[go: up one dir, main page]

JP2008175194A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

Control device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2008175194A
JP2008175194A JP2007011762A JP2007011762A JP2008175194A JP 2008175194 A JP2008175194 A JP 2008175194A JP 2007011762 A JP2007011762 A JP 2007011762A JP 2007011762 A JP2007011762 A JP 2007011762A JP 2008175194 A JP2008175194 A JP 2008175194A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
internal combustion
combustion engine
exhaust gas
exhaust
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
Application number
JP2007011762A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Hashizume
剛 橋詰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2007011762A priority Critical patent/JP2008175194A/en
Publication of JP2008175194A publication Critical patent/JP2008175194A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

【課題】EGR装置を備える内燃機関の制御装置において、排気中へ燃料添加を行うことによる機関の燃焼変動を抑制する。
【解決手段】内燃機関の制御装置において、排気通路上であってタービンより下流側にはDPFが設けられ、排気通路上の排気浄化装置より下流側から、吸気通路上のコンプレッサより上流側へはEGR装置が設けられる。また、DPFに至る排気中には、燃料添加弁により燃料が添加される。排気に添加された燃料は、排気浄化装置にて酸素と反応して二酸化炭素が発生し、二酸化炭素を含む排気がEGRガスとして吸気側に戻される。よって、燃料添加タイミングがまちまちであると、排気中の二酸化炭素濃度或いは酸素濃度が変動することにより吸気中の二酸化炭素濃度或いは酸素濃度も変動し、内燃機関の燃焼変動を生じさせる。そこで、燃料添加装置は、排気環流装置の動作中は、内燃機関の各サイクルにおいてクランク角に同期して燃料を添加する。これにより、燃焼変動が抑制される。
【選択図】図2
In a control device for an internal combustion engine provided with an EGR device, fluctuations in combustion of the engine due to addition of fuel into exhaust gas are suppressed.
In a control device for an internal combustion engine, a DPF is provided on the exhaust passage and downstream of the turbine, and from the downstream side of the exhaust purification device on the exhaust passage to the upstream side of the compressor on the intake passage. An EGR device is provided. Further, fuel is added to the exhaust gas reaching the DPF by a fuel addition valve. The fuel added to the exhaust gas reacts with oxygen in the exhaust gas purification device to generate carbon dioxide, and the exhaust gas containing carbon dioxide is returned to the intake side as EGR gas. Therefore, if the fuel addition timing varies, the carbon dioxide concentration or oxygen concentration in the intake air also fluctuates due to fluctuations in the carbon dioxide concentration or oxygen concentration in the exhaust gas, causing combustion fluctuations in the internal combustion engine. Therefore, the fuel addition device adds fuel in synchronization with the crank angle in each cycle of the internal combustion engine during operation of the exhaust gas recirculation device. Thereby, combustion fluctuation is suppressed.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、排気ガスを排気通路から吸気通路へ環流する排気環流通路を備える内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine control device including an exhaust gas recirculation passage for recirculating exhaust gas from an exhaust passage to an intake passage.

排気中の窒素酸化物(NOx)を吸蔵し、還元剤として燃料を供給することにより吸蔵したNOxを還元して浄化するNOx触媒を有する排気浄化装置が知られている(特許文献1参照)。特許文献1では、還元剤としての燃料添加を、内燃機関の排気弁が開く所定のクランク角位置で行うことが記載されている。   An exhaust purification device having a NOx catalyst that stores nitrogen oxide (NOx) in exhaust gas and reduces and purifies NOx stored by supplying fuel as a reducing agent is known (see Patent Document 1). Patent Document 1 describes that fuel addition as a reducing agent is performed at a predetermined crank angle position at which an exhaust valve of an internal combustion engine opens.

また、ディーゼルエンジンなどの内燃機関において、排気通路から排気ガスの一部を吸気通路へ戻し、機関内での燃焼温度を下げることにより、NOxの発生を抑制する排気再循環(EGR:Exhaust Gas Recirculation)装置が知られている。排気通路の触媒より下流側の位置から排気を吸気側へ環流させるEGR装置を備えたディーゼルエンジンの例が特許文献2に記載されている。   Further, in an internal combustion engine such as a diesel engine, exhaust gas recirculation (EGR: Exhaust Gas Recirculation) that suppresses the generation of NOx by returning a part of the exhaust gas from the exhaust passage to the intake passage and lowering the combustion temperature in the engine. ) The device is known. Patent Document 2 describes an example of a diesel engine equipped with an EGR device that circulates exhaust gas from a position downstream of the catalyst in the exhaust passage to the intake side.

