JP5040702B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、例えば外部EGR(Exhaust Gas Recirculation:EGR)のためのEGR通路にEGR触媒を有する内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine having an EGR catalyst in an EGR passage for, for example, an external EGR (Exhaust Gas Recirculation: EGR).
この種の内燃機関では、例えば特許文献1には、EGR触媒を、排気通路のうちタービンよりも上流部と吸気通路とを連通するEGR通路に配置する構成が提案されている。この構成では、更に、EGR通路とタービンの下流部とを連通して排気がタービンを迂回可能とする通路と、各通路の排気流量を調整する調整弁を備え、EGR触媒の温度に応じて排気流れを制御する技術が提案されている。
In this type of internal combustion engine, for example,
しかしながら、例えば前述の特許文献1では、EGR触媒の保温についてまでは考慮されていない。具体的には、外部EGRによる排気の還流が行われない場合には、EGR触媒の温度が低下してしまうので、EGR触媒を活性状態に維持することが困難である。
However, for example,
本発明は、例えば上述した問題点に鑑みてなされたものであり、排気の還流が行われない場合でもEGR触媒を好適に保温するための内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of, for example, the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine for keeping the EGR catalyst warm even when exhaust gas recirculation is not performed.
本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気通路のうち排気によって駆動されるタービンよりも上流部と、前記タービンによって駆動されるコンプレッサが備わる吸気通路とを連通する第1通路であって、排気浄化用のEGR触媒、及び当該第1通路を流れる排気の流量を調整する第1制御弁を前記排気通路の上流部側からこの順に備える第1通路と、前記第1通路のうち前記EGR触媒よりも下流部と、前記排気通路のうち前記タービンよりも下流部とを連通する第2通路であって、当該第2通路を流れる排気の流量を調整する第2制御弁を備える第2通路とを備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、前記第1通路を介して前記吸気通路へ還流される排気の要求還流量を、当該内燃機関の運転条件に基づいて特定する要求還流量特定手段と、前記EGR触媒の温度を特定する温度特定手段と、前記特定される要求還流量が所定還流量を下回り、かつ前記特定されるEGR触媒の温度が所定温度を下回る場合には、前記第2制御弁を断続的に開くように制御することで、前記EGR触媒の保温制御を実行する制御手段とを備える。 The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is a first passage that communicates an upstream portion of the exhaust passage of the internal combustion engine with respect to a turbine driven by exhaust and an intake passage provided with a compressor driven by the turbine. A first passage provided with an EGR catalyst for purifying exhaust gas and a first control valve for adjusting the flow rate of exhaust gas flowing through the first passage in this order from the upstream side of the exhaust passage, and the first passage among the first passage A second passage that communicates a downstream portion from the EGR catalyst and a downstream portion from the turbine in the exhaust passage, and includes a second control valve that adjusts a flow rate of the exhaust gas flowing through the second passage. A control device for an internal combustion engine that controls an internal combustion engine including a passage, wherein a required recirculation amount of exhaust gas recirculated to the intake passage through the first passage is specified based on operating conditions of the internal combustion engine Required recirculation amount specifying means, temperature specifying means for specifying the temperature of the EGR catalyst, the specified required recirculation amount being lower than a predetermined recirculation amount, and the temperature of the specified EGR catalyst being lower than a predetermined temperature Comprises a control means for controlling the temperature of the EGR catalyst by controlling the second control valve to open intermittently.
本発明に係る内燃機関の制御装置によると、第1通路は、内燃機関の排気通路のうちタービンよりも上流部とコンプレッサが備わる吸気通路とを連通する。第1通路には、EGR触媒、及び第1制御弁が排気通路の上流部側からこの順に備わる。第1制御弁を開くほど、第1通路を流れて吸気通路へ還流される排気の流量が増加する。これにより、いわゆる外部EGR処理が行われる。尚、EGR触媒の後段には、排気冷却用及びその排熱回収用のEGRクーラが設けられもよい。尚、「排気通路」及び「吸気通路」は、文字通りの意味のみならず、排気マニホールドや、サージタンクを含む包括的な意味であってよく、排気系、及び吸気系と夫々同義でもよい。 According to the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the first passage communicates the upstream portion of the exhaust passage of the internal combustion engine with the intake passage provided with the compressor. The first passage is provided with an EGR catalyst and a first control valve in this order from the upstream side of the exhaust passage. As the first control valve is opened, the flow rate of the exhaust gas flowing through the first passage and returning to the intake passage increases. Thereby, so-called external EGR processing is performed. Note that an EGR cooler for exhaust cooling and exhaust heat recovery may be provided at the subsequent stage of the EGR catalyst. The “exhaust passage” and the “intake passage” are not limited to literal meanings, but may have a comprehensive meaning including an exhaust manifold and a surge tank, and may be synonymous with an exhaust system and an intake system, respectively.
第2通路は、第1通路から分岐しており、第1通路のうちEGR触媒よりも下流部と、排気通路のうちタービンよりも下流部とを連通する。第2通路には、第2制御弁が備わる。第2制御弁を開くほど、第2通路を流れる排気の流量が増加する。 The second passage is branched from the first passage, and communicates the downstream portion of the first passage with respect to the EGR catalyst and the downstream portion of the exhaust passage with respect to the turbine. The second passage is provided with a second control valve. As the second control valve is opened, the flow rate of the exhaust gas flowing through the second passage increases.
