JP4442659B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
吸気弁の開閉時期の位相を遅進させる位相可変手段と、
前記吸気弁の作用角を拡大或いは縮小させる作用角可変手段と、
内燃機関の運転状態に基づいて、EGR量を増量するEGR量増量手段と、
前記EGR量を増量する場合に、前記吸気弁の閉じ時期を進角させる吸気閉じ進角手段と、を備え、
前記吸気閉じ進角手段は、
前記位相可変手段による位相の進角動作を行う第1の手段と、
前記作用角可変手段による作用角の縮小動作を行う第2の手段と、を含み、
前記第2の手段による動作開始時期を、前記第1の手段による動作開始時期に比して遅らせることを特徴とする。
前記EGR量増量手段は、前記吸気弁の開き時期を進角させる吸気開き進角手段を含み、
前記吸気閉じ進角手段は、
前記第2の手段による動作完了時期を、前記第1の手段による動作完了時期に略一致させることを特徴とする。
前記作用角可変手段は、前記位相可変手段に比して制御応答性の高いアクチュエータにより構成されていることを特徴とする。
前記作用角可変手段は、前記吸気弁の開き時期を略一定に保ちながら作用角を変化させることを特徴とする。
前記吸気閉じ進角手段は、
前記第2の手段の開始に先立って前記作用角可変手段による作用角の拡大動作を行う第3の手段を含むことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
前記EGR量増量手段は、
前記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通路を通って還流する外部EGR量を増量する外部EGR量増量手段と、を含み、
前記吸気閉じ進角手段は、
前記EGR量に連動して、前記第2の手段による動作を開始することを特徴とする。
前記吸気閉じ進角手段は、
前記EGR量、若しくはそれと相関する量の、検出値または推定値が、所定の目標値に達した場合に、前記第2の手段による動作を開始することを特徴とする。
前記吸気閉じ進角手段による進角量が所定値に比して小さい期間に、パイロット噴射量を増量するパイロット噴射量増量手段を更に備えることを特徴とする。
前記パイロット噴射増量期間は、前記吸気閉じ進角手段における前記第2の手段の動作開始までの期間にパイロット噴射量を増量することを特徴とする。
[実施の形態1の構成]
図1は、本発明の実施の形態1としての内燃機関システムの概略構成を説明するための図である。図1に示すとおり、本実施の形態のシステムは、複数気筒(図1では4気筒)を有する4サイクルのディーゼル機関(以下、単に「エンジン」とも称す)10を備えている。エンジン10は車両に搭載され、その動力源とされているものとする。
(内部EGRの制御)
本実施の形態のディーゼル機関10では、排気ガスの一部を再び気筒内に還流させるEGRが行われる。EGRが行われると、混合気中において比熱の大きいCO2が増加するため、燃焼時の温度低減によりNOxを低減させることができる。しかしながら、一方において、O2の濃度が減少するため、空気の十分でない高負荷域では、排煙濃度(スモーク)、およびHCの排出量が増加してしまう。このため、EGRの適用は、中低負荷域に限られ、また、その効果を十分に発揮させるためにはEGR量(EGR率)を高い精度で制御することが重要となる。
外部EGRは、EGR通路40を通して、排気ガス(既燃ガス)の一部を吸気通路28へ還流させることにより行われる。より具体的には、ディーゼル機関10の運転状態に応じてEGR弁44の開度が調整されて、排気ガスがEGR通路40に導入される。導入された排気ガスは、EGRクーラ42において冷却された後に、吸気通路28に還流される。
上述したとおり、本実施の形態のディーゼル機関10では、中低負荷領域においてNOxの排出低減を目的としたEGR制御が行われる。EGRが行われると、混合気中の成分比率が変化するため、実圧縮比をこれに併せて変化させる必要がある。具体的には、EGRを増量すると、比熱の大きいCO2が増加することにより筒内温度が低下するため、実圧縮比を上昇させるための制御が行われる。
本実施の形態における可変動弁装置60は、位相可変機構および作用角可変機構を駆動制御することにより、吸気開き時期および吸気閉じ時期をそれぞれ独立して制御することができる。具体的には、可変動弁装置60における位相可変機構を駆動すると、バルブタイミングの位相が、作用角を一定に保ちながら進角或いは遅角されるので、吸気開き時期および吸気閉じ時期が同じ量だけ進角或いは遅角される。一方、可変動弁装置60における作用角可変機構を駆動すると、バルブタイミングの作用角が、吸気開き時期を略一定に保ちながら拡大或いは縮小されるので、吸気閉じ時期のみが進角或いは遅角される。したがって、位相可変機構による位相変化量は吸気閉じ時期との関係で特定され、また、作用角可変機構による作用角変化量は位相変化量を考慮した上で吸気開き時期との関係で特定される。
次に、図3および図4を参照して、本実施の形態の特徴的動作について説明する。車両からの減速要求等によりディーゼル機関10の運転状態が中低負荷へ移行する場合、NOx低減を目的としたEGRの増量制御が行われる。具体的には、内部EGR量を増量するための吸気開き進角制御、および外部EGR量を増量するためのEGR弁44の開度制御が行われる。また、ディーゼル機関10では、EGRの増量に伴い実圧縮比を高めるための吸気閉じ進角制御が行われる。
次に、図5を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図5は、ECU50が、吸気弁62のバルブタイミングの可変制御を実行するルーチンのフローチャートである。
[実施の形態2の特徴]
次に、図6および図7を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態は、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU50に後述する図7に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
次に、図7を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図7は、ECU50が、吸気弁62のバルブタイミングの可変制御を実行するルーチンのフローチャートである。
[実施の形態3の特徴]
次に、図8および図9を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態は、図1に示すハードウェア構成を用いて、ECU50に後述する図9に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
次に、図9を参照して、本実施の形態において実行する処理の具体的内容について説明する。図9は、ECU50が、吸気弁62のバルブタイミングの可変制御を実行するルーチンのフローチャートである。
実施の形態4.
