JP4930396B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、排気浄化触媒よりも下流側の排気通路に排気絞り弁を備える内燃機関を制御する装置として好適な内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine control apparatus, and more particularly to an internal combustion engine control apparatus suitable as an apparatus for controlling an internal combustion engine having an exhaust throttle valve in an exhaust passage downstream of an exhaust purification catalyst.
従来、例えば特許文献1には、吸気通路に吸気絞り弁を備えるとともに排気通路に排気絞り弁を備えるエンジンの吸気制御装置が開示されている。より具体的には、この従来の制御装置では、排気絞り弁により排気ガス流量を制限している時は、当該排気ガス流量の非制限時に比して吸気絞り弁による吸気量制限領域を拡大するようにしている。 Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses an intake control device for an engine that includes an intake throttle valve in an intake passage and an exhaust throttle valve in an exhaust passage. More specifically, in this conventional control device, when the exhaust gas flow rate is restricted by the exhaust throttle valve, the intake amount restriction region by the intake throttle valve is expanded compared to when the exhaust gas flow rate is not restricted. I am doing so.
上述した従来の制御装置のように、冷間時に排気絞り弁によって排気ガス流量を制限するようにすると、排気ガス温度が上昇し易くなり、これにより、未だ活性状態になっていない排気浄化触媒の暖機を促進することが可能となる。しかしながら、排気ガス流量が制限されてから触媒暖機効果の見込まれる排気圧力に達するまでには、時間遅れが存在する。上記従来の技術の手法では、そのような時間遅れが認められる期間中については、排気エミッションの低減を図ることができず、このため、上記従来の手法は、排気浄化触媒の暖機促進による排気エミッション(特にHC)の排出低減効果を得るうえで、未だ改善の余地を残すものであった。 When the exhaust gas flow rate is limited by the exhaust throttle valve during the cold time as in the conventional control device described above, the exhaust gas temperature is likely to rise, and as a result, the exhaust purification catalyst that is not yet in an active state can be obtained. It becomes possible to promote warm-up. However, there is a time delay from when the exhaust gas flow rate is limited until the exhaust pressure at which the catalyst warm-up effect is expected is reached. In the conventional technique, the exhaust emission cannot be reduced during a period in which such a time delay is recognized. For this reason, the conventional technique does not reduce exhaust emission by promoting warm-up of the exhaust purification catalyst. In order to obtain the emission reduction effect of emissions (particularly HC), there was still room for improvement.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、排気浄化触媒が非活性状態にある始動時に排気絞り弁による排気ガスの流量制限を行う内燃機関において、当該流量制限による排気浄化触媒の暖機効果を阻害することなく排気エミッションの排出低減を図ることの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 in order to solve the above-described problems. In an internal combustion engine that restricts the flow rate of exhaust gas by an exhaust throttle valve during start-up when the exhaust purification catalyst is in an inactive state, It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can reduce exhaust emissions without impairing the warm-up effect of the purification catalyst.
第1の発明は、内燃機関の制御装置であって、
排気浄化触媒よりも下流側の排気通路に配置された排気絞り弁と、
排気弁の閉じ時期を変更可能とする排気可変動弁機構と、
前記排気浄化触媒が非活性状態にあると判断される状態での内燃機関の始動時に、前記排気絞り弁により排気ガスの流量制限を行う排気ガス流量制限手段と、
前記流量制限の実行期間中の前記排気浄化触媒の温度と、当該実行期間中の排気圧力とに基づいて、当該実行期間中に前記排気弁の閉じ時期を排気上死点よりも早める早閉じ制御を行うべきか否かを決定する排気弁早閉じ要否判断手段と、
前記排気弁早閉じ要否判断手段によって前記早閉じ制御を行うべきであると判断された場合に、前記早閉じ制御を実行する排気弁早閉じ実行手段と、
を備えることを特徴とする。
A first invention is a control device for an internal combustion engine,
An exhaust throttle valve disposed in the exhaust passage downstream of the exhaust purification catalyst;
An exhaust variable valve mechanism that makes it possible to change the closing timing of the exhaust valve;
Exhaust gas flow rate limiting means for limiting the flow rate of exhaust gas by the exhaust throttle valve when starting the internal combustion engine in a state where the exhaust purification catalyst is determined to be in an inactive state;
Based on the temperature of the exhaust gas purification catalyst during the execution period of the flow rate restriction and the exhaust pressure during the execution period, the early closing control for making the closing timing of the exhaust valve earlier than the exhaust top dead center during the execution period Exhaust valve early closing necessity determination means for determining whether or not to perform,
An exhaust valve early closing execution means for executing the early closing control when the exhaust valve early closing necessity determination means determines that the early closing control should be performed;
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記排気弁早閉じ要否判断手段は、前記流量制限の実行開始初期段階において、前記早閉じ制御を行うべきであると判断することを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The exhaust valve early closing necessity judging means judges that the early closing control should be performed in an initial stage of starting the flow restriction.
