JPWO2011058628A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
従来、例えば特許文献1に開示されるように、排気通路と吸気通路とがEGR通路により接続され、上記EGR通路にEGR触媒とEGR弁とが配置された内燃機関が知られている。また、本公報には、EGR弁が開かれてEGR(Exhaust Gas Recirculation)が実施されている場合において、排気通路を流れる排気ガスの空燃比がリッチであった累積時間が閾値を超えた場合に、目標空燃比をリッチからリーンに変更することが開示されている。このような制御によれば、EGRが実施されている場合において、EGR触媒の再生を図ることができる。
ところで、排気ガスには、排気ブローダウンの圧力波の影響により脈動が生じる。そのため、EGR弁が閉じられてEGRが停止されている場合にも、排気通路とEGR通路との間で排気ガスの流入と流出とが繰り返される。特に、気筒群ごとに個別の排気通路を有するツインエントリターボを備える場合には、1排気通路あたりの気筒爆発数が少ないため、排気ガスの脈動は顕著である。そのため、排気通路とEGR通路との間でのガス交換も活発となる。その結果、EGR通路に配置されたEGR触媒においても排気ガスの流入と流出とが繰り返される。排気ガスがリッチ雰囲気である場合には、EGR触媒の酸素が消費され、EGR触媒の浄化性能が低下する。EGR触媒の浄化性能が低下した状態でEGRが再開されると、排気ガス成分(特にPM:Particulate Matter)の浄化が十分になされない。そのため、多くの排気ガス成分が吸気系へ流入し、内燃機関の排気ガス浄化性能が悪化することが懸念される。
内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するEGR通路と、
前記EGR通路に配置され、排気ガスを浄化可能なEGR触媒と、
前記EGR通路を開閉するEGR弁と、
前記EGR通路内の排気ガスの空燃比(以下、EGR通路空燃比という。)を取得する手段と、
前記EGR弁が閉じられてEGRが停止されている場合に、前記EGR通路空燃比が閾値よりもリッチであるか否かを判定するEGR通路空燃比判定手段と、
前記EGR通路空燃比判定手段により前記EGR通路空燃比が前記閾値よりもリッチであると判定された場合に、前記内燃機関の目標空燃比を理論空燃比よりもリーンに設定する目標空燃比設定手段と、を備えることを特徴とする。
前記EGR通路空燃比は前記EGR弁の上流における空燃比であることを特徴とする。
前記目標空燃比設定手段により目標空燃比が設定された後、前記EGR通路空燃比判定手段により前記EGR通路空燃比が前記閾値よりもリーンになったと判定された場合に、前記内燃機関の目標空燃比を理論空燃比に設定する手段、を備えることを特徴とする。
前記排気通路に配置され、排気ガスを浄化可能な主触媒と、
前記主触媒の下流の排気ガスの空燃比(以下、主触媒下流空燃比という。)を取得する手段と、
前記主触媒下流空燃比が理論空燃比よりもリッチであるか否かを判定する主触媒下流空燃比判定手段と、を備え、
前記目標空燃比設定手段は、前記EGR通路空燃比判定手段により前記EGR通路空燃比が前記閾値よりもリッチであると判定された場合、かつ、前記主触媒下流空燃比判定手段により前記主触媒下流空燃比が理論空燃比よりもリッチであると判定された場合に、前記内燃機関の目標空燃比を理論空燃比よりもリーンに設定すること、を特徴とする。
前記排気通路に設けられた過給機のタービンを備え、
前記EGR通路は、前記タービンよりも上流の前記排気通路に接続されていること、
を特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の内燃機関の制御装置。
前記排気通路は、
前記内燃機関の第1気筒群から排出される排気ガスが流れる第1排気通路と、
前記内燃機関の第2気筒群から排出される排気ガスが流れる第2排気通路と、
前記第1排気通路と前記第2排気通路とが合流した後の合流後排気通路と、を備え、
前記タービンは、前記合流後排気通路に設けられ、
前記EGR通路は、
前記第1排気通路に接続され、前記内燃機関の吸気通路へ向かう第1EGR通路と、
前記第2排気通路に接続され、前記内燃機関の吸気通路へ向かう第2EGR通路と、
前記第1EGR通路と前記第2EGR通路とが合流する合流部から前記吸気通路へ連通する合流後EGR通路と、を備え、
前記EGR触媒は、前記合流後EGR通路に設けられていること、を特徴とする。
12 吸気通路
20、20a、20b ターボ過給機、コンプレッサ、タービン
40、42 第1排気通路、第2排気通路
44 合流後排気通路
50 上流触媒
54 空燃比センサ
56 酸素センサ
58 通路
58、60 第1EGR通路、第2EGR通路
62 合流後EGR通路
64 EGR触媒
66 EGR通路酸素センサ
70 EGR弁
80 ECU
90a タービン流入ガス
92a EGR通路流入ガス
94a EGR触媒流入ガス
99 閾値
[実施の形態1のシステム構成]
