JP2009121423A - Exhaust control device for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust control device for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009121423A JP2009121423A JP2007298557A JP2007298557A JP2009121423A JP 2009121423 A JP2009121423 A JP 2009121423A JP 2007298557 A JP2007298557 A JP 2007298557A JP 2007298557 A JP2007298557 A JP 2007298557A JP 2009121423 A JP2009121423 A JP 2009121423A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust
- cylinder
- air
- fuel ratio
- ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
本発明は、分割型排気マニホールドを有する内燃機関の排気制御装置に関する。 The present invention relates to an exhaust control device for an internal combustion engine having a split exhaust manifold.
内燃機関の吸気弁又は排気弁のバルブリフト量とバルブタイミングを変更可能な可変動弁機構が知られている(例えば、特許文献1参照。)。かかる可変動弁機構を具備する内燃機関の出力(特に、低速での出力)を向上させるためには、分割型排気マニホールドを用いて排気干渉を避けることが有効である。 A variable valve mechanism that can change the valve lift amount and valve timing of an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine is known (see, for example, Patent Document 1). In order to improve the output (particularly, the output at low speed) of an internal combustion engine equipped with such a variable valve mechanism, it is effective to avoid exhaust interference using a split exhaust manifold.
しかしながら、主に外部EGR量の気筒間バラツキにより、空燃比の気筒間バラツキが生じる場合がある。この場合、特定気筒で空燃比がリッチ化するため、スモークや未燃HCが悪化する可能性がある。そうすると、内燃機関全体として排気エミッション特性を十分に向上させることができない可能性がある。 However, there may be variations in the air-fuel ratio between the cylinders mainly due to variations in the external EGR amount between the cylinders. In this case, since the air-fuel ratio is enriched in the specific cylinder, smoke and unburned HC may be deteriorated. If it does so, there exists a possibility that exhaust emission characteristics cannot fully be improved as the whole internal combustion engine.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、空燃比の気筒間バラツキを低減することで、内燃機関全体として排気エミッション特性を向上させることが可能な内燃機関の排気制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is capable of improving exhaust emission characteristics of the internal combustion engine as a whole by reducing variations in the air-fuel ratio between the cylinders. An object is to provide an apparatus.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、複数の気筒群と分割型排気マニホールドとを有する内燃機関の排気制御装置であって、
前記複数の気筒群に接続された複数の排気マニホールドと、
前記複数の排気マニホールドに接続された複数のEGR通路と、
前記複数の気筒群の各気筒の空燃比を取得する空燃比取得手段と、
相対的に空燃比がリッチである気筒が接続された一の排気マニホールドから取り出される外部EGRの比率を、他のマニホールドから取り出される外部EGRの比率に比して高く制御する外部EGR比率制御手段とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is an exhaust control device for an internal combustion engine having a plurality of cylinder groups and a split exhaust manifold,
A plurality of exhaust manifolds connected to the plurality of cylinder groups;
A plurality of EGR passages connected to the plurality of exhaust manifolds;
Air-fuel ratio acquisition means for acquiring the air-fuel ratio of each cylinder of the plurality of cylinder groups;
An external EGR ratio control means for controlling the ratio of the external EGR extracted from one exhaust manifold to which a cylinder having a relatively rich air-fuel ratio is connected to be higher than the ratio of the external EGR extracted from another manifold; It is provided with.
また、第2の発明は、第1の発明において、
各気筒の排気弁の開弁時期を変更可能な可変動弁機構と、
相対的に空燃比がリッチである気筒の排気圧が所定値よりも低くなるように、前記可変動弁機構を用いて他の気筒の排気弁の開弁時期を制御する排気弁開弁時期制御手段とを更に備えたことを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
A variable valve mechanism that can change the opening timing of the exhaust valve of each cylinder;
Exhaust valve opening timing control for controlling the opening timing of the exhaust valves of other cylinders using the variable valve mechanism so that the exhaust pressure of the cylinder having a relatively rich air-fuel ratio becomes lower than a predetermined value. And means.
また、第3の発明は、第2の発明において、
前記空燃比取得手段により取得された空燃比の気筒間差を算出する気筒間差算出手段を更に備え、
前記気筒間差算出手段により算出された気筒間差が基準値以上である場合には、前記排気弁開弁時期制御手段による制御よりも前記外部EGR比率制御手段による制御を優先して実行することを特徴とする。
The third invention is the second invention, wherein
Further comprising an inter-cylinder difference calculating means for calculating an inter-cylinder difference in the air-fuel ratio acquired by the air-fuel ratio acquiring means,
When the inter-cylinder difference calculated by the inter-cylinder difference calculating means is greater than or equal to a reference value, the control by the external EGR ratio control means is executed with priority over the control by the exhaust valve opening timing control means. It is characterized by.