特開2002−106332号公報JP 2002-106332 A 特開2001−234772号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-234772

特許文献1の技術では、複数回の燃料添加を行うときには、各燃料添加は所定のクランク角で実施される。しかし、内燃機関の全てのサイクルで燃料添加が行われるわけではなく、燃料添加が行われるサイクルと行われないサイクルとが混在する。このため、排気の空燃比がリーンとリッチとを繰り返し、吸気側に送られるEGRガス中のCO濃度が変動するため、内燃機関の燃焼状態が変動してしまう。 In the technique of Patent Document 1, when a plurality of fuel additions are performed, each fuel addition is performed at a predetermined crank angle. However, fuel is not added in every cycle of the internal combustion engine, and a cycle in which fuel is added and a cycle in which fuel is not added are mixed. For this reason, the air-fuel ratio of the exhaust repeats lean and rich, and the CO 2 concentration in the EGR gas sent to the intake side fluctuates, so the combustion state of the internal combustion engine fluctuates.

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、EGR装置を備える内燃機関の制御装置において、排気中へ燃料添加を行うことによる機関の燃焼変動を抑制することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to suppress combustion fluctuations of the engine due to the addition of fuel into exhaust gas in a control device for an internal combustion engine including an EGR device.

本発明の1つの観点では、内燃機関の制御装置は、吸気通路に設けられたコンプレッサ及び排気通路に設けられたタービンを有するターボチャージャと、前記排気通路上の前記タービンより下流側に設けられた排気浄化装置と、前記排気通路上の前記排気浄化装置より下流側の位置から、前記吸気通路上の前記コンプレッサより上流側の位置へ排気を環流させる排気環流装置と、前記排気浄化装置を流れる排気に燃料を添加する燃料添加装置と、を備え、前記燃料添加装置は、前記排気環流装置の動作中は、前記内燃機関の各サイクルにおいてクランク角に同期して燃料を添加する。   In one aspect of the present invention, a control device for an internal combustion engine is provided on a downstream side of the turbine on the exhaust passage and a turbocharger having a compressor provided in the intake passage and a turbine provided in the exhaust passage. An exhaust gas purifier, an exhaust gas recirculation device for circulating exhaust gas from a position downstream of the exhaust gas purification device on the exhaust passage to a position upstream of the compressor on the intake air passage, and exhaust gas flowing through the exhaust gas purification device The fuel addition device adds fuel in synchronization with the crank angle in each cycle of the internal combustion engine during operation of the exhaust gas recirculation device.

上記の内燃機関の制御装置は、例えばターボチャージャを備えるディーゼルエンジンに好適に適用することができる。排気通路上であってタービンより下流側には、例えばDPF、NOx吸蔵還元型触媒などの排気浄化装置が設けられる。また、排気通路上の排気浄化装置より下流側から、吸気通路上のコンプレッサより上流側へは、EGR装置などの排気を環流させる装置が設けられている。さらに、排気浄化装置に至る排気中に燃料を添加する燃料添加装置が設けられている。この燃料添加は、DPFのPM再生、NOx吸蔵還元型触媒のリッチスパイクなどの目的で実施される。   The above control device for an internal combustion engine can be preferably applied to, for example, a diesel engine including a turbocharger. An exhaust purification device such as a DPF or NOx occlusion reduction catalyst is provided on the exhaust passage and downstream of the turbine. Further, a device for circulating the exhaust gas such as an EGR device is provided from the downstream side of the exhaust purification device on the exhaust passage to the upstream side of the compressor on the intake passage. Further, a fuel addition device is provided for adding fuel to the exhaust gas that reaches the exhaust gas purification device. This fuel addition is performed for the purpose of PM regeneration of DPF, rich spike of NOx storage reduction catalyst, and the like.