また、第3の発明は、第1の発明において、
前記排気弁早閉じ要否判断手段は、前記流量制限の実行開始後に前記流量制限の実行に伴う前記排気浄化触媒の暖機効果が見込まれる排気圧力に達したと判断される時点まで、前記早閉じ制御を行うべきであると判断することを特徴とする。
The third invention is the first invention, wherein
The exhaust valve early closing necessity determining means determines whether the exhaust pressure early closing is determined to have reached an exhaust pressure at which the warming-up effect of the exhaust purification catalyst accompanying the execution of the flow restriction is expected after the start of the flow restriction. It is characterized by determining that closing control should be performed.
また、第4の発明は、第3の発明において、
前記暖機効果が見込まれる排気圧力に達したと判断された場合に、前記排気弁の閉じ時期を排気上死点に設定する排気弁上死点閉じ実行手段を更に備えることを特徴とする。
In addition, the fourth aspect of the present invention, Oite to third inventions,
The exhaust valve top dead center closing execution means is further provided for setting the exhaust valve closing timing to the exhaust top dead center when it is determined that the exhaust pressure at which the warm-up effect is expected is reached.
また、第5の発明は、第1乃至第4の発明の何れかにおいて、
前記流量制限の前記実行期間中に、排気弁の開弁期間と吸気弁の開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間が生じないように吸気弁の開き時期が設定されていることを特徴とする。
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions,
The opening timing of the intake valve is set so that a valve overlap period in which the valve opening period of the exhaust valve overlaps with the valve opening period of the intake valve does not occur during the execution period of the flow restriction. .
第1の発明によれば、排気浄化触媒が非活性状態にある始動時に排気絞り弁による排気ガスの流量制限を行う内燃機関において、当該流量制限による排気浄化触媒の暖機効果を阻害することなく排気エミッションの排出低減を図ることが可能となる。また、本発明によれば、上記流量制限を行う際に、排気弁の早閉じ制御を行う期間を適切なものにでき、上記流量制限の実行に伴う触媒暖機効果を最大限に引き出せるようになる。 According to the first aspect of the present invention, in the internal combustion engine that restricts the flow rate of the exhaust gas by the exhaust throttle valve at start-up when the exhaust purification catalyst is in an inactive state, the warming-up effect of the exhaust purification catalyst by the flow rate restriction is not hindered. It is possible to reduce exhaust emissions. Further, according to the present invention, when performing the flow rate restriction, the period for performing the early closing control of the exhaust valve can be made appropriate, and the catalyst warm-up effect accompanying the execution of the flow rate restriction can be maximized. Become.
第2の発明によれば、上記流量制限の実行開始初期段階において、排気弁の早閉じ制御が実行されるようになる。これにより、十分な触媒暖機効果が見込まれる排気圧力に達していない段階において、排気圧力の低下を招かずに(すなわち、上記流量制限の実行に伴う触媒暖機効果を阻害することなく)、排気浄化触媒が活性化する前の時点での排気エミッションの低減を図ることが可能となる。 According to the second aspect of the invention, the early closing control of the exhaust valve is executed in the initial stage of starting the flow restriction. Thereby, in a stage where the exhaust pressure at which sufficient catalyst warm-up effect is expected has not been reached, without lowering the exhaust pressure (that is, without hindering the catalyst warm-up effect associated with execution of the flow rate restriction), It becomes possible to reduce the exhaust emission before the exhaust purification catalyst is activated.
