JP2008106624A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】触媒排出NOx量がその許容上限を越えないように維持しつつトルク変動量を最適に維持する。
【解決手段】点火時期を変化させていくと触媒流入NOx量とトルク変動量とが変化する内燃機関において、触媒排出NOx量がその許容上限を越えないようにする点火時期のうち、トルク変動量がほぼ最小となる点火時期を、主触媒33のNOx浄化率の関数としてあらかじめ求めておき、目標点火時期として記憶しておく。NOxセンサ36,37の出力から主触媒33のNOx浄化率を求め、このNOx浄化率に基づき目標点火時期を求め、実際の点火時期を目標点火時期に一致させる。
【選択図】図1
【解決手段】点火時期を変化させていくと触媒流入NOx量とトルク変動量とが変化する内燃機関において、触媒排出NOx量がその許容上限を越えないようにする点火時期のうち、トルク変動量がほぼ最小となる点火時期を、主触媒33のNOx浄化率の関数としてあらかじめ求めておき、目標点火時期として記憶しておく。NOxセンサ36,37の出力から主触媒33のNOx浄化率を求め、このNOx浄化率に基づき目標点火時期を求め、実際の点火時期を目標点火時期に一致させる。
【選択図】図1
Description
本発明は内燃機関の制御装置に関する。
火花点火式内燃機関では大まかに言えば、点火時期を遅角すると機関排出NOx量が減少し、点火時期を進角すると機関出力が増大する。そこで、機関排気通路内に配置された触媒の排気浄化率と加速要求値とを検出し、触媒の排気浄化率が低いときほど点火時期を遅角し、加速要求値が大きいときほど点火時期を進角するようにした内燃機関が公知である(特許文献1参照)。
しかしながら、点火時期を遅角すると機関排出NOx量は減少するが機関出力も低下し、点火時期を進角すると機関出力は増大するが機関排出NOx量も増大する。したがって、このように互いに背反的に変化する機関排出NOx量と機関出力とをバランスよく制御する必要がある。上述の内燃機関ではこの点についてなんら考慮されていない。
前記課題を解決するために本発明によれば、機関排気通路内に触媒が配置されており、機関制御パラメータを変化させていくと機関排出NOx量とトルク変動量とが変化する内燃機関において、触媒排出NOx量がその許容上限を越えないようにする機関制御パラメータのうちトルク変動量がほぼ最小となる機関制御パラメータを、触媒のNOx浄化率の関数としてあらかじめ求めると共に機関制御パラメータの目標値として記憶しておき、触媒のNOx浄化率を求めると共に該NOx浄化率に基づき機関制御パラメータの目標値を求め、該目標値に一致するように実際の機関制御パラメータを制御している。
触媒排出NOx量がその許容上限を越えないように維持しつつトルク変動量を最適に維持することができる。
図1を参照すると、1は例えば四つの気筒を備えた機関本体、2はシリンダブロック、3はシリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は吸気弁、7は吸気ポート、8は排気弁、9は排気ポート、10は点火栓をそれぞれ示す。吸気ポート7は対応する吸気枝管11を介してサージタンク12に連結され、サージタンク12は吸気ダクト13を介してエアクリーナ14に連結される。吸気ダクト13内には吸入空気質量流量Gaを検出するためのエアフローメータ15と、ステップモータ16により駆動されるスロットル弁17とが配置される。吸気弁6には吸気弁6の開弁動作を変更する可変動弁機構18が設けられる。ここで、開弁動作は例えばリフト量、開弁期間(作用角)及び開弁開始時期IVCのうち一つ又は複数によって定められる。排気弁8に可変動弁機構を設けることもできる。また、機関本体1には機関冷却水温を検出するための水温センサ19が取り付けられる。
また、吸気ポート7内には吸気ポート7内に燃料を噴射する電気制御式の燃料噴射弁20が配置される。燃料噴射弁20は燃料蓄圧室すなわちデリバリパイプ21と、電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ22とを介して燃料タンク23に連結される。デリバリパイプ21にはデリバリパイプ21内の燃料圧を検出する燃料圧センサ(図示しない)が取り付けられており、デリバリパイプ21内の燃料圧が目標となる燃料圧に一致するように燃料ポンプ22の吐出圧が制御される。
一方、排気ポート9は排気マニホルド30を介して小容量の補助触媒31に連結され、補助触媒31は排気管32を介して大容量の主触媒33に連結され、主触媒33は排気管34に連結される。排気管32には空燃比を検出するための空燃比センサ35と、機関から排出されるNOx量である機関排出NOx量すなわち主触媒33内に流入するNOx量である触媒流入NOx量NOXINを検出するためのNOxセンサ36とが取り付けられ、排気管34には主触媒33から大気中に排出されるNOxの量である触媒排出NOx量NOXEXを検出するためのNOxセンサ37が取り付けられる。