上記の構成では、排気に添加された燃料が排気浄化装置にて酸素と反応して二酸化炭素が発生し、二酸化炭素を含む排気がEGRガスとして吸気側に戻される。よって、燃料添加タイミングがまちまちであると、排気中の二酸化炭素濃度或いは酸素濃度が変動するので吸気中の二酸化炭素濃度或いは酸素濃度も変動し、内燃機関の燃焼変動を生じさせる。そこで、燃料添加装置は、排気環流装置の動作中は、内燃機関の各サイクルにおいてクランク角に同期して燃料を添加する。これにより、排気中の二酸化炭素濃度或いは酸素濃度が均一化されるので、吸気中の二酸化炭素濃度或いは酸素濃度も均一化され、燃焼変動を抑制することができる。   In the above configuration, the fuel added to the exhaust gas reacts with oxygen in the exhaust gas purification device to generate carbon dioxide, and the exhaust gas containing carbon dioxide is returned to the intake side as EGR gas. Therefore, if the fuel addition timing varies, the carbon dioxide concentration or oxygen concentration in the exhaust gas fluctuates, so that the carbon dioxide concentration or oxygen concentration in the intake air also fluctuates, causing combustion fluctuations in the internal combustion engine. Therefore, the fuel addition device adds fuel in synchronization with the crank angle in each cycle of the internal combustion engine during operation of the exhaust gas recirculation device. As a result, the carbon dioxide concentration or oxygen concentration in the exhaust gas is made uniform, so the carbon dioxide concentration or oxygen concentration in the intake air is also made uniform, and combustion fluctuations can be suppressed.

上記の内燃機関の制御装置の一態様では、前記燃料添加装置は、前記内燃機関のクランク角が所定クランク角となる度に燃料を添加する。なお、この場合、内燃機関のサイクル中に複数回燃料添加を行ってもかまわない。   In one aspect of the control device for an internal combustion engine, the fuel addition device adds fuel each time the crank angle of the internal combustion engine reaches a predetermined crank angle. In this case, fuel addition may be performed a plurality of times during the cycle of the internal combustion engine.

好適な例では、前記排気浄化装置は粒子状物質除去装置であり、前記燃料添加装置は、燃料を添加することにより前記粒子状物質除去装置を昇温し再生する。   In a preferred example, the exhaust purification device is a particulate matter removal device, and the fuel addition device raises the temperature of the particulate matter removal device and regenerates it by adding fuel.

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

[装置構成]
図1は、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置100の概略構成を示すブロック図である。なお、図1において、実線の矢印は吸気及び排気の流れを示し、破線の矢印は制御信号を示す。
[Device configuration]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a control device 100 for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, solid arrows indicate the flow of intake and exhaust, and broken arrows indicate control signals.

図1において、内燃機関の制御装置100は、内燃機関10として直列4気筒のディーゼルエンジンを備える。内燃機関10の各気筒は、吸気マニホールド11及び排気マニホールド12に接続されている。内燃機関10は、各気筒に設けられた燃料噴射弁15と、各燃料噴射弁15に対して高圧の燃料を供給するコモンレール14とを備え、コモンレールには不図示の燃料ポンプにより燃料が高圧状態で供給される。クランク角センサ18は、内燃機関10のクランク角を検出し、検出信号S2をECU7へ供給する。   In FIG. 1, an internal combustion engine control device 100 includes an in-line four-cylinder diesel engine as the internal combustion engine 10. Each cylinder of the internal combustion engine 10 is connected to an intake manifold 11 and an exhaust manifold 12. The internal combustion engine 10 includes a fuel injection valve 15 provided in each cylinder, and a common rail 14 that supplies high-pressure fuel to each fuel injection valve 15, and the fuel is in a high-pressure state on the common rail by a fuel pump (not shown). Supplied in. The crank angle sensor 18 detects the crank angle of the internal combustion engine 10 and supplies a detection signal S2 to the ECU 7.

吸気マニホールド11に接続された吸気通路20には、内燃機関10への流入空気量を計測するエアフローメータ21と、スロットル22弁と、ターボチャージャ23のコンプレッサ23aと、吸気を冷却するインタークーラ24とが設けられている。一方、排気マニホールド12に接続された排気通路25には、ターボチャージャ23のタービン23bと、DPF(Diesel Particulate Filter)30が設けられている。   In an intake passage 20 connected to the intake manifold 11, an air flow meter 21 that measures the amount of air flowing into the internal combustion engine 10, a throttle 22 valve, a compressor 23 a of a turbocharger 23, and an intercooler 24 that cools intake air. Is provided. On the other hand, a turbine 23 b of a turbocharger 23 and a DPF (Diesel Particulate Filter) 30 are provided in the exhaust passage 25 connected to the exhaust manifold 12.