第3の発明によれば、十分な触媒暖機効果が見込まれる排気圧力に達していない段階において、排気圧力の低下を招かずに(すなわち、上記流量制限の実行に伴う触媒暖機効果を阻害することなく)、排気浄化触媒が活性化する前の時点での排気エミッションの低減を図ることが可能となる。 According to the third aspect of the invention, in a stage where the exhaust pressure at which sufficient catalyst warm-up effect is expected is not reached, the exhaust pressure is not lowered (that is, the catalyst warm-up effect associated with the execution of the flow rate restriction is inhibited). Without this, it is possible to reduce the exhaust emission before the exhaust purification catalyst is activated.
第4の発明によれば、排気ガスの逆流を回避しつつ、燃焼に付されたガスを燃焼室14内に残さずに確実に排気通路18に排出することにより上記流量制限の実行に伴う触媒暖機効果を十分に引き出せるようになる。
According to the fourth aspect of the present invention, the catalyst accompanying the execution of the flow rate restriction is performed by reliably exhausting the gas subjected to combustion to the
第5の発明によれば、上記流量制限の実行期間中に、燃焼室を介して排気通路側から吸気通路側に排気ガスが吹き返されてしまうのを防止することにより、触媒暖機効果が目減りしてしまうのを回避して、触媒暖機効果を十分に引き出せるようになる。 According to the fifth aspect of the invention, the catalyst warm-up effect is reduced by preventing the exhaust gas from being blown back from the exhaust passage side to the intake passage side through the combustion chamber during the flow rate restriction execution period. Thus, the catalyst warm-up effect can be sufficiently brought out.
実施の形態1.
[システム構成]
図1は、本発明の実施の形態1の内燃機関10の構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、内燃機関10を備えている。内燃機関10の筒内には、ピストン12が設けられている。内燃機関10の筒内には、ピストン12の頂部側に燃焼室14が形成されている。燃焼室14には、吸気通路16および排気通路18が連通している。
Embodiment 1 FIG.
[System configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of an
吸気通路16の入口近傍には、吸気通路16に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ20が設けられている。エアフローメータ20の下流には、スロットルバルブ22が設けられている。スロットルバルブ22は、アクセル開度と独立してスロットル開度を制御することのできる電子制御式スロットルバルブである。スロットルバルブ22の近傍には、スロットル開度を検出するスロットルセンサ24が配置されている。
An
また、スロットルバルブ22の下流には、内燃機関10の吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁26が配置されている。また、内燃機関10が備えるシリンダヘッドには、燃焼室14の頂部から燃焼室14内に突出するように点火プラグ28が取り付けられている。吸気ポートおよび排気ポートには、それぞれ、燃焼室14と吸気通路16、或いは燃焼室14と排気通路18を導通状態または遮断状態とするための吸気弁30および排気弁32が設けられている。
A
図1に示すシステムは、吸気弁30の開き時期を変更可能とする吸気可変動弁機構34と、排気弁32の閉じ時期を変更可能とする排気可変動弁機構36とを備えている。これらの可変動弁機構34、36の具体的構成は、特に限定されないが、ここでは、吸気弁30および排気弁32をそれぞれ駆動するカム(図示せず)の位相を連続的に可変とするVVT機構であるものとする。 The system shown in FIG. 1 includes an intake variable valve mechanism 34 that can change the opening timing of the intake valve 30 and an exhaust variable valve mechanism 36 that can change the closing timing of the exhaust valve 32. The specific configurations of these variable valve mechanisms 34 and 36 are not particularly limited. Here, however, the VVT that continuously varies the phase of cams (not shown) that drive the intake valve 30 and the exhaust valve 32, respectively. It shall be a mechanism.
図2は、図1に示す可変動弁機構34、36による排気弁32および吸気弁30の開閉時期の可変範囲を説明するための図である。VVT機構を有する上記可変動弁機構34、36によれば、クランク軸に対する排気カム軸および吸気カム軸(それぞれ図示省略)の進角量をそれぞれ調整することにより、作用角を固定したままで、排気弁32や吸気弁30の開閉時期を図2中に示す可変範囲内で調整することができる。 FIG. 2 is a diagram for explaining a variable range of opening / closing timings of the exhaust valve 32 and the intake valve 30 by the variable valve mechanisms 34 and 36 shown in FIG. According to the variable valve mechanisms 34 and 36 having the VVT mechanism, by adjusting the advance amounts of the exhaust camshaft and the intake camshaft (each not shown) with respect to the crankshaft, the working angle remains fixed, The opening / closing timing of the exhaust valve 32 and the intake valve 30 can be adjusted within a variable range shown in FIG.
