JP5817634B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
内燃機関の排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを有し、排気圧を利用して吸入空気を過給する過給機と、
前記過給機のタービンと並列に前記排気通路に接続され、前記タービンをバイパスする排気バイパス通路と、
前記排気バイパス通路を流れる排気ガスの量を調整するウェイストゲートバルブと、
前記触媒の温度を触媒温度として取得する触媒温度取得手段と、
前記排気通路を構成する排気管のうち前記タービンよりも上流部位の温度を上流排気管温度として取得する排気管温度取得手段と、
前記触媒温度が所定の高温判定値よりも高く、かつ、前記上流排気管温度が前記触媒温度よりも高い場合に、前記ウェイストゲートバルブの開度を増加させ、前記触媒温度が前記高温判定値よりも高く、かつ、前記上流排気管温度が前記触媒温度よりも低い場合に、前記ウェイストゲートバルブの開度を減少させるWGV制御手段と、
を備えることを特徴とする。
前記吸気バイパス通路を介して前記コンプレッサの下流側から上流側に吸入空気を還流させることが可能なエアバイパスバルブと、
前記WGV制御手段により前記ウェイストゲートバルブの開度を減少させる場合に、前記エアバイパスバルブの開度を増加させるABV制御手段と、を備えている。
内燃機関の排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを有し、排気圧を利用して吸入空気を過給する過給機と、
前記過給機のタービンと並列に前記排気通路に接続され、前記タービンをバイパスする排気バイパス通路と、
前記排気バイパス通路を流れる排気ガスの量を調整するウェイストゲートバルブと、
前記過給機のコンプレッサと並列に前記吸気通路に接続され、前記コンプレッサをバイパスする吸気バイパス通路と、
前記吸気バイパス通路を介して前記コンプレッサの下流側から上流側に吸入空気を還流させることが可能なエアバイパスバルブと、
前記触媒の温度を触媒温度として取得する触媒温度取得手段と、
前記触媒温度が所定の高温判定値よりも高い場合に、前記ウェイストゲートバルブの開度を減少させると共に、前記エアバイパスバルブの開度を増加させるWGV・ABV制御手段と、を備えることを特徴とする。
[実施の形態1の構成]
以下、図1乃至図9を参照しつつ、本発明の実施の形態1について説明する。図1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全体構成図である。本実施の形態のシステムは、内燃機関としての多気筒型のエンジン10を備えている。なお、図1では、エンジンの1気筒を例示したが、本発明は、任意の気筒数をもつ内燃機関に適用されるものである。エンジン10の各気筒には、ピストン12により燃焼室14が形成されており、ピストン12はクランク軸16に連結されている。また、エンジン10は、各気筒に吸入空気を吸い込む吸気通路18と、各気筒の排気ガスを排出する排気通路20とを備えている。吸気通路18には、吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ22と、吸気脈動を低減するサージタンク24とが配置されている。排気通路20には、排気ガスを浄化する三元触媒等の触媒26が設けられている。また、各気筒には、吸気通路18(吸気ポート)に燃料を噴射する燃料噴射弁28と、筒内の混合気に点火する点火プラグ30と、吸気通路18を筒内に対して開閉する吸気バルブ32と、排気通路20を筒内に対して開閉する排気バルブ34とが設けられている。
図2は、WGVを開弁した状態における触媒温度とλ1限界との関係を示す特性線図である。過給機付きのエンジンにおいて、燃費の向上を目的としてWGV44を中間開度で制御する燃費最適制御を実行している場合に、λ1限界は、図2に示すように、触媒26のOT状態に応じて決定される。これは次の理由による。WGV44が開弁していると、タービン38により回収される排気熱量が減少する。即ち、排気バイパス通路42を経由して触媒26に到達する高温の排気ガスが増えるので、触媒温度が上昇し、OTが生じ易くなるものである。一方、仮に、λ1領域を拡大するためにWGV44を閉弁状態に保持した場合には、背圧増加→点火時期遅角→排気温度上昇→燃費悪化&λ1領域縮小という現象が生じ、λ1領域を拡大するのが困難となる。一方、上流排気管部20aの温度(以下、上流排気管温度と称する)が触媒温度よりも高い状態において、触媒温度を低下させるためにWGV44を閉弁すると、上流排気管温度が更に上昇し、排気管が熱劣化する虞れがある。また、触媒温度を大幅に低下させたい要求がある場合には、WGV44を開弁したとしても、それだけで触媒温度を十分に低下させるのは難しい。
次に、図9を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図9は、本発明の実施の形態1において、ECUにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰返し実行されるものとする。図9に示すルーチンでは、まず、ステップ100において、λ1限界であるか否かの判定、即ち、触媒温度がOT温度(高温判定値)よりも高いか否かの判定を実行する。ステップ100の判定が成立した場合には、λ1限界に達しており、OT増量が必要(空燃比制御が実行不能)となっている。この場合には、ステップ102に移行し、上流排気管温度(エキマニ温度)が触媒温度よりも高いか否かを判定する。
次に、図10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、前記実施の形態1と同様の構成(図1)において、触媒温度がOT温度よりも高い場合に、WGVの開度を増加させると共に、ABVの開度を減少させることを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