第1の発明では、空燃比取得手段により各気筒の空燃比が取得される。そして、外部EGR比率制御手段により、相対的に空燃比がリッチである気筒が接続された一の排気マニホールドから取り出される外部EGRの比率が、他の排気マニホールドから取り出される外部EGRの比率に比して高く制御される。外部EGRの比率が高くされると、排気圧が低くなる。よって、相対的に空燃比がリッチである気筒の内部EGR量(残留ガス量)を減らすことができ、該気筒の空燃比をリーン化することができる。従って、空燃比の気筒間バラツキを低減することができるため、内燃機関全体として排気エミッション特性を向上させることができる。 In the first invention, the air-fuel ratio of each cylinder is acquired by the air-fuel ratio acquisition means. Then, the ratio of the external EGR extracted from one exhaust manifold to which the cylinder having a relatively rich air-fuel ratio is connected by the external EGR ratio control means is larger than the ratio of the external EGR extracted from the other exhaust manifold. And high controlled. When the ratio of the external EGR is increased, the exhaust pressure is decreased. Therefore, the internal EGR amount (residual gas amount) of the cylinder having a relatively rich air-fuel ratio can be reduced, and the air-fuel ratio of the cylinder can be made lean. Therefore, variation in the air-fuel ratio between the cylinders can be reduced, so that the exhaust emission characteristics can be improved as a whole internal combustion engine.
第2の発明では、排気弁開弁時期制御手段により、相対的に空燃比がリッチである気筒の排気圧が所定値よりも低くなるように、他の気筒の排気弁開弁時期が制御される。すなわち、他の気筒の排気弁開弁時期を制御することで、相対的に空燃比がリッチな気筒において他の気筒からの排気脈動のタイミングがずらされ、相対的に空燃比がリッチな気筒の排気圧が所定値よりも低くされる。よって、相対的に空燃比がリッチである気筒の内部EGR量(残留ガス量)を減らすことができ、該気筒の空燃比をリーン化することができる。従って、空燃比の気筒間バラツキを低減することができるため、内燃機関全体として排気エミッション特性を向上させることができる。 In the second invention, the exhaust valve opening timing of the other cylinders is controlled by the exhaust valve opening timing control means so that the exhaust pressure of the cylinder having a relatively rich air-fuel ratio becomes lower than a predetermined value. The That is, by controlling the exhaust valve opening timing of the other cylinders, the timing of the exhaust pulsation from the other cylinders is shifted in the cylinders having a relatively rich air-fuel ratio, and the cylinders having a relatively rich air-fuel ratio are shifted. The exhaust pressure is made lower than a predetermined value. Therefore, the internal EGR amount (residual gas amount) of the cylinder having a relatively rich air-fuel ratio can be reduced, and the air-fuel ratio of the cylinder can be made lean. Therefore, variation in the air-fuel ratio between the cylinders can be reduced, so that the exhaust emission characteristics can be improved as a whole internal combustion engine.
第3の発明では、空燃比の気筒間差が基準値以上である場合には、排気弁開弁時期制御手段による制御よりも外部EGR比率制御手段による制御が優先して実行される。よって、排気弁開弁時期制御手段により他の気筒の排気弁開弁時期が大幅に変更されることを防止することができる。従って、燃費の悪化を抑制しつつ、空燃比の気筒間バラツキを低減することができる。 In the third aspect of the invention, when the air-fuel ratio difference between the cylinders is greater than or equal to the reference value, the control by the external EGR ratio control means is executed with priority over the control by the exhaust valve opening timing control means. Therefore, it is possible to prevent the exhaust valve opening timing of other cylinders from being significantly changed by the exhaust valve opening timing control means. Therefore, variation in the air-fuel ratio between cylinders can be reduced while suppressing deterioration in fuel consumption.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態によるシステムの構成を説明するための図である。図1に示すシステムは、過給機(ダーボチャージャ)を有するディーゼルエンジンシステムである。なお、本発明は、ガソリンエンジンシステムにも適用することができる。
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a system according to an embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 is a diesel engine system having a supercharger. The present invention can also be applied to a gasoline engine system.
