JP2016102465A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明の実施の形態1について図を用いて説明する。
図1は、本発明の実施の形態1にかかるシステムの構成を示す図である。本実施の形態にかかるシステムは、自動車に動力装置として搭載される内燃機関(以下、単にエンジンと称す)2を備える。エンジン2の気筒数および気筒配置は特に限定されない。
2.5H2+NO → NH3+H2O …(1)
2.5CO+NO+1.5H2O → NH3+2.5CO2+0.5N2 …(2)
4NO+4NH3+O2 → 2N2+6H2O …(3)
2NO+2NO2+4NH3 → 2N2+6H2O …(4)
<エンジンの運転モード>
制御装置50によって選択されるエンジン2の運転モードには、筒内空燃比を理論空燃比に制御して運転するストイキ燃焼運転モードと、筒内空燃比を理論空燃比よりも燃料リーンな空燃比に制御して運転するリーン燃焼運転モードとが含まれる。ストイキ燃焼運転モードは、中高回転速度域から高回転速度域において選択され、リーン燃焼運転モードは、低回転速度域から低中回転速度域において選択される。リーン燃焼運転モードが選択される運転域のうち吸気圧が背圧以下となる運転域では、ポート噴射弁20によるポート噴射によって、或いはポート噴射を主とするポート噴射と筒内噴射との組み合わせによってリーン燃焼運転が行われる。吸気圧が背圧より大きくなる運転域では、筒内噴射弁22による筒内噴射(直噴とも言う)によってリーン燃焼運転が行われる。
リーン燃焼運転モードでは、所定の実行規則に従ってリッチスパイクが実行される。リッチスパイクは、1サイクル当たりの燃料噴射量の増量によって筒内空燃比を理論空燃比或いは理論空燃比よりもリッチな空燃比に一時的に変更する処理である。燃料噴射量の計算に用いる筒内空気量は、公知のエアモデルを用いて計算される。主たる燃料噴射としてポート噴射が実行される運転域では、リッチスパイクのための燃料噴射量の増量はポート噴射に対して行われる。一方、主たる燃料噴射として筒内噴射が実行される運転域では、リッチスパイクのための燃料噴射量の増量は筒内噴射に対して行われる。
図2は、リーン燃焼運転モードでのバルブタイミング制御の概要についてまとめた表である。表において、IVOは吸気バルブ14の開き時期を示し、IVCは吸気バルブ14の閉じ時期を示している。IVOからIVCまでの範囲が、吸気バルブ14が開いているクランク角度の範囲、つまり、吸気バルブ14の作用角である。EVOは排気バルブ16の開き時期を示し、EVCは排気バルブ16の閉じ時期を示している。EVOからEVCまでの範囲が、排気バルブ16が開いているクランク角度の範囲、つまり、排気バルブ16の作用角である。
次に、本発明の実施の形態2について図を用いて説明する。
図5は、本発明の実施の形態2にかかるシステムの構成を示す図である。本実施の形態にかかるシステムは、エンジン2と、エンジン2を制御する制御装置50とを備える。エンジン2の構成と制御装置50の機能は実施の形態1のそれと共通であるので、ここでは、その詳しい説明は省略する。本実施の形態のシステムと実施の形態1のシステムとの違いは、排気通路32に設けられる排気浄化装置80の構成にある。
CO+NO→ CO2+0.5N2 …(5)
CHy+(2+y/2)NO → CO2+(y/2)H2O+1/2(2+y/2)N2 …(6)
制御装置50は、実施の形態1と同様に、リーン燃焼運転モードにおいてリッチスパイクを実行する。リーン燃焼運転中にリッチスパイクを実行することにより、NSR84に吸蔵されていたNOxを脱離させ、NSR84のNOx吸蔵性能を回復させる。リッチスパイクは、所定の実行規則に従って、例えば、NSR84の直下流に設置されたNOxセンサ94で計測されるNOxの濃度が所定の閾値を超えたときに実行される。リッチスパイクによってNSR84から脱離したNOxは、NSR84上でN2に還元される。
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、実施の形態1及び2のシステムにおいて排気浄化装置が備えるSC(三元触媒)は、本発明の実施において必須の要素ではない。NSRのみ備える排気浄化装置、或いは、NSRとSCRのみ備える排気浄化装置でもよい。また、実施の形態1及び2のシステムでは、吸気バルブのバルブタイミングを制御してオーバラップ量を変化させているが、吸気バルブに加えて排気バルブのバルブタイミングも制御してオーバラップ量を変化させてもよい。
5 燃焼室
6 吸気ポート
8 排気ポート
14 吸気バルブ
16 排気バルブ
20 ポート噴射弁
22 筒内噴射弁
24 吸気可変動弁機構
28 ターボ過給機
28a コンプレッサ
28b タービン
30 吸気通路
32 排気通路
38 過給圧センサ
40 スロットルバルブ
46 ウェイストゲートバルブ
50 制御装置
56 吸気圧センサ
60 排気浄化装置
62 スタート触媒(SC)
64 NOX吸蔵還元型触媒(NSR)
66 選択還元型触媒(SCR)
80 排気浄化装置
82 スタート触媒(SC)
84 NOX吸蔵還元型触媒(NSR)
Claims (6)
- 理論空燃比に比べて酸素過剰のリーン雰囲気下において排気ガス中のNOXを吸蔵し、排気流れ上流側から供給された還元剤を直接的又は間接的にNOXと反応させてNOXを還元する排気浄化装置を備えた内燃機関の制御装置において、
筒内空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比から、理論空燃比或いは理論空燃比よりもリッチな空燃比に一時的に変更するリッチスパイクを実行するリッチスパイク実行手段と、
排気ポートの圧力よりも吸気ポートの圧力のほうが高くなる運転域では、前記リッチスパイクの実行中、吸気バルブと排気バルブとの間のオーバラップ量を前記リッチスパイクの非実行時に比べて減少させるバルブタイミング制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記バルブタイミング制御手段は、前記吸気ポートの圧力よりも前記排気ポートの圧力のほうが高くなる運転域では、前記リッチスパイクの実行中、前記吸気バルブと前記排気バルブとの間のオーバラップ量を前記リッチスパイクの非実行時のオーバラップ量に維持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。
- 前記バルブタイミング制御手段は、前記排気ポートの圧力よりも前記吸気ポートの圧力のほうが高くなる運転域では、前記吸気ポートの圧力よりも前記排気ポートの圧力のほうが高くなる運転域に比べて、前記リッチスパイクの実行中における前記吸気バルブと前記排気バルブとの間のオーバラップ量を増大させる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。
- 前記バルブタイミング制御手段は、前記吸気バルブのバルブタイミングの進角に伴わせて前記吸気バルブと前記排気バルブとの間のオーバラップ量を増大させ、前記吸気バルブのバルブタイミングの遅角に伴わせて前記吸気バルブと前記排気バルブとの間のオーバラップ量を減少させることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記排気浄化装置は、NOX吸蔵還元型触媒を含み、酸素過剰のリーン雰囲気下において排気ガス中のNOXを前記NOX吸蔵還元型触媒に吸蔵し、前記NOX吸蔵還元型触媒の排気流れ上流側から供給される還元剤を前記NOX吸蔵還元型触媒に吸蔵したNOXと反応させてNOXをN2に還元するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記排気浄化装置は、NOX吸蔵還元型触媒とその下流に配置された選択還元型触媒とを含むことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
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