より具体的には、図2に示すバルブタイミングの一例では、排気弁32の開閉時期を最も進角させた場合には、排気弁32は、圧縮上死点後100°CA程度で開かれた後に、排気上死点よりも手前の所定時期に閉じられるようになる。また、排気弁32の開閉時期を最も遅角させた場合には、排気弁32は、膨張下死点よりも手前の所定時期で開かれた後に、排気上死点よりも後の所定の時期で閉じられるようになる。また、図2に示すように、本実施形態では、排気上死点において吸気弁30を開くことができるように、吸気弁30の開閉時期の可変範囲が調整されている。 More specifically, in the example of the valve timing shown in FIG. 2, when the opening / closing timing of the exhaust valve 32 is most advanced, the exhaust valve 32 is opened at about 100 ° CA after compression top dead center. Later, it is closed at a predetermined time before exhaust top dead center. Further, when the opening / closing timing of the exhaust valve 32 is most retarded, the exhaust valve 32 is opened at a predetermined time before the expansion bottom dead center, and then a predetermined time after the exhaust top dead center. It will be closed with. As shown in FIG. 2, in this embodiment, the variable range of the opening / closing timing of the intake valve 30 is adjusted so that the intake valve 30 can be opened at the exhaust top dead center.
再び図1において、内燃機関10は、クランク軸の近傍にクランク角センサ38を備えている。クランク角センサ38は、クランク軸が所定回転角だけ回転する毎に、Hi出力とLo出力を反転させるセンサである。クランク角センサ38の出力によれば、クランク軸の回転位置や回転速度、更には、エンジン回転数などを検知することができる。また、内燃機関10は、吸気カム軸の近傍に吸気カム角センサ40を備えるとともに、排気カム軸の近傍に排気カム角センサ42を備えている。これらのカム角センサ40、42は、クランク角センサ38と同様の構成を有するセンサである。カム角センサ40、42の出力によれば、吸気カム軸および排気カム軸のそれぞれの回転位置(進角量)などを検知することができる。
In FIG. 1 again, the
内燃機関10の排気通路18には、排気ガスを浄化するための排気浄化触媒として、上流触媒(SC)44および下流触媒(UF)46が直列に配置されている。また、上流触媒44の上流には、その位置で排気空燃比を検出するための空燃比センサ48が配置されている。更に、上流触媒44と下流触媒46との間には、その位置の空燃比がリッチであるかリーンであるかに応じた信号を発生する酸素センサ50が配置されている。更に、下流触媒46よりも下流側の排気通路18には、当該排気通路18を流れる排気ガスの流量を制限するための排気絞り弁52が配置されている。
In the
図1に示すシステムは、ECU(Electronic Control Unit)60を備えている。ECU60には、上述した各種センサに加え、アクセル開度を検出するためのアクセルポジションセンサ62およびエンジン冷却水温度を検出するための水温センサ64や、上述した各種アクチュエータなどが接続されている。ECU60は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関10の運転状態を制御することができる。
[実施の形態1の特徴部分]
ところで、上記触媒44、46が浄化機能を発揮するためには、当該触媒44、46の温度が所定の温度(例えば、350℃)になっていることが必要とされる。このため、触媒44、46が非活性状態にある冷間始動時には、触媒44、46が活性化して浄化機能を発揮するようになるまでは、内燃機関10の筒内から排出されるガスが触媒44、46で浄化されることなく大気中に放出されてしまう。従って、冷間始動時には、触媒44、46の温度をできるだけ早く活性温度にまで上昇させることが必要とされる。上述した排気絞り弁52によって排気通路18を絞るようにすれば、排気ガスの流量が制限されることで、排気圧力を高めることができ、これにより、排気ガスの温度を高めることができる。従って、冷間始動時において、排気絞り弁52によって排気ガスの流量を制限するようにすれば、触媒44、46の暖機促進を図ることが可能となる。
The system shown in FIG. 1 includes an ECU (Electronic Control Unit) 60. In addition to the various sensors described above, the
[Characteristics of Embodiment 1]
By the way, in order for the
しかしながら、排気絞り弁52による排気ガスの流量制限の開始初期段階には、排気圧力は大気圧力に近い値となっており、排気ガスの温度上昇に伴う触媒44、46の暖機促進を見込むことができない。言い換えれば、排気絞り弁52によって排気ガス流量が制限されてから触媒暖機効果の見込まれる排気圧力に達するまでには、時間遅れが存在する。そのような時間遅れが認められる期間中は、排気エミッション(特にHC)の低減を図ることができない。