また、気筒毎に設けられた燃料噴射弁15とは別に、未燃燃料を噴射する燃料添加弁17が排気マニホールド12に設けられている。本実施形態では、燃料添加弁17は、排気通路25上のDPF30に堆積する粒子状物質(PM:Particulate Matter)の再生を行うために使用される。即ち、燃料添加弁17により排気に燃料を添加してDPF30を昇温し、DPF30に捕集されたPMを燃焼させて処理する。   In addition to the fuel injection valve 15 provided for each cylinder, a fuel addition valve 17 for injecting unburned fuel is provided in the exhaust manifold 12. In this embodiment, the fuel addition valve 17 is used to regenerate particulate matter (PM) that accumulates in the DPF 30 on the exhaust passage 25. That is, fuel is added to the exhaust gas by the fuel addition valve 17 to raise the temperature of the DPF 30, and the PM collected in the DPF 30 is burned and processed.

内燃機関の制御装置100は、ターボチャージャの下流側からEGRガスと取り出すEGR装置(以下、「低圧ループEGR装置」と呼ぶ。)を備える。具体的には、図示のように、排気通路25上のDPF30より下流側の位置と、吸気通路20のコンプレッサ23aより上流側の位置とを接続するEGR通路35が設けられている。EGR通路35には、EGRガスを冷却するEGRクーラ36と、EGRガス量を制御するためのEGR弁37とが設けられている。   The control device 100 for an internal combustion engine includes an EGR device (hereinafter referred to as a “low pressure loop EGR device”) that extracts EGR gas from the downstream side of the turbocharger. Specifically, as shown in the figure, an EGR passage 35 that connects a position downstream of the DPF 30 on the exhaust passage 25 and a position upstream of the compressor 23a of the intake passage 20 is provided. The EGR passage 35 is provided with an EGR cooler 36 that cools the EGR gas and an EGR valve 37 that controls the amount of EGR gas.

内燃機関の制御装置100の各要素は、ECU7により制御されている。具体的には、ECU7は、スロットル弁22に制御信号S1を送りスロットル弁22の開度を制御する。また、ECU7は、燃料噴射弁15に制御信号S3を送って燃料噴射量を制御するとともに、燃料添加弁17に制御信号S4を送って燃料添加タイミング及び燃料添加量を制御する。さらに、ECU7は、EGR弁37に制御信号S5を送ってその開度を制御する。なお、ECU7は内燃機関の制御装置100の他の構成要素の制御も行うが、本実施形態と特に関係の無い部分については説明を省略する。   Each element of the control device 100 for the internal combustion engine is controlled by the ECU 7. Specifically, the ECU 7 controls the opening degree of the throttle valve 22 by sending a control signal S1 to the throttle valve 22. The ECU 7 sends a control signal S3 to the fuel injection valve 15 to control the fuel injection amount, and sends a control signal S4 to the fuel addition valve 17 to control the fuel addition timing and the fuel addition amount. Further, the ECU 7 sends a control signal S5 to the EGR valve 37 to control its opening. The ECU 7 also controls other components of the control device 100 for the internal combustion engine, but description of portions that are not particularly related to the present embodiment is omitted.

[PM再生処理]
次に、本実施形態によるDPF30のPM再生処理について説明する。DPF30は、例えばセラミック多孔質フィルタなどにより構成され、排気中のPMを捕集する。しかし、捕集されたPMはフィルタ上に堆積するため、PMを捕集し続けると、フィルタが目詰まりを生じる。よって、ある程度の量のPMがフィルタに堆積したときに、DPF30を通過する排気中に燃料を添加して排気温度を上昇させ、DPF30に堆積したPMを燃焼させて除去する必要がある。この処理を「PM再生」と呼ぶ。
[PM regeneration processing]
Next, the PM regeneration process of the DPF 30 according to the present embodiment will be described. The DPF 30 is composed of, for example, a ceramic porous filter and collects PM in the exhaust. However, since the collected PM accumulates on the filter, if the PM is continuously collected, the filter is clogged. Therefore, when a certain amount of PM is deposited on the filter, it is necessary to add fuel to the exhaust gas passing through the DPF 30 to raise the exhaust gas temperature, and to burn and remove the PM deposited on the DPF 30. This process is called “PM regeneration”.

