JP4166681B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
この発明は、内燃機関の吸入空気量を制御する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for controlling an intake air amount of an internal combustion engine.
内燃機関から排出される粒子状物質（Particulate Matter（ＰＭ）、以下、パティキュレートと呼ぶ）の排出を低減するために、パティキュレートを捕捉するフィルタを設けることがある。パティキュレートがフィルタに捕捉されるにつれ、排気圧が上昇する。下記の特許文献１には、このような排気圧の変化に基づいて、吸気系に供給するＥＧＲガスの流量を補正する手法が記載されている。
内燃機関の排気中のＮＯｘを吸着するため、排気系にＮＯｘ触媒が設けられる。ＮＯｘ触媒の能力を維持するため、該ＮＯｘ触媒に吸着したＮＯｘを定期的に還元する必要がある。該ＮＯｘを還元するため、空燃比がリッチ化された混合気を触媒に瞬間的に供給するリッチスパイクが実施される。 In order to adsorb NOx in the exhaust gas of the internal combustion engine, a NOx catalyst is provided in the exhaust system. In order to maintain the capacity of the NOx catalyst, it is necessary to periodically reduce NOx adsorbed on the NOx catalyst. In order to reduce the NOx, a rich spike that instantaneously supplies the air-fuel mixture enriched in the air-fuel ratio to the catalyst is performed.
排気圧が変動すると、燃焼室に吸入される空気の量が変動するおそれがある。吸入空気量が変動すると空燃比が変動する。空燃比の変動により、リッチスパイクに必要な空燃比が得られず、ＮＯｘを効率的に還元することができないおそれがある。また、吸入空気量の変動により、所望のエンジン出力を得られないおそれがある。 If the exhaust pressure varies, the amount of air taken into the combustion chamber may vary. When the amount of intake air varies, the air-fuel ratio varies. Due to the change in the air-fuel ratio, the air-fuel ratio required for the rich spike cannot be obtained, and NOx may not be reduced efficiently. Further, there is a possibility that a desired engine output cannot be obtained due to fluctuations in the intake air amount.
したがって、リッチスパイクを実施する時、排気圧に応じて吸入空気量を適切に制御することができる装置が必要とされている。 Therefore, there is a need for a device that can appropriately control the intake air amount in accordance with the exhaust pressure when performing the rich spike.
この発明によると、内燃機関の排気系には、排気中のＮＯｘを吸着する触媒と、排気中のパティキュレートを捕捉するフィルタが設けられる。パティキュレートフィルタの上流には、排気の圧力を検出する圧力センサが設けられる。内燃機関の制御装置は、空燃比をリッチにしてＮＯｘ触媒に吸着されたＮＯｘを還元するリッチスパイクを実施する時、該圧力センサによって検出された排気圧に応じて、内燃機関に吸入される吸入空気量を制御する。 According to the present invention, the exhaust system of the internal combustion engine is provided with the catalyst that adsorbs NOx in the exhaust and the filter that captures the particulates in the exhaust. A pressure sensor for detecting the pressure of the exhaust is provided upstream of the particulate filter. The control device for the internal combustion engine performs the rich spike for reducing the NOx adsorbed to the NOx catalyst by making the air-fuel ratio rich, and the intake sucked into the internal combustion engine according to the exhaust pressure detected by the pressure sensor Control the air volume.
この発明によれば、リッチスパイクを実施する時、排気圧に応じて吸入空気量が制御されるので、所望のリッチな空燃比を実現して、ＮＯｘを効率的に還元することができる。したがって、エミッションの悪化を抑制しつつ、所望のエンジン出力を得ることができる。 According to the present invention, when the rich spike is performed, the intake air amount is controlled according to the exhaust pressure, so that a desired rich air-fuel ratio can be realized and NOx can be efficiently reduced. Therefore, a desired engine output can be obtained while suppressing the deterioration of emissions.
次に図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の一実施形態に従う、ディーゼルエンジンおよびその制御装置の構成図である。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a diesel engine and its control device according to one embodiment of the present invention.
