JP4946345B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、吸排気弁の開閉時期を変更可能とする可変動弁機構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 a variable valve mechanism that can change the opening and closing timing of intake and exhaust valves.
従来、例えば特許文献1には、吸排気弁のバルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング装置を備える内燃機関の制御装置が開示されている。この従来の装置では、上死点に対する排気弁の閉じ時期と、上死点に対する吸気弁の開き時期とを内燃機関の運転状態に応じて可変させることによって、筒内温度を制御している。   Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses a control device for an internal combustion engine including a variable valve timing device that makes the valve timing of intake and exhaust valves variable. In this conventional apparatus, the in-cylinder temperature is controlled by varying the closing timing of the exhaust valve with respect to the top dead center and the opening timing of the intake valve with respect to the top dead center according to the operating state of the internal combustion engine.
特開2001−355462号公報JP 2001-355462 A 特開2002−227680号公報JP 2002-227680 A 実開平5−96444号公報Japanese Utility Model Publication No. 5-96444 特公平7−3200号公報Japanese Patent Publication No. 7-3200
排気弁を上死点に対して早く閉じる(排気弁早閉じ制御)こととすれば、内部EGRガス量を確保することができる。このような排気弁早閉じ制御は、NOx排出量の低減と排気温度の上昇を図るうえで有効な手法である。また、吸気弁を上死点に対して遅く開く(吸気弁遅開き制御)ようにしてポンプ損失を増やすことは、排気温度の上昇を図るうえで有効な手法である。ところが、上記従来の技術は、NOx排出量低減のための内部EGRがスの増量要求と排気温度昇温要求とを同時に満足させるような制御手法を開示するものではなかった。   If the exhaust valve is closed early with respect to the top dead center (exhaust valve early closing control), the internal EGR gas amount can be secured. Such exhaust valve early closing control is an effective technique for reducing NOx emissions and increasing exhaust temperature. Further, increasing the pump loss by opening the intake valve late with respect to the top dead center (intake valve slow open control) is an effective technique for increasing the exhaust temperature. However, the above conventional technique does not disclose a control method in which the internal EGR for reducing the NOx emission amount satisfies the demand for increasing the exhaust gas and the request for raising the exhaust temperature at the same time.
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、排気弁の早閉じ制御と吸気弁の遅開き制御とを実行する場合に、NOx排出量低減のための内部EGR増量要求と排気温度昇温要求とを、無駄や不足をなくして同時に満足させ得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 to solve the above-described problems, and when executing the early closing control of the exhaust valve and the slow opening control of the intake valve, the internal EGR increase request for reducing the NOx emission amount is required. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can satisfy both the exhaust gas temperature increase request and the exhaust temperature increase request at the same time without waste or shortage.
第1の発明は、少なくとも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、少なくとも吸気弁の開き時期とを変更可能とする吸気可変動弁機構と、排気ガスを浄化する排気浄化手段とを備える内燃機関の制御装置であって、
排気ガスの昇温要求を検知する昇温要求検知手段と、
排気ガスの昇温要求が検知された場合に、要求内部排気ガス再循環量に基づいて、上死点に対する排気弁の閉じ時期の進角量を決定する排気弁閉じ時期決定手段と、
前記排気弁閉じ時期決定手段により決定された排気弁の閉じ時期の前記進角量となるように排気弁の閉じ時期が制御された際の排気温度上昇の予測値を算出する排気温度予測値算出手段と、
排気温度上昇の前記予測値に基づいて、排気弁の閉じ時期の前記進角量となるように排気弁の閉じ時期を行うこととしても昇温目標値に対して排気温度が未だ不足しているか否かを判定する排気温度判定手段と、
前記排気温度判定手段によって前記昇温目標値に対して排気温度が不足しないと判定された場合には、上死点に対する吸気弁の開き時期の遅角量排気弁の閉じ時期の前記進角量と同量となるように決定し、前記排気温度判定手段によって前記昇温目標値に対して排気温度が未だ不足していると判定された場合には、前記昇温目標値に対して排気温度が不足するほど、吸気弁の開き時期の前記遅角量から排気弁の閉じ時期の前記進角量を引いた差が大きくなるように吸気弁の開き時期の前記遅角量を決定する吸気弁開き時期決定手段と、
を備えることを特徴とする。
The first aspect of the present invention is an exhaust variable valve mechanism that can change at least the closing timing of the exhaust valve, an intake variable valve mechanism that can change at least the opening timing of the intake valve, and exhaust purification that purifies the exhaust gas. An internal combustion engine control device comprising:
A temperature increase request detecting means for detecting a temperature increase request of exhaust gas;
An exhaust valve closing timing determining means for determining an advance amount of the closing timing of the exhaust valve with respect to the top dead center based on the required internal exhaust gas recirculation amount when a temperature increase request of the exhaust gas is detected;
Calculation of predicted exhaust gas temperature for calculating a predicted value of exhaust gas temperature rise when the exhaust valve closing timing is controlled to be the advance amount of the exhaust valve closing timing determined by the exhaust valve closing timing determining means Means,
Whether the exhaust temperature is still insufficient with respect to the target temperature rise even when the exhaust valve closing timing is set so as to be the advance amount of the exhaust valve closing timing based on the predicted value of the exhaust temperature rise Exhaust temperature determination means for determining whether or not,
Wherein when the exhaust temperature to the heating target value is determined not to be missing by the exhaust temperature determining means, the advance of the closing timing of the exhaust valve retard amount of the opening timing of the intake valve with respect to the top dead center was determined to be the amount and the same amount, wherein when the exhaust temperature to the heating target value is determined to be missing still by the exhaust temperature determining means, an exhaust to the heating target value as the temperature is insufficient to determine the retard amount of the opening timing of the exhaust valve closing timing of the advance amount of the intake valve so that the difference increases by subtracting from the retard amount of the opening timing of the intake valve intake Means for determining the valve opening time;
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、少なくとも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、少なくとも吸気弁の開き時期とを変更可能とする吸気可変動弁機構と、排気ガスを浄化する排気浄化手段とを備える内燃機関の制御装置であって、
排気ガスの昇温要求を検知する昇温要求検知手段と、
排気ガスの昇温要求が検知された場合に、要求内部排気ガス再循環量に基づいて、上死点に対する排気弁の閉じ時期の進角量を決定する排気弁閉じ時期決定手段と、
排気ガスの昇温要求が検知された場合に、排気弁の閉じ時期の前記進角量と同量以上であって、排気ガスの昇温要求が高い場合には、それが低い場合に比して、上死点に対する吸気弁の開き時期の遅角量から排気弁の閉じ時期の前記進角量を引いた差が大きくなるように、吸気弁の開き時期の前記遅角量を決定する吸気弁開き時期決定手段と、
を備えることを特徴とする。
Further, the second invention purifies exhaust gas, an exhaust variable valve mechanism that can change at least the closing timing of the exhaust valve, an intake variable valve mechanism that can change at least the opening timing of the intake valve, and the exhaust gas. An internal combustion engine control device comprising exhaust purification means,
A temperature increase request detecting means for detecting a temperature increase request of exhaust gas;
An exhaust valve closing timing determining means for determining an advance amount of the closing timing of the exhaust valve with respect to the top dead center based on the required internal exhaust gas recirculation amount when a temperature increase request of the exhaust gas is detected;
When the exhaust gas temperature rise request is detected, it is equal to or greater than the advance amount at the closing timing of the exhaust valve, and when the exhaust gas temperature rise request is high, it is lower than when it is low. The intake valve opening timing is determined so that the difference obtained by subtracting the advancement amount of the exhaust valve closing timing from the delay amount of the intake valve opening timing with respect to the top dead center becomes large. Means for determining the valve opening time;
It is characterized by providing.
また、第の発明は、第1または第2の発明において、排気ガスの温度を取得する排気温度取得手段を更に備え、
前記吸気弁開き時期決定手段は、排気ガスの昇温要求が検知される前の時点での排気温度が高い場合には、当該排気温度が低い場合と比べて、吸気弁の開き時期を進角側に補正することを特徴とする。
The third invention further comprises exhaust temperature acquisition means for acquiring the temperature of the exhaust gas in the first or second invention,
It said timing determining means opens the intake valve, if the exhaust temperature at the point of time before the temperature increase request of the exhaust gas is detected is not high, as compared with the case where the exhaust temperature is low, advance the opening timing of the intake valve The correction is made to the corner side.
また、第の発明は、第1または第2の発明において、内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得手段を更に備え、
前記吸気弁開き時期決定手段は、排気ガスの昇温要求が検知される前の時点での内燃機関の運転状態が高負荷状態である場合には、吸気弁の開き時期を進角側に補正することを特徴とする。
Further, a fourth aspect of the invention is the first or second aspect of the invention, further comprising operating state acquisition means for acquiring the operating state of the internal combustion engine,
The intake valve opening timing determining means corrects the opening timing of the intake valve to the advance side when the operating state of the internal combustion engine at a time point before the exhaust gas temperature increase request is detected is a high load state. It is characterized by doing.
また、第の発明は、第1または第2の発明において、内燃機関を取り巻く環境条件に基づいて、排気弁の閉じ時期の前記進角量および吸気弁の開き時期の前記遅角量の少なくとも一方を補正することを特徴とする。 According to a fifth invention, in the first or second invention, based on the environmental conditions surrounding the internal combustion engine, at least the advance amount of the exhaust valve closing timing and the retard amount of the intake valve opening timing are determined. One is corrected.
第1の発明によれば、排気ガスの昇温要求が出された場合に、排気弁の閉じ時期を要求内部排気ガス再循環(EGR)量に基づいて決定し、その後に、要求される排気温度に上昇させるために足りない排気温度上昇代を、吸気弁の開き時期の調整で補うことができるようになる。このため、NOx排出量を確実に低減させつつ、無駄や不足のない排気ガスの昇温制御が可能となる。   According to the first invention, when the exhaust gas temperature increase request is issued, the closing timing of the exhaust valve is determined based on the required internal exhaust gas recirculation (EGR) amount, and then the required exhaust gas is determined. It is possible to compensate for the exhaust temperature rise margin that is insufficient to raise the temperature by adjusting the opening timing of the intake valve. Therefore, it is possible to control the temperature rise of the exhaust gas without waste or shortage while reliably reducing the NOx emission amount.
第2の発明によれば、排気ガスの昇温要求が出された場合に、排気弁の閉じ時期の進角量が要求内部排気ガス再循環(EGR)量に基づいて決定され、吸気弁の開き時期の遅角量が排気ガスの昇温要求度合いに基づいて排気弁の開き時期の進角量と同量以上となるように決定される。このため、NOx排出量の低減を確実に実現しつつ、無駄や不足のない排気ガスの昇温制御が可能となる。   According to the second invention, when the exhaust gas temperature raising request is issued, the advance amount of the exhaust valve closing timing is determined based on the required internal exhaust gas recirculation (EGR) amount, and the intake valve The delay amount of the opening timing is determined so as to be equal to or larger than the advance amount of the opening timing of the exhaust valve based on the degree of required temperature increase of the exhaust gas. For this reason, it is possible to control the temperature rise of exhaust gas without waste or shortage while reliably reducing the NOx emission amount.
の発明によれば、排気ガスの昇温要求が検知される前の時点での排気温度に応じて、排気弁の閉じ時期の遅角ではなく、吸気弁の開き時期の進角によって、排気ガスの昇温代が調整される。このため、NOx排出量の抑制を確保しつつ、排気ガスの昇温と燃費悪化抑制とをバランス良く実現することができる。 According to the third aspect of the invention, according to the exhaust gas temperature at the time before the exhaust gas temperature increase request is detected, not the delay of the exhaust valve closing timing, but the advance timing of the intake valve opening timing, The temperature of the exhaust gas is adjusted. For this reason, it is possible to achieve a good balance between the temperature rise of the exhaust gas and the suppression of deterioration in fuel consumption while ensuring the suppression of the NOx emission amount.