本実施形態では、燃料添加弁17によりPM再生のための燃料添加を行う。具体的には、ECU7は、PM再生が必要となったときに、燃料添加弁17へ制御信号S4を送り、所定量の燃料を噴射させる。なお、PM再生は、DPF30に所定量以上のPMが堆積したときに行われる。DPF30内のPM堆積量は例えばDPF30の前後の排気圧力差などに基づいて推定することができ、その推定堆積量が所定値を超えた場合にECU7はPM再生要求があると判断し、PM再生処理を行う。なお、PMの堆積量の検出方法やPM再生を行う条件などに関しては、既知の各種の方法を適用することができる。   In the present embodiment, fuel addition for PM regeneration is performed by the fuel addition valve 17. Specifically, the ECU 7 sends a control signal S4 to the fuel addition valve 17 to inject a predetermined amount of fuel when PM regeneration is necessary. The PM regeneration is performed when a predetermined amount or more of PM is deposited on the DPF 30. The amount of PM accumulated in the DPF 30 can be estimated based on, for example, the difference in exhaust pressure before and after the DPF 30. When the estimated amount of accumulation exceeds a predetermined value, the ECU 7 determines that there is a PM regeneration request, and PM regeneration Process. Various known methods can be applied to the method for detecting the amount of accumulated PM, conditions for performing PM regeneration, and the like.

PM再生処理においては、ECU7は、まず必要な燃料添加量を算出し、複数回にわたり燃料添加弁17から燃料添加を実施する。図2(A)及び(B)はPM再生処理における燃料添加タイミング例を示す。   In the PM regeneration process, the ECU 7 first calculates a necessary fuel addition amount and performs fuel addition from the fuel addition valve 17 a plurality of times. 2A and 2B show examples of fuel addition timing in the PM regeneration process.

図2(B)は、内燃機関のサイクルとは無関係に燃料添加を行った例である。内燃機関の1サイクルはクランク角(CA)720度に相当する。図2(B)の例では、燃料添加が実施されるサイクルと、燃料添加が実施されないサイクルとが混在している。また、燃料添加が実施されるサイクルでも、1サイクル中の燃料添加タイミング(即ち、燃料添加が実施されるときのクランク角)はまちまちである。燃料添加により、燃料中の炭化水素(HC)と排気中の酸素(O)とが反応して二酸化炭素(CO)が発生するため、燃料添加後に排気中のCO濃度が上昇する。この排気は、EGRガスとして吸気側へ戻されるため、吸気中のCO濃度も上昇する。図2(B)に示す例のように、燃料添加タイミングがばらばらであると、吸気中のCO濃度が変動するため、内燃機関の燃焼状態が変動してしまう。 FIG. 2B shows an example in which fuel addition is performed regardless of the cycle of the internal combustion engine. One cycle of the internal combustion engine corresponds to a crank angle (CA) of 720 degrees. In the example of FIG. 2B, a cycle in which fuel addition is performed and a cycle in which fuel addition is not performed are mixed. Further, even in the cycle in which fuel addition is performed, the timing of fuel addition in one cycle (that is, the crank angle when fuel addition is performed) varies. By adding the fuel, hydrocarbon (HC) in the fuel and oxygen (O 2 ) in the exhaust gas react to generate carbon dioxide (CO 2 ), so that the CO 2 concentration in the exhaust gas increases after the fuel addition. Since this exhaust gas is returned to the intake side as EGR gas, the CO 2 concentration in the intake air also increases. As in the example shown in FIG. 2B, when the fuel addition timing is varied, the CO 2 concentration in the intake air varies, so that the combustion state of the internal combustion engine varies.