電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」）という）１には、車両の各部から送られてくるデータを受け入れる入力インターフェース、車両の各部の制御を行うための演算を実行するＣＰＵ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を有するメモリ、および車両の各部に制御信号を送る出力インターフェースが備えられている。メモリのＲＯＭには、車両の各部の制御を行うためのプログラムおよび各種のデータが格納されている。この発明に従う吸入空気量制御を実現するためのプログラム、および該プログラムの実行の際に用いるデータおよびテーブルは、このＲＯＭに格納されている。ＲＡＭには、ＣＰＵによる演算のための作業領域が設けられる。車両の各部から送られてくるデータおよび車両の各部に送り出す制御信号は、ＲＡＭに一時的に記憶される。 An electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 1 includes an input interface that receives data sent from each part of the vehicle, a CPU that performs calculations for controlling each part of the vehicle, and a read-only memory (ROM) ) And a random access memory (RAM), and an output interface for sending control signals to various parts of the vehicle. The ROM of the memory stores a program for controlling each part of the vehicle and various data. A program for realizing intake air amount control according to the present invention, and data and tables used in executing the program are stored in this ROM. The RAM is provided with a work area for calculation by the CPU. Data sent from each part of the vehicle and control signals sent to each part of the vehicle are temporarily stored in the RAM.
図にはディーゼルエンジン２が示されている。この実施例では、ディーゼルエンジン２は、符号３により表されるように４気筒を備える。４気筒のそれぞれについて、高圧ポンプ４により加圧された燃料が、コモンレール５を介してインジェクタ６に供給される。インジェクタ６は、燃焼室７内に燃料を供給する。
The diesel engine 2 is shown in the figure. In this embodiment, the diesel engine 2 includes four cylinders as represented by
それぞれの気筒は、２個の吸気ポートと２個の排気ポートを備える。２個の吸気ポートのうちの一方にはスワール弁が設けられており、これについては図３を参照して説明する。 Each cylinder has two intake ports and two exhaust ports. One of the two intake ports is provided with a swirl valve, which will be described with reference to FIG.
燃焼室に吸入する空気を過給するターボチャージャ１２が設けられている。ターボチャージャ１２は、排気通路１１に設けられたタービン１３と、吸気通路１０に設けられたコンプレッサ１４とを備え、タービン１３とコンプレッサ１４は、シャフトにより連結されている。タービン１３は、ディーゼルエンジン２から排出されるガスの吹きつけによって回転する。コンプレッサ１４は、タービン１３の回転により駆動され、吸入する空気を圧縮する。コンプレッサ１４によって圧縮された空気は、吸気通路１０を通って燃焼室７に供給される。
A
タービン１３は、可変ノズル機構を備えており、これについては図２を参照して説明する。
The
吸気通路１０には、電子スロットル弁（ＤＢＷ）１５が設けられている。電子スロットル弁１５の開度は、ＥＣＵ１によって制御される。電子スロットル弁１５の開度により、燃焼室７に吸入される空気の量を制御することができる。
An electronic throttle valve (DBW) 15 is provided in the
ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路１７が、吸気通路１０と排気通路１１を連結するように設けられている。ＥＧＲ通路１７は、排ガスの一部を吸気系に戻して、混合気に混入させる。排ガスの一部を混合気に混入させることにより、燃焼温度を下げて、ＮＯｘの発生量を低減させることができる。
An EGR (Exhaust Gas Recirculation)
ＥＧＲ弁１８が、ＥＧＲ通路１７に設けられている。ＥＧＲ弁１８の開度は、ＥＣＵ１によって制御される。ＥＧＲ弁１８の開度により、吸気系に戻す排ガスの量を制御することができる。
An
パティキュレートフィルタ２０およびＮＯｘ触媒２１が、排気通路１１に設けられている。パティキュレートフィルタ２０は、排ガスに含まれるパティキュレートを捕捉する。ＮＯｘ触媒２１は、排ガスに含まれるＮＯｘを吸着する。
A
パティキュレートフィルタ２０の上流には、圧力センサ２２が設けられている。圧力センサ２２は、排ガスの圧力を検出し、それをＥＣＵ１に送る。
A