図1に示すシステムは、複数の気筒2を有するエンジン1を備えている。図1における符号「#1」〜「#4」は、第1気筒〜第4気筒を表している。各気筒2のピストンは、それぞれクランク機構を介して共通のクランク軸4に接続されている。クランク軸4の近傍には、クランク角センサ5が設けられている。クランク角センサ5は、クランク軸4の回転角度(以下「クランク角CA」という。)を検出するように構成されている。
The system shown in FIG. 1 includes an
エンジン1は、各気筒2に対応して、インジェクタ6を有している。インジェクタ6は、高圧の燃料を気筒2内に直接噴射するように構成されている。各インジェクタ6は、共通のデリバリーパイプ7に接続されている。デリバリーパイプ7は、燃料ポンプ8を介して燃料タンク9に連通している。
The
また、エンジン1は、各気筒2に対応して吸気ポート10を有している。各吸気ポート10には、複数の吸気弁12が設けられている。吸気弁12には、吸気弁12の開弁特性(開閉時期及びリフト量)を独立して変更可能な可変動弁機構13が接続されている。可変動弁機構13としては、公知の電磁駆動弁機構や機械式もしくは油圧式可変動弁機構等を用いることができる。
The
また、各吸気ポート10は、共通の吸気マニホールド14に接続されている。吸気マニホールド14には、過給圧センサ15が設けられている。過給圧センサ15は、後述するコンプレッサ24aによって過給された空気(以下「過給空気」という。)の圧力、すなわち、過給圧PIMを検出するように構成されている。
Each intake port 10 is connected to a common intake manifold 14. The intake manifold 14 is provided with a
吸気マニホールド14には吸気通路16が接続されている。吸気通路16の途中には、スロットルバルブ18が設けられている。スロットルバルブ18は、スロットルモータ19により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ18は、過給圧PIMやアクセル開度AA等に基づいて駆動されるものである。アクセル開度AAは、アクセル開度センサ21により検出される。スロットルバルブ18の近傍には、スロットル開度TAを検出するスロットル開度センサ20が設けられている。スロットルバルブ18の上流には、過給空気を冷却するインタークーラ22が設けられている。
An
インタークーラ22の上流には、過給機24のコンプレッサ24aが設けられている。コンプレッサ24aは、図示しない連結軸を介してタービン24bと連結されている。タービン24bは、後述する排気通路38に設けられている。このタービン24bが排気動圧(排気エネルギ)により回転駆動されることによって、コンプレッサ24aが回転駆動される。
A
コンプレッサ24aの上流には、エアフロメータ26が設けられている。エアフロメータ26は、吸入空気量Gaを検出するように構成されている。エアフロメータ26の上流には、エアクリーナ28が設けられている。エアクリーナ28の上流は、大気に開放されている。
An
また、エンジン1は、各気筒2に対応して排気ポート30を有している。排気ポート30には、複数の排気弁32が設けられている。排気弁32には、排気弁32の開弁特性(開閉時期及びリフト量)を独立して変更可能な可変動弁機構33が接続されている。可変動弁機構33としては、吸気系の可変動弁機構13と同様に、公知の電磁駆動弁機構や機械式もしくは油圧式可変動弁機構等を用いることができる。
The
図1に示すシステムは、排気干渉を避けるため、分割型の排気マニホールド34,35を有している。第1排気マニホールド34は、複数の分岐管34A,34Bを有している。一の分岐管34Aは第1気筒#1の排気ポート30に、他の分岐管34Bは第4気筒#4の排気ポート30にそれぞれ接続されている。すなわち、第1及び第4気筒#1,#4からなる第1気筒群が第1排気マニホールド34に接続されている。
The system shown in FIG. 1 has split
第2排気マニホールド35は、複数の分岐管35A,35Bを有している。一の分岐管35Aは第2気筒#2の排気ポート30に、他の分岐管35Bは第3気筒#3の排気ポート30にそれぞれ接続されている。すなわち、第2及び第3気筒#2,#3からなる第2気筒群が第2排気マニホールド35に接続されている。
The
第1及び第2排気マニホールド34,35の下流端は、排気集合部36に接続されている。排気集合部36には、排気通路38が接続されている。排気通路38には、上述した過給機24のタービン24bが配置されている。タービン24bは、排気通路38を流通する排気ガスのエネルギによって回転駆動されるように構成されている。
The downstream ends of the first and
タービン24b下流の排気通路38には、NOx触媒40が設けられている。NOx触媒40上流の排気通路38には、空燃比を検出する空燃比センサ42が設けられている。
NOx触媒40は、例えば、NOx吸蔵還元触媒により構成することができる。NOx触媒40は、理論空燃比よりもリーンな排気ガス中に含まれるNOxを吸蔵する機能を有すると共に、理論空燃比よりもリッチな排気ガスが流入するとき、もしくは、排気燃料添加弁36から還元剤が添加されたときに、吸蔵されたNOxを還元浄化して放出する機能を有している。このNOx触媒40は、NOxを吸蔵還元する機能のみを有するものでもよく、あるいは、排気ガス中のすすを捕集する機能を併せ持つDPNR(Diesel Particulate-NOx-Reduction system)のようなものでもよい。
A
The
また、第1排気マニホールド34には、第1EGR取出口44が設けられている。詳細には、分岐管34Aと分岐管34Bの合流点よりも下流側に、第1EGR取出口44が設けられている。第1EGR取出口44は、第1EGR通路46の一端に接続されている。
The
同様に、第2排気マニホールド35には、第2EGR取出口48が設けられている。詳細には、分岐管35Aと分岐管35Bの合流点よりも下流側に、第2EGR取出口48が設けられている。第2EGR取出口48は、第2EGR通路50の一端に接続されている。
Similarly, the
第1EGR通路46の他端と第2EGR通路50の他端は合流してEGR通路52となっている。EGR通路52は、吸気通路16に接続されている。EGR通路46,48の合流点近傍には、EGRクーラ54が設けられている。このEGRクーラ54の下流(吸気通路16側)のEGR通路52には、EGR弁56が設けられている。
The other end of the