の発明によれば、排気ガスの昇温要求が検知される前の時点での内燃機関の運転状態が高負荷状態である場合に、排気弁の閉じ時期の遅角ではなく、吸気弁の開き時期の進角によって、排気ガスの昇温代が調整される。このため、NOx排出量の抑制を確保しつつ、排気ガスの昇温と燃費悪化抑制とをバランス良く実現することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, when the operating state of the internal combustion engine at the time point before the exhaust gas temperature increase request is detected is a high load state, the intake valve is not the retarded timing of the closing timing of the exhaust valve. The temperature for raising the exhaust gas is adjusted by the advance angle of the opening timing of the exhaust gas. For this reason, it is possible to achieve a good balance between the temperature rise of the exhaust gas and the suppression of deterioration in fuel consumption while ensuring the suppression of the NOx emission amount.
の発明によれば、内燃機関を取り巻く環境条件の変化に関わらず、NOx排出量を確実に低減させつつ、無駄や不足のない排気ガスの昇温制御が可能となる。 According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to control the temperature rise of exhaust gas without waste or deficiency while reliably reducing the NOx emission amount regardless of changes in environmental conditions surrounding the internal combustion engine.
実施の形態1.
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すシステムは、内燃機関10を備えている。内燃機関10は、4サイクルのディーゼルエンジン(圧縮着火内燃機関)である。内燃機関10の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ12が設置されている。各気筒のインジェクタ12は、共通のコモンレール14に接続されている。図示しない燃料タンク内の燃料は、サプライポンプ16によって所定の燃圧まで加圧されて、コモンレール14内に蓄えられ、コモンレール14から各インジェクタ12に供給される。
Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes an internal combustion engine 10. The internal combustion engine 10 is a four-cycle diesel engine (compression ignition internal combustion engine). Each cylinder of the internal combustion engine 10 is provided with an injector 12 that directly injects fuel into the cylinder. The injectors 12 of each cylinder are connected to a common common rail 14. Fuel in a fuel tank (not shown) is pressurized to a predetermined fuel pressure by a supply pump 16, stored in the common rail 14, and supplied from the common rail 14 to each injector 12.
内燃機関10の排気通路18は、排気マニホールド20により枝分かれして、各気筒の排気ポートに接続されている。本実施形態の内燃機関10は、ターボ過給機22を備えている。排気通路18は、ターボ過給機22の排気タービンに接続されている。   An exhaust passage 18 of the internal combustion engine 10 is branched by an exhaust manifold 20 and connected to an exhaust port of each cylinder. The internal combustion engine 10 of the present embodiment includes a turbocharger 22. The exhaust passage 18 is connected to the exhaust turbine of the turbocharger 22.
排気通路18におけるターボ過給機22の下流側には、排気ガスを浄化する排気浄化装置24が設けられている。排気浄化装置24としては、例えば、酸化触媒、吸蔵還元型または選択還元型のNOx触媒、DPF(Diesel Particulate Filter)、DPNR(Diesel Particulate-NOx-Reduction system)のうちの一つ、またはこれらの組み合わせなどを用いることができる。また、ターボ過給機22の下流側の排気通路18には、排気ガス温度を検出する排気温度センサ26が設置されている。   On the downstream side of the turbocharger 22 in the exhaust passage 18, an exhaust purification device 24 for purifying exhaust gas is provided. As the exhaust purification device 24, for example, one of an oxidation catalyst, a storage reduction type or selective reduction type NOx catalyst, a DPF (Diesel Particulate Filter), a DPNR (Diesel Particulate-NOx-Reduction system), or a combination thereof Etc. can be used. Further, an exhaust temperature sensor 26 for detecting the exhaust gas temperature is installed in the exhaust passage 18 on the downstream side of the turbocharger 22.
内燃機関10の吸気通路28の入口付近には、エアクリーナ30が設けられている。エアクリーナ30を通って吸入された空気は、ターボ過給機22の吸気圧縮機で圧縮された後、インタークーラ32で冷却される。インタークーラ32を通過した吸入空気は、吸気マニホールド34により、各気筒の吸気ポートに分配される。   An air cleaner 30 is provided near the inlet of the intake passage 28 of the internal combustion engine 10. The air sucked through the air cleaner 30 is compressed by the intake compressor of the turbocharger 22 and then cooled by the intercooler 32. The intake air that has passed through the intercooler 32 is distributed to the intake port of each cylinder by the intake manifold 34.
吸気通路28におけるインタークーラ32と吸気マニホールド34との間には、吸気絞り弁36が設置されている。また、吸気通路28の、エアクリーナ30の下流近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ38が設置されている。   An intake throttle valve 36 is installed between the intercooler 32 and the intake manifold 34 in the intake passage 28. Further, an air flow meter 38 for detecting the amount of intake air is installed in the vicinity of the intake passage 28 downstream of the air cleaner 30.
吸気通路28の吸気マニホールド34の近傍には、外部EGR通路40の一端が接続されている。外部EGR通路40の他端は、排気通路18の排気マニホールド20近傍に接続されている。本システムでは、この外部EGR通路40を通して、排気ガス(既燃ガス)の一部を吸気通路28に還流させること、つまり外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)を行うことができる。以下、外部EGR通路40を通って還流する排気ガスのことを「外部EGRガス」と称する。   One end of the external EGR passage 40 is connected to the intake passage 28 in the vicinity of the intake manifold 34. The other end of the external EGR passage 40 is connected to the vicinity of the exhaust manifold 20 of the exhaust passage 18. In the present system, a part of the exhaust gas (burned gas) can be recirculated to the intake passage 28 through the external EGR passage 40, that is, external EGR (Exhaust Gas Recirculation) can be performed. Hereinafter, the exhaust gas recirculated through the external EGR passage 40 is referred to as “external EGR gas”.
外部EGR通路40の途中には、外部EGRガスを冷却するためのEGRクーラ42が設けられている。外部EGR通路40におけるEGRクーラ42の下流には、EGR弁44が設けられている。このEGR弁44の開度を大きくするほど、外部EGR通路40を通る排気ガス量、すなわち外部EGR量を多くすることができる。   An EGR cooler 42 for cooling the external EGR gas is provided in the middle of the external EGR passage 40. An EGR valve 44 is provided downstream of the EGR cooler 42 in the external EGR passage 40. As the opening degree of the EGR valve 44 is increased, the amount of exhaust gas passing through the external EGR passage 40, that is, the amount of external EGR can be increased.
吸気通路28における吸気絞り弁36の下流側には、吸気圧を検出する吸気圧センサ46が設置されている。更に、本システムは、内燃機関10が搭載された車両のアクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ48を備えている。   An intake pressure sensor 46 that detects the intake pressure is installed downstream of the intake throttle valve 36 in the intake passage 28. The system further includes an accelerator opening sensor 48 that detects the amount of depression of the accelerator pedal (accelerator opening) of the vehicle on which the internal combustion engine 10 is mounted.
そして、本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50には、上述した各種のセンサに加え、外気温度を検出するための外気温度センサ52が接続されているとともに、上述したアクチュエータが接続されている。ECU50は、それらの信号や情報に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを駆動させることにより、内燃機関10の運転状態を制御する。   The system according to this embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. In addition to the various sensors described above, the ECU 50 is connected to an outside air temperature sensor 52 for detecting the outside air temperature, and is also connected to the actuator described above. The ECU 50 controls the operating state of the internal combustion engine 10 by driving each actuator according to a predetermined program based on those signals and information.
図2は、図1に示すシステムにおける内燃機関10の一つの気筒の断面を示す図である。以下、内燃機関10について更に説明する。図2に示すように、内燃機関10のクランク軸60の近傍には、クランク軸60の回転角度(クランク角)を検出するクランク角センサ62が取り付けられている。このクランク角センサ62は、ECU50に接続されている。クランク角センサ62からの信号によれば、エンジン回転数などを検出することができる。   FIG. 2 is a view showing a cross section of one cylinder of the internal combustion engine 10 in the system shown in FIG. Hereinafter, the internal combustion engine 10 will be further described. As shown in FIG. 2, a crank angle sensor 62 that detects a rotation angle (crank angle) of the crankshaft 60 is attached in the vicinity of the crankshaft 60 of the internal combustion engine 10. The crank angle sensor 62 is connected to the ECU 50. The signal from the crank angle sensor 62 can detect the engine speed and the like.
また、内燃機関10には、吸気弁64のバルブタイミングを連続的に可変とする吸気可変動弁機構66と、排気弁68のバルブタイミングを連続的に可変とする排気可変動弁機構70とが備えられている。これら吸気可変動弁機構66および排気可変動弁機構70は、ECU50に接続されている。吸気可変動弁機構66および排気可変動弁機構70の具体的構成は、特に限定されないが、例えば、吸気弁64や排気弁68を駆動するカム(図示せず)の位相を連続的に可変とする機構などの、機械的な機構を用いることができる。あるいは、任意のタイミングで開閉可能な電磁駆動弁などを用いることもできる。   Further, the internal combustion engine 10 includes an intake variable valve mechanism 66 that continuously varies the valve timing of the intake valve 64 and an exhaust variable valve mechanism 70 that continuously varies the valve timing of the exhaust valve 68. Is provided. These intake variable valve mechanism 66 and exhaust variable valve mechanism 70 are connected to the ECU 50. Specific configurations of the intake variable valve mechanism 66 and the exhaust variable valve mechanism 70 are not particularly limited. For example, the phase of a cam (not shown) that drives the intake valve 64 and the exhaust valve 68 is continuously variable. A mechanical mechanism such as a mechanism that performs the above can be used. Alternatively, an electromagnetically driven valve that can be opened and closed at an arbitrary timing can be used.
[実施の形態1の特徴部分]
図3は、吸排気行程における筒内圧力Pと筒内容積Vとの関係を拡大して示すP-V線図である。内燃機関10では、軽負荷域において、排気浄化装置24が有する触媒の温度を上昇させる目的で、排気温度の昇温要求が出される場合がある。図3中に実線で示す波形は、排気弁68を上死点に対して早く閉じる排気弁早閉じ制御が実行された場合のものである。ここでは、上死点に対する排気弁68の早閉じ量を「EX早閉度X」と称している。
[Characteristics of Embodiment 1]
FIG. 3 is an enlarged PV diagram showing the relationship between the in-cylinder pressure P and the in-cylinder volume V in the intake / exhaust stroke. In the internal combustion engine 10, a request for raising the exhaust gas temperature may be issued for the purpose of raising the temperature of the catalyst of the exhaust gas purification device 24 in the light load region. A waveform indicated by a solid line in FIG. 3 is obtained when the exhaust valve early closing control for closing the exhaust valve 68 earlier than the top dead center is executed. Here, the amount of early closing of the exhaust valve 68 relative to the top dead center is referred to as “EX early closing degree X”.