However, in the initial stage of starting the exhaust gas flow restriction by the
そこで、本実施形態では、触媒44、46が非活性状態にある始動時に排気絞り弁52による排気ガスの流量制限を行う際に、当該流量制限による触媒44、46の暖機効果を阻害することなく(より具体的には排気圧力の低下を招かない手法で)、触媒44、46が活性化する前の時点での排気エミッション(特にHC)の排出低減を図るべく、次のような制御を行うようにした。すなわち、上記流量制限の実行期間中の触媒44、46の温度と排気圧力とに基づいて、当該実行期間中に排気弁32の閉じ時期を排気上死点よりも早める早閉じ制御を行うべきか否かを判断し、当該早閉じ制御を行うべきであると判断した場合に当該早閉じ制御を行うようにした。より具体的には、上記流量制限の実行開始初期段階、つまり、当該流量制限の実行に伴う触媒44、46の暖機効果が見込まれる排気圧力に達するまでの段階において、排気弁32の上記早閉じ制御を行うようにした。
Therefore, in this embodiment, when restricting the exhaust gas flow rate by the
また、本実施形態では、排気絞り弁52による上記流量制限の実行開始後に触媒44、46の暖機効果が見込まれる排気圧力に達したと判断した場合には、燃焼に付されたガスを燃焼室14内に残さずに確実に排気通路18に排出することによって排気圧力の上昇に伴う触媒暖機効果をより迅速かつ十分に得られるようにすべく、排気弁32の閉じ時期を排気上死点に設定するようにするとともに、その後の当該流量制限の実行期間中は、そのような閉じ時期の設定を継続するようにした。
Further, in this embodiment, when it is determined that the exhaust pressure at which the warming-up effect of the
更に、本実施形態では、上記流量制限の実行期間中には、排気弁32の開弁期間と吸気弁30の開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間が生じないように、吸気弁30の開き時期を設定するようにした。 Further, in the present embodiment, the intake valve 30 is opened so that a valve overlap period in which the valve opening period of the exhaust valve 32 overlaps the valve opening period of the intake valve 30 does not occur during the flow rate restriction execution period. The time was set.
図3は、上記の機能を実現するために、本実施の形態1においてECU60が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図3に示すルーチンは、内燃機関10の始動とともに起動されるものとする。
図3に示すルーチンでは、先ず、排気絞り弁52による排気ガスの流量制限の実施条件が成立するか否かが判別される(ステップ100)。より具体的には、本ステップ100では、例えば始動時のエンジン冷却水温度が25℃より低いか否かを判断基準として、上記流量制限の実施条件が成立するか否か、言い換えれば、触媒44、46が冷えていて非活性状態にあるか否かを判断している。
FIG. 3 is a flowchart of a routine executed by the
In the routine shown in FIG. 3, first, it is determined whether or not the conditions for limiting the exhaust gas flow rate by the
その結果、上記ステップ100の判定が不成立である場合、つまり、触媒44、46が暖機されていて活性状態にあると判断される場合には、排気絞り弁52が全開に設定される(ステップ102)。一方、上記ステップ100の判定が成立する場合、つまり、触媒44、46が冷えていて非活性状態にあると判断される場合には、排気絞り弁52が所定の開度にまで閉じられ、排気ガスの流量制限が開始される(ステップ104)。
As a result, if the determination in
次に、内燃機関10の始動後に触媒44、46の暖機条件が成立するか否かが判別される(ステップ106)。ここでは、内燃機関10の始動後の積算空気量が100gに達していないか否かを判断基準として、触媒44、46の暖機条件が成立するか否か、言い換えれば、触媒44、46が暖機を必要とする状況であるか否かを判断している。
Next, it is determined whether or not a warm-up condition for the
その結果、上記ステップ106において、触媒44、46の暖機を未だ必要とする状況であると判断された場合には、次いで、排気圧力初期条件が成立するか否かが判別される(ステップ108)。ここでは、内燃機関10の始動後の積算空気量が30gに達していないか否かを判断基準として、排気圧力初期条件が成立するか否か、つまり、上記流量制限の実行開始初期段階であるために当該流量制限の実行に伴う触媒44、46の暖機効果が見込まれる排気圧力に達していないか否かを判断するようにしている。
As a result, if it is determined in
その結果、上記ステップ108において、未だ触媒44、46の暖機効果が見込まれる排気圧力に達していないと判断された場合には、次いで、排気弁32の開閉時期を上記可変範囲における最進角位置に制御することで、排気弁32の閉じ時期が排気上死点に対して十分に早められる(ステップ110)。
As a result, if it is determined in