本実施の形態のシステムは、制御装置であるECU(Electronic Control Unit)60を備えている。ECU60の入力側には、クランク角センサ5、過給圧センサ15、スロットル開度センサ20、アクセル開度センサ21、エアフロメータ26等が接続されている。また、ECU60の出力側には、インジェクタ6、燃料ポンプ8、可変動弁機構13,33、スロットルモータ19、EGR弁56等が接続されている。
ECU60は、クランク角CAに基づいて、エンジン回転数NEを算出する。また、ECU60は、アクセル開度AA等に基づいて、燃料噴射量を算出する。さらに、ECU60は、燃料噴射量に基づいて、エンジントルクを算出する。
詳細は後述するが、ECU60は、EGR弁56の開度制御を行うことにより、外部EGR比率を制御する。
The system according to the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 60 that is a control device. A crank angle sensor 5, a supercharging
The
Although details will be described later, the
[実施の形態の特徴]
上記システムは、分割型の第1排気マニホールド34及び第2排気マニホールド35を有している。これにより、排気干渉を防止することができるため、エンジントルクを向上させることができる。
[Features of the embodiment]
The system includes a split type
また、吸気圧よりも排気圧の方が高いため、第1及び第4気筒#1,#4の排気行程においてEGR弁56が開弁されると、第1及び第4気筒#1,#4から第1排気マニホールド34に排出された排気ガスが、第1EGR取出口44から第1EGR通路46に取り出される。第1EGR通路46に取り出された排気ガスは、EGRクーラ54により冷却された後、EGR通路52を介して吸気通路16に戻される。
同様に、第2及び第3気筒#2,#3の排気行程においてEGR弁56が開弁されると、第2及び第3気筒#2,#3から第2排気マニホールド35に排出された排気ガスが、第2EGR取出口48から第2EGR通路50に取り出される。第2EGR通路50に取り出された排気ガスは、EGRクーラ54により冷却された後、EGR通路52を介して吸気通路16に戻される。
このように、両方の排気マニホールド34,35から排気ガスを外部EGRとして取り出すことができるため、十分なEGR量を確保することができる。
Further, since the exhaust pressure is higher than the intake pressure, when the
Similarly, when the
Thus, since exhaust gas can be taken out from both the exhaust manifolds 34 and 35 as external EGR, a sufficient amount of EGR can be ensured.
ところで、図2に示すように、気筒間で空燃比のバラツキが生じる場合がある。図2は、空燃比の気筒間バラツキを示す図である。詳細には、図2(A)は第1運転領域(エンジン回転数:1400rpm,エンジントルク:25Nm)での空燃比の気筒間バラツキを、図2(B)は第2運転領域(エンジン回転数:1800rpm,エンジントルク:95Nm)での空燃比の気筒間バラツキを、図2(C)は第3運転領域(エンジン回転数:2000rpm,エンジントルク:180Nm)での空燃比の気筒間バラツキを、それぞれ示している。 By the way, as shown in FIG. 2, the air-fuel ratio may vary among the cylinders. FIG. 2 is a diagram showing the variation in the air-fuel ratio between cylinders. Specifically, FIG. 2A shows the air-fuel ratio variation in the first operating region (engine speed: 1400 rpm, engine torque: 25 Nm), and FIG. 2B shows the second operating region (engine speed). FIG. 2C shows the air-fuel ratio variation between cylinders in the third operating region (engine speed: 2000 rpm, engine torque: 180 Nm). Each is shown.
図2(A)に示すように、第1運転領域では、相対的に空燃比がリッチである気筒(以下「リッチ気筒」ともいう。)は第3気筒#3であり、相対的に空燃比がリーンである気筒(以下「リーン気筒」ともいう。)は第4気筒#4である。また、図2(B)に示すように、第2運転領域では、リッチ気筒は第2気筒#2であり、リーン気筒は第4気筒#4である。また、図2(C)に示すように、第3運転領域では、リッチ気筒は第3及び第4気筒#3,#4であり、リーン気筒は第1及び第2気筒#1,#2である。
As shown in FIG. 2 (A), in the first operating region, the cylinder having a relatively rich air-fuel ratio (hereinafter also referred to as “rich cylinder”) is the
図2に示すように、エンジン運転領域が異なると、リッチ気筒及びリーン気筒が相違する。よって、特定の気筒に対して対策するだけでは、全てのエンジン運転領域で空燃比の気筒間バラツキを低減することができない。 As shown in FIG. 2, when the engine operating region is different, the rich cylinder and the lean cylinder are different. Therefore, it is not possible to reduce the variation in the air-fuel ratio between the cylinders in all engine operation regions only by taking measures against a specific cylinder.