電子制御ユニット40はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス41によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ランダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッサ)44、入力ポート45及び出力ポート46を具備する。また、アクセルペダル49にはアクセルペダル49の踏み込み量を検出するための負荷センサ50が接続される。エアフローメータ15、水温センサ19、空燃比センサ35、NOxセンサ36,37、及び負荷センサ50の出力信号はそれぞれ対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。更に入力ポート45にはクランクシャフトが例えば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ51が接続される。CPU44ではクランク角センサ51の出力パルスに基づいて機関回転数Neが算出される。一方、出力ポート46は対応する駆動回路48を介して点火栓10、ステップモータ16、可変動弁機構18、燃料噴射弁20、及び燃料ポンプ22にそれぞれ接続され、これらは電子制御ユニット40からの出力信号に基づいて制御される。
主触媒33のNOx浄化率EFFは例えば次式(1)で表される。
EFF=(NOXIN−NOXEX)/NOXIN (1)
EFF=(NOXIN−NOXEX)/NOXIN (1)
したがって、触媒流入NOx量NOXINは次式(2)で表すことができる。
NOXIN=NOXEX/(1−EFF) (2)
NOXIN=NOXEX/(1−EFF) (2)
さて、触媒排出NOx量NOXEXがあらかじめ定められた上限値ULNOXEXを越えないように機関制御を行うのが一般的である。ここで、触媒排出NOx量NOXEXと触媒流入NOx量NOXINとの間には上述の式(2)の関係がある。そうすると、触媒流入NOx量NOXINが次式(3)で定められる上限値ULNOXINを越えないように機関制御パラメータ例えば点火時期IGを制御すれば、触媒排出NOx量NOXEXが触媒排出NOx量上限値ULNOXEXを越えないようにすることが可能となる。
ULNOXIN=ULNOXEX/(1−EFF) (3)
ULNOXIN=ULNOXEX/(1−EFF) (3)
図2は、図1の内燃機関において機関回転数Ne及び機関負荷率KLを一定に維持しつつ点火時期IGを変化させた場合の触媒流入NOx量NOXIN及びトルク変動量TFの変化を概略的に示している。ここで、機関負荷率KLは全負荷に対する機関負荷の割合を表すものである。図2に示される例では、点火時期IGを遅角していくと、触媒流入NOx量NOXINが減少し、しかしながらトルク変動量TFが増大する。すなわち、図2に示される例では点火時期IGを変化させていくと触媒流入NOx量NOXINとトルク変動量TFとがおおむね互いに背反的に変化する。
図2に示される例では点火時期IG=IGXのときにNOXIN=ULNOXINとなっているので、点火時期IGをIGX又はそれよりも遅角側にすれば、触媒流入NOx量NOXINが触媒流入NOx量上限値ULNOXINを越えないようにすることができる。すなわち、触媒流入NOx量NOXINの観点からすると、IGXよりも進角側でなければ点火時期IGをどのように設定しても構わない。触媒流入NOx量NOXINができるだけ少ないほうが好ましいことを考えると、点火時期IGをできるだけ遅角させるのが好ましいということになる。
しかしながら、点火時期IGを過度に遅角させるとトルク変動量TFが好ましくなく増大する。
そこで本発明による実施例では、触媒流入NOx量NOXINが触媒流入NOx量上限値ULNOXINを越えないようにする点火時期IGのうち、トルク変動量TFが最小となる点火時期IGを目標点火時期IGTに設定し、実際の点火時期IGがこの目標点火時期IGTに一致するように点火栓10を制御している。
すなわち、図2に示される例では、IGX又はIGXよりも遅角側の点火時期IGのうち、トルク変動量TFが最小となる点火時期IGはIGXであるので、このIGXが目標点火時期IGTに設定される。
一方、図3に示されるように点火時期IGを遅角していくと触媒流入NOx量NOXINが減少しトルク変動量TFが減少し、点火時期IGを更に遅角していくと触媒流入NOx量NOXINが更に減少しトルク変動量TFが増大する内燃機関の場合には、IGX又はIGXよりも遅角側の点火時期IGのうちトルク変動量TFが最小となる点火時期IGはIGYであるので、このIGYが目標点火時期IGTに設定される。
このようにすると、触媒排出NOx量NOXEXが触媒排出NOx量上限値ULNOXEXを越えないように維持しつつトルク変動量TFを最適に維持することができる。