これに対し、図2(A)は本実施形態による燃料添加タイミングを示す。本実施形態では、PM再生を実施する場合であって、EGR装置が動作している場合、内燃機関の各サイクルにおいて、同一のクランク角で燃料添加を実施する。即ち、燃料添加は内燃機関のクランク角に同期しており、内燃機関の1サイクルに相当するクランク角0〜720度のうち所定のクランク角(以下、「X度」とする。)において燃料添加が実施される。これにより、燃料添加が継続的に行われている間は、排気中のCO濃度は一定となり、図2(A)に示すように吸気中のCO濃度も一定となる。よって、吸気中のCO濃度の変動が無くなるので、燃焼状態の変動を防止することができる。 On the other hand, FIG. 2 (A) shows the fuel addition timing according to the present embodiment. In this embodiment, when PM regeneration is performed and the EGR device is operating, fuel addition is performed at the same crank angle in each cycle of the internal combustion engine. That is, the fuel addition is synchronized with the crank angle of the internal combustion engine, and the fuel addition is performed at a predetermined crank angle (hereinafter referred to as “X degree”) among crank angles 0 to 720 degrees corresponding to one cycle of the internal combustion engine. Is implemented. Thus, while the fuel addition is continuously performed, the CO 2 concentration in the exhaust gas becomes constant, and the CO 2 concentration in the intake air also becomes constant as shown in FIG. Therefore, since fluctuations in the CO 2 concentration in the intake air are eliminated, fluctuations in the combustion state can be prevented.

なお、図2(A)の例では、内燃機関の1サイクル中に燃料添加を1回行っている。この場合、燃料添加はクランク角720度間隔で実施される。しかし、本発明では、燃料添加を行うクランク角の間隔(以下、「燃料添加サイクル」と呼ぶ。)は720度には限られない。例えば、内燃機関の1サイクル中に2回の燃料添加を実施する場合には、クランク角360度ごとに燃料添加を実施すればよい。この場合、上記の例では、内燃機関の各サイクルにおいて、クランク角がX度のときと、(X+360)度のときに燃料添加を実施すればよい。同様に、さらに燃料添加タイミングの間隔を短くし、クランク角180度ごとに燃料添加を行うこととしてもよい。   In the example of FIG. 2A, fuel is added once during one cycle of the internal combustion engine. In this case, fuel addition is performed at intervals of 720 degrees of crank angle. However, in the present invention, the interval of the crank angle at which fuel is added (hereinafter referred to as “fuel addition cycle”) is not limited to 720 degrees. For example, when fuel is added twice during one cycle of the internal combustion engine, the fuel may be added at every crank angle of 360 degrees. In this case, in the above example, in each cycle of the internal combustion engine, fuel addition may be performed when the crank angle is X degrees and (X + 360) degrees. Similarly, the fuel addition timing interval may be further shortened, and fuel addition may be performed every crank angle of 180 degrees.

次に、燃料添加サイクルについて検討する。理論上は、クランク角180度ごとに燃料添加を行うと、内燃機関の1回の爆発に対して1回の燃料添加が実施されることになり好ましい。しかし、実際問題としては、燃料添加弁17からの噴射量の精度による制約がある。燃料噴射弁は、噴射量が十分に多い場合には精度よく噴射量を制御できるが、噴射量が少ないと1回あたりの噴射量の誤差が大きくなり、噴射量の精度が低下するという性質がある。よって、理論上はクランク角180度ごとに燃料添加を行うことが望ましいが、1回あたりの噴射量が、噴射量の精度を維持できる最低限の噴射量(以下、「最低噴射量」と呼ぶ。)より小さくなる場合は、クランク角360度又は720度ごとに燃料噴射を行うようにして、1回あたりの燃料添加量を最低噴射量以上とすることが好ましい。このように、燃料添加サイクルは、現実的には燃料添加弁の能力、精度を考慮して決定することが好ましい。   Next, the fuel addition cycle will be examined. Theoretically, it is preferable to add fuel at every crank angle of 180 degrees since one fuel addition is performed for one explosion of the internal combustion engine. However, as a practical problem, there is a limitation due to the accuracy of the injection amount from the fuel addition valve 17. The fuel injection valve can accurately control the injection amount when the injection amount is sufficiently large, but if the injection amount is small, the error of the injection amount per one time becomes large and the accuracy of the injection amount decreases. is there. Therefore, in theory, it is desirable to add fuel at every crank angle of 180 degrees, but the injection amount per time is the minimum injection amount that can maintain the accuracy of the injection amount (hereinafter referred to as “minimum injection amount”). .) When smaller, it is preferable to perform fuel injection every 360 degrees or 720 degrees so that the amount of fuel added per time is equal to or greater than the minimum injection amount. Thus, it is preferable to determine the fuel addition cycle in consideration of the ability and accuracy of the fuel addition valve in practice.