上述したような空燃比の気筒間バラツキが起こる要因の1つとして、燃料噴射量のバラツキがあるが、主たる要因は外部EGR量の気筒間バラツキにある。外部EGR量は、過給圧や排気圧等の影響を受ける。このため、エンジン運転領域に応じて、外部EGR量の気筒間バラツキが生じると、空燃比の気筒間バラツキが生じてしまう。 One of the factors that cause the variation in the air-fuel ratio between the cylinders as described above is the variation in the fuel injection amount. The main factor is the variation in the external EGR amount between the cylinders. The external EGR amount is affected by the supercharging pressure, the exhaust pressure, and the like. For this reason, when the variation between the cylinders of the external EGR amount occurs according to the engine operation region, the variation between the cylinders of the air-fuel ratio occurs.
そして、かかる空燃比の気筒間バラツキが大きい場合には、エンジン全体として排気エミッション特性を十分に向上させることができなくなる可能性がある。ここで、NOx排出量を減らすために、外部EGR量を増量することが有効である。しかし、リッチ気筒からのスモーク及びHC排出量が多くなるため、外部EGR量を増量することができない。そうすると、NOx排出量を減らすことができず、エンジン全体として排気エミッション特性を十分に向上させることがなくなってしまう。 When the air-fuel ratio variation between the cylinders is large, there is a possibility that the exhaust emission characteristics cannot be sufficiently improved as a whole engine. Here, in order to reduce the NOx emission amount, it is effective to increase the external EGR amount. However, since the smoke and HC emissions from the rich cylinder increase, the external EGR amount cannot be increased. As a result, the amount of NOx emission cannot be reduced, and the exhaust emission characteristics of the engine as a whole cannot be sufficiently improved.
従って、エンジン全体として排気エミッション特性を十分に向上させるためには、リッチ気筒の空燃比をリーン化して、空燃比の気筒間バラツキを低減する必要がある。そこで、本実施の形態では、空燃比の気筒間バラツキを低減するべく、以下に説明する制御を実行する。 Therefore, in order to sufficiently improve the exhaust emission characteristics of the engine as a whole, it is necessary to make the air-fuel ratio of the rich cylinder lean and reduce the air-fuel ratio variation between cylinders. Therefore, in the present embodiment, the control described below is executed in order to reduce the air-fuel ratio variation between cylinders.
[外部EGR比率制御]
本実施の形態では、EGR弁56の開度制御を行うことで、リッチ気筒が接続された排気マニホールドから取り出す外部EGRの比率(以下「外部EGR比率」という。)を、リッチ気筒が接続されていない他の排気マニホールドから取り出す外部EGR比率よりも高くする。
[External EGR ratio control]
In the present embodiment, by controlling the opening degree of the
図3は、本実施の形態による外部EGR比率制御を説明するための図である。図3に示すように、リッチ気筒は第2及び第3気筒#2,#3である。この場合、第2及び第3気筒#2,#3が接続された第2排気マニホールド35の第2EGR取出口48から取り出される外部EGR比率を、第1排気マニホールド34の第1EGR取出口44から取り出される外部EGR比率よりも高くなるように、EGR弁56の開度が制御される。すなわち、第2排気マニホールド35から取り出される外部EGR量が、第1排気マニホールド34から取り出される外部EGR量よりも多くされる。そうすると、第1排気マニホールド34の排気圧が低くなるため、リッチ気筒である第2及び第3気筒#2,#3の内部EGR量が減少すると共に空燃比がリーン化される。よって、空燃比の気筒間バラツキが低減される。
FIG. 3 is a diagram for explaining external EGR ratio control according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, the rich cylinders are the second and
図4は、外部EGR比率制御により得られるNOx低減効果を説明するための図である。図4中の三角印は、外部EGR比率制御を実施していない場合のNOx排出量を表しており、丸印は、外部EGR比率を実施した場合のNOx排出量を表している。
上述したように、外部EGR比率制御を実施することで、リッチ気筒の空燃比をリーン化することができる。そうすると、スモーク及びHC排出量を低減することができる。リッチ気筒の空燃比がリーン化された分だけ、全体的に外部EGR量を増加させることができるため、図4に示すように、エンジン全体としてNOx排出量を低減することができる。従って、エンジン全体として排気エミッション特性を十分に向上させることができる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the NOx reduction effect obtained by the external EGR ratio control. The triangle mark in FIG. 4 represents the NOx emission amount when the external EGR ratio control is not performed, and the circle mark represents the NOx emission amount when the external EGR ratio is implemented.
As described above, by executing the external EGR ratio control, the air-fuel ratio of the rich cylinder can be made lean. If it does so, smoke and HC discharge | emission amount can be reduced. Since the external EGR amount can be increased as much as the air-fuel ratio of the rich cylinder is made leaner, the NOx emission amount can be reduced as a whole as shown in FIG. Therefore, the exhaust emission characteristics of the engine as a whole can be sufficiently improved.