次に、現在の吸排気弁30、32の開閉時期にバルブオーバーラップ期間が設けられておらず、かつ、吸気弁30の開き時期が排気上死点(0TDC)であるか否かが判別される(ステップ112)。具体的には、ここでは、吸気弁30の開き時期の進角量が最遅角位置を基準とする所定値1になっているか否かを判断するようにしている。この所定値1は、図2に示すように、吸気弁30の開き時期の最遅角位置から排気上死点までの角度に相当する値である。 Next, it is determined whether or not the valve overlap period is provided at the current opening and closing timing of the intake and exhaust valves 30 and 32 and the opening timing of the intake valve 30 is the exhaust top dead center (0 TDC). (Step 112). Specifically, here, it is determined whether or not the advance amount of the opening timing of the intake valve 30 is a predetermined value 1 with reference to the most retarded position. The predetermined value 1 is a value corresponding to an angle from the most retarded position of the opening timing of the intake valve 30 to the exhaust top dead center, as shown in FIG.
その結果、上記ステップ112の判定が成立する場合には、現在の吸排気弁30、32の設定が維持されるとともに、再度ステップ108の処理が実行される。一方、上記ステップ112の判定が不成立である場合には、吸気弁30の開き時期が排気上死点(0TDC)に設定(調整)される(ステップ114)とともに、再度ステップ108の処理が実行される。
As a result, when the determination in
一方、上記ステップ108において、触媒44、46の暖機効果が見込まれる排気圧力に達していると判断された場合には、次いで、排気通路18から燃焼室14への排気ガスの逆流を防止する逆流防止条件が成立するか否かが判別される(ステップ116)。ここでは、排気弁32の閉じ時期が排気上死点に設定されていない(排気弁閉じ時期≠0TDC)か否かを判断基準として、上記逆流防止条件が成立するか否かを判断している。
On the other hand, if it is determined in
その結果、上記ステップ116の判定が不成立である場合には、現在の排気弁32の閉じ時期の設定が維持されるとともに、再度ステップ106の処理が実行される。一方、上記ステップ116の判定が成立する場合には、排気弁32の閉じ時期が排気上死点(0TDC)に設定(調整)されるとともに、再度ステップ106の処理が実行される。
As a result, if the determination in
以上説明した図3に示すルーチンによれば、触媒44、46が非活性状態にある始動時に排気絞り弁52による排気ガスの流量制限を行う際には、記流量制限の実行期間中の触媒44、46の温度と排気圧力とに基づいて、当該実行期間中に排気弁32の早閉じ制御を行うべきか否かが判断され、必要に応じて当該早閉じ制御が行われるようになる。より具体的には、上記ルーチンによれば、当該早閉じ制御は、上記流量制限の実行開始初期段階、つまり、当該流量制限の実行に伴う触媒44、46の暖機効果が見込まれる排気圧力に達するまでの段階において行われるようになる。
このような排気弁32の早閉じ制御によって内部EGRガス量を増やすことで排気エミッション(特にHC)の低減を図る手法によれば、排気弁32の閉じ時期を排気上死点よりも遅らせることによって内部EGRガス量を増やす制御を行う場合に比して、排気圧力の低下を招かずに(すなわち、上記流量制限の実行に伴う触媒暖機効果を阻害することなく)、触媒44、46が活性化する前の時点での排気エミッションの低減を図ることが可能となる。また、十分な触媒暖機効果が見込まれる排気圧力に達していない段階において、当該早閉じ制御によって排気エミッションの排出低減を積極的に行っておくことで、暖機完了前に触媒44、46内に溜まる排気エミッション量を低減することができ、暖機完了後に触媒44、46の浄化処理量が追いつかなくなるのを良好に回避することが可能となる。
また、その一方で、上記流量制限の実行期間中において、十分な触媒暖機効果が見込まれる値にまで排気圧力が達した後は、上記早閉じ制御は行わずに確実に排気ガスを排気通路18に排出できるようになっていることが望ましい。上記ルーチンによれば、上記流量制限の実行期間中の触媒44、46の温度と排気圧力とに基づいて、当該実行期間中に排気弁32の早閉じ制御を行うべきか否かが判断することで、早閉じ制御を行う期間を適切なものにでき、上記流量制限の実行に伴う触媒暖機効果を最大限に引き出せるようになる。
According to the routine shown in FIG. 3 described above, when the exhaust
According to the technique for reducing the exhaust emission (particularly HC) by increasing the internal EGR gas amount by the early closing control of the exhaust valve 32, the closing timing of the exhaust valve 32 is delayed from the exhaust top dead center. Compared to the control for increasing the internal EGR gas amount, the