エンジン２には、クランク角（ＣＲＫ）センサ２５が設けられている。クランク角センサ２５は、クランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ１に出力する。ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（たとえば、３０度）で出力されるパルス信号である。ＥＣＵ１は、該ＣＲＫ信号に応じ、エンジン２の回転数ＮＥを算出する。さらに、ＴＤＣ信号は、ピストンのＴＤＣ位置に関連したクランク角度で出力されるパルス信号である。
The engine 2 is provided with a crank angle (CRK)
アクセルペダル開度（ＡＰ）センサ２６が、ＥＣＵ１に接続されている。アクセルペダル開度センサ２６は、アクセルペダルの開度を検出し、それをＥＣＵ１に送る。
An accelerator pedal opening (AP)
ＥＣＵ１に向けて送られた信号はＥＣＵ１の入力インターフェースに渡される。入力インターフェースは、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する。ＣＰＵは、変換されたデジタル信号を処理し、メモリに格納されているプログラムに従って演算を実行し、車両の各部のアクチュエータに送る制御信号を作り出す。ＥＣＵ１の出力インターフェースは、これらの制御信号を、インジェクタ６、電子スロットル弁１５、ＥＧＲ弁１８、およびその他のアクチュエータに送る。
A signal sent to the ECU 1 is passed to the input interface of the ECU 1. The input interface converts an analog signal value into a digital signal value. The CPU processes the converted digital signal, executes a calculation according to a program stored in the memory, and generates a control signal to be sent to the actuator of each part of the vehicle. The output interface of the ECU 1 sends these control signals to the
図２は、タービン１３に備えられた可変ノズル機構の概略を示す。タービン１３には、複数の可変ノズル３１が所定間隔で配置されている。可変ノズル３１は、ＥＣＵ１からの制御信号に従って、矢印ａ１−ａ２に示されるような方向に開閉される。実線で示される可変ノズル３１は開いた状態を示しており、点線で示される可変ノズル３１は閉じた状態を示している。
FIG. 2 schematically shows a variable nozzle mechanism provided in the
可変ノズル３１の開度を連続的に制御することにより、タービン１３の上流側の排気通路面積を連続的に変化させることができる。可変ノズル３１を、ａ２方向に傾けるほど（すなわち、開度を小さくするほど）、排気通路面積が小さくなる。エンジン要求トルクが低い領域では、可変ノズル３１の開度を小さくし（排気タービンの容量を小さくする）、タービン１３に吹き付ける排気流量を小さくする。エンジン要求トルクが高い領域では、可変ノズル３１の開度を大きくし（排気タービンの容量を大きくする）、大きな排気エネルギーをタービンの回転エネルギーに変換する。こうして、可変ノズル３１の開度を調整することにより、過給圧を制御することができる。
By continuously controlling the opening degree of the
代替的に、他の機構を用いて、過給圧を可変に制御するようにしてもよい。 Alternatively, the supercharging pressure may be variably controlled using another mechanism.
図３を参照して、スワール弁を説明する。図には気筒３が示されており、ここで、インジェクタ６は省略されている。
The swirl valve will be described with reference to FIG. In the figure, a
気筒３には、２つの吸気ポート３３および３４と、２つの排気ポート３５および３６が設けられている。符号４１、４２、４３および４４は、各ポートの燃焼室への開口部を示す。２つの吸気ポートのうちの一方のポート３４に、開閉可能なスワール弁４５が設けられている。スワール弁４５の開度により、燃焼室内に形成されるスワールの強度を制御することができる。スワール弁４５の開度は、ＥＣＵ１によって制御される。
The
スワール弁４５が設けられていない吸気ポート３３は、通過する吸入空気により燃焼室内に強いスワール（渦）を生成するような形状を有している。スワール弁４５の開度が小さくなるにつれ、燃焼室内に吸入される空気のうち、吸気ポート３３を通過した空気の割合が大きくなる。その結果、強いスワールが形成される。強いスワールにより、燃料と空気の混合性が良好になり、よって燃焼効率が高められる。
The
スワール弁４５の開度が大きくなるにつれ、燃焼室内に吸入される空気のうち、吸気ポート３４を通過した空気の割合が大きくなる。吸気ポート３３を通過した空気により燃焼室内に生成される強いスワールは、吸気ポート３４を通過した空気と衝突する。結果として、弱いスワールが生成される。２つのポート３３および３４を介して吸気が行われるので、燃焼室への吸入空気量は増大する。
As the opening degree of the
図４を参照して、リッチスパイクを実施する際の吸入空気量制御を説明する。リッチスパイクは、空燃比がリッチな混合気を瞬間的にＮＯｘ触媒に供給して、ＮＯｘ触媒に吸着されたＮＯｘを還元する処理である。 With reference to FIG. 4, the intake air amount control when the rich spike is performed will be described. The rich spike is a process in which an air-fuel mixture rich in air-fuel ratio is instantaneously supplied to the NOx catalyst to reduce NOx adsorbed on the NOx catalyst.