排気弁68の早閉じ制御を実行することとすれば、次サイクルに向けて排気ガスを筒内に閉じ込めることができ、EX早閉度Xの大きさに応じて、必要とする内部EGRガス量を確保することができる。そして、このような手法によって、高温の内部EGRガス量が確保されることにより、次サイクルの圧縮端温度を上昇させることができる。圧縮端温度が高くなると、排気温度を高めることができる。また、圧縮端温度が高くなると、燃焼を悪化させることなく燃料噴射時期のリタード(遅角)が可能となることによって、排気弁開弁時の排気ガス温度が高くなる。このため、更に排気温度を有効に高めることができるとともに、リタードしない場合と同一のトルク確保のために燃料噴射量が増量されることによっても排気温度を高めることができる。
更に、排気弁68の早閉じ制御を実行することとすれば、EGRガス量が増大されていることと、燃料噴射時期がリタードされていることとによって、NOx排出量を良好に低減させることもできる。
更に、排気弁68の早閉じ制御を、排気弁68の位相を変更可能とする可変動弁機構(VVT機構)を用いて行った場合には、排気弁68の早閉じに加え、排気弁68の早開きが伴うこととなり、排気温度を高めるうえで、より有効な手法となる。
If the early closing control of the exhaust valve 68 is executed, the exhaust gas can be confined in the cylinder for the next cycle, and the required amount of internal EGR gas according to the magnitude of the EX early closing degree X Can be secured. And by such a method, the compression end temperature of the next cycle can be raised by ensuring a high internal EGR gas amount. When the compression end temperature increases, the exhaust temperature can be increased. Further, when the compression end temperature becomes high, the fuel injection timing can be retarded without retarding the combustion, so that the exhaust gas temperature when the exhaust valve is opened becomes high. For this reason, the exhaust temperature can be further increased effectively, and the exhaust temperature can also be increased by increasing the fuel injection amount in order to ensure the same torque as when not retarded.
Furthermore, if the early closing control of the exhaust valve 68 is executed, the NOx emission amount can be reduced well by the fact that the EGR gas amount is increased and the fuel injection timing is retarded. it can.
Further, when the early closing control of the exhaust valve 68 is performed using a variable valve mechanism (VVT mechanism) that can change the phase of the exhaust valve 68, in addition to the early closing of the exhaust valve 68, the exhaust valve 68. This is a more effective method for raising the exhaust temperature.
図3中に破線で示す波形は、排気弁68の早閉じ制御に加え、吸気弁64を上死点に対して遅く開く吸気弁遅開き制御が実行された場合のものである。ここでは、上死点に対する吸気弁64の遅開き量を「IN遅開度Y」と称している。このIN遅開度Yを上記のEX早閉度Xよりも大きくすれば、図3に示すようにポンプ損失を増やすことができる。ポンプ損失が増えると、ポンプ損失が増える前と同一のトルクを確保するために燃料噴射量が増量されることによって、排気温度を高めることができる。
尚、吸気弁64の遅開き制御を、吸気弁64の位相を変更可能とする可変動弁機構(VVT機構)を用いて行った場合には、吸気弁64の遅開きに加え、吸気弁64の遅閉じが伴うこととなり、圧縮端温度が低下する。圧縮端温度が低下すると、排気温度の上昇効果が目減りしてしまう。このため、吸気弁64の遅開き制御は、作用角を変更可能とする可変動弁機構を用いることとし、吸気弁64の開き時期だけ遅くするのがよい。
A waveform indicated by a broken line in FIG. 3 is obtained when the intake valve slow-opening control that opens the intake valve 64 late with respect to the top dead center is performed in addition to the early closing control of the exhaust valve 68. Here, the slow opening amount of the intake valve 64 with respect to the top dead center is referred to as “IN delay opening Y”. If this IN delay opening Y is made larger than the above-mentioned EX early closing degree X, the pump loss can be increased as shown in FIG. When the pump loss increases, the fuel injection amount is increased in order to ensure the same torque as before the pump loss increases, whereby the exhaust temperature can be raised.
In addition, when the slow opening control of the intake valve 64 is performed using a variable valve mechanism (VVT mechanism) that can change the phase of the intake valve 64, in addition to the slow opening of the intake valve 64, the intake valve 64 This is accompanied by the slow closing of the oil, and the compression end temperature decreases. When the compression end temperature decreases, the effect of increasing the exhaust temperature is diminished. For this reason, the slow opening control of the intake valve 64 uses a variable valve mechanism that can change the operating angle, and is preferably delayed by the opening timing of the intake valve 64.
以上のように、排気弁68の早開き制御は、NOx排出量の低減と排気温度の上昇を図るうえで有効な手法であり、吸気弁64の遅開き制御によってポンプ損失を増やすことは、排気温度の上昇を図るうえで有効な手法である。本実施形態では、NOx排出量低減のための内部EGRガスの増量要求と排気温度昇温要求とを、無駄や不足をなくして同時に満足させるようにすべく、以下のような手法で、EX早閉度XとIN遅開度Yとを決定するようにした。   As described above, the early opening control of the exhaust valve 68 is an effective technique for reducing the NOx emission amount and increasing the exhaust temperature, and increasing the pump loss by the slow opening control of the intake valve 64 This is an effective technique for increasing the temperature. In the present embodiment, in order to satisfy both the request for increasing the internal EGR gas for reducing the NOx emission amount and the request for raising the exhaust gas temperature at the same time without waste or deficiency, the following method is used. The closing degree X and the IN slow opening degree Y are determined.
すなわち、本実施形態では、先ず、EX早閉度Xについては、要求内部EGRガス量に基づいて決定するようにした。そして、IN遅開度Yについては、EX早閉度X以上となるようにしたうえで、排気温度の昇温要求度ΔT(=排気温度の昇温目標値−実排気温度)に基づいて決定するようにした。言い換えれば、本実施形態では、先ず、EX早閉度Xを要求内部EGRガス量が得られるように決定したうえで、次いで、IN遅開度YをEX早閉度X以上となるように制御し、かつ、EX早閉度Xの大きさに応じて、IN遅開度YとEX早閉度Xとの差を吸気弁64の開き時期によって制御するようにした。   That is, in this embodiment, first, the EX early closing degree X is determined based on the required internal EGR gas amount. The IN delay opening Y is determined based on the exhaust temperature increase request degree ΔT (= exhaust temperature increase target value−actual exhaust temperature) after being set to the EX early closing degree X or more. I tried to do it. In other words, in this embodiment, first, the EX early closing degree X is determined so that the required internal EGR gas amount can be obtained, and then the IN delay opening Y is controlled to be equal to or higher than the EX early closing degree X. In addition, the difference between the IN slow opening degree Y and the EX early closing degree X is controlled by the opening timing of the intake valve 64 according to the magnitude of the EX early closing degree X.
[実施の形態1における具体的処理]
図4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ECU50が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、排気温度などに基づいて排気浄化装置24の触媒(排気温度)の昇温要求が検知された際に実行されるものとする。図4に示すルーチンでは、先ず、現在の実排気温度が排気温度センサ26の出力に基づいて取得される(ステップ100)。
[Specific Processing in Embodiment 1]
FIG. 4 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in the first embodiment to realize the above function. This routine is executed when a temperature increase request of the catalyst (exhaust temperature) of the exhaust purification device 24 is detected based on the exhaust temperature or the like. In the routine shown in FIG. 4, first, the current actual exhaust temperature is acquired based on the output of the exhaust temperature sensor 26 (step 100).
次に、触媒を所定の活性化温度まで昇温させるために必要となる排気温度の昇温目標値と、上記ステップ100において取得された現在の実排気温度とに基づいて、当該昇温目標値に対して排気温度が不足しているか否かが判別される(ステップ102)。   Next, based on the temperature increase target value of the exhaust temperature required to raise the temperature of the catalyst to the predetermined activation temperature and the current actual exhaust temperature acquired in step 100, the temperature increase target value is determined. It is determined whether or not the exhaust temperature is insufficient (step 102).
その結果、排気温度が不足していると判定された場合には、NOx排出量を規定値以下に抑えるために必要な内部EGRガス量が算出される(ステップ104)。ECU50は、その必要内部EGRガス量とNOx要求値との関係を、内燃機関10の運転領域毎に定めたマップ(図示省略)を記憶しており、そのようなマップに従って、必要内部EGRガス量が算出される。   As a result, when it is determined that the exhaust gas temperature is insufficient, an internal EGR gas amount necessary to keep the NOx emission amount below a specified value is calculated (step 104). The ECU 50 stores a map (not shown) in which the relationship between the required internal EGR gas amount and the NOx required value is determined for each operation region of the internal combustion engine 10, and according to such a map, the required internal EGR gas amount is stored. Is calculated.
次に、上記のように算出された必要内部EGRガス量を得るために必要とされるEX早閉度Xが決定される(ステップ106)。ECU50は、EX早閉度Xを、必要内部EGRガス量との関係で定めたマップ(図示省略)を記憶しており、そのようなマップに従って、EX早閉度Xが算出される。   Next, the EX rapid closing degree X required to obtain the required internal EGR gas amount calculated as described above is determined (step 106). The ECU 50 stores a map (not shown) in which the EX rapid closing degree X is determined in relation to the required internal EGR gas amount, and the EX rapid closing degree X is calculated according to such a map.
次に、上記のように決定されたEX早閉度Xとなるように排気弁68の閉じ時期が制御された際の排気温度上昇の予測値が算出される(ステップ108)。そのような予測値は、ECU50が記憶している実験データに基づくマップや所定の関係式に従って算出することができる。   Next, a predicted value of the exhaust gas temperature rise when the closing timing of the exhaust valve 68 is controlled so as to achieve the EX early closing degree X determined as described above is calculated (step 108). Such a predicted value can be calculated according to a map based on experimental data stored in the ECU 50 or a predetermined relational expression.
次に、上記ステップ108において算出された排気温度上昇の予測値に基づいて、上記のEX早閉度Xを用いた排気弁68の早閉じ制御を行うこととしても、上記ステップ102における昇温目標値に対して排気温度が未だ不足しているか否かが判別される(ステップ110)。   Next, based on the predicted value of the exhaust gas temperature rise calculated in step 108, the temperature increase target in step 102 may be performed by performing the early closing control of the exhaust valve 68 using the EX rapid closing degree X. It is determined whether the exhaust temperature is still insufficient for the value (step 110).
その結果、昇温目標値に対して排気温度が不足しないと判定された場合、つまり、上記のEX早閉度Xを用いた排気弁68の早閉じ制御を実行することによって昇温目標値にまで排気温度を昇温可能と判断できる場合には、IN遅開度Yによる遅角量は、上記のEX早閉度Xによる進角量と同量となるように決定される(ステップ112)。   As a result, when it is determined that the exhaust temperature is not insufficient with respect to the temperature increase target value, that is, by performing the early closing control of the exhaust valve 68 using the EX rapid closing degree X, the temperature increase target value is obtained. If it can be determined that the exhaust temperature can be raised to the maximum, the retard amount by the IN retard opening Y is determined to be the same as the advance amount by the EX rapid closing degree X (step 112). .
一方、上記ステップ110において、上記のEX早閉度Xを用いた排気弁68の早閉じ制御だけでは、昇温目標値に対して排気温度が未だ不足すると判断された場合には、その排気温度の不足分だけ排気温度を上昇させるために必要となるポンプ損失が算出される(ステップ114)。ECU50は、そのような必要ポンプ損失を排気温度の変化量Δ排気温度との関係で定めたマップ(図示省略)を記憶しており、そのようなマップに従って、必要ポンプ損失が算出される。   On the other hand, if it is determined in step 110 that the exhaust temperature is still insufficient with respect to the target temperature increase value by only the early closing control of the exhaust valve 68 using the EX rapid closing degree X, the exhaust temperature The pump loss required to raise the exhaust gas temperature by the shortage is calculated (step 114). The ECU 50 stores a map (not shown) in which such required pump loss is determined in relation to the exhaust gas change amount Δexhaust temperature, and the required pump loss is calculated according to such a map.