[排気弁開弁時期制御]
可変動弁機構13,33を制御することで、吸気弁12と排気弁32が共に開弁されるバルブオーバラップ期間を形成することができる。このバルブオーバラップ期間中に、吸気圧に比して排気圧が高い場合には内部EGRが起こる。よって、内部EGR量は、排気圧が高いほど多くなる。排気圧は、他の気筒からの排気脈動の影響を大きく受ける。
[Exhaust valve opening timing control]
By controlling the
そこで、本実施の形態では、特定気筒の排気弁開弁時期を制御することによって、リッチ気筒における特定気筒からの排気脈動のタイミングをずらす。つまり、可変動弁機構33を駆動させて特定気筒の排気弁開弁時期を制御することで、リッチ気筒における特定気筒からの排気脈動のタイミングが谷となるようにする。この特定気筒とは、リッチ気筒以外の気筒であって、リッチ気筒の排気弁32が開弁中に排気弁が開弁する気筒である。例えば、第1気筒#1がリッチ気筒である場合には、第3気筒#3が特定気筒となる。
Therefore, in this embodiment, the timing of exhaust pulsation from the specific cylinder in the rich cylinder is shifted by controlling the exhaust valve opening timing of the specific cylinder. That is, by driving the
図5は、本実施の形態による排気弁開弁時期制御を説明するための図である。
例えば、第1気筒#1がリッチ気筒である場合には、特定気筒である第3気筒#3の排気弁開弁時期が、図5に示すように、通常の開弁時期よりも遅角される。詳細には、第1気筒#1において第3気筒#3からの排気脈動のタイミングがずれるように(谷となるように)、第3気筒#3の排気弁が通常よりも遅開きにされる。
上記の排気弁開弁時期制御を実施することで、リッチ気筒(例えば、第1気筒#1)の排気圧絶対値を所定値よりも低くすることができるため、リッチ気筒の内部EGR量を減らすことができる。そうすると、リッチ気筒の空燃比をリーン化することができ、空燃比の気筒間バラツキを低減することができる。
よって、上記外部EGR比率制御と同様に、スモーク及びHC排出量を低減することができ、リッチ気筒の空燃比がリーン化された分だけ全体的に外部EGR量を増加させることができるため、エンジン全体としてNOx排出量を低減することができる。従って、エンジン全体として排気エミッション特性を十分に向上させることができる。
FIG. 5 is a diagram for explaining exhaust valve opening timing control according to the present embodiment.
For example, when the
By performing the exhaust valve opening timing control described above, the exhaust gas absolute value of the rich cylinder (for example, the first cylinder # 1) can be made lower than a predetermined value, so that the internal EGR amount of the rich cylinder is reduced. be able to. As a result, the air-fuel ratio of the rich cylinder can be made lean, and variations in the air-fuel ratio between the cylinders can be reduced.
Therefore, similarly to the external EGR ratio control, the smoke and HC emission amount can be reduced, and the external EGR amount can be increased as much as the air-fuel ratio of the rich cylinder is made leaner. As a whole, the amount of NOx emission can be reduced. Therefore, the exhaust emission characteristics of the engine as a whole can be sufficiently improved.
ところで、排気脈動のタイミングをずらす方法としては、排気弁開弁時期を遅らせる方法だけでなく、図5に示すように、排気弁開弁時期を通常時期よりも早める方法も考えられる。しかし、排気弁開弁時期を通常時期よりも早めると、筒内圧が高い状態で排気弁32が開弁されることとなる。そうすると、排気脈動のタイミングをずらしたにも関わらず、排気圧絶対値を所定値よりも低くすることができなくなってしまう可能性がある。
一方、上述したように排気弁開弁時期を通常時期よりも遅らせる方法によれば、筒内圧が低くなった状態で排気弁32が開弁されることとなる。このため、排気脈動のタイミングをずらすことで、確実に排気圧絶対値を所定値よりも低くすることができる。よって、排気弁開弁時期を通常時期よりも遅らせる方法の方が好適である。
By the way, as a method of shifting the timing of exhaust pulsation, not only a method of delaying the exhaust valve opening timing but also a method of making the exhaust valve opening timing earlier than the normal timing as shown in FIG. However, if the exhaust valve opening timing is made earlier than the normal timing, the
On the other hand, according to the method of delaying the exhaust valve opening timing from the normal timing as described above, the
また、空燃比の気筒間バラツキが大きい場合には、上記の「外部EGR比率制御」と「排気弁開弁時期制御」とを併用する必要がある。
ここで、外部EGR比率制御よりも排気弁開弁時期制御を優先して実施すると、排気弁開弁時期が通常時期から過剰に進角(早開き)もしくは遅角(遅開き)されることとなる。排気弁開弁時期を過剰に進角(早開き)させると、膨張仕事が大幅に減少するため、燃費の悪化を招来する。一方、排気弁開弁時期を過剰に遅角(遅開き)させても、ポンプ損が増加するため、燃費の悪化を招来する。
そこで、本実施の形態では、排気弁開弁時期制御よりも外部EGR比率制御を優先して実施する。すなわち、外部EGR比率制御を実施した後、排気弁開弁時期制御を実施する。これにより、排気弁開弁時期の遅角量または進角量が大幅に増大することを回避することができるため、燃費の悪化を防止しつつ、空燃比の気筒間バラツキを低減することができる。
When the air-fuel ratio variation between cylinders is large, it is necessary to use both the above-mentioned “external EGR ratio control” and “exhaust valve opening timing control”.