要求還流量特定手段は、例えば内燃機関のクラン角センサ及び電子制御装置からなり、当該内燃機関の運転条件に応じて要求される排気の要求還流量を、当該内燃機関の運転条件に基づいて特定する。内燃機関の運転条件は、例えば内燃機関の回転数乃至トルクである。要求還流量は、例えば所定のマップにおいて、内燃機関の運転条件と対応付けて規定されており、最大15%程度とされる一方、アイドリング時及び高要求出力時には略ゼロとされる。 The required recirculation amount specifying means includes, for example, an internal combustion engine clan angle sensor and an electronic control unit, and specifies the required recirculation amount of exhaust required according to the operating condition of the internal combustion engine based on the operating condition of the internal combustion engine. To do. The operating condition of the internal combustion engine is, for example, the rotational speed or torque of the internal combustion engine. The required recirculation amount is defined in association with the operating condition of the internal combustion engine in a predetermined map, for example, and is about 15% at the maximum, and is substantially zero at idling and at a high required output.
温度特定手段は、EGR触媒の温度を特定する。温度特定手段は、例えばEGR触媒、内燃機関の冷却水、或いは排気通路の管路に設置された温度センサである。尚、温度特定手段は、EGR触媒の温度を、後述の制御手段による判定処理において許容される誤差の範囲内で特定可能な限りにおいてその態様は特に制限されない。例えば、温度センサに代えて、内燃機関の冷間始動時には、EGR触媒の温度は後述の所定温度を超えないと推定してもよい。 The temperature specifying means specifies the temperature of the EGR catalyst. The temperature specifying means is, for example, an EGR catalyst, a cooling water for an internal combustion engine, or a temperature sensor installed in a pipe line of an exhaust passage. The temperature specifying means is not particularly limited as long as the temperature of the EGR catalyst can be specified within a range of errors allowed in determination processing by the control means described later. For example, instead of the temperature sensor, when the internal combustion engine is cold started, it may be estimated that the temperature of the EGR catalyst does not exceed a predetermined temperature described later.
ここで、上述のように特定される排気の還流量が所定還流量(例えば、EGR触媒を活性化状態に保つために必要な排気の還流量)を下回る場合、排気の還流量を減らすために、第1制御弁が殆ど又は完全に閉じられる。ここで更に、第2制御弁までもが殆ど又は完全に閉じられると、排気通路から第1通路側への排気の流れが殆ど又は完全になくなり、排気によるEGR触媒の昇温は期待できず、EGR触媒の温度は所定温度(例えば、EGR触媒の活性温度またはそれよりも若干高い温度)を下回り、EGR触媒の浄化能が低下しうる。この状況で、再び排気の還流が指示されると、EGR触媒が活性状態になるまでは、排気中の未年燃料や粒子状物質が十分に除去されないので、それらが吸気通路で堆積したり、EGRクーラを汚染してしまうおそれがある。 Here, in order to reduce the exhaust gas recirculation amount when the recirculation amount of the exhaust gas specified as described above is lower than a predetermined recirculation amount (for example, the exhaust gas recirculation amount necessary to keep the EGR catalyst in an activated state). The first control valve is almost or completely closed. Further, when the second control valve is almost or completely closed, the flow of the exhaust gas from the exhaust passage to the first passage side is almost or completely eliminated, and the temperature rise of the EGR catalyst due to the exhaust cannot be expected. The temperature of the EGR catalyst is lower than a predetermined temperature (for example, an activation temperature of the EGR catalyst or a temperature slightly higher than that), and the purification ability of the EGR catalyst may be reduced. In this situation, when the exhaust gas recirculation is instructed again, until the EGR catalyst becomes active, the aged fuel and particulate matter in the exhaust gas are not sufficiently removed, so that they accumulate in the intake passage, There is a risk of contaminating the EGR cooler.
そこで、上述のように特定される排気の還流量が所定還流量を下回り、かつ特定されるEGR触媒の温度が所定温度を下回る場合には、例えば電子制御装置からなる制御手段は、第2制御弁を断続的に開くように制御する、すなわちEGR触媒の保温制御を実行する。尚、「第2制御弁を断続的に開く」とは、結果的にEGR触媒を活性状態乃至それに近い状態にするには十分であるものの、排気がタービンを迂回することによる過給圧の低下が実用上問題とならないように、所定の低頻度で短時間、第2制御弁を開くことを意味する。第2制御弁を開くときには、単純には全開とすればよいが、内燃機関の運転条件等の他のパラメータに応じた開度としてもよい。尚、EGRクーラを更に備える場合には、廃熱回収要求がないことを、上記EGR触媒の保温制御の実行条件として更に加えてもよい。 Therefore, when the recirculation amount of the exhaust gas specified as described above is lower than the predetermined recirculation amount and the temperature of the specified EGR catalyst is lower than the predetermined temperature, the control means composed of, for example, the electronic control device, performs the second control. The valve is controlled to open intermittently, that is, the EGR catalyst is kept warm. Note that “intermittently opening the second control valve” is sufficient to bring the EGR catalyst to an active state or a state close to it as a result, but a reduction in supercharging pressure due to exhaust bypassing the turbine. Means that the second control valve is opened at a predetermined low frequency for a short time so as not to cause a practical problem. When the second control valve is opened, it may be simply opened fully, but the opening may be in accordance with other parameters such as operating conditions of the internal combustion engine. In addition, when the EGR cooler is further provided, the fact that there is no waste heat recovery request may be further added as an execution condition of the above EGR catalyst heat retention control.