次に、上記の必要ポンプ損失を生じさせるために必要とされるIN遅開度Yが決定される(ステップ116)。ECU50は、IN遅開度Yを、必要ポンプ損失との関係で定めたマップ(図示省略)を記憶しており、そのようなマップに従って、IN遅開度Yが算出される。   Next, the IN delay opening Y required to cause the necessary pump loss is determined (step 116). The ECU 50 stores a map (not shown) that defines the IN slow opening Y in relation to the required pump loss, and the IN slow opening Y is calculated according to such a map.
次に、以上のステップにおいて決定されるEX早閉度XおよびIN遅開度Yとなるように、排気可変動弁機構70および吸気可変動弁機構66によって吸排気弁のバルブタイミングが制御されるとともに、そのような吸排気弁のバルブタイミングの変更に対応して、燃料噴射時期のリタードと燃料噴射量の増量が実行される(ステップ118)。   Next, the valve timing of the intake and exhaust valves is controlled by the exhaust variable valve mechanism 70 and the intake variable valve mechanism 66 so that the EX early closing degree X and the IN slow opening degree Y determined in the above steps are obtained. At the same time, in response to such a change in the valve timing of the intake / exhaust valves, the retard of the fuel injection timing and the increase of the fuel injection amount are executed (step 118).
以上説明した図4に示すルーチンによれば、軽負荷時などで触媒の昇温要求がある際に、排気温度の昇温目標値に対して現在の排気温度が不足している場合には、NOx排出量の低減要求を満たす内部EGRガス量が得られるように、EX早閉度Xが決定される。軽負荷時に触媒の昇温制御を行うような場合であっても、NOx排出量を規定値以下に抑制することは必須である。このため、先ずは、上記のように、NOx排出量の低減要求に基づいて、EX早閉度Xが定められる。   According to the routine shown in FIG. 4 described above, when there is a catalyst temperature increase request at a light load or the like, if the current exhaust gas temperature is insufficient with respect to the exhaust gas temperature increase target value, The EX early closing degree X is determined so that an internal EGR gas amount that satisfies the NOx emission reduction requirement is obtained. Even when the temperature rise control of the catalyst is performed at a light load, it is essential to suppress the NOx emission amount to a specified value or less. For this reason, first, as described above, the EX rapid closing degree X is determined based on the request for reducing the NOx emission amount.
そのうえで、排気弁68の閉じ時期をEX早閉度Xとする排気弁早閉じ制御を用いた排気温度の昇温(内部EGRガス量の増量による昇温)だけでは、昇温目標値を満足させることができないときに、その昇温目標値に対する温度差ΔT分に応じて、IN遅開度Yが決定される。更に付け加えると、吸気弁64の遅開き制御によってポンプ損失を増やすという手法では、排気温度の昇温効果が得られるものの燃費悪化を招く。これに対し、排気弁68の早閉じ制御を用いるようにすれば、IN遅開度YをEX早閉度Xと同じ大きさとすることにより、ポンプ損失の増大を回避させつつ、内部EGRガス量の増量によって、NOx排出量の低減と排気温度の昇温を実現することができる。このため、上記ルーチンの処理は、上記のように、IN遅開度Yの調整に対して、EX早閉度Xの調整を優先するようにしている。
また、上記ルーチンでは、必ずIN遅開度Y≧EX早閉度Xとなるように、IN遅開度Yが決定される。このため、内部EGRガスとして筒内に残留した排気ガスが吸気系に吹き戻されるのを回避することもできる。
In addition, the temperature rise target value is satisfied only by raising the exhaust temperature using the exhaust valve early closing control in which the closing timing of the exhaust valve 68 is the EX early closing degree X (heating by increasing the internal EGR gas amount). When this is not possible, the IN delay opening Y is determined in accordance with the temperature difference ΔT corresponding to the target temperature increase value. In addition, the method of increasing the pump loss by the slow opening control of the intake valve 64 can increase the exhaust temperature, but causes a deterioration in fuel consumption. On the other hand, if the early closing control of the exhaust valve 68 is used, the amount of internal EGR gas is increased while avoiding an increase in pump loss by making the IN delay opening Y the same as the EX early closing degree X. By increasing the amount of NOx, it is possible to reduce NOx emissions and raise the exhaust temperature. For this reason, in the routine processing, the adjustment of the EX early closing degree X is given priority over the adjustment of the IN slow opening degree Y as described above.
Further, in the above routine, the IN slow opening degree Y is determined so that the IN slow opening degree Y ≧ EX the early closing degree X is always satisfied. For this reason, it is possible to avoid exhaust gas remaining in the cylinder as internal EGR gas from being blown back to the intake system.
以上のように、EX早閉度XをIN遅開度Yに対して優先して決定するようにしたことにより、無駄な燃費悪化を伴う排気温度の上昇を回避することができる。そして、排気弁68の早閉じ制御だけでは排気温度を昇温目標値にまで上昇できないときに限って、排気弁68の早閉じ制御を実施した場合における排気温度の不足分を、IN遅開度Yの設定によって補うようにしているため、昇温不足のない排気温度の昇温制御が可能となる。このように、本実施形態のシステムによれば、NOx排出を抑制しつつ、排気ガスの昇温性能を良好に確保することができる。   As described above, since the EX early closing degree X is determined with priority over the IN slow opening degree Y, it is possible to avoid an increase in exhaust temperature accompanied by unnecessary fuel consumption deterioration. Then, only when the exhaust temperature cannot be increased to the target temperature rise only by the early closing control of the exhaust valve 68, the shortage of the exhaust temperature in the case where the early closing control of the exhaust valve 68 is performed is determined as the IN delay opening degree. Since the compensation is made by setting Y, it is possible to control the temperature rise of the exhaust gas without causing the temperature rise to be insufficient. Thus, according to the system of the present embodiment, it is possible to satisfactorily ensure the temperature rise performance of the exhaust gas while suppressing NOx emission.
尚、上述した実施の形態1においては、ECU50が、図4に示すルーチンが起動される前に排気温度などに基づいて排気温度の昇温要求を検知することにより前記第1または第2の発明における「昇温要求検知手段」が、上記ステップ104および106の処理を実行することにより前記第1または第2の発明における「排気弁閉じ時期決定手段」が、上記ステップ110〜116の処理を実行することにより前記第1または第2の発明における「吸気弁開き時期決定手段」が、それぞれ実現されている。   In the first embodiment described above, the ECU 50 detects the exhaust temperature rise request based on the exhaust temperature or the like before the routine shown in FIG. The “temperature rise request detecting means” in the above executes the processes in steps 104 and 106, so that the “exhaust valve closing timing determining means” in the first or second invention executes the processes in steps 110 to 116. Thus, the “intake valve opening timing determining means” in the first or second invention is realized.
実施の形態2.
次に、図5および図6を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施形態のシステムは、図1および図2に示すハードウェア構成を用いて、ECU50に図4に示すルーチンに代えて後述する図6に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5 and FIG.
The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 50 to execute a routine shown in FIG. 6 described later instead of the routine shown in FIG. 4 using the hardware configuration shown in FIGS. 1 and 2.
[実施の形態2の特徴]
図5は、本実施形態におけるEX早閉度XおよびIN遅開度Yの特徴的な決定手法を説明するための図であり、内燃機関10の負荷とエンジン回転数との関係を表したものである。図5に示すように、内燃機関10の排気温度は、高回転高負荷領域では高くなり、低回転軽負荷領域では低くなる。そこで、本実施形態では、内燃機関10の運転領域に応じて、以下のような手法で、EX早閉度XとIN遅開度Yとを可変させるようにした。
[Features of Embodiment 2]
FIG. 5 is a diagram for explaining a characteristic determination method of the EX early closing degree X and the IN slow opening degree Y in the present embodiment, and shows the relationship between the load of the internal combustion engine 10 and the engine speed. It is. As shown in FIG. 5, the exhaust temperature of the internal combustion engine 10 is high in the high rotation high load region and low in the low rotation light load region. Therefore, in the present embodiment, the EX early closing degree X and the IN slow opening degree Y are varied by the following method in accordance with the operating region of the internal combustion engine 10.
具体的には、本実施形態では、排気温度の低い低回転軽負荷領域において触媒昇温要求がある場合、すなわち、排気ガスの昇温要求が大きい場合には、排気温度の上昇を優先させるべく、必要内部EGRガス量との関係で定まるEX早閉度Xに対するIN遅開度Yの差が大きくなるようにIN遅開度Yを調整するようにした(図5中に示す制御A)。一方、排気温度の高い高回転高負荷領域において触媒昇温要求がある場合、すなわち、排気ガスの昇温要求が小さい場合には、燃費悪化の抑制およびNOx排出量の低減のため、EX早閉度Xは必要内部EGRガス量との関係で定まる値を変えずに、EX早閉度Xに対するIN遅開度Yの差が小さくなるようにIN遅開度Yを調整するようにした(図5中に示す制御B)。   Specifically, in the present embodiment, when there is a catalyst temperature increase request in a low rotation light load region where the exhaust temperature is low, that is, when the exhaust gas temperature increase request is large, priority should be given to the increase of the exhaust temperature. The IN slow opening Y is adjusted so that the difference of the IN slow opening Y with respect to the EX early closing degree X determined by the relationship with the required internal EGR gas amount is increased (control A shown in FIG. 5). On the other hand, when there is a catalyst temperature increase request in a high engine speed and high load range where the exhaust temperature is high, that is, when the exhaust gas temperature increase request is small, the EX rapid closing is performed to reduce fuel consumption and reduce NOx emissions. The degree X is adjusted so that the difference of the IN slow opening Y with respect to the EX quick closing degree X is small without changing the value determined by the relationship with the required internal EGR gas amount (Fig. Control B) shown in 5.
[実施の形態2における具体的処理]
図6は、上記の機能を実現するために、本実施の形態2においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、排気浄化装置24の触媒の昇温要求が検知された際に実行されるものとする。図6に示すルーチンでは、先ず、内燃機関10の現在の運転領域(負荷とエンジン回転数)が取得される(ステップ200)。
[Specific Processing in Second Embodiment]
FIG. 6 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in the second embodiment to realize the above function. This routine is executed when a catalyst temperature increase request of the exhaust purification device 24 is detected. In the routine shown in FIG. 6, first, the current operating region (load and engine speed) of the internal combustion engine 10 is acquired (step 200).
次に、現在の運転領域に応じた、EX早閉度XとIN遅開度Yのそれぞれのベース値が取得される(ステップ202)。これらのベース値は、触媒の昇温要求が出された際に使用する吸排気弁のバルブタイミングとして、ECU50が記憶している値である。より具体的には、EX早閉度Xのベース値は、NOx排出量を規定値以下に抑えるための必要内部EGRガス量が得られるような値として、内燃機関10の運転領域に応じて定められたものである。また、IN遅開度Yのベース値は、EX早閉度Xより小さくならないような範囲内の値として、内燃機関10の運転領域に応じて定められたものである。   Next, the base values of the EX early closing degree X and the IN slow opening degree Y corresponding to the current operation region are acquired (step 202). These base values are values stored in the ECU 50 as valve timings of the intake / exhaust valves used when a catalyst temperature increase request is issued. More specifically, the base value of the EX early closing degree X is determined according to the operating region of the internal combustion engine 10 as a value that can obtain the necessary internal EGR gas amount for suppressing the NOx emission amount to a predetermined value or less. It is what was done. Further, the base value of the IN slow opening degree Y is determined according to the operation region of the internal combustion engine 10 as a value within a range that does not become smaller than the EX early closing degree X.