On the other hand, after the exhaust pressure reaches a value at which a sufficient catalyst warm-up effect is expected during the flow rate restriction execution period, the exhaust gas is surely discharged without performing the early closing control. It is desirable to be able to discharge to 18. According to the above routine, it is determined whether or not the early closing control of the exhaust valve 32 should be performed during the execution period based on the temperature and exhaust pressure of the
また、上記ルーチンによれば、触媒暖機効果が見込まれる値にまで排気圧力が達した後は、排気弁32の閉じ時期が排気上死点に設定される。このような排気圧力に達している状況下で排気弁32の閉じ時期が排気上死点よりも遅角されると、排気通路18から燃焼室14への排気ガスの逆流が生じてしまう。これに対し、排気弁32の閉じ時期を排気上死点とするか或いは排気上死点よりも早めれば、そのような逆流を防止することができる。また、排気弁32を排気上死点で閉じるようにすれば、燃焼に付されたガスを燃焼室14内に残さずに確実に排気通路18に排出することによって排気圧力の上昇に伴う触媒暖機効果をより迅速かつ十分に得ることが可能となる。つまり、触媒暖機効果が見込まれる値にまで排気圧力が達した後の段階では、上記ルーチンの処理のように排気弁32の閉じ時期を排気上死点に設定することで、排気ガスの逆流を回避しつつ、上記流量制限の実行に伴う触媒暖機効果を十分に引き出せるようになる。
Further, according to the above routine, after the exhaust pressure reaches the value at which the catalyst warm-up effect is expected, the closing timing of the exhaust valve 32 is set to the exhaust top dead center. If the closing timing of the exhaust valve 32 is retarded from the exhaust top dead center under such an exhaust pressure condition, a backflow of exhaust gas from the
また、上記ルーチンによれば、上記流量制限の実行期間中には、バルブオーバーラップ期間が生じないように、吸気弁30の開き時期が吸気上死点に設定されるようになる。排気絞り弁52による上記流量制限によって排気圧力が高められている状況下において、バルブオーバーラップ期間が存在すると、吸気圧力(負圧)よりも排気圧力が高くなっているため、燃焼室14を介して排気通路18側から吸気通路16側に排気ガスが吹き返されてしまう。その結果、排気絞り弁52を利用して充分に排気圧力を高めることができなくなり、触媒暖機効果が目減りしてしまう。これに対し、上記ルーチンの処理によれば、このような事態を回避して、触媒暖機効果を十分に引き出せるようになる。
Further, according to the routine, the opening timing of the intake valve 30 is set to the intake top dead center so that the valve overlap period does not occur during the flow rate restriction execution period. In a situation where the exhaust pressure is increased by the flow restriction by the
ところで、上述した実施の形態1においては、上記流量制限の実行期間中に、積算空気量を所定の閾値(100g、30g)とそれぞれ比較することによって、触媒44、46が暖機を必要とする状況であるか否か、および、排気圧力が触媒暖機効果の見込まれる値に達していないか否かを判断するようにしている。しかしながら、本発明において排気弁32の早閉じ制御を行うべきか否かを判断するに際して用いる手法は、このような手法に限定されるものではない。すなわち、例えば、触媒温度や排気圧力を直接的に測定するようにしてもよい。
By the way, in the first embodiment described above, the
また、上述した実施の形態1においては、上記流量制限の実行期間中にバルブオーバーラップ期間が生じないようにするために、吸気可変動弁機構34によって吸気弁30の開き時期の進角量を調整するようにしている。しかしながら、本発明においてバルブオーバーラップ期間が生じないようにするための吸気弁30の開き時期の設定は、吸気可変動弁機構34による開き時期の調整によって実現されるものに限らない。すなわち、吸気可変動弁機構34を備えないシステムにおいて、吸気弁30の開き時期を排気上死点以降のタイミングに予め設定しておくことによって実現されていてもよい。 