Here, if the exhaust valve opening timing control is prioritized over the external EGR ratio control, the exhaust valve opening timing is excessively advanced (rapidly opened) or retarded (slowly opened) from the normal timing. Become. If the exhaust valve opening timing is excessively advanced (rapidly opened), the expansion work is greatly reduced, resulting in deterioration of fuel consumption. On the other hand, even if the exhaust valve opening timing is retarded excessively (slow opening), the pump loss increases, resulting in deterioration of fuel consumption.
Therefore, in the present embodiment, the external EGR ratio control is performed with priority over the exhaust valve opening timing control. That is, after performing the external EGR ratio control, the exhaust valve opening timing control is performed. As a result, it is possible to avoid a significant increase in the retard amount or the advance amount of the exhaust valve opening timing, and thus it is possible to reduce the variation in the air-fuel ratio while preventing the deterioration of fuel consumption. .
[実施の形態における具体的処理]
図6は、本実施の形態において、ECU60が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図6に示すルーチンによれば、先ず、各気筒の空燃比を取得する(ステップ100)。このステップ100では、空燃比センサ42により検出された各気筒の空燃比が読み込まれる。なお、各気筒の空燃比を、吸気圧、排気圧、吸気マニホールド形状、EGR通路、バルブ形状等からモデルにより推定し、推定された空燃比を読み込むようにしてもよい。
[Specific processing in the embodiment]
FIG. 6 is a flowchart showing a routine executed by the
According to the routine shown in FIG. 6, first, the air-fuel ratio of each cylinder is acquired (step 100). In this
次に、上記ステップ100で取得された空燃比の気筒間差、すなわち、空燃比の気筒間バラツキを算出する(ステップ102)。そして、上記ステップ102で算出された空燃比の気筒間差が基準値以上であるか否かを判別する(ステップ104)。このステップ104では、空燃比の気筒間バラツキを低減するために、外部EGR比率制御と排気弁開弁時期制御の両方を実施する必要があるか否かが判別される。
Next, the inter-cylinder difference in air-fuel ratio acquired in
上記ステップ104で空燃比の気筒間差が基準値未満であると判別された場合には、外部EGR比率制御と排気弁開弁時期制御のうち一方を実施すればよいと判断される。この場合、外部EGR比率制御が実施される(ステップ106)。このステップ106では、リッチ気筒が含まれる排気マニホールドから取り出される外部EGR比率が、他の排気マニホールドから取り出される外部EGR比率よりも高くされる。
なお、このステップ106において、外部EGR比率制御に代えて、上記排気弁開弁時期制御を実施してもよいが、燃費悪化の可能性があるため、外部EGR比率制御を実施するのが好ましい。その後、本ルーチンを終了する。
If it is determined in
In this
一方、上記ステップ104で空燃比の気筒間差が基準値以上であると判別された場合には、外部EGR比率制御と排気弁開弁時期制御の両方を実施する必要があると判断される。この場合、先ず、外部EGR比率制御が優先して実施される(ステップ106A)。このステップ106Aでは、上記ステップ106と同様の処理が行われる。その後、排気弁開弁時期制御を実施する(ステップ108)。このステップ108では、リッチ気筒の排気脈動のタイミングがずれるように、可変動弁機構33の制御(ExVVT制御)により特定気筒の排気弁開弁時期が通常時期よりも遅くされる。このステップ108の処理に先立ってステップ106の処理が行われているため、ステップ108における排気弁開弁時期の遅角量又は進角量は著しく大きくならず、燃費の悪化を抑制することができる。その後、本ルーチンを終了する。
On the other hand, if it is determined in
ところで、上記実施の形態では、NOx触媒40上流の排気通路38に設けられた1つの空燃比センサ42を用いて各気筒の空燃比を検出しているが、各排気マニホールド34,35にそれぞれ空燃比センサを設け、これらの空燃比センサを用いて各気筒の空燃比を検出するようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、2つの排気マニホールド34,35を備えたシステムについて説明したが、3つ以上の排気マニホールドを備えたシステムに対しても本発明を適用することができる。
Incidentally, in the above embodiment, the air-fuel ratio of each cylinder is detected by using one air-
In the above embodiment, the system including the two
尚、本実施の形態においては、第1及び第2排気マニホールド34,35が第1の発明における「複数の排気マニホールド」に、第1及び第2EGR通路46,50が第1の発明における「複数のEGR通路」に、空燃比センサ42が第1の発明における「空燃比取得手段」に、排気弁32が第2の発明における「排気弁」に、可変動弁機構33が第2の発明における「可変動弁機構」に、それぞれ相当する。
また、本実施の形態においては、ECU60が、ステップ100の処理を実行することにより第1の発明における「空燃比取得手段」が、ステップ102の処理を実行することにより第3の発明における「気筒間差算出手段」が、ステップ106の処理を実行することにより第1の発明における「外部EGR比率制御手段」が、ステップ106Aの処理を実行することにより第3の発明における「外部EGR比率制御手段」が、ステップ108の処理を実行することにより第2及び第3の発明における「排気弁開弁時期制御手段」が、それぞれ実現されている。
In the present embodiment, the first and
In the present embodiment, the
1 エンジン
32 排気弁
33 可変動弁機構
34 第1排気マニホールド
35 第2排気マニホールド
42 空燃比センサ
46 第1EGR通路
50 第2EGR通路
60 ECU
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記複数の気筒群に接続された複数の排気マニホールドと、
前記複数の排気マニホールドに接続された複数のEGR通路と、
前記複数の気筒群の各気筒の空燃比を取得する空燃比取得手段と、
相対的に空燃比がリッチである気筒が接続された一の排気マニホールドから取り出される外部EGRの比率を、他のマニホールドから取り出される外部EGRの比率に比して高く制御する外部EGR比率制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気制御装置。 An exhaust control device for an internal combustion engine having a plurality of cylinder groups and a split exhaust manifold,
A plurality of exhaust manifolds connected to the plurality of cylinder groups;
A plurality of EGR passages connected to the plurality of exhaust manifolds;
Air-fuel ratio acquisition means for acquiring the air-fuel ratio of each cylinder of the plurality of cylinder groups;
An external EGR ratio control means for controlling the ratio of the external EGR extracted from one exhaust manifold to which a cylinder having a relatively rich air-fuel ratio is connected to be higher than the ratio of the external EGR extracted from another manifold; An exhaust control device for an internal combustion engine, comprising:
各気筒の排気弁の開弁時期を変更可能な可変動弁機構と、
相対的に空燃比がリッチである気筒の排気圧が所定値よりも低くなるように、前記可変動弁機構を用いて他の気筒の排気弁の開弁時期を制御する排気弁開弁時期制御手段とを更に備えたことを特徴とする内燃機関の排気制御装置。 The exhaust control device for an internal combustion engine according to claim 1,
A variable valve mechanism that can change the opening timing of the exhaust valve of each cylinder;
Exhaust valve opening timing control for controlling the opening timing of the exhaust valves of other cylinders using the variable valve mechanism so that the exhaust pressure of the cylinder having a relatively rich air-fuel ratio becomes lower than a predetermined value. And an exhaust control device for an internal combustion engine.
前記空燃比取得手段により取得された空燃比の気筒間差を算出する気筒間差算出手段を更に備え、
前記気筒間差算出手段により算出された気筒間差が基準値以上である場合には、前記排気弁開弁時期制御手段による制御よりも前記外部EGR比率制御手段による制御を優先して実行することを特徴とする内燃機関の排気制御装置。 The exhaust control device for an internal combustion engine according to claim 2,
Further comprising an inter-cylinder difference calculating means for calculating an inter-cylinder difference in the air-fuel ratio acquired by the air-fuel ratio acquiring means,
When the inter-cylinder difference calculated by the inter-cylinder difference calculating means is greater than or equal to a reference value, the control by the external EGR ratio control means is executed with priority over the control by the exhaust valve opening timing control means. An exhaust control device for an internal combustion engine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007298557A JP2009121423A (en) | 2007-11-16 | 2007-11-16 | Exhaust control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007298557A JP2009121423A (en) | 2007-11-16 | 2007-11-16 | Exhaust control device for internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009121423A true JP2009121423A (en) | 2009-06-04 |
Family
ID=40813825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007298557A Pending JP2009121423A (en) | 2007-11-16 | 2007-11-16 | Exhaust control device for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009121423A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012137049A (en) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Toyota Motor Corp | Control apparatus of multiple cylinder internal combustion engine |
-
2007
- 2007-11-16 JP JP2007298557A patent/JP2009121423A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012137049A (en) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Toyota Motor Corp | Control apparatus of multiple cylinder internal combustion engine |
US8718902B2 (en) | 2010-12-27 | 2014-05-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control apparatus and control method of multiple cylinder |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4544271B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP4733002B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP5187123B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP4870179B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2008038602A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP4733003B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP5053306B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
US7997067B2 (en) | Exhaust emission control device and method for internal combustion engine, and engine control unit | |
JP2009008023A (en) | Exhaust control device for internal combustion engine | |
JP2008196377A (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP4650364B2 (en) | NOx catalyst deterioration detection device | |
JP2008240675A (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2007309147A (en) | Exhaust emission control device of diesel engine | |
JP2009191678A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP2009121423A (en) | Exhaust control device for internal combustion engine | |
JP4710729B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2009293621A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP2017040172A (en) | Engine control device | |
JP4468287B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2009085032A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP2009085034A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP4935426B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP4487838B2 (en) | Control device for internal combustion engine having supercharger with electric motor | |
JP2009085033A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP2012002101A (en) | Internal combustion engine |