次に、上記ステップ200において取得された現在の運転領域に基づいて、今回の排気温度の昇温要求が比較的小さいものであるか否かが判別される(ステップ204)。その結果、現在の運転領域が高回転高負荷領域にあり、排気温度の昇温要求が比較的小さいと判定された場合には、EX早閉度Xはベース値から変更せずに、EX早閉度Xに対するIN遅開度Yの差が小さくなるように、ベース値に対してIN遅開度Yが補正される(ステップ206)。   Next, based on the current operating region acquired in step 200, it is determined whether or not the current exhaust gas temperature increase request is relatively small (step 204). As a result, if it is determined that the current operation range is in the high rotation and high load range and the exhaust temperature increase request is relatively small, the EX rapid closing degree X is not changed from the base value, and the EX rapid closing degree X is not changed. The IN slow opening Y is corrected with respect to the base value so that the difference of the IN slow opening Y with respect to the closing degree X becomes small (step 206).
一方、上記ステップ204において、現在の運転領域が低回転軽負荷領域にあり、排気温度の昇温要求が比較的大きいと判定された場合には、EX早閉度Xはベース値から変更せずに、EX早閉度Xに対するIN遅開度Yの差が大きくなるように、ベース値に対してIN遅開度Yが補正される(ステップ208)。   On the other hand, if it is determined in step 204 that the current operation region is in the low rotation light load region and the exhaust temperature rise request is relatively large, the EX rapid closing degree X is not changed from the base value. Furthermore, the IN slow opening degree Y is corrected with respect to the base value so that the difference of the IN slow opening degree Y with respect to the EX early closing degree X becomes large (step 208).
以上説明した図6に示すルーチンによれば、排気温度の昇温要求が小さい場合には、排気弁68の閉じ時期の遅角よりも吸気弁64の開き時期の進角が優先される。より具体的には、上記ルーチンによれば、排気温度の昇温要求度合いに応じて、EX早閉度Xは固定値とされたままで、IN遅開度Yの補正がなされる。このような手法によれば、EX早閉度Xを変えないことでNOx排出量の抑制を確保しつつ、排気ガスの昇温要求のレベルに応じて、排気ガスの昇温と燃費悪化抑制とをバランス良く実現することができる。   According to the routine shown in FIG. 6 described above, when the temperature increase request for the exhaust temperature is small, the advance timing of the opening timing of the intake valve 64 is prioritized over the delay timing of the closing timing of the exhaust valve 68. More specifically, according to the above routine, according to the degree of required temperature increase of the exhaust temperature, the IN early opening degree Y is corrected while the EX early closing degree X remains a fixed value. According to such a method, while suppressing the NOx emission amount by not changing the EX rapid closing degree X, the exhaust gas temperature increase and the fuel consumption deterioration suppression are suppressed according to the level of the exhaust gas temperature increase request. Can be realized in a well-balanced manner.
ところで、上述した実施の形態2においては、排気温度の昇温要求が比較的小さい場合には、EX早閉度Xはベース値から変更せずに、EX早閉度Xに対するIN遅開度Yの差が小さくなるように、ベース値に対してIN遅開度Yを補正するようにしている。しかしながら、本発明において、排気温度の昇温要求が比較的小さい場合におけるEX早閉度XおよびIN遅開度Yの制御は、このような手法に限定されるものではない。すなわち、排気温度の昇温要求が比較的小さい場合には、例えば、EX早閉度Xのベース値が必要内部EGRガス量に対して十分な余裕を有する値として設定されている場合であれば、最初にIN遅開度Yを小さくすることを優先させたうえで、次いで、EX早閉度Xをも小さくするように補正してもよい。   By the way, in the above-described second embodiment, when the temperature increase request for the exhaust gas temperature is relatively small, the IN early opening degree Y with respect to the EX early closing degree X is not changed from the base value. The IN delay opening Y is corrected with respect to the base value so as to reduce the difference. However, in the present invention, the control of the EX early closing degree X and the IN slow opening degree Y when the request for raising the exhaust gas temperature is relatively small is not limited to such a method. That is, if the exhaust temperature increase request is relatively small, for example, if the base value of the EX early closing degree X is set as a value having a sufficient margin for the required internal EGR gas amount First, priority may be given to reducing the IN delay opening degree Y, and then correction may be made so that the EX early closing degree X is also reduced.
また、上述した実施の形態2においては、排気温度の昇温要求が比較的大きい場合には、EX早閉度Xはベース値から変更せずに、EX早閉度Xに対するIN遅開度Yの差が大きくなるように、ベース値に対してIN遅開度Yを補正するようにしている。しかしながら、本発明において、排気温度の昇温要求が比較的大きい場合におけるEX早閉度XおよびIN遅開度Yの制御は、このような手法に限定されるものではない。すなわち、排気温度の昇温要求が比較的大きい場合には、例えば、EX早閉度XとIN遅開度Yとの差を一定に維持するか或いはその差を大きくしたうえで、EX早閉度XおよびIN遅開度Yのそれぞれの絶対値を大きくしてもよい。   In Embodiment 2 described above, when the temperature increase request for the exhaust temperature is relatively large, the EX early closing degree X is not changed from the base value, and the IN late opening degree Y with respect to the EX early closing degree X is not changed. The IN delay opening Y is corrected with respect to the base value so as to increase the difference. However, in the present invention, the control of the EX early closing degree X and the IN slow opening degree Y when the exhaust temperature increase request is relatively large is not limited to such a method. That is, if the exhaust temperature rise request is relatively large, for example, the EX rapid closing degree X and the IN slow opening degree Y are maintained constant or increased, and then the EX rapid closing is performed. The absolute values of the degree X and the IN delay opening Y may be increased.
尚、上述した実施の形態2においては、ECU50が上記ステップ204および206の処理を実行することにより前記第3の発明における「吸気弁制御優先手段」が実現されている。   In the second embodiment described above, the “intake valve control priority means” according to the third aspect of the present invention is realized by the ECU 50 executing the processing of steps 204 and 206 described above.
実施の形態3.
次に、図7を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
本実施形態のシステムは、図1および図2に示すハードウェア構成を用いて、ECU50に図6に示すルーチンに代えて後述する図7に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 3 FIG.
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 50 to execute a routine shown in FIG. 7 described later instead of the routine shown in FIG. 6 using the hardware configuration shown in FIGS.
[実施の形態3の特徴]
現在の内燃機関10の運転領域(運転状態)が触媒制御のために排気ガスの昇温を必要とするような軽負荷領域であっても、排気ガスの昇温要求が出される前の内燃機関10の運転状態(前状態)が高負荷状態であった場合には、その前状態の影響を受けて排気温度が高くなる。このような場合には、排気温度の昇温要求度ΔTが小さくなる。そこで、本実施形態では、排気ガスの昇温要求が出される前の内燃機関10の運転状態(言い換えれば、当該昇温要求前の排気温度の状態)に応じて、IN遅開度Yをベース値に対して補正するようにした。
[Features of Embodiment 3]
Even if the current operation region (operation state) of the internal combustion engine 10 is a light load region in which the exhaust gas needs to be heated for catalyst control, the internal combustion engine before the exhaust gas temperature increase request is issued When the 10 operating state (previous state) is a high load state, the exhaust temperature increases due to the influence of the previous state. In such a case, the required temperature increase degree ΔT of the exhaust temperature becomes small. Therefore, in the present embodiment, the IN delay opening degree Y is based on the operating state of the internal combustion engine 10 before the exhaust gas temperature increase request is issued (in other words, the exhaust temperature state before the temperature increase request). The value was corrected.
[実施の形態3における具体的処理]
図7は、上記の機能を実現するために、本実施の形態3においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、排気浄化装置24の触媒の昇温要求が検知された際に実行されるものとする。また、図7において、図6に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
[Specific Processing in Embodiment 3]
FIG. 7 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in the third embodiment to realize the above function. This routine is executed when a catalyst temperature increase request of the exhaust purification device 24 is detected. In FIG. 7, the same steps as those shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
図7に示すルーチンでは、EX早閉度XとIN遅開度Yのそれぞれのベース値が現在の運転領域に応じた値として取得された(ステップ202)後に、次いで、現在の触媒入りガス温度(排気温度)が所定の判定値より高いか否か、言い換えれば、内燃機関10の前状態が高負荷状態であったか否かが判別される(ステップ300)。本ステップ300の判定は、排気温度センサ26の出力に基づいて行うことができ、或いは、内燃機関10の前状態(負荷とエンジン回転数との関係)を取得することによっても行うことができる。   In the routine shown in FIG. 7, after the base values of the EX early closing degree X and the IN slow opening degree Y are acquired as values corresponding to the current operation region (step 202), the current gas temperature with catalyst is then entered. It is determined whether or not (exhaust temperature) is higher than a predetermined determination value, in other words, whether or not the front state of the internal combustion engine 10 is a high load state (step 300). The determination in step 300 can be performed based on the output of the exhaust temperature sensor 26, or can be performed by acquiring the front state of the internal combustion engine 10 (the relationship between the load and the engine speed).
上記ステップ300において、現在の触媒入りガス温度が判定値より高いと判定された場合、つまり、内燃機関10の前状態が高負荷状態であったと判断できる場合には、EX早閉度Xはベース値から変更せずに、EX早閉度Xに対するIN遅開度Yの差が小さくなるように、ベース値に対してIN遅開度Yが補正される(ステップ206)。   If it is determined in step 300 that the current catalyst-containing gas temperature is higher than the determination value, that is, if it can be determined that the front state of the internal combustion engine 10 is a high load state, the EX rapid closing degree X is determined as the base. Without changing from the value, the IN slow opening degree Y is corrected with respect to the base value so that the difference in the IN slow opening degree Y with respect to the EX early closing degree X becomes small (step 206).
一方、上記ステップ300において、現在の触媒入りガス温度が判定値以下であると判定された場合、つまり、内燃機関10の前状態が高負荷状態ではないと判断できる場合には、EX早閉度Xはベース値から変更せずに、EX早閉度Xに対するIN遅開度Yの差が大きくなるように、ベース値に対してIN遅開度Yが補正される(ステップ208)。   On the other hand, if it is determined in step 300 that the current catalyst-containing gas temperature is equal to or lower than the determination value, that is, if it can be determined that the previous state of the internal combustion engine 10 is not a high load state, the EX early closing degree X is not changed from the base value, and the IN slow opening Y is corrected with respect to the base value so that the difference of the IN slow opening Y with respect to the EX early closing degree X becomes large (step 208).
以上説明した図7に示すルーチンによれば、排気ガスの昇温要求が出される前の内燃機関10の運転状態(言い換えれば、当該昇温要求前の排気温度の状態)に応じて、EX早閉度Xは固定値とされたままで、IN遅開度Yの補正がなされる。このような手法によれば、EX早閉度Xを変えないことでNOx排出量の抑制を確保しつつ、内燃機関10の前状態に応じて、排気ガスの昇温と燃費悪化抑制とをバランス良く実現することができる。   According to the routine shown in FIG. 7 described above, the EX speed is increased according to the operating state of the internal combustion engine 10 before the exhaust gas temperature increase request is issued (in other words, the exhaust temperature state before the temperature increase request). While the closing degree X remains a fixed value, the IN delay opening degree Y is corrected. According to such a method, the temperature of the exhaust gas and the suppression of deterioration of fuel consumption are balanced according to the front state of the internal combustion engine 10 while ensuring the suppression of the NOx emission amount by not changing the EX rapid closing degree X. Can be realized well.
尚、上述した実施の形態3においては、ECU50が上記ステップ300の処理を実行することにより前記第の発明における「排気温度取得手段」または前記第の発明における「運転状態取得手段」が実現されている。 In the third embodiment described above, the “exhaust temperature acquisition means” in the third invention or the “operating state acquisition means” in the fourth invention is realized by the ECU 50 executing the processing of step 300. Has been.