以上説明したように、本発明に係る内燃機関の制御装置によると、たとえ特定される排気の還流量が所定還流量を下回り、かつ特定されるEGR触媒の温度が所定温度を下回る場合であっても、第2制御弁が断続的に開かれるので、排気がEGR触媒を介して第2通路を断続的に流れる。これにより、排気エネルギによってEGR触媒を好適に保温できる。その間、第1制御弁は閉じておけば、余分な排気を吸気通路へ還流させることは抑制でき、一方で第2制御弁も殆どの期間では閉じられるので、過給圧の低下も極力抑制できる。 As described above, according to the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, even if the recirculation amount of the specified exhaust gas is lower than the predetermined recirculation amount, and the temperature of the specified EGR catalyst is lower than the predetermined temperature, However, since the second control valve is intermittently opened, the exhaust gas flows intermittently through the second passage via the EGR catalyst. Thereby, the EGR catalyst can be suitably kept warm by the exhaust energy. Meanwhile, if the first control valve is closed, it is possible to suppress the recirculation of excess exhaust gas to the intake passage, while the second control valve is also closed for most of the period, so that the reduction of the supercharging pressure can be suppressed as much as possible. .
本発明に係る内燃機関の制御装置の一態様では、前記吸気通路から吸入される吸気の流量を調整する吸気量調整手段を更に備え、前記制御手段は、前記EGR触媒の保温制御を実行する際に、断続的に開く前記第2制御弁の開弁期間に合わせて、前記吸気の流量を相対的に上昇させるように前記吸気量調整手段を更に制御する。 In one aspect of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the control device further includes an intake air amount adjusting means for adjusting a flow rate of the intake air sucked from the intake passage, and the control means performs the heat retention control of the EGR catalyst. In addition, the intake air amount adjusting means is further controlled so as to relatively increase the flow rate of the intake air in accordance with the opening period of the second control valve that opens intermittently.
この構成によると、吸気量調整手段は、吸気通路から吸入される吸気の流量を調整する。吸気の流量は、吸気絞り弁の開度やバルブタイミング、バルブリフト量の変更によって調整可能である。そして、制御手段は、EGR触媒の保温制御を実行する際に、断続的に開く第2制御弁の開弁期間に合わせて、吸気の流量を相対的に上昇させるように吸気量調整手段を更に制御する。そうすると、吸気通路圧力も相対的に上昇するので、第2制御弁が断続的に開かれた結果低下しうる過給圧を補填し、もって当該内燃機関の出力の低下を回避できる。尚、吸気の流量を相対的に上昇させる期間は、第2制御弁の開弁期間に完全に一致させることまでは要さず、応答遅れ等を考慮して上記期間を前後させてもよい。 According to this configuration, the intake air amount adjusting means adjusts the flow rate of the intake air drawn from the intake passage. The flow rate of the intake air can be adjusted by changing the opening of the intake throttle valve, the valve timing, and the valve lift amount. The control means further includes an intake air amount adjusting means so as to relatively increase the intake air flow rate in accordance with the opening period of the second control valve that is intermittently opened when executing the EGR catalyst heat retention control. Control. As a result, the intake passage pressure also rises relatively, so that the supercharging pressure that can be reduced as a result of the second control valve being opened intermittently is compensated for, so that a reduction in the output of the internal combustion engine can be avoided. The period for relatively increasing the flow rate of the intake air does not have to be completely coincident with the valve opening period of the second control valve, and the period may be changed in consideration of a response delay or the like.
この吸気量調整手段が更に制御される態様では、前記吸気量調整手段によって前記吸気の流量が最大流量に調整されている場合には、前記制御手段は前記EGR触媒の保温制御を停止又は禁止するとよい。 In the aspect in which the intake air amount adjusting unit is further controlled, when the intake air flow rate is adjusted to the maximum flow rate by the intake air amount adjusting unit, the control unit stops or inhibits the heat retention control of the EGR catalyst. Good.
この構成によると、仮に吸気絞り弁が既に全開乃至その近傍の開度となっている場合には、吸気絞り弁をこれ以上開いても、吸気の流量を上昇させることはできないので、EGR触媒の保温制御を停止又は禁止する。これにより、当該内燃機関が出力するトルクの変動を事前に回避できる。尚、第2制御弁は開弁状態又は閉弁状態のまま固定するとよい。 According to this configuration, if the intake throttle valve is already fully opened or in the vicinity thereof, the intake flow rate cannot be increased even if the intake throttle valve is further opened. Stop or disable the heat insulation control. Thereby, the fluctuation | variation of the torque which the said internal combustion engine outputs can be avoided in advance. Note that the second control valve may be fixed in an open state or a closed state.
このEGR触媒の保温制御を停止又は禁止する態様では、前記EGR触媒の保温制御が停止又は禁止されており、かつ当該内燃機関がアイドル状態であるにもかかわらず、当該内燃機関の出力トルクの変動量が所定変動量を超える場合には、前記第1制御弁が故障していると判定する故障判定手段を更に備えるとよい。 In the aspect of stopping or prohibiting the temperature control of the EGR catalyst, the fluctuation of the output torque of the internal combustion engine even though the temperature control of the EGR catalyst is stopped or prohibited and the internal combustion engine is in an idle state. When the amount exceeds the predetermined fluctuation amount, it is preferable to further include a failure determination means for determining that the first control valve is broken.
この構成によると、第1制御弁及び第2制御弁のうち、少なくとも第1制御弁が故障(具体的には、閉じ不良)していることを判定できるので、第1制御弁の閉じ不良に伴う失火乃至エンストを回避できる。尚、内燃機関の出力トルクの変動量は、内燃機関のクラン角センサや、トルクセンサ、或いはモータジェネレータの回転数及び発電量に基づくトルク反力の演算装置等によって特定できる。 According to this configuration, it can be determined that at least the first control valve of the first control valve and the second control valve has failed (specifically, the closing failure). The accompanying misfire or engine stall can be avoided. The fluctuation amount of the output torque of the internal combustion engine can be specified by a clan angle sensor of the internal combustion engine, a torque sensor, or a torque reaction force calculation device based on the rotation speed and power generation amount of the motor generator.
