燃機関の制御装置。
- 前記ターボチャージャは可変ノズルを有し、該可変ノズルの開度を制御することによって過給圧を変更可能であって、
前記還流遅れ期間のうち少なくとも一部の期間に亘り、前記可変ノズルの開度は所定の閉じ側開度に維持されることを特徴とする請求項1から4の何れかに記載のEGR装置付内燃機関の制御装置。 - 前記吸気通路における前記コンプレッサよりも下流側に設けられ、前記低圧EGR装置によって再循環された排気を冷却可能なインタークーラと、
前記低圧EGR装置によって再循環された排気に前記インタークーラを迂回させるバイパス通路と、
を更に備え、
前記還流遅れ期間のうち少なくとも一部の期間に亘り、前記インタークーラに流入する前の前記低圧EGR装置によって再循環された排気に前記バイパス通路を通過させ前記インタークーラを迂回させることを特徴とする請求項1から5の何れかに記載のEGR装置付内燃機関の制御装置。
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