実施の形態4.
次に、図8を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。
本実施形態のシステムは、図1および図2に示すハードウェア構成を用いて、ECU50に図6に示すルーチンに代えて後述する図8に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 4 FIG.
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 50 to execute a routine shown in FIG. 8 described later instead of the routine shown in FIG. 6 using the hardware configuration shown in FIGS. 1 and 2.
[実施の形態4の特徴]
排気温度の昇温要求がある場合におけるEX早閉度XやIN遅開度Yのベース値は、既述したように、内燃機関10の運転領域に応じて定められたものである。より具体的には、これらのベース値は、外気温度が所定の標準状態にある基本条件下で予め定められたものである。ところで、内燃機関10を取り巻く環境に変化がある場合、具体的には例えば外気温度が低い場合には、排気温度は上昇しにくくなる。そこで、本実施形態では、環境条件(外気温度条件)に基づいて、EX早閉度XおよびIN遅開度Yをそれぞれのベース値に対して補正するようにした。
[Features of Embodiment 4]
The base values of the EX early closing degree X and the IN slow opening degree Y when there is a request for raising the exhaust gas temperature are determined according to the operating region of the internal combustion engine 10 as described above. More specifically, these base values are predetermined under basic conditions where the outside air temperature is in a predetermined standard state. By the way, when there is a change in the environment surrounding the internal combustion engine 10, specifically, for example, when the outside air temperature is low, the exhaust temperature does not easily rise. Therefore, in the present embodiment, the EX early closing degree X and the IN slow opening degree Y are corrected with respect to the respective base values based on environmental conditions (outside air temperature conditions).
[実施の形態4における具体的処理]
図8は、上記の機能を実現するために、本実施の形態4においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、排気浄化装置24の触媒の昇温要求が検知された際に実行されるものとする。また、図8において、図6に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
[Specific Processing in Embodiment 4]
FIG. 8 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in the fourth embodiment in order to realize the above function. This routine is executed when a catalyst temperature increase request of the exhaust purification device 24 is detected. In FIG. 8, the same steps as those shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
図8に示すルーチンでは、EX早閉度XとIN遅開度Yのそれぞれのベース値が現在の運転領域に応じた値として取得された(ステップ202)後に、次いで、EX早閉度XやIN遅開度Yのそれぞれのベース値を定めた外気温度の上記基本条件に対して、現在の外気温度が低いか否かが判別される(ステップ400)。   In the routine shown in FIG. 8, after the base values of the EX early closing degree X and the IN slow opening degree Y are acquired as values corresponding to the current operation region (step 202), then the EX early closing degree X and It is determined whether or not the current outside air temperature is low with respect to the above basic condition of the outside air temperature that defines the base value of each of the IN retarded opening Y (step 400).
その結果、上記基本条件に対して外気温度が低いと判定された場合には、EX早閉度Xがベース値に比して大きな値に補正されるとともに、IN遅開度YとEX早閉度Xとの差が大きくなるようにIN遅開度Yがベース値に対して大きな値に補正される(ステップ402)。尚、上記基本条件に対して外気温度が低くなる側にあまり離れていない場合には、IN遅開度Yの調整のみで対応できるのであれば、EX早閉度Xは固定値としてもよい。   As a result, when it is determined that the outside air temperature is lower than the basic condition, the EX early closing degree X is corrected to a value larger than the base value, and the IN slow opening Y and the EX early closing are corrected. The IN slow opening Y is corrected to a value larger than the base value so that the difference from the degree X becomes large (step 402). If the outside air temperature is not far away from the basic condition, the EX early closing degree X may be a fixed value as long as it can be handled only by adjusting the IN slow opening degree Y.
一方、上記ステップ400において、上記基本条件に対して外気温度が高いと判定された場合には、EX早閉度Xはベース値から変更せずに、EX早閉度Xに対するIN遅開度Yの差が小さくなるように、ベース値に対してIN遅開度Yが補正される(ステップ206)。   On the other hand, if it is determined in step 400 that the outside air temperature is higher than the basic condition, the EX early closing degree X is not changed from the base value, and the IN late opening degree Y with respect to the EX early closing degree X is not changed. The IN delay opening Y is corrected with respect to the base value so that the difference between the two becomes smaller (step 206).
以上説明した図8に示すルーチンによれば、外気温度が低い場合には、NOx排出量の低減要求に基づく必要内部EGRガス量を満足させ得るEX早閉度X(ベース値)に比して、当該EX早閉度Xが大きくなるように補正され、かつ、その補正後のEX早閉度Xとの差がそれぞれのベース値同士の差に比して大きくなるようにIN遅開度Yが補正される。このため、排気温度が上昇しにくい低外気温度条件下で、排気温度を確実に、かつ早期に上昇させることができる。また、外気温度が高い場合には、EX早閉度Xは固定値とされたままで、IN遅開度Yが小さくなるように補正される。このため、NOx排出量の抑制を確保しつつ、かつ、燃費悪化を抑制しつつ、排気温度を制御することができる。
以上のように、本実施形態の手法によれば、内燃機関10を取り巻く環境条件(外気温度条件)の変化に関わらず、NOx排出量を確実に低減させつつ、無駄や不足のない排気ガスの昇温制御が可能となる。
According to the routine shown in FIG. 8 described above, when the outside air temperature is low, compared to the EX rapid closing degree X (base value) that can satisfy the required internal EGR gas amount based on the request to reduce the NOx emission amount. IN delay opening Y so that the EX rapid closing degree X is corrected to be large and the difference from the corrected EX rapid closing degree X is larger than the difference between the respective base values. Is corrected. For this reason, the exhaust temperature can be reliably and quickly raised under a low outside air temperature condition in which the exhaust temperature does not easily rise. Further, when the outside air temperature is high, the EX early closing degree X is kept at a fixed value, and the IN delay opening degree Y is corrected to be small. For this reason, it is possible to control the exhaust temperature while ensuring the suppression of the NOx emission amount and suppressing the deterioration of the fuel consumption.
As described above, according to the method of the present embodiment, the NOx emission amount can be reliably reduced and exhaust gas that is not wasted or insufficient can be reduced regardless of changes in the environmental conditions (outside air temperature conditions) surrounding the internal combustion engine 10. Temperature rise control is possible.
実施の形態5.
次に、図9乃至図12を参照して、本発明の実施の形態5について説明する。
本実施形態のシステムは、図1および図2に示すハードウェア構成を用いて、ECU50に図4に示すルーチンに代えて後述する図11に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
Embodiment 5 FIG.
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 50 to execute a routine shown in FIG. 11 described later instead of the routine shown in FIG. 4 using the hardware configuration shown in FIGS.
[バルブオーバーラップによる内部EGR]
本実施形態の内燃機関10では、吸気可変動弁機構66および排気可変動弁機構70により、吸気弁64と排気弁68との負のバルブオーバーラップの大きさを連続的に変化させることができる。図9は、負のバルブオーバーラップを説明するための図である。図9に示すように、負のバルブオーバーラップとは、排気弁68が閉じた後、吸気弁64が開くまでの間、吸気弁64および排気弁68が共に閉じている状態のことである。
[Internal EGR with valve overlap]
In the internal combustion engine 10 of the present embodiment, the magnitude of the negative valve overlap between the intake valve 64 and the exhaust valve 68 can be continuously changed by the intake variable valve mechanism 66 and the exhaust variable valve mechanism 70. . FIG. 9 is a diagram for explaining negative valve overlap. As shown in FIG. 9, the negative valve overlap is a state where both the intake valve 64 and the exhaust valve 68 are closed after the exhaust valve 68 is closed until the intake valve 64 is opened.
図9中の細い曲線は、負のバルブオーバーラップを設けない場合の吸気弁64および排気弁68のバルブリフト線図である。この状態から、排気弁68の閉じ時期を早くするとともに、吸気弁64の開き時期を遅くすることにより、負のバルブオーバーラップを生じさせることができる。図9中の太い曲線は負のバルブオーバーラップを生じさせた場合の吸気弁64および排気弁68のバルブリフト線図である。排気弁68の閉じ時期や吸気弁64の開き時期を変える度合いによって、負のバルブオーバーラップの大きさ(期間)を変えることができる。   The thin curve in FIG. 9 is a valve lift diagram of the intake valve 64 and the exhaust valve 68 when no negative valve overlap is provided. From this state, the closing timing of the exhaust valve 68 is advanced and the opening timing of the intake valve 64 is delayed, so that a negative valve overlap can be caused. A thick curve in FIG. 9 is a valve lift diagram of the intake valve 64 and the exhaust valve 68 when a negative valve overlap is generated. The magnitude (period) of the negative valve overlap can be changed by changing the closing timing of the exhaust valve 68 and the opening timing of the intake valve 64.
負のバルブオーバーラップを生じさせると、筒内の既燃ガスが排気ポートに流出しきらないうちに排気弁68が閉じられる。排気ポートに排出されなかった既燃ガスは、そのまま筒内に残存するか、あるいは、吸気弁64の開弁に伴って一旦吸気ポートに出た後、ピストンの下降によって新気と共に筒内に吸入される。負のバルブオーバーラップを生じさせた場合には、このようにして内部EGRを行うことができる。   When a negative valve overlap is generated, the exhaust valve 68 is closed before the burned gas in the cylinder completely flows out to the exhaust port. The burned gas that has not been discharged to the exhaust port remains in the cylinder as it is, or once discharged to the intake port as the intake valve 64 is opened, and then sucked into the cylinder together with new air by lowering the piston. Is done. When a negative valve overlap occurs, internal EGR can be performed in this way.
負のバルブオーバーラップの大きさと、内部EGR量あるいは内部EGR率(筒内に流入するガス中に占める内部EGRガスの割合)とは、相関を有している。つまり、負のバルブオーバーラップを大きくするほど、内部EGR量や内部EGR率を多くすることができる。このため、本実施形態のシステムでは、負のバルブオーバーラップの大きさを調整することにより、内部EGR量や内部EGR率を制御することができる。   The magnitude of the negative valve overlap has a correlation with the internal EGR amount or the internal EGR rate (the ratio of the internal EGR gas in the gas flowing into the cylinder). That is, as the negative valve overlap is increased, the internal EGR amount and the internal EGR rate can be increased. For this reason, in the system of this embodiment, the internal EGR amount and the internal EGR rate can be controlled by adjusting the magnitude of the negative valve overlap.