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記コンプレッサによる目標過給圧と実過給圧との差が所定過給圧差を上回る加速要求時には、前記制御手段は前記EGR触媒の保温制御を停止又は禁止する。 In another aspect of the control device for an internal combustion engine according to the present invention, the control means keeps the temperature of the EGR catalyst at the time of an acceleration request when the difference between the target boost pressure by the compressor and the actual boost pressure exceeds a predetermined boost pressure difference. Stop or prohibit control.
この構成によると、加速要求時には、該加速要求に応えるために、EGR触媒の保温制御よりも、当該内燃機関の出力低下の回避を優先できる。尚、「所定過給圧差」は、この過給圧差を埋めるための応答時間が比較的長いために加速感の悪化を運転者が認識しうる圧力差として、実験等により予め定められる値であり、フィードバック的に修正されてもよい。 According to this configuration, at the time of an acceleration request, in order to meet the acceleration request, priority can be given to avoiding a decrease in the output of the internal combustion engine over the heat retention control of the EGR catalyst. The “predetermined supercharging pressure difference” is a value determined in advance by experiments or the like as a pressure difference that allows the driver to recognize a deterioration in acceleration feeling because the response time for filling the supercharging pressure difference is relatively long. The feedback may be corrected.
この態様では、前記加速要求時であっても、前記タービンにとって余剰な排気の流量が前記第2通路を通過可能な排気の最大流量を上回る場合には、前記制御手段は前記EGR触媒の保温制御の実行を許可するとよい。 In this aspect, even when the acceleration is requested, if the flow rate of exhaust gas surplus for the turbine exceeds the maximum flow rate of exhaust gas that can pass through the second passage, the control means controls the heat retention of the EGR catalyst. It is advisable to allow execution.
この構成によると、過給圧を低下させず、すなわち加速要求に応えつつ、EGR触媒の保温や、EGRクーラによる廃熱回収が可能となる。より詳しくは、タービンにとって余剰な排気の流量が、第2通路を通過可能な排気の最大流量を上回る場合には、第2制御弁を全開にしてもタービンを駆動するための排気の流量は低下しないので、加速要求時であっても、EGR触媒の保温制御の実行が許可される。尚、「タービンにおいて余剰な排気」とは、タービンの容量を上回る流量の排気であり、例えばウェイストゲート弁を通過する排気である。また、「第2通路を通過可能な排気の最大流量」とは、第2制御弁の全開時に第2通路を通過する排気の流量であるが、文字通りの最大流量のみならず若干のマージンを加味した流量としてもよい。 According to this configuration, the EGR catalyst can be kept warm and the waste heat can be recovered by the EGR cooler without reducing the supercharging pressure, that is, responding to the acceleration request. More specifically, when the flow rate of exhaust gas surplus for the turbine exceeds the maximum flow rate of exhaust gas that can pass through the second passage, the flow rate of exhaust gas for driving the turbine decreases even when the second control valve is fully opened. Therefore, even when the acceleration is requested, execution of the EGR catalyst heat retention control is permitted. The “excessive exhaust gas in the turbine” is exhaust gas having a flow rate exceeding the capacity of the turbine, for example, exhaust gas that passes through a waste gate valve. The "maximum exhaust flow rate that can pass through the second passage" is the flow rate of exhaust gas that passes through the second passage when the second control valve is fully opened. It is good also as the flow volume which did.
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記第2制御弁は、前記第2通路のうち、前記第1通路から前記第2通路が分岐する分岐点から所定距離内に配置されている。 In another aspect of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the second control valve is disposed within a predetermined distance from a branch point of the second passage where the second passage branches from the first passage. ing.
この構成によると、タービン上流の排気通路容量(ただし、閉じられた第1制御弁までの第1通路、及び閉じられた第2制御弁までの第2通路の容量を含む)が極力小さくなるので、制御応答性が向上する。 According to this configuration, the exhaust passage capacity upstream of the turbine (including the capacity of the first passage to the closed first control valve and the second passage to the closed second control valve) is minimized. Control responsiveness is improved.
本発明の作用及び他の利得は、次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされよう。 The operation and other advantages of the present invention will become apparent from the best mode for carrying out the invention described below.
以下、発明を実施するための最良の形態として本発明の一実施形態を、図面に基いて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as the best mode for carrying out the invention.