リッチスパイクを実施するタイミングは、任意の適切な手法で決定されることができる。たとえば、一定の時間間隔ごとに、または一定の走行距離ごとに実施することができる。ＮＯｘの触媒への吸着量を推定し、該推定値に基づいてリッチスパイクを起動してもよい。 The timing for performing the rich spike can be determined by any appropriate technique. For example, it can be carried out at regular time intervals or at regular travel distances. The amount of NOx adsorbed on the catalyst may be estimated, and the rich spike may be activated based on the estimated value.
エンジンの負荷が低〜中のときは、第１のリッチ燃焼となるように吸入空気量が制御される。第１のリッチ燃焼は、ＥＧＲガスの量を増大させ、低温で混合気の燃焼を起こす形態である。ＥＧＲの増量により、燃焼温度が低下し、よってＮＯｘの排出が効率的に低減される。 When the engine load is low to medium, the intake air amount is controlled so that the first rich combustion is performed. The first rich combustion is a form in which the amount of EGR gas is increased and combustion of the air-fuel mixture is caused at a low temperature. By increasing the EGR, the combustion temperature is lowered, and thus NOx emissions are efficiently reduced.
第１のリッチ燃焼では、空燃比を所定のリッチな値になるよう、インジェクタ６を介して噴射される燃料の量（燃料噴射量と呼ぶ）が制御される。吸入空気量は、主に、電子スロットル弁１５により調整される。電子スロットル弁１５の開度を小さくすることにより吸気圧が負圧になる。吸気圧が排気圧より低くなるので、多量のＥＧＲガスを吸気系に環流させることができる。エンジン負荷が比較的低いので、燃焼室に吸入する空気の量を小さくするよう、スワール弁４５の開度を小さくする。燃焼室への吸気は、主に、スワール弁４５が設けられていない吸気ポート３３を介して行われる。強いスワールが生成され、これにより、安定した燃焼を実現することができる。
In the first rich combustion, the amount of fuel injected through the injector 6 (referred to as fuel injection amount) is controlled so that the air-fuel ratio becomes a predetermined rich value. The intake air amount is mainly adjusted by the
エンジンの負荷が比較的高い時には、ＥＧＲガス量を増やすと、パティキュレートの排出の増大を招くおそれがある。したがって、エンジンの負荷が中〜高のときは、ＥＧＲ弁１８を閉じてＥＧＲガスの量を必要最小限まで低減し、空燃比がリッチになるような燃焼を起こす（第２のリッチ燃焼）。空燃比がリッチになるように、過給圧が低下する方向にタービン１３の可変ノズル３１の開度を微調整することができる。ノズル３１の開度の調整と共に、電子スロット弁１５の開度を絞ってもよい。第２のリッチ燃焼では、空燃比を所定のリッチな値になるよう燃料噴射量が制御されると同時に、パティキュレートの排出をさらに低下させるため、燃料噴射時期を進角させる。この時、エンジン出力を生成するための主噴射とは異なる時期に燃料を噴射する副噴射を併用してもよい。エンジン負荷が比較的高いので、スワール弁４５の開度を大きくして、燃料の微粒化を促進して燃焼を良くする。燃焼室への吸気は、吸気ポート３３および３４の両方を介して実施される。
When the engine load is relatively high, increasing the amount of EGR gas may cause an increase in particulate discharge. Therefore, when the engine load is medium to high, the
図５は、本願発明の一実施形態に従う吸入空気量制御のフローのプロセスを示す。このプロセスは、所定の時間間隔で繰り返し実行される。 FIG. 5 shows a process of an intake air amount control flow according to an embodiment of the present invention. This process is repeated at predetermined time intervals.
ステップＳ１において、リッチスパイクを実施するかどうかを判断する。リッチスパイクを実施しなければ、アクセルペダル開度センサ２６とクランク角センサ２５（図１）により検出されたアクセルペダル開度ＡＰおよびエンジン回転数ＮＥに基づいて通常運転用のマップを参照し、燃料噴射量を求める（Ｓ２）。リッチスパイクを実施するならば、アクセルペダル開度ＡＰとエンジン回転数ＮＥに基づいて、リッチスパイク用のマップを参照し、燃料噴射量を求める（Ｓ３）。
In step S1, it is determined whether or not to execute rich spike. If the rich spike is not performed, the map for normal operation is referred to based on the accelerator pedal opening AP and the engine speed NE detected by the accelerator
通常運転時用のマップでは、空燃比がリーンになるように燃料噴射量が設定される。リッチスパイク用のマップでは、空燃比がリッチになるよう、燃料噴射量が増量されている。 In the map for normal operation, the fuel injection amount is set so that the air-fuel ratio becomes lean. In the rich spike map, the fuel injection amount is increased so that the air-fuel ratio becomes rich.