尚、本実施形態では、図9に示すように、負のバルブオーバーラップの大きさを変えるのに伴って排気弁68の開き時期および吸気弁64の閉じ時期も変化するようにしているが、排気弁68の開き時期や吸気弁64の閉じ時期を変えずに負のバルブオーバーラップの大きさを変更するようにしてもよい。また、本実施形態では、排気弁68の閉じ時期と吸気弁64の開き時期との双方を変えることで負のバルブオーバーラップの大きさを変更するようにしているが、排気弁68の閉じ時期と吸気弁64の開き時期との何れか一方の変更で負のバルブオーバーラップの大きさを変更するようにしてもよい。この場合には、内燃機関10は、吸気可変動弁機構66と排気可変動弁機構70との何れか一方のみを備えるものであってもよい。更に、本発明では、吸気弁64および排気弁68が共に開いた状態となる通常のバルブオーバーラップ(正のバルブオーバーラップ)を生じさせることで内部EGRを行い、その正のバルブオーバーラップの大きさを変更することで内部EGRガス量を調節するようにしてもよい。更には、バルブオーバーラップの大きさの変更によるものでなくても、上述した実施の形態1等と同様に、排気弁68の早閉じ制御により、内部EGRガス量を調節するようにしてもよい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the opening timing of the exhaust valve 68 and the closing timing of the intake valve 64 are also changed as the magnitude of the negative valve overlap is changed. The magnitude of the negative valve overlap may be changed without changing the opening timing of the exhaust valve 68 and the closing timing of the intake valve 64. In the present embodiment, the magnitude of the negative valve overlap is changed by changing both the closing timing of the exhaust valve 68 and the opening timing of the intake valve 64. However, the closing timing of the exhaust valve 68 is changed. The magnitude of the negative valve overlap may be changed by changing either the opening timing of the intake valve 64 or the intake valve 64. In this case, the internal combustion engine 10 may include only one of the intake variable valve mechanism 66 and the exhaust variable valve mechanism 70. Furthermore, in the present invention, internal EGR is performed by generating a normal valve overlap (positive valve overlap) in which both the intake valve 64 and the exhaust valve 68 are opened, and the magnitude of the positive valve overlap. The internal EGR gas amount may be adjusted by changing the length. Further, the internal EGR gas amount may be adjusted by the early closing control of the exhaust valve 68, as in the first embodiment described above, even if the magnitude of the valve overlap is not changed. .
[内部EGR制御と燃料噴射時期リタード制御との相性について]
図10は、内部EGR制御の導入の有無で、燃料噴射時期のリタード限界と排気温度とを比較した図である。燃料噴射時期をリタードさせることとすれば、既述したように、排気温度を上昇させることが可能となる。ところで、外部EGR制御で筒内に導入される排気ガスは、内部EGR制御により導入される排気ガスに比して低温となる。従って、外部EGR制御を実行している状況下で燃料噴射時期をリタードさせようとすると、導入されたEGRガスが低温であるという理由と、EGRガスの導入により筒内の酸素濃度が低下するという理由で、未燃HCの排出量の増加や失火の発生を招いてしまう可能性がある。
[Compatibility between internal EGR control and fuel injection timing retard control]
FIG. 10 is a diagram comparing the retard limit of the fuel injection timing and the exhaust gas temperature with or without the introduction of internal EGR control. If the fuel injection timing is retarded, the exhaust temperature can be raised as described above. By the way, the exhaust gas introduced into the cylinder by the external EGR control has a lower temperature than the exhaust gas introduced by the internal EGR control. Therefore, if the fuel injection timing is to be retarded in a situation where external EGR control is being executed, the introduced EGR gas is at a low temperature and the introduction of EGR gas reduces the oxygen concentration in the cylinder. For this reason, there is a possibility that unburned HC emissions will increase or misfire will occur.
そこで、図10中に細線で示すように、EGR制御を実行せずに燃料噴射時期をリタードさせることが考えられる。このような手法によれば、筒内に十分な酸素が存在しているため、未燃HC排出量との関係で制約される時期にまで、十分に燃料噴射時期をリタードさせることができ、また、そのリタードによって排気温度を上昇させることができる。しかしながら、当該手法では、EGR制御が実行されていないことで、NOxの排出量の増加と騒音の悪化を招いてしまう。   Therefore, as shown by a thin line in FIG. 10, it is conceivable to retard the fuel injection timing without executing the EGR control. According to such a method, since sufficient oxygen is present in the cylinder, the fuel injection timing can be sufficiently retarded until a time that is restricted by the relationship with the unburned HC emission amount. The exhaust temperature can be raised by the retard. However, in this method, since the EGR control is not executed, the NOx emission amount increases and the noise worsens.
そこで、本実施形態では、上述した吸排気弁のバルブタイミングの制御によって実現される内部EGR制御と燃料噴射時期のリタード制御とを組み合わせるようにした。このような手法によれば、EGR制御の実行によって筒内の酸素濃度は低下するが、外部EGR制御に比して高温のEGRガスが筒内に供給されることで、圧縮端温度を上昇させることができる。このため、図10中に太線で示すように、EGR制御を行わない場合と同程度まで燃料噴射時期をリタードさせることが可能となる。つまり、内部EGR制御を燃料噴射時期のリタード制御と組み合わせることとすれば、EGR制御の導入によってNOx排出量の低減と騒音抑制を図りつつ、燃料噴射時期の十分なリタード量を確保することができる。そして、内部EGR制御による圧縮端温度の上昇効果があるため、その圧縮端温度の上昇自体で排気温度を上昇させられるとともに、圧縮端温度が高いことで、燃料噴射時期のリタード化(トルク減少)に伴って燃料噴射量を大きく増量させることができるので、触媒のライトオフ温度(活性化温度)より高くまで排気温度を相乗的に上昇させることができる(図10参照)。尚、上記図9に示すような排気弁68の位相を進角させる手法は、排気弁68の早開きを伴っているため、排気温度の上昇という点で更に優れた手法である。   Therefore, in the present embodiment, the internal EGR control realized by the control of the valve timing of the intake and exhaust valves described above is combined with the retard control of the fuel injection timing. According to such a method, the oxygen concentration in the cylinder is reduced by the execution of the EGR control, but the compression end temperature is increased by supplying the EGR gas having a higher temperature than the external EGR control into the cylinder. be able to. For this reason, as shown by a thick line in FIG. 10, the fuel injection timing can be retarded to the same extent as when EGR control is not performed. In other words, if internal EGR control is combined with retard control of fuel injection timing, the introduction of EGR control can reduce NOx emissions and suppress noise, while ensuring a sufficient retard amount of fuel injection timing. . Since the compression end temperature is increased by internal EGR control, the exhaust temperature can be raised by the increase in the compression end temperature itself, and the fuel injection timing is retarded (torque reduction) because the compression end temperature is high. Accordingly, the fuel injection amount can be greatly increased, so that the exhaust temperature can be raised synergistically to a temperature higher than the light-off temperature (activation temperature) of the catalyst (see FIG. 10). Note that the method of advancing the phase of the exhaust valve 68 as shown in FIG. 9 is a more excellent method in that the exhaust temperature rises because the exhaust valve 68 is quickly opened.
[実施の形態5の特徴]
以上説明したように、内部EGR制御と燃料噴射時期のリタード制御とは、NOx排出量の低減と騒音抑制とを図りつつ、排気温度を上昇させるうえで、非常に相性の良い組み合わせとなる。そこで、本実施形態では、軽負荷領域において触媒の昇温要求がある場合に、内部EGR制御と燃料噴射時期のリタード制御とを組み合わせて実行することとし、そして、この場合には、筒内に導入される内部EGRガス量に応じて、燃料噴射時期のリタード量を決定するようにした。
[Features of Embodiment 5]
As described above, the internal EGR control and the retard control of the fuel injection timing are a highly compatible combination for increasing the exhaust temperature while reducing the NOx emission amount and suppressing the noise. Therefore, in the present embodiment, when there is a catalyst temperature increase request in the light load region, the internal EGR control and the retard control of the fuel injection timing are executed in combination, and in this case, in the cylinder The amount of retarded fuel injection was determined according to the amount of internal EGR gas introduced.
[実施の形態5における具体的処理]
図11は、上記の機能を実現するために、本実施の形態5においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。図11に示すルーチンでは、先ず、現在の実排気温度が所定の判定値より低いか否か、つまり、内燃機関10の運転領域が触媒を昇温させる必要のある軽負荷領域にあるか否かが判別される(ステップ500)。その結果、排気温度が所定の判定値より低いと判定された場合には、触媒の昇温のために、以下に示す一連のステップの処理が実行される。
[Specific Processing in Embodiment 5]
FIG. 11 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in the fifth embodiment in order to realize the above function. In the routine shown in FIG. 11, first, whether or not the current actual exhaust temperature is lower than a predetermined determination value, that is, whether or not the operating region of the internal combustion engine 10 is in a light load region where the temperature of the catalyst needs to be raised. Is discriminated (step 500). As a result, when it is determined that the exhaust gas temperature is lower than the predetermined determination value, a series of steps shown below is executed to increase the temperature of the catalyst.
先ず、外部EGRガスの導入がカットされる(ステップ502)。次いで、NOx排出量を規定値以下に抑えるために必要な内部EGRガス量が算出される(ステップ504)。次いで、そのような必要内部EGRガス量を得るために必要な負のバルブオーバーラップ量が算出される(ステップ506)。   First, the introduction of external EGR gas is cut (step 502). Next, an internal EGR gas amount necessary to keep the NOx emission amount below a specified value is calculated (step 504). Next, a negative valve overlap amount necessary to obtain such a required internal EGR gas amount is calculated (step 506).
図12は、負のバルブオーバーラップ量を、内部EGRガス量、圧縮端温度、および燃料噴射時期のリタード量との関係で表した図である。図12に示すように、負のバルブオーバーラップ量が大きくなるほど、内部EGRガス量が多くなる。それに伴い、圧縮端温度も、負のバルブオーバーラップ量が大きくなるほど高くなる。また、燃料噴射時期のリタード量も、内部EGRガス量が多くなるほど、つまり、負のバルブオーバーラップ量が大きくなるほど大きくなる。また、燃料噴射量が多くなるほど、圧縮端温度が高くなるため、燃料噴射時期のリタード量も、燃料噴射量が多くなるほど大きくなる。   FIG. 12 is a diagram showing the negative valve overlap amount in relation to the internal EGR gas amount, the compression end temperature, and the retard amount at the fuel injection timing. As shown in FIG. 12, the amount of internal EGR gas increases as the negative valve overlap amount increases. Along with this, the compression end temperature also increases as the negative valve overlap amount increases. The retard amount at the fuel injection timing also increases as the internal EGR gas amount increases, that is, as the negative valve overlap amount increases. Further, since the compression end temperature increases as the fuel injection amount increases, the retard amount at the fuel injection timing also increases as the fuel injection amount increases.
ECU50は、上記図12に示すような負のバルブオーバーラップ量と内部EGRガス量との関係を記憶しており、本ステップ506では、そのような関係に従って、内部EGRガス量に応じた負のバルブオーバーラップ量が取得される。   The ECU 50 stores the relationship between the negative valve overlap amount and the internal EGR gas amount as shown in FIG. 12, and in this step 506, in accordance with such a relationship, a negative value corresponding to the internal EGR gas amount is stored. The valve overlap amount is acquired.
次に、上記の必要バルブオーバーラップ量に基づいて、燃料噴射時期のリタード量が取得される(ステップ508)。ECU50は、上記図12に示すような負のバルブオーバーラップ量と燃料噴射時期のリタード量との関係を記憶しており、本ステップ508では、そのような関係に従って、負のバルブオーバーラップ量(内部EGRガス量)に応じた燃料噴射時期のリタード量が取得される。   Next, the retard amount of the fuel injection timing is acquired based on the required valve overlap amount (step 508). The ECU 50 stores the relationship between the negative valve overlap amount as shown in FIG. 12 and the retard amount of the fuel injection timing. In this step 508, the negative valve overlap amount ( The retard amount at the fuel injection timing according to the internal EGR gas amount) is acquired.
次に、上記ステップ506において決定された負のバルブオーバーラップ量が得られるように、吸気可変動弁機構66および排気可変動弁機構70が駆動され、これにより、内部EGRガスが筒内に導入される(ステップ510)。   Next, the intake variable valve mechanism 66 and the exhaust variable valve mechanism 70 are driven so that the negative valve overlap amount determined in step 506 is obtained, whereby internal EGR gas is introduced into the cylinder. (Step 510).