<実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成>
先ず、本実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成について、図1を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置を備えた車両1の一部を示す模式的な平面図である。
<Configuration of Control Device for Internal Combustion Engine According to Embodiment>
First, the configuration of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic plan view showing a part of a
車両1は、吸気通路21と、内燃機関200と、排気通路31と、過給機40と、外部EGR装置7とを備える。
The
吸気通路21は、外部からの吸気を内燃機関200へ送るための通路であり、不図示のエアクリーナや吸気流量計の他、過給機40の一部であるコンプレッサ41、及び吸気絞り弁22をその管路に備え、サージタンク23を介して内燃機関200に接続されている。コンプレッサ41は、後述のタービン42の回転を利用して、吸気圧を高める。吸気絞り弁22は、その開度に応じて吸気量を調整する。吸気絞り弁22の開度は、電子制御装置100の制御下で、不図示の駆動用モータによって可変であり、不図示の開度センサによって検出される。
The
内燃機関200は、例えばガソリンや軽油等の炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関であり、燃焼に利用する吸気を吸気通路21から取り込み、燃焼により生じる排気を、排気通路31を介して排出する。内燃機関200と吸気通路21との連通状態は、不図示の吸気弁の開閉に応じて変化し、内燃機関200と排気通路31との連通状態は、不図示の排気弁の開閉に応じて変化する。内燃機関200は、その他、燃料噴射弁、点火装置を備え、一般に、吸気行程、圧縮行程、燃焼・膨張行程、及び排気行程の各行程が気筒毎に繰り返される。内燃機関200の出力は、気筒内のピストン(不図示)の上下運動をクランクシャフト(不図示)の回転運動に変換することで、取り出される。
The
排気通路31は、内燃機関200の燃焼に伴い排出される排気を外部に排気するための通路であり、不図示の空燃比センサや排気温度センサ、及び触媒装置32をその管路に備える。触媒装置32は、例えば三元触媒であり、活性温度になると活性化して、排気中に含まれる一酸化炭素、炭化水素、及び窒素酸化物といった有害成分を浄化する。排気通路31は、その他に、過給機40の一部であるタービン42をその管路に備える。
The
過給機40は、排気エネルギによって回転するタービン42と、該タービン42の回転に伴い吸気を圧縮する過給を行うコンプレッサ41と、タービン42の上下流をバイパスするタービン迂回通路43と、タービン42を迂回してタービン迂回通路43を流れる排気の流量を調整するウェイストゲート(wastgete:W/G)弁44とを備える。ウェイストゲート弁44の開度は、電子制御装置100の制御下で、要求過給圧に応じて調整される。
The
外部EGR装置7は、第1通路70と、第2通路80とを備える。第1通路70は、排気通路31においてタービン42よりも上流部と、吸気通路21(例えば、その一部であるサージタンク23)とを連通し、前記上流部から順に、EGR触媒71、EGRクーラ73、及び第1制御弁74を備える。EGR触媒71は、外部EGR時に第1通路70を流れて吸気通路21へ還流する排気に含まれる未燃燃料や粒子状物質を浄化する触媒であり、これにより吸気通路21に堆積するデポジットを低減できる。EGR触媒71は、その温度を検出するEGR触媒温度センサ72を備え、その検出結果は電子制御装置100へ伝達される。EGRクーラ73は、冷却機能のみならず廃熱回収装置としても機能する。第1制御弁74は、電子制御装置100の制御下で開閉し、その開度に応じて、第1通路70を流れて吸気通路21へ還流する排気の流量を調整する。第2通路80は、分岐点78において第1通路70から分岐し、排気通路31においてタービン42よりも下流部に連通する。第2制御弁81は、電子制御装置100の制御下で開閉し、その開度に応じて、第2通路80を流れる排気の流量を調整する。尚、第2制御弁81は、全開/全閉の2段階のみの制御でもよい。但し、本実施形態において、「全開」及び「全閉」とは、「完全に開いている」及び「完全に閉じている」という文字通りの状態のみを意味するのではなく、期待する効果が得られる限りにおいて若干のマージンも許容する趣旨である。第2制御弁81は、分岐点78若しくはその近傍に設けることが好ましい。排気通路31のうちタービン42よりも上流の容量が大きいと過給レスポンスが悪化するからである。図1の2本の太線矢印は、第1経路、及び第2経路を示す。第1経路は、第1制御弁74が全開、且つ第2制御弁81が全閉の状態において排気が第1通路70を流れる経路を示す。第2経路は、第1制御弁74が全閉、且つ第2制御弁81が全開の状態において排気が第2通路80を流れる経路を示す。因みに、第1経路の場合には、上述のEGRクーラ73は文字通りの冷却装置として機能し、第2経路ではEGRクーラ73は廃熱回収装置として機能する。
The external EGR device 7 includes a
電子制御装置100は、ROM(Read Only Memory:ROM)、RAM(Random Access Memory:RAM)、CPU(Central Processing Unit:CPU)、入力ポート及び出力ポートを相互に双方向性バスで接続したディジタルコンピュータからなる。電子制御装置100の入力ポートには、EGR触媒温度センサ72、不図示のアクセルペダルの踏み込み量を検出することで運転者からの加速要求を受けるアクセル開度センサ101、及びクランク角センサ62をはじめとする各種センサが接続されている。電子制御装置100は、出力ポートを介して、内燃機関200の燃料噴射制御や点火時期制御等の基本制御を行うほか、後述するEGR触媒71の保温制御を行う。EGR触媒71の保温制御では、第1制御弁74、第2制御弁81、吸気絞り弁22、及びウェイストゲート弁44の開度制御が適宜行われる。
The
<実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作>
ところで、上記の外部EGRや廃熱回収は、内燃機関200の全ての運転条件で使用されるわけではない。仮に、外部EGRや廃熱回収を行わない運転条件では、EGR触媒71の浄化性能が低下し、吸気通路21におけるデポジット堆積の要因となる。そこで、電子制御装置100の制御下で、EGR触媒71の保温制御を行う。この制御について、図2から図5を参照して説明する。
<Operation of Control Device for Internal Combustion Engine According to Embodiment>
By the way, the above-described external EGR and waste heat recovery are not used under all operating conditions of the
図2は、実施形態に係る内燃機関の制御装置によるメインルーチンを示すフローチャートである。 FIG. 2 is a flowchart showing a main routine by the control device for an internal combustion engine according to the embodiment.