Further, in the first embodiment described above, the advance amount of the opening timing of the intake valve 30 is set by the intake variable valve mechanism 34 so that the valve overlap period does not occur during the flow rate restriction execution period. I try to adjust it. However, in the present invention, the setting of the opening timing of the intake valve 30 so that the valve overlap period does not occur is not limited to that realized by adjusting the opening timing by the intake variable valve mechanism 34. That is, in a system that does not include the intake variable valve mechanism 34, the opening timing of the intake valve 30 may be set in advance to a timing after exhaust top dead center.
尚、上述した実施の形態1においては、ECU60が、上記ステップ100および104の処理を実行することにより前記第1の発明における「排気ガス流量制限手段」が、上記ステップ106および108の処理を実行することにより前記第1の発明における「排気弁早閉じ要否判断手段」が、上記ステップ110の処理を実行することにより前記第1の発明における「排気弁早閉じ実行手段」が、それぞれ実現されている。
また、ECU60が上記ステップ108、116、および118の処理を実行することにより前記第4の発明における「排気弁上死点閉じ実行手段」が実現されている。
In the first embodiment described above, the
In addition, the “exhaust valve top dead center closing execution means” according to the fourth aspect of the present invention is implemented when the
10 内燃機関
14 燃焼室
16 吸気通路
18 排気通路
30 吸気弁
32 排気弁
34 吸気可変動弁機構
36 排気可変動弁機構
44 上流触媒
46 下流触媒
52 排気絞り弁
60 ECU(Electronic Control Unit)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
排気弁の閉じ時期を変更可能とする排気可変動弁機構と、
前記排気浄化触媒が非活性状態にあると判断される状態での内燃機関の始動時に、前記排気絞り弁により排気ガスの流量制限を行う排気ガス流量制限手段と、
前記流量制限の実行期間中の前記排気浄化触媒の温度と、当該実行期間中の排気圧力とに基づいて、当該実行期間中に前記排気弁の閉じ時期を排気上死点よりも早める早閉じ制御を行うべきか否かを決定する排気弁早閉じ要否判断手段と、
前記排気弁早閉じ要否判断手段によって前記早閉じ制御を行うべきであると判断された場合に、前記早閉じ制御を実行する排気弁早閉じ実行手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 An exhaust throttle valve disposed in the exhaust passage downstream of the exhaust purification catalyst;
An exhaust variable valve mechanism that makes it possible to change the closing timing of the exhaust valve;
Exhaust gas flow rate limiting means for limiting the flow rate of exhaust gas by the exhaust throttle valve when starting the internal combustion engine in a state where the exhaust purification catalyst is determined to be in an inactive state;
Based on the temperature of the exhaust gas purification catalyst during the execution period of the flow rate restriction and the exhaust pressure during the execution period, the early closing control for making the closing timing of the exhaust valve earlier than the exhaust top dead center during the execution period Exhaust valve early closing necessity determination means for determining whether or not to perform,
An exhaust valve early closing execution means for executing the early closing control when the exhaust valve early closing necessity determination means determines that the early closing control should be performed;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
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