ステップＳ４において、排気圧センサ２２（図１）の検出値を取得する。排気圧センサの検出値は、排ガスの圧力を示す。 In step S4, the detection value of the exhaust pressure sensor 22 (FIG. 1) is acquired. The detection value of the exhaust pressure sensor indicates the pressure of the exhaust gas.
ステップＳ５において、ＥＧＲ制御を実施し、エンジンの運転状態に応じたＥＧＲ弁１８の開度を算出する。ステップＳ６においてＤＢＷ制御を実施し、エンジンの運転状態に応じた電子スロットル弁１５の開度を算出する。ステップＳ７においてＶＮＴ制御を実施し、エンジンの運転状態に応じた可変ノズル３１の開度を算出する。ステップＳ８においてＳＣＶ制御を実施し、エンジンの運転状態に応じたスワール弁４５の開度を算出する。ステップＳ５〜Ｓ８は、並列に実施してもよい。
In step S5, EGR control is performed, and the opening degree of the
図６は、図５のステップＳ５で実行されるＥＧＲ制御のプロセスを示す。ステップＳ１１において、図５のステップＳ４で取得された排気圧に基づいてマップを参照し、補正係数Ｋｅｇｒを求める。該マップの一例を、図１０に示す。 FIG. 6 shows an EGR control process executed in step S5 of FIG. In step S11, a correction coefficient Kegr is obtained by referring to the map based on the exhaust pressure acquired in step S4 of FIG. An example of the map is shown in FIG.
補正係数Ｋｅｇｒは、ゼロから１の間の値をとる。補正係数Ｋｅｇｒは、排気圧が高くなるにつれ小さくなるよう設定されている。ＥＧＲ弁１８を通過するＥＧＲガス量は、ＥＧＲ弁の前後の差圧に応じて変動する。排気圧が高いほど、ＥＧＲガスは吸気系に流れやすくなる。したがって、排気圧が高くなるにつれ、補正係数Ｋｅｇｒを小さくして、吸気系に流れるＥＧＲガスの量が増えすぎないようにする。
The correction coefficient Kegr takes a value between zero and one. The correction coefficient Kegr is set so as to decrease as the exhaust pressure increases. The amount of EGR gas passing through the
ステップＳ１２において、リッチスパイクを実施するかどうかを判断する。リッチスパイクを実施するならば、エンジン負荷（これは、典型的には、アクセルペダル開度ＡＰにより表されるが、代替的に、図５のステップＳ３で算出した燃料噴射量を用いてエンジン負荷を表してもよい。このことは、以下同様である）およびエンジン回転数ＮＥに基づいてリッチスパイク用のマップを参照し、ＥＧＲ弁１８の開度を求める（Ｓ１３）。該マップは、図４を参照して説明した第１および第２のリッチ燃焼が実現されるように、設定されている。 In step S12, it is determined whether or not to execute rich spike. If the rich spike is performed, the engine load (this is typically represented by the accelerator pedal opening AP, but alternatively, the engine load is calculated using the fuel injection amount calculated in step S3 of FIG. The same applies to the following), and the rich spike map is referred to based on the engine speed NE to determine the opening degree of the EGR valve 18 (S13). The map is set so that the first and second rich combustion described with reference to FIG. 4 is realized.