図2に示すように、EGR触媒71の保温制御に先立ち、外部EGRの要求がないか否かが判定される(ステップS1)。例えば、内燃機関200の運転条件に基づいて特定される要求還流量が、所定還流量よりも小さいか否かが判定される。要求還流量は、例えば、クランク角センサ62、及び電子制御装置100によって、内燃機関200の回転数と要求還流量との対応関係が記されたマップを参照して特定される。
As shown in FIG. 2, prior to the heat retention control of the
外部EGRの要求がない場合(ステップS1:Yes)、第1制御弁74は全閉とされるので、排気は第1経路を流れない。次に、廃熱回収要求がないか否かが、判定される(ステップS2)。廃熱回収要求の有無は、内燃機関200の運転条件や、第2制御弁81に対する開度制御信号に基づいて判定される。ここで、廃熱回収要求がない場合(ステップS2:Yes)、第2制御弁81は全閉とされるので、排気は第2経路も流れない。そうすると、排気がEGR触媒71に流れないので、排気エネルギが不足し、EGR触媒71の温度が下がる。そこで、EGR触媒温度センサ72によりEGR触媒71の温度を特定し、その温度が所定温度(例えば、触媒活性温度の近傍値)未満であるか否かが判定される(ステップS3)。ここで、EGR触媒71の温度が所定温度未満であると(ステップS3:Yes)、EGR触媒71の浄化性能が低下する。仮にその状態で再び第1制御弁74を開くと、その直後は未燃燃料や粒子状物質が十分低減されない状態となり、吸気通路21におけるデポジット堆積の要因となる。そこで、電子制御装置100の制御下で、EGR触媒71の保温制御を行う(ステップS4)。具体的には、図3を参照して後述するように、第2制御弁81を断続的に開き、排熱回収用の第2経路に排気を流す。また、その際のトルク低下を防ぐために、吸気絞り弁22も同期制御する。これにより、再び第1制御弁74を開いたときでも、EGR触媒71は第1経路を流れる排気を好適に浄化できる。
When there is no request for external EGR (step S1: Yes), the
尚、外部EGRの要求がある場合(ステップS1:Yes)、或いは廃熱回収要求がある場合(ステップS2:No)、或いはEGR触媒71の温度が所定温度を超える場合(ステップS3:No)には、EGR触媒71にも排気が流れるか、流れなくても十分な高温に保たれているので、EGR触媒71の保温制御を省略できる。
When there is a request for external EGR (step S1: Yes), there is a request for waste heat recovery (step S2: No), or when the temperature of the
ところで、EGR触媒71の保温制御において、第2制御弁81を断続的に開くと、以下の問題が生じうる。この問題とその解決手段につき図3を参照して説明する。
By the way, in the heat retention control of the
図3は、第2制御弁を断続的に開いた際に、内燃機関200が出力するトルク等の経時変化を(a)比較例と(b)実施形態とで比較して示すタイミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart showing a change with time such as torque output from the
図3の上から2つのタイミングチャートに示すように、第2制御弁81を断続的に開くと、それに同調してタービン42の前後差圧が低下する。この際、図3(a)の比較例に示すように、吸気絞り弁22の開度について何ら対策をとらなければ、サージタンク23圧も断続的に低下する。その結果、内燃機関200による出力トルクも断続的に低下し、出力トルクの変動量が増大してしまう。そこで、図3(b)に示す本実施形態では、サージタンク23圧を一定に保つように、第2制御弁81の開弁期間に合わせて吸気絞り弁22の開度を相対的に上げる。その結果、内燃機関200による出力トルクの変動量を抑えつつも、EGR触媒71を保温することができるのである。かかるEGR触媒71の保温制御は、図4に示すものとする。
As shown in the two timing charts from the top of FIG. 3, when the
図4は、実施形態に係る内燃機関の制御装置によるEGR触媒71の保温制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing a subroutine for the heat retention control of the
図4に示すように、EGR触媒71の保温制御では、先ず、吸気絞り弁22の開度が全開付近の所定開度未満であるか否かが判定される(ステップS41)。吸気絞り弁22の開度が全開付近の所定開度以上である場合には(ステップS41:No)、第2制御弁81の開弁期間に合わせて吸気絞り弁22の開度をこれよりも上げることは殆ど不可能である。そこで、第2制御弁81を断続的に開くことは禁止し、第1制御弁74及び第2制御弁81を全閉で固定する(ステップS45)。
As shown in FIG. 4, in the heat retention control of the
他方で、吸気絞り弁22の開度が全開付近の所定開度未満である場合には(ステップS41:Yes)、次いで、所定の加速要求時ではないかどうかが判定される(ステップS42)。所定の加速要求時とは、例えば過給機40に係る目標過給圧と実過給圧との差が、所定過給圧差を上回る場合をいう。ここで、所定の加速要求時には(ステップS42:No)、該加速要求に応えるために、第2制御弁81を断続的に開くことは禁止し、第1制御弁74及び第2制御弁81を全閉で固定する(ステップS45)。
On the other hand, when the opening degree of the
他方で、所定の加速要求時ではない場合であれば(ステップS42:Yes)、第2制御弁81を断続的に開くことが許可される。具体的には、第2制御弁81を所定期間T1に亘って全閉にし(ステップS43)、その後、所定期間T2に亘って全開にする(ステップS44)。これが繰り返される。その結果、内燃機関200による出力トルクの変動量を抑えつつも、EGR触媒71を保温することができる。尚、所定期間T2は、EGR触媒71の保温に必要なだけの排気が流れる範囲で極力短い期間とすることが好ましい。
On the other hand, if it is not at the time of a predetermined acceleration request (step S42: Yes), it is permitted to open the
ところで、上述の加速要求時には(ステップS42:No)、第1第制御弁74、及び第2制御弁81が共に閉じられ(ステップS45)、過給圧上昇が優先される。そうすると、加速要求が続く間、回転数が上昇する。これに伴い、背圧が増加し、過給機40のウェイストゲート弁44が開く。そこで、ウェイストゲート弁44を流れる排気流量であるW/G流量が、所定流量(例えば、第2通路80を流れ得る最大流量、乃至その流量に若干のマージンを加味した流量)を超えた段階で(ステップS46:Yes)、第2制御弁81を断続的に開く(ステップS43、44)。そうすると、過給圧を低下させることなく、EGR触媒71を保温することができる。この様子について、図5を参照して詳述する。
By the way, at the time of the above-mentioned acceleration request | requirement (step S42: No), both the 1st
図5は、第2制御弁の全開状態、及び全閉状態における(a)回転数と過給圧との関係、及び(b)回転数とW/G流量との関係を夫々示す特性図である。 FIG. 5 is a characteristic diagram showing (a) the relationship between the rotational speed and the supercharging pressure in the fully opened state and the fully closed state of the second control valve, and (b) the relationship between the rotational speed and the W / G flow rate, respectively. is there.