このようにして設定される目標点火時期IGTは触媒流入NOx量上限値ULNOXINに依存し、また、機関回転数Ne及び機関負荷率KLにも依存する。ここで、触媒流入NOx量上限値ULNOXINは式(3)からわかるように主触媒33のNOx浄化率EFFに依存する。そこで本発明による実施例では、目標点火時期IGTを主触媒33のNOx浄化率EFF、機関回転数Ne及び機関負荷率KLの関数としてあらかじめ実験により求めておき、これらEFF,Ne,KLの関数として図4に示されるマップの形であらかじめROM42内に記憶するようにしている。
すなわち、本発明による実施例ではまずNOxセンサ36,37の出力に基づき上述の式(1)から主触媒33のNOx浄化率EFFが算出される。次いで、NOx浄化率EFFと機関回転数Ne及び機関負荷率KLとから図4のマップを用いて目標点火時期IGTが算出される。次いで、実際の点火時期IGがこの目標点火時期IGTに一致するように点火栓10が制御される。
なお、目標点火時期IGTを触媒流入NOx量上限値ULNOXINと機関回転数Ne及び機関負荷率KLとの関数として求めておくようにすることもできる。この場合、NOx浄化率EFFを検出した後に、式(2)から触媒流入NOx量上限値ULNOXINが算出され、この触媒流入NOx量上限値ULNOXINを用いて目標点火時期IGTが算出される。
図5は本発明による実施例の点火時期制御ルーチンを示している。このルーチンはあらかじめ定められた設定クランク角ごとの割り込みによって実行される。
図5を参照すると、まずステップ100では主触媒33のNOx浄化率EFFが算出される。続くステップ101では目標点火時期IGTが図4のマップから算出される。続くステップ102では実際の点火時期IGが目標点火時期IGTに一致するように点火栓10が制御される。
本発明を、可変動弁機構18による吸気弁動作例えば吸気弁開弁開始時期IVCの制御に適用することもできる。
図6は、機関回転数Ne及び機関負荷率KLを一定に維持しつつ吸気弁開弁開始時期IVCを変化させた場合の触媒流入NOx量NOXIN及びトルク変動量TFの変化を概略的に示している。図6に示される例では、吸気弁開弁開始時期IVCを遅角していくと、触媒流入NOx量NOXINが減少し、トルク変動量TFが増大する。この場合、触媒流入NOx量NOXINが触媒流入NOx量上限値ULNOXINを越えないようにする点火時期IGのうち、トルク変動量TFが最小となる吸気弁開弁開始時期IVCが目標吸気弁開弁開始時期に設定され、実際の吸気弁開弁開始時期IVCがこの目標吸気弁開弁開始時期に一致するように可変動弁機構18が制御される。
1 機関本体
10 点火栓
32,34 排気管
33 主触媒
36,37 NOxセンサ
10 点火栓
32,34 排気管
33 主触媒
36,37 NOxセンサ
Claims (1)
- 機関排気通路内に触媒が配置されており、機関制御パラメータを変化させていくと機関排出NOx量とトルク変動量とが変化する内燃機関において、触媒排出NOx量がその許容上限を越えないようにする機関制御パラメータのうちトルク変動量がほぼ最小となる機関制御パラメータを、触媒のNOx浄化率の関数としてあらかじめ求めると共に機関制御パラメータの目標値として記憶しておき、触媒のNOx浄化率を求めると共に該NOx浄化率に基づき機関制御パラメータの目標値を求め、該目標値に一致するように実際の機関制御パラメータを制御する制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006287588A JP2008106624A (ja) | 2006-10-23 | 2006-10-23 | 内燃機関の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006287588A JP2008106624A (ja) | 2006-10-23 | 2006-10-23 | 内燃機関の制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2008106624A true JP2008106624A (ja) | 2008-05-08 |
Family
ID=39440210
Family Applications (1)
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JP2006287588A Pending JP2008106624A (ja) | 2006-10-23 | 2006-10-23 | 内燃機関の制御装置 |
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JP (1) | JP2008106624A (ja) |
-
2006
- 2006-10-23 JP JP2006287588A patent/JP2008106624A/ja active Pending
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