ステップＳ１２において、リッチスパイクを実施しなければ、エンジン回転数ＮＥと、エンジン負荷（これは、典型的には、アクセルペダル開度ＡＰにより表されるが、代替的に、図５のステップＳ２で算出した燃料噴射量を用いてエンジン負荷を表してもよい。このことは、以下同様である）に基づいて通常運転用のマップを参照し、ＥＧＲ弁１８の開度を求める（Ｓ１４）。典型的には、該マップは、低回転低負荷領域ではＥＧＲガスの量が増やされ、高回転高負荷になるほどＥＧＲガスの量が少なくなるよう設定されている。
If the rich spike is not executed in step S12, the engine speed NE and the engine load (this is typically represented by the accelerator pedal opening AP, but alternatively, in step S2 of FIG. Based on the calculated fuel injection amount, the engine load may be expressed (the same applies hereinafter), and the opening degree of the
ステップＳ１５において、ＥＧＲ弁１８の開度に補正係数Ｋｅｇｒを乗算することにより、ＥＧＲ弁１８の開度を補正する。補正されたＥＧＲ弁１８の開度に従って、ＥＧＲ弁１８は駆動される。
In step S15, the opening degree of the
排気圧に応じてＥＧＲガスの量が変動すると、外部から吸入される新気の量が変動する。ＥＧＲガスの量が多くなるほど、新気の量が減る。しかしながら、この実施例によれば、排気圧に応じてＥＧＲ弁１８の開度が補正されるので、ＥＧＲガスの量が排気圧に応じて適切に算出され、よって新気の量が適切に制御される。
When the amount of EGR gas varies according to the exhaust pressure, the amount of fresh air drawn from the outside varies. As the amount of EGR gas increases, the amount of fresh air decreases. However, according to this embodiment, since the opening degree of the
図７は、図５のステップＳ６で実行される電子スロットル（ＤＢＷ）制御のプロセスを示す。ステップＳ２１において、図５のステップＳ４で取得された排気圧に基づいてマップを参照し、補正係数Ｋｄｂｗを求める。該マップの一例を、図１１に示す。 FIG. 7 shows a process of electronic throttle (DBW) control executed in step S6 of FIG. In step S21, a correction coefficient Kdbw is obtained by referring to the map based on the exhaust pressure acquired in step S4 of FIG. An example of the map is shown in FIG.
補正係数Ｋｄｂｗは、１以上の値をとる。補正係数Ｋｄｂｗは、排気圧が高くなるにつれ大きくなるよう設定されている。排気圧が高くなるにつれ、空気は吸気系に吸入されにくくなる。したがって、排気圧が高い場合には、補正係数Ｋｄｂｗを大きくしてスロットル開度を大きくし、空気が吸気系に入りやすくなるようにする。 The correction coefficient Kdbw takes a value of 1 or more. The correction coefficient Kdbw is set so as to increase as the exhaust pressure increases. As exhaust pressure increases, air becomes less likely to be drawn into the intake system. Therefore, when the exhaust pressure is high, the correction coefficient Kdbw is increased to increase the throttle opening so that air can easily enter the intake system.
ステップＳ２２において、リッチスパイクを実施するかどうかを判断する。リッチスパイクを実施するならば、エンジン回転数ＮＥとエンジン負荷に基づいてリッチスパイク用のマップを参照し、電子スロットル弁１５の開度を求める（Ｓ２３）。該マップは、図４を参照して説明した第１および第２のリッチ燃焼が実現されるように、設定されている。
In step S22, it is determined whether or not to execute rich spike. If the rich spike is executed, the opening of the
ステップＳ２４において、電子スロットル弁１５の開度に補正係数Ｋｄｂｗを乗算することにより、電子スロットル弁１５の開度を補正する。補正された電子スロットル弁１５の開度に従って、電子スロットル弁１５は駆動される。
In step S24, the opening degree of the
ステップＳ２２において、リッチスパイクを実施しなければ、電子スロットル弁１５の開度は、ほぼ全開に設定される（Ｓ２５）。吸入空気量は、過給圧により制御される。
If the rich spike is not performed in step S22, the opening degree of the
排気圧が変動すると、吸入される新気の量が変動する。排気圧が高いほど、新気は吸入されにくくなる。しかしながら、この実施例によれば、排気圧に応じて電子スロットル弁１５の開度が補正されるので、適切な量の新気を燃焼室に吸入することができる。
When the exhaust pressure varies, the amount of fresh air that is inhaled varies. The higher the exhaust pressure, the less fresh air is inhaled. However, according to this embodiment, since the opening degree of the
図８は、図５のステップＳ７で実行される可変ノズル（ＶＮＴ）制御のプロセスを示す。ステップＳ３１において、図５のステップＳ４で取得された排気圧に基づいてマップを参照し、補正係数Ｋｖｎｔを求める。該マップの一例を、図１２に示す。 FIG. 8 shows a variable nozzle (VNT) control process executed in step S7 of FIG. In step S31, the correction coefficient Kvnt is obtained by referring to the map based on the exhaust pressure acquired in step S4 of FIG. An example of the map is shown in FIG.