前述したように、λ1限界の付近では、WGV44の開度を減少させると、背圧が上昇し、ノック領域では点火時期を遅角することになる。これにより、排気温度やトルクが低下し、λ1領域を拡大するのが難しい。そこで、本実施の形態では、触媒温度がOT温度よりも高い場合に、WGV44の開度を増加させると共に、ABV50の開度を減少させる。これにより、実施の形態1と同様とほぼ同様の作用効果を得ることができる。即ち、本実施の形態によれば、触媒26がOT状態となった場合に、ターボ仕事量を減少させ、背圧を低減することができる。これにより、点火時期を進角させ、排気温度を低下させることができる。また、タービン38を通過する排気ガスの量が増加することにより、触媒26の位置での排気温度を更に低下させることができる。従って、本実施の形態によれば、触媒温度を大幅に低下させる要求が生じた場合でも、この要求を満たすことができ、OT増量を使用せずに触媒26の熱劣化を抑制することができる。
次に、図10を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図10は、本発明の実施の形態2において、ECUにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰返し実行されるものとする。図10に示すルーチンでは、まず、ステップ200において、λ1限界であるか否かを判定し、この判定が成立した場合には、ステップ202において、触媒温度がOT温度(高温判定値)よりも高いか否かを判定する。
12 ピストン
14 燃焼室
16 クランク軸
18 吸気通路
20 排気通路
20a 上流排気管部
22 スロットルバルブ
24 サージタンク
26 触媒
28 燃料噴射弁
30 点火プラグ
32 吸気バルブ
34 排気バルブ
36 過給機
38 タービン
40 コンプレッサ
42 排気バイパス通路
44 ウェイストゲートバルブ
46 インタークーラ
48 吸気バイパス通路
50 エアバイパスバルブ
60 クランク角センサ
62 エアフローセンサ
64 水温センサ
66 吸気圧センサ
68 空燃比センサ
70 触媒温度センサ
80 ECU
Claims (3)
- 内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガスを浄化する触媒と、
前記排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを有し、排気圧を利用して吸入空気を過給する過給機と、
一端が前記過給機のタービンの上流で前記排気通路に接続されると共に、他端が前記タービンの下流かつ前記触媒の上流となる位置で前記排気通路に接続され、前記タービンをバイパスする排気バイパス通路と、
前記排気バイパス通路を流れる排気ガスの量を調整するウェイストゲートバルブと、
前記触媒の温度を触媒温度として取得する触媒温度取得手段と、
前記排気通路を構成する排気管のうち前記タービンよりも上流部位の温度を上流排気管温度として取得する排気管温度取得手段と、
前記触媒温度が所定の高温判定値よりも高く、かつ、前記上流排気管温度が前記触媒温度よりも高い場合に、前記ウェイストゲートバルブの開度を増加させ、前記触媒温度が前記高温判定値よりも高く、かつ、前記上流排気管温度が前記触媒温度よりも低い場合に、前記ウェイストゲートバルブの開度を減少させるWGV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。 - 前記過給機のコンプレッサと並列に前記吸気通路に接続され、前記コンプレッサをバイパスする吸気バイパス通路と、
前記吸気バイパス通路を介して前記コンプレッサの下流側から上流側に吸入空気を還流させることが可能なエアバイパスバルブと、
前記WGV制御手段により前記ウェイストゲートバルブの開度を減少させる場合に、前記エアバイパスバルブの開度を増加させるABV制御手段と、
を備えてなる請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 - 内燃機関の排気ガスを浄化する触媒と、
内燃機関の排気通路に設けられたタービンと吸気通路に設けられたコンプレッサとを有し、排気圧を利用して吸入空気を過給する過給機と、
前記過給機のタービンと並列に前記排気通路に接続され、前記タービンをバイパスする排気バイパス通路と、
前記排気バイパス通路を流れる排気ガスの量を調整するウェイストゲートバルブと、
前記過給機のコンプレッサと並列に前記吸気通路に接続され、前記コンプレッサをバイパスする吸気バイパス通路と、
前記吸気バイパス通路を介して前記コンプレッサの下流側から上流側に吸入空気を還流させることが可能なエアバイパスバルブと、
前記触媒の温度を触媒温度として取得する触媒温度取得手段と、
前記排気通路を構成する排気管のうち前記タービンよりも上流部位の温度を上流排気管温度として取得する排気管温度取得手段と、
前記触媒温度が所定の高温判定値よりも高く、かつ、前記上流排気管温度が前記触媒温度よりも高い場合に、前記ウェイストゲートバルブの開度を増加させると共に、前記エアバイパスバルブの開度を減少させる第1のWGV・ABV制御手段と、
前記触媒温度が前記高温判定値よりも高く、かつ、前記上流排気管温度が前記触媒温度よりも低い場合に、前記第1のWGV・ABV制御手段と比較して、前記ウェイストゲートバルブの開度を減少させると共に、前記エアバイパスバルブの開度を増加させる第2のWGV・ABV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。
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