図1および図2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概略構成図である。より具体的には、図1は、4つの気筒を有する内燃機関10のうちの一つの気筒の断面を示している。また、図2は、図1に示すシステムが備える各要素をより簡略的に表している。以下、図1とともに必要に応じて図2を参照して、本実施形態のシステムの構成を説明するものとする。
内燃機関10の制御系は、ECU(Electronic Control Unit)80を備えている。ECU80の入力部には、上述したセンサに加え、エンジン回転数を検知するためのクランク角センサ82、冷却水温度を検知するための水温センサ84等の各種センサが接続されている。また、ECU80の出力部には、上述したアクチュエータ等の各種アクチュエータが接続されている。ECU80は、入力された各種の情報に基づいて、内燃機関10の運転状態を制御する。
図7は、EGRカット実施中の排気通路、EGR通路、EGR触媒64における排気ガスの流量を示す図である。実線90bは、タービン20bに流入する排気ガス(図2のタービン流入ガス90a)の流量を表している。実線92bは、EGR通路に流入する排気ガス(図2のEGR通路流入ガス92a)の流量を表している。実線94bは、EGR触媒64に流入する排気ガス(図2のEGR触媒流入ガス94a)の流量を表している。
図6は、上述の動作を実現するために、ECU80が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図6に示すルーチンでは、まず、EGRカット実施中かつ目標空燃比がストイキであるか否かが判定される(ステップ100)。EGRカット実施中でない場合、又は目標空燃比がストイキでない場合には、本ルーチンは終了される。
Claims (6)
- 内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するEGR通路と、
前記EGR通路に配置され、排気ガスを浄化可能なEGR触媒と、
前記EGR通路を開閉するEGR弁と、
前記EGR通路内の排気ガスの空燃比(以下、EGR通路空燃比という。)を取得する手段と、
前記EGR弁が閉じられてEGRが停止されている場合に、前記EGR通路空燃比が閾値よりもリッチであるか否かを判定するEGR通路空燃比判定手段と、
前記EGR通路空燃比判定手段により前記EGR通路空燃比が前記閾値よりもリッチであると判定された場合に、前記内燃機関の目標空燃比を理論空燃比よりもリーンに設定する目標空燃比設定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記EGR通路空燃比は、前記EGR弁の上流における空燃比であること、を特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
- 前記目標空燃比設定手段により目標空燃比が設定された後、前記EGR通路空燃比判定手段により前記EGR通路空燃比が前記閾値よりもリーンになったと判定された場合に、前記内燃機関の目標空燃比を理論空燃比に設定する手段、を備えることを特徴とする請求項1又は2記載の内燃機関の制御装置。
- 前記排気通路に配置され、排気ガスを浄化可能な主触媒と、
前記主触媒の下流の排気ガスの空燃比(以下、主触媒下流空燃比という。)を取得する手段と、
前記主触媒下流空燃比が理論空燃比よりもリッチであるか否かを判定する主触媒下流空燃比判定手段と、を備え、
前記目標空燃比設定手段は、前記EGR通路空燃比判定手段により前記EGR通路空燃比が前記閾値よりもリッチであると判定された場合、かつ、前記主触媒下流空燃比判定手段により前記主触媒下流空燃比が理論空燃比よりもリッチであると判定された場合に、前記内燃機関の目標空燃比を理論空燃比よりもリーンに設定すること、
を特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の内燃機関の制御装置。 - 前記排気通路に設けられた過給機のタービンを備え、
前記EGR通路は、前記タービンよりも上流の前記排気通路に接続されていること、
を特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の内燃機関の制御装置。 - 前記排気通路は、
前記内燃機関の第1気筒群から排出される排気ガスが流れる第1排気通路と、
前記内燃機関の第2気筒群から排出される排気ガスが流れる第2排気通路と、
前記第1排気通路と前記第2排気通路とが合流した後の合流後排気通路と、を備え、
前記タービンは、前記合流後排気通路に設けられ、
前記EGR通路は、
前記第1排気通路に接続され、前記内燃機関の吸気通路へ向かう第1EGR通路と、
前記第2排気通路に接続され、前記内燃機関の吸気通路へ向かう第2EGR通路と、
前記第1EGR通路と前記第2EGR通路とが合流する合流部から前記吸気通路へ連通する合流後EGR通路と、を備え、
前記EGR触媒は、前記合流後EGR通路に設けられていること、
を特徴とする請求項5記載の内燃機関の制御装置。
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