補正係数Ｋｖｎｔは、１以上の値をとる。補正係数Ｋｖｎｔは、排気圧が高くなるにつれ大きくなるよう設定されている。排気圧センサ２２は、タービンの下流に設けられている。排気圧センサ２２によって検出される排気圧が高くなるほど、排気エネルギーは小さくなって、タービンが回転しにくくなる。したがって、排気圧が高くなるにつれ、補正係数Ｋｖｎｔを大きくして可変ノズルの開度を大きくする。可変ノズルの開度を大きくするにつれ、タービンの容量が増える。
The correction coefficient Kvnt takes a value of 1 or more. The correction coefficient Kvnt is set to increase as the exhaust pressure increases. The
ステップＳ３２において、リッチスパイクを実施するかどうかを判断する。リッチスパイクを実施するならば、エンジン回転数ＮＥとエンジン負荷に基づいてリッチスパイク用のマップを参照し、可変ノズル３１の開度を求める（Ｓ３３）。該マップは、図４を参照して説明した第１および第２のリッチ燃焼が実現されるように、設定されている。
In step S32, it is determined whether or not to execute rich spike. If the rich spike is performed, the opening of the
ステップＳ３２において、リッチスパイクを実施しなければ、エンジン回転数ＮＥおよびエンジン負荷に基づいて通常運転用のマップを参照し、可変ノズル３１の開度を求める（Ｓ３４）。典型的には、該マップは、低回転および低負荷領域では、可変ノズル３１の開度が小さくなるよう、高回転高負荷領域では、可変ノズル３１の開度が大きくなるよう設定されている。
If the rich spike is not performed in step S32, the opening of the
ステップＳ３５において、可変ノズル３１の開度に補正係数Ｋｖｎｔを乗算することにより、可変ノズル３１の開度を補正する。補正された可変ノズル３１の開度に従って、可変ノズル３１が駆動される。
In step S35, the opening degree of the
排気圧に応じて過給圧が変動すると、燃焼室へ吸入される新気の量が変動する。しかしながら、この実施例によれば、排気圧に応じて可変ノズル３１の開度が補正されるので、過給圧が排気圧に応じて適切に算出され、よって新気の量が適切に制御される。
When the supercharging pressure varies according to the exhaust pressure, the amount of fresh air drawn into the combustion chamber varies. However, according to this embodiment, since the opening degree of the
図９は、図５のステップＳ８で実行されるスワール弁（ＳＣＶ）制御のプロセスを示す。ステップＳ４１において、図５のステップＳ４で取得された排気圧に基づいてマップを参照し、補正係数Ｋｓｃｖを求める。該マップの一例を、図１３に示す。 FIG. 9 shows a swirl valve (SCV) control process executed in step S8 of FIG. In step S41, a correction coefficient Kscv is obtained by referring to the map based on the exhaust pressure acquired in step S4 of FIG. An example of the map is shown in FIG.
補正係数Ｋｓｃｖは、ゼロから１の間の値をとる。補正係数Ｋｓｃｖは、排気圧が高くなるにつれ小さくなるよう設定されている。排気圧が高くなるにつれ、吸気系に空気が吸入されにくくなり、吸気系内の気流速は低下する。その結果スワールが弱くなるので、排気圧が高いほどスワール弁４５の開度を小さくし、強いスワールを生成することができるようにする。
The correction coefficient Kscv takes a value between zero and one. The correction coefficient Kscv is set so as to decrease as the exhaust pressure increases. As the exhaust pressure increases, it becomes difficult for air to be sucked into the intake system, and the air flow rate in the intake system decreases. As a result, the swirl becomes weak. Therefore, the higher the exhaust pressure, the smaller the opening of the
ステップＳ４２において、リッチスパイクを実施するかどうかを判断する。リッチスパイクを実施するならば、エンジン回転数ＮＥおよびエンジン負荷に基づいてリッチスパイク用のマップを参照し、スワール弁４５の開度を算出する（Ｓ４３）。該マップは、図４を参照して説明した第１および第２のリッチ燃焼が実現されるように、設定されている。
In step S42, it is determined whether or not to execute rich spike. If the rich spike is performed, the opening of the
ステップＳ４２において、リッチスパイクを実施しなければ、エンジン回転数ＮＥおよびエンジン負荷に基づいて通常運転用のマップを参照し、スワール弁４５の開度を求める（Ｓ４４）。該通常運転用のマップは、典型的に、低回転領域では、強めのスワールが生成されるようにしスワール弁４５の開度が設定されている。また、高回転領域では、オーバースワールを回避するため、吸気ポート３３からの吸気により生成されるスワールを弱めて適度なスワールを生成するように、スワール弁４５の開度が設定されている。
If the rich spike is not performed in step S42, the opening degree of the
ステップＳ４５において、スワール弁の開度に補正係数Ｋｓｃｖを乗算することにより、スワール弁４５の開度を補正する。補正されたスワール弁４５の開度に従って、スワール弁４５が駆動される。
In step S45, the opening degree of the