次に、内部EGRガスの導入によって筒内温度が所定温度上昇したと判断できるだけの所定時間が経過したか否かが判別される(ステップ512)。その結果、所定時間が経過して、筒内温度が上昇したと判断できる場合には、上記ステップ508において決定されたリタード量を用いて、燃料噴射時期がリタードされる(ステップ514)。   Next, it is determined whether or not a predetermined time has passed to determine that the in-cylinder temperature has increased by a predetermined temperature due to the introduction of the internal EGR gas (step 512). As a result, when it can be determined that the in-cylinder temperature has risen after a predetermined time has elapsed, the fuel injection timing is retarded using the retard amount determined in step 508 (step 514).
以上説明した図11に示すルーチンによれば、負のバルブオーバーラップ量に応じて、すなわち、内部EGRガス量に応じて、燃料噴射時期のリタード量が決定される。このような手法によれば、内部EGRガスの導入によってNOx排出量の低減を図りつつ、燃料噴射時期のリタード時の燃料安定性が良好に維持されるように、燃料噴射時期のリタード量を適量に決定することができる。そして、排気ガスの昇温要求が出された場合に、上記のように決定された量の内部EGRガスが先ず導入される。次いで、上記のように決定された量で燃料噴射時期がリタードされることにより、燃料安定性が良好に維持された状況下(未燃HCの排出や失火を確実に防止できる状況下)で燃料噴射時期のリタード,更にはそれに伴う燃料噴射量の増量を実行することができ、これにより、排気温度を十分に上昇させることができ、かつ、それとNOx排出量の低減とを両立させることが可能となる。   According to the routine shown in FIG. 11 described above, the retard amount of the fuel injection timing is determined according to the negative valve overlap amount, that is, according to the internal EGR gas amount. According to such a method, the amount of retarded fuel injection is appropriately adjusted so that the fuel stability during the retarding of the fuel injection timing is well maintained while reducing the NOx emissions by introducing the internal EGR gas. Can be determined. When an exhaust gas temperature increase request is issued, the amount of internal EGR gas determined as described above is first introduced. Next, the fuel injection timing is retarded by the amount determined as described above, so that the fuel is maintained in a state where the fuel stability is well maintained (a situation where unburned HC emissions and misfires can be reliably prevented). It is possible to execute the retard of the injection timing and further increase the fuel injection amount associated therewith, which makes it possible to raise the exhaust temperature sufficiently and to achieve both reduction of NOx emissions It becomes.
また、上記ルーチンによれば、内部EGRガス量に応じた値での燃料噴射時期のリタード制御の実行時に、外部EGR制御の実行が禁止される。これにより、比較的低温である外部EGRガスの筒内への導入がカットされることで、圧縮端温度の上昇効果を向上させることができる。   Further, according to the above routine, the execution of the external EGR control is prohibited when the retard control of the fuel injection timing at a value corresponding to the internal EGR gas amount is executed. Thereby, the introduction of the external EGR gas having a relatively low temperature into the cylinder is cut, so that the effect of increasing the compression end temperature can be improved.
本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. 図1に示すシステムにおける内燃機関の一つの気筒の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of one cylinder of the internal combustion engine in the system shown in FIG. 吸排気行程における筒内圧力Pと筒内容積Vとの関係を拡大して示すP-V線図である。FIG. 5 is a P-V diagram showing an enlarged relationship between the in-cylinder pressure P and the in-cylinder volume V in the intake / exhaust stroke. 本発明の実施の形態1において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1におけるEX早閉度XおよびIN遅開度Yの特徴的な決定手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic determination method of EX early closing degree X and IN late opening degree Y in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施の形態4において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 4 of this invention. 負のバルブオーバーラップを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a negative valve overlap. 内部EGR制御の導入の有無で、燃料噴射時期のリタード限界と排気温度とを比較した図である。It is the figure which compared the retard limit of fuel injection timing, and the exhaust temperature with and without the introduction of internal EGR control. 本発明の実施の形態5において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 5 of this invention. 負のバルブオーバーラップ量を、内部EGRガス量、圧縮端温度、および燃料噴射時期のリタード量との関係で表した図である。FIG. 6 is a diagram showing a negative valve overlap amount in relation to an internal EGR gas amount, a compression end temperature, and a retard amount at fuel injection timing.
符号の説明Explanation of symbols
10 内燃機関
12 インジェクタ
18 排気通路
24 排気浄化装置
26 排気温度センサ
28 吸気通路
40 外部EGR通路
46 吸気圧センサ
48 アクセル開度センサ
50 ECU(Electronic Control Unit)
52 外気温度センサ
62 クランク角センサ
64 吸気弁
66 吸気可変動弁機構
68 排気弁
70 排気可変動弁機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 12 Injector 18 Exhaust passage 24 Exhaust gas purification device 26 Exhaust temperature sensor 28 Intake passage 40 External EGR passage 46 Intake pressure sensor 48 Accelerator opening sensor 50 ECU (Electronic Control Unit)
52 Outside air temperature sensor 62 Crank angle sensor 64 Intake valve 66 Intake variable valve mechanism 68 Exhaust valve 70 Exhaust variable valve mechanism

Claims (5)

  1. 少なくとも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、少なくとも吸気弁の開き時期とを変更可能とする吸気可変動弁機構と、排気ガスを浄化する排気浄化手段とを備える内燃機関の制御装置であって、
    排気ガスの昇温要求を検知する昇温要求検知手段と、
    排気ガスの昇温要求が検知された場合に、要求内部排気ガス再循環量に基づいて、上死点に対する排気弁の閉じ時期の進角量を決定する排気弁閉じ時期決定手段と、
    前記排気弁閉じ時期決定手段により決定された排気弁の閉じ時期の前記進角量となるように排気弁の閉じ時期が制御された際の排気温度上昇の予測値を算出する排気温度予測値算出手段と、
    排気温度上昇の前記予測値に基づいて、排気弁の閉じ時期の前記進角量となるように排気弁の閉じ時期を行うこととしても昇温目標値に対して排気温度が未だ不足しているか否かを判定する排気温度判定手段と、
    前記排気温度判定手段によって前記昇温目標値に対して排気温度が不足しないと判定された場合には、上死点に対する吸気弁の開き時期の遅角量排気弁の閉じ時期の前記進角量と同量となるように決定し、前記排気温度判定手段によって前記昇温目標値に対して排気温度が未だ不足していると判定された場合には、前記昇温目標値に対して排気温度が不足するほど、吸気弁の開き時期の前記遅角量から排気弁の閉じ時期の前記進角量を引いた差が大きくなるように吸気弁の開き時期の前記遅角量を決定する吸気弁開き時期決定手段と、
    を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
    An internal combustion engine comprising: an exhaust variable valve mechanism that can change at least the closing timing of the exhaust valve; an intake variable valve mechanism that can change at least the opening timing of the intake valve; and an exhaust purification means that purifies exhaust gas A control device of
    A temperature increase request detecting means for detecting a temperature increase request of exhaust gas;
    An exhaust valve closing timing determining means for determining an advance amount of the closing timing of the exhaust valve with respect to the top dead center based on the required internal exhaust gas recirculation amount when a temperature increase request of the exhaust gas is detected;
    Calculation of predicted exhaust gas temperature for calculating a predicted value of exhaust gas temperature rise when the exhaust valve closing timing is controlled to be the advance amount of the exhaust valve closing timing determined by the exhaust valve closing timing determining means Means,
    Whether the exhaust temperature is still insufficient with respect to the target temperature rise even when the exhaust valve closing timing is set so as to be the advance amount of the exhaust valve closing timing based on the predicted value of the exhaust temperature rise Exhaust temperature determination means for determining whether or not,
    Wherein when the exhaust temperature to the heating target value is determined not to be missing by the exhaust temperature determining means, the advance of the closing timing of the exhaust valve retard amount of the opening timing of the intake valve with respect to the top dead center was determined to be the amount and the same amount, wherein when the exhaust temperature to the heating target value is determined to be missing still by the exhaust temperature determining means, an exhaust to the heating target value as the temperature is insufficient to determine the retard amount of the opening timing of the exhaust valve closing timing of the advance amount of the intake valve so that the difference increases by subtracting from the retard amount of the opening timing of the intake valve intake Means for determining the valve opening time;
    A control device for an internal combustion engine, comprising:
  2. 少なくとも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、少なくとも吸気弁の開き時期とを変更可能とする吸気可変動弁機構と、排気ガスを浄化する排気浄化手段とを備える内燃機関の制御装置であって、
    排気ガスの昇温要求を検知する昇温要求検知手段と、
    排気ガスの昇温要求が検知された場合に、要求内部排気ガス再循環量に基づいて、上死点に対する排気弁の閉じ時期の進角量を決定する排気弁閉じ時期決定手段と、
    排気ガスの昇温要求が検知された場合に、排気弁の閉じ時期の前記進角量と同量以上であって、排気ガスの昇温要求が高い場合には、それが低い場合に比して、上死点に対する吸気弁の開き時期の遅角量から排気弁の閉じ時期の前記進角量を引いた差が大きくなるように、吸気弁の開き時期の前記遅角量を決定する吸気弁開き時期決定手段と、
    を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
    An internal combustion engine comprising: an exhaust variable valve mechanism that can change at least the closing timing of the exhaust valve; an intake variable valve mechanism that can change at least the opening timing of the intake valve; and an exhaust purification means that purifies exhaust gas A control device of
    A temperature increase request detecting means for detecting a temperature increase request of exhaust gas;
    An exhaust valve closing timing determining means for determining an advance amount of the closing timing of the exhaust valve with respect to the top dead center based on the required internal exhaust gas recirculation amount when a temperature increase request of the exhaust gas is detected;
    When the exhaust gas temperature rise request is detected, it is equal to or greater than the advance amount at the closing timing of the exhaust valve, and when the exhaust gas temperature rise request is high, it is lower than when it is low. The intake valve opening timing is determined so that the difference obtained by subtracting the advancement amount of the exhaust valve closing timing from the delay amount of the intake valve opening timing with respect to the top dead center becomes large. Means for determining the valve opening time;
    A control device for an internal combustion engine, comprising:
  3. 排気ガスの温度を取得する排気温度取得手段を更に備え、
    前記吸気弁開き時期決定手段は、排気ガスの昇温要求が検知される前の時点での排気温度が高い場合には、当該排気温度が低い場合と比べて、吸気弁の開き時期を進角側に補正することを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。
    It further comprises exhaust temperature acquisition means for acquiring the temperature of the exhaust gas,
    It said timing determining means opens the intake valve, if the exhaust temperature at the point of time before the temperature increase request of the exhaust gas is detected is not high, as compared with the case where the exhaust temperature is low, advance the opening timing of the intake valve 3. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control is performed to the corner side.
  4. 内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得手段を更に備え、
    前記吸気弁開き時期決定手段は、排気ガスの昇温要求が検知される前の時点での内燃機関の運転状態が高負荷状態である場合には、吸気弁の開き時期を進角側に補正することを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。
    An operation state acquisition means for acquiring the operation state of the internal combustion engine;
    The intake valve opening timing determining means corrects the opening timing of the intake valve to the advance side when the operating state of the internal combustion engine at a time point before the exhaust gas temperature increase request is detected is a high load state. 3. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control device is an internal combustion engine.
  5. 内燃機関を取り巻く環境条件に基づいて、排気弁の閉じ時期の前記進角量および吸気弁の開き時期の前記遅角量の少なくとも一方を補正することを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。   3. The internal combustion engine according to claim 1, wherein at least one of the advance amount at the closing timing of the exhaust valve and the retard amount at the opening timing of the intake valve is corrected based on an environmental condition surrounding the internal combustion engine. Engine control device.
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