図5(a)に示すように、内燃機関200の回転数が上昇するにつれ、排気の増大により過給圧も上昇する。また、図5(b)に示すように、内燃機関200の回転数が上昇するにつれ、排気の増大により余剰な排気が増大するので、W/G流量も上昇する。しかし、第2制御弁81を全開にした場合には、それを全閉にした場合に比べて過給圧の上昇が遅れる。排気の一部が第2通路80に逃げるからである。W/G流量についても同様である。
As shown in FIG. 5A, as the rotational speed of the
ここで、図5(b)に示すように、内燃機関200の回転数がNe2を超えると、排気が増大しすぎて、第2制御弁81を全開にしているにもかかわらず排気が余り、W/G流量が0を超える。言い換えれば、タービン42にとって余剰な排気の流量が、第2通路80を通過可能な排気の最大流量を上回る。この場合には(ステップS46:Yes)、仮に第2制御弁81を全開にしても、タービン42を駆動するための排気の流量が低下するわけではないので、たとえ加速要求時であっても、第2制御弁81を断続的に開く(ステップS43、44)。
Here, as shown in FIG. 5B, when the rotational speed of the
以上説明したように、本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、外部EGRや廃熱回収が行われない場合であっても、EGR触媒71を好適に保温することが可能となる。
As described above, according to the control device for an internal combustion engine according to the present embodiment, the
<変形形態に係る内燃機関の制御装置の動作>
次に、上変形形態に係る動作処理を、図6を参照して説明する。本変形形態は、特に、第1制御弁74の故障を判定するためのものである。その基本構成は図1と同様でよく、同一の構成については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を適宜省略する。
<Operation of Control Device for Internal Combustion Engine According to Modification>
Next, an operation process according to the above modification will be described with reference to FIG. This modification is particularly for determining whether the
図6は、変形形態に係る内燃機関の制御装置によるルーチンを示すフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart showing a routine by the control device for the internal combustion engine according to the modified embodiment.
図6に示すように、変形形態に係る制御では、先ずEGR触媒71に対する触媒暖機制御が実施されているにもかかわらず(ステップS101:Yes)、EGR触媒71の温度が所定温度未満である場合には(ステップS102:Yes)、第1制御弁74を全閉にし、第2制御弁80を全開にする(ステップS103)。他方で、EGR触媒71の温度が所定温度以上なら(ステップS102:No)、第1制御弁74を全閉にし、第2制御弁80を全閉にする(ステップS104)。
As shown in FIG. 6, in the control according to the modification, first, the catalyst warm-up control for the
また、EGR触媒71に対する触媒暖機制御が実施されておらず(ステップS101:No)、外部EGRの要求がある場合には(ステップS105:Yes)、第1制御弁74を所定開度に開き、第2制御弁80を全閉にする(ステップS106)。
When the catalyst warm-up control for the
他方で、外部EGRの要求がないなら(ステップS105:No)、第1制御弁74は基本的に全閉にする。ここで、軽負荷領域である場合には(ステップS107:Yes)、要求過給圧も低いので、第2制御弁80を全開にする(ステップS108)。他方で、軽負荷領域ではない場合には(ステップS107:No)、過給圧の低下を回避するために、第2制御弁80を全閉にする(ステップS109)。その結果、過給圧が所定圧力以上になれば(ステップS110:No)、第1制御弁74等は制御通りに閉じられていると考えられる。
On the other hand, if there is no request for external EGR (step S105: No), the
他方で、過給圧が所定圧力以上にならなければ(ステップS110:Yes)、第1制御弁74の閉じ不良と仮判定をする(ステップS111)。そして、アイドルがオンであるにもかかわらず(ステップS112:Yes)、出力トルクの変動量が所定変動量以上である場合には(ステップS113:Yes)、第1制御弁74の閉じ不良と判定し(ステップS114)、ダイアグを点灯する(ステップS115)。
On the other hand, if the supercharging pressure does not become equal to or higher than the predetermined pressure (step S110: Yes), it is temporarily determined that the
他方で、第1制御弁74の閉じ不良と仮判定しても、アイドルがオンではなく(ステップS112:No)、或いは出力トルクの変動量が所定変動量以上ではない場合には(ステップS113:No)、上記仮判定は解除する(リターン)。
On the other hand, even if it is temporarily determined that the
以上説明した変形形態によれば、軽負荷側の非EGR領域に於いても、排気の一部がEGR触媒71を通過するため、EGR触媒71を保温することができ、吸気系のデポジット堆積を抑制できる。加えて、第1制御弁74の閉じ不良を特定できるので、本当に必要な場合にのみダイアグ点灯させることができる。
According to the above-described modification, since a part of the exhaust gas passes through the
尚、上記実施形態及び変形形態において、
「排気通路31」が本発明に係る「排気通路」の一例であり、
「タービン42」が本発明に係る「タービン」の一例であり、
「コンプレッサ41」が本発明に係る「コンプレッサ」の一例であり、
「吸気通路21」が本発明に係る「吸気通路」の一例であり、
「第1通路70」が本発明に係る「第1通路」の一例であり、
「EGR触媒71」が本発明に係る「EGR触媒」の一例であり、
「第1制御弁74」が本発明に係る「第1制御弁」の一例であり、
「第2通路80」が本発明に係る「第2通路」の一例であり、
「第2制御弁81」が本発明に係る「第2制御弁」の一例であり、
「内燃機関200の回転数」が本発明に係る「内燃機関の運転条件」の一例であり、
「電子制御装置100」が本発明に係る「要求還流量特定手段」の一例であり、
「EGR触媒温度センサ72」が本発明に係る「温度特定手段」の一例であり、
「電子制御装置100」が本発明に係る「制御手段」の一例であり、
「吸気絞り弁22」が本発明に係る「吸気量調整手段」の一例であり、
「分岐点78」が本発明に係る「分岐点」の一例である。
その他に内燃機関に必要な公知の構成要素は適宜省略してある。
In the above embodiment and modified embodiments,
The “
"
“Compressor 41” is an example of the “compressor” according to the present invention.