[実施の形態4の特徴]
次に、本発明の実施の形態4について説明する。上述した実施の形態3においては、EGR増量のための吸気閉じ進角制御を実行する場合に、外部EGRの輸送遅れ期間の経過後に作用角可変機構を駆動制御することとしている。これにより、輸送遅れ期間、すなわちEGRが不足している期間に実圧縮比が必要以上に上昇してしまう事態を回避することができ、NOxの排出を効果的に抑制することができる。
12 インジェクタ
14 コモンレール
16 サプライポンプ
18 排気通路
20 排気マニホールド
24 ターボ過給機
26 後処理装置
28 吸気通路
30 エアクリーナ
32 インタークーラ
34 吸気マニホールド
36 吸気絞り弁
40 EGR通路
42 EGRクーラ
44 EGR弁
50 ECU(Electronic Control Unit)
52 エアフローメータ
54 吸気圧センサ
56 背圧センサ
58 クランク角センサ
60 可変動弁装置
62 吸気弁
64 排気弁
66 クランク軸
Claims (9)
- 吸気弁の開閉時期の位相を遅進させる位相可変手段と、
前記吸気弁の作用角を拡大或いは縮小させる作用角可変手段と、
内燃機関の運転状態に基づいて、EGR量を増量するEGR量増量手段と、
前記EGR量を増量する場合に、前記吸気弁の閉じ時期を吸気BDCへ向かって進角させる吸気閉じ進角手段と、を備え、
前記吸気閉じ進角手段は、
前記位相可変手段による位相の進角動作を行う第1の手段と、
前記作用角可変手段による作用角の縮小動作を行う第2の手段と、を含み、
前記第2の手段による動作開始時期を、前記第1の手段による動作開始時期に比して遅らせることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記EGR量増量手段は、前記吸気弁の開き時期を進角させる吸気開き進角手段を含み、
前記吸気閉じ進角手段は、
前記第2の手段による動作完了時期を、前記第1の手段による動作完了時期に略一致させ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。 - 前記作用角可変手段は、モータ駆動のアクチュエータにより構成され、前記位相可変手段は、油圧駆動のアクチュエータにより構成されていることを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。
- 前記作用角可変手段は、前記吸気弁の開き時期を略一定に保ちながら作用角を変化させることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
- 前記吸気閉じ進角手段は、
前記第2の手段の開始に先立って前記作用角可変手段による作用角の拡大動作を行う第3の手段を含むことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。 - 前記EGR量増量手段は、
前記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通路を通って還流する外部EGR量を増量する外部EGR量増量手段と、を含み、
前記吸気閉じ進角手段は、
前記外部EGR量に連動して、前記第2の手段による動作を開始することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。 - 前記吸気閉じ進角手段は、
前記外部EGR量、若しくはそれと相関する量の、検出値または推定値が、所定の目標値に達した場合に、前記第2の手段による動作を開始することを特徴とする請求項6記載の内燃機関の制御装置。 - 前記吸気閉じ進角手段による進角量が所定値に比して小さい期間に、パイロット噴射量を増量するパイロット噴射量増量手段を更に備えることを特徴とする請求項6または7記載の内燃機関の制御装置。
- 前記パイロット噴射増量期間は、前記吸気閉じ進角手段における前記第2の手段の動作開始までの期間にパイロット噴射量を増量することを特徴とする請求項8記載の内燃機関の制御装置。
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