排気圧が大きくなるにつれ、空気が燃焼室に吸入されにくくなり、スワールの強度が小さくなる。しかしながら、この実施例によれば、排気圧に応じてスワール弁４５の開度が補正されるので、所望のスワールを燃焼室に生成することができる。
As the exhaust pressure increases, air becomes less likely to be sucked into the combustion chamber and the strength of the swirl decreases. However, according to this embodiment, since the opening degree of the
このように、本願発明によれば、排気圧に応じて吸入空気量を制御し、所望の空燃比を実現することができる。したがって、リッチスパイク制御においても、所望のリッチな値の空燃比を実現してＮＯｘ触媒の浄化を向上させつつ、所望のエンジン出力を得ることができる。 Thus, according to the present invention, a desired air-fuel ratio can be realized by controlling the intake air amount in accordance with the exhaust pressure. Therefore, also in the rich spike control, a desired engine output can be obtained while realizing a desired rich value of the air-fuel ratio and improving the purification of the NOx catalyst.
上記の実施形態は、ディーゼルエンジンを例に説明したが、リーンバーン運転を行うガソリンエンジンにも適用可能である。 The above embodiment has been described by taking a diesel engine as an example, but it can also be applied to a gasoline engine that performs lean burn operation.
本発明は、他の内燃機関（たとえば、船外機）などにも適用が可能である。 The present invention can also be applied to other internal combustion engines (for example, outboard motors).
１ ＥＣＵ
２ エンジン
１５ 電子スロットル弁
１８ ＥＧＲ弁
３１ 可変ノズル
４５ スワール弁
1 ECU
2
Claims (3)
前記内燃機関の排気系に設けられ、排気中のＮＯｘを吸着する触媒と、
前記内燃機関の排気系に設けられ、排気中のパティキュレートを捕捉するフィルタと、
前記パティキュレートフィルタの上流に設けられ、前記排気の圧力を検出する圧力センサと、
空燃比をリッチにして前記ＮＯｘ触媒に吸着されたＮＯｘを還元するリッチスパイクを実施する時、前記圧力センサによって検出された排気圧が高くなるにつれて、前記スワール弁の開度を小さくするように補正することにより、前記内燃機関に吸入される吸気量を制御する制御手段と、
を備える、内燃機関の吸気量を制御する装置。 An apparatus for controlling an intake air amount of an internal combustion engine , wherein the internal combustion engine includes a swirl valve,
A catalyst that is provided in an exhaust system of the internal combustion engine and adsorbs NOx in the exhaust;
A filter provided in an exhaust system of the internal combustion engine for capturing particulates in the exhaust;
A pressure sensor provided upstream of the particulate filter for detecting the pressure of the exhaust;
When the rich spike is performed to reduce the NOx adsorbed on the NOx catalyst by making the air-fuel ratio rich, the opening of the swirl valve is reduced as the exhaust pressure detected by the pressure sensor increases. by, and control means for controlling the amount of intake air sucked into the internal combustion engine,
An apparatus for controlling the intake air amount of an internal combustion engine.
請求項１に記載の内燃機関の吸気量を制御する装置。 The apparatus for controlling the intake air amount of the internal combustion engine according to claim 1.
前記制御手段は、さらに、前記圧力センサによって検出された排気圧が高くなるにつれて、前記可変ノズルの開度を大きくするように補正することにより、前記内燃機関に吸入される吸気量を制御する、 The control means further controls the intake air amount sucked into the internal combustion engine by correcting the opening degree of the variable nozzle to be increased as the exhaust pressure detected by the pressure sensor increases.
請求項１に記載の内燃機関の吸気量を制御する装置。 The apparatus for controlling the intake air amount of the internal combustion engine according to claim 1.
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