The “
The “
“
The “
The “second passage 80” is an example of the “second passage” according to the present invention,
The “
“The rotational speed of the
"
"EGR
"
The “
The “
In addition, known components necessary for the internal combustion engine are omitted as appropriate.
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置も又、本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification. The control device is also included in the technical scope of the present invention.
1…車両、1…車両、21…吸気通路、22…吸気絞り弁、23…サージタンク、200…内燃機関、31…排気通路、32…触媒装置、40…過給機、41…コンプレッサ、42…タービン、43…タービン迂回通路、44…ウェイストゲート弁、7…外部EGR装置、70…第1通路、71…EGR触媒、72…EGR触媒温度センサ、73…EGRクーラ、74…第1制御弁、80…第2通路、81…第2制御弁、100…制御装置、
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第1通路のうち前記EGR触媒よりも下流部と、前記排気通路のうち前記タービンよりも下流部とを連通する第2通路であって、当該第2通路を流れる排気の流量を調整する第2制御弁を備える第2通路とを備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記第1通路を介して前記吸気通路へ還流される排気の要求還流量を、当該内燃機関の運転条件に基づいて特定する要求還流量特定手段と、
前記EGR触媒の温度を特定する温度特定手段と、
前記特定される要求還流量が所定還流量を下回り、かつ前記特定されるEGR触媒の温度が所定温度を下回る場合には、前記第2制御弁を断続的に開くように制御することで、前記EGR触媒の保温制御を実行する制御手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 An exhaust passage of an internal combustion engine, which is a first passage that communicates an upstream portion of a turbine driven by exhaust with an intake passage provided with a compressor driven by the turbine, the exhaust gas purifying EGR catalyst, and A first passage provided with a first control valve for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing through the first passage in this order from the upstream side of the exhaust passage;
A second passage that communicates the downstream portion of the first passage with respect to the EGR catalyst and the downstream portion of the exhaust passage with respect to the turbine, and adjusts the flow rate of the exhaust gas flowing through the second passage. A control device for an internal combustion engine that controls an internal combustion engine including a second passage including two control valves,
A required recirculation amount specifying means for specifying a required recirculation amount of exhaust gas recirculated to the intake passage via the first passage based on operating conditions of the internal combustion engine;
Temperature specifying means for specifying the temperature of the EGR catalyst;
By controlling the second control valve to open intermittently when the specified required reflux amount is below a predetermined reflux amount and the temperature of the specified EGR catalyst is below a predetermined temperature, An internal combustion engine control apparatus comprising: control means for executing heat retention control of the EGR catalyst.
前記制御手段は、前記EGR触媒の保温制御を実行する際に、断続的に開く前記第2制御弁の開弁期間に合わせて、前記吸気の流量を相対的に上昇させるように前記吸気量調整手段を更に制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 Further comprising an intake air amount adjusting means for adjusting the flow rate of the intake air drawn from the intake passage,
The control means adjusts the intake air amount so as to relatively increase the flow rate of the intake air in accordance with a valve opening period of the second control valve that is intermittently opened when performing the heat retention control of the EGR catalyst. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising controlling the means.
ことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の制御装置。 3. The internal combustion engine according to claim 2, wherein when the flow rate of the intake air is adjusted to a maximum flow rate by the intake air amount adjusting unit, the control unit stops or prohibits the heat retention control of the EGR catalyst. Control device.
ことを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の制御装置。 When the temperature control of the EGR catalyst is stopped or prohibited, and the amount of torque fluctuation output from the internal combustion engine exceeds a predetermined amount of fluctuation even though the internal combustion engine is idle, the first The control device for an internal combustion engine according to claim 3, further comprising a failure determination unit that determines that one control valve has failed.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。 3. The control device according to claim 1, wherein the control means stops or prohibits the heat retention control of the EGR catalyst when an acceleration request is made such that a difference between a target boost pressure by the compressor and an actual boost pressure exceeds a predetermined deviation. The internal combustion engine control device described.
ことを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の制御装置。 When the flow rate of exhaust gas surplus for the turbine exceeds the maximum flow rate of exhaust gas that can pass through the second passage, the control means permits the EGR catalyst to perform heat retention control even when the acceleration is requested. The control device for an internal combustion engine according to claim 5, wherein:
ことを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。 The said 2nd control valve is arrange | positioned within the predetermined distance from the branching point where the said 2nd passage branches from the said 1st passage among the said 2nd passages. The control device for an internal combustion engine according to one item.
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