図3は、本実施形態による燃料添加処理のフローチャートである。なお、この例では、内燃機関の1サイクル中に、クランク角=X度のタイミングで1回の燃料添加を行うものとする。即ち、添加サイクルは、クランク角720度である。   FIG. 3 is a flowchart of the fuel addition process according to the present embodiment. In this example, it is assumed that one fuel addition is performed at a timing of crank angle = X degrees during one cycle of the internal combustion engine. That is, the addition cycle is a crank angle of 720 degrees.

まず、ECU7は、PM再生要求があるか否かを判定する(ステップS101)。一例としては、前述のように、例えばDPF30におけるPM堆積量を検出又は推定し、所定の堆積量を超える場合にPM再生要求ありと判断する。PM再生要求が無い場合(ステップS101;No)、処理は終了する。   First, the ECU 7 determines whether or not there is a PM regeneration request (step S101). As an example, as described above, for example, the PM accumulation amount in the DPF 30 is detected or estimated, and when a predetermined accumulation amount is exceeded, it is determined that there is a PM regeneration request. If there is no PM regeneration request (step S101; No), the process ends.

一方、PM再生要求がある場合(ステップS101:Yes)、ECU7は1回あたりの燃料添加量を算出する(ステップS102)。燃料添加量の算出方法について以下に説明する。PM再生のためにDPF30を昇温する目標温度は予め決定されており、ECU7はこれを記憶している。ECU7は、例えば温度センサによりDPF30の温度、又は、DPF30に流入する排気温を検出することにより、現在のDPF30の温度を検出又は推定する。そして、現在のDPF30の温度と目標温度との差、即ち、DPF30を昇温すべき昇温量ΔTを算出する。そして、以下の式(1)によりDPF30を昇温するための必要エネルギーを求め、式(2)により1回あたりの燃料添加量を算出する。   On the other hand, when there is a PM regeneration request (step S101: Yes), the ECU 7 calculates the fuel addition amount per time (step S102). A method for calculating the fuel addition amount will be described below. The target temperature for raising the temperature of the DPF 30 for PM regeneration is determined in advance, and the ECU 7 stores this. The ECU 7 detects or estimates the current temperature of the DPF 30 by, for example, detecting the temperature of the DPF 30 or the exhaust gas temperature flowing into the DPF 30 using a temperature sensor. Then, a difference between the current temperature of the DPF 30 and the target temperature, that is, a temperature increase amount ΔT for increasing the temperature of the DPF 30 is calculated. Then, the required energy for raising the temperature of the DPF 30 is obtained by the following equation (1), and the fuel addition amount per time is calculated by the equation (2).

(必要エネルギー)=(添加サイクル中の空気流量)×(昇温量ΔT)×比熱 (1)
(燃料添加量)=(必要エネルギー)/(単位量の燃料による発熱量) (2)
こうして、1回の燃料添加量を算出すると、ECU7は、クランク角センサ18からの検出信号S2を参照し、クランク角が所定の燃料噴射クランク角(X度)になったときに(ステップS103;Yes)、燃料添加弁17に制御信号S4を送って燃料添加を実施する(ステップS104)。そして、ECU7は、DPF30が目標温度に達したか否かを判定し(ステップS105)、目標温度に達した場合には処理を終了する。一方、DPF30が目標温度に達しない場合、処理はステップS103へ戻り、燃料添加を繰り返す。
(Required energy) = (Air flow rate during addition cycle) × (temperature increase ΔT) × specific heat (1)
(Fuel addition amount) = (Required energy) / (Heat generation amount by unit amount of fuel) (2)
When the fuel addition amount per time is calculated in this way, the ECU 7 refers to the detection signal S2 from the crank angle sensor 18 and when the crank angle reaches a predetermined fuel injection crank angle (X degrees) (step S103; Yes), a control signal S4 is sent to the fuel addition valve 17 to perform fuel addition (step S104). Then, the ECU 7 determines whether or not the DPF 30 has reached the target temperature (step S105), and ends the process when the target temperature has been reached. On the other hand, when the DPF 30 does not reach the target temperature, the process returns to step S103 and the fuel addition is repeated.

以上説明したように、本実施形態では、PM再生処理において、クランク角に同期して、内燃機関の各サイクル中の所定のクランク角のタイミングで燃料添加を実施するので、排気中のCO濃度を一定にすることができる。その結果EGR装置により吸気側へ環流するCO濃度も一定に維持することができ、内燃機関の燃焼変動を防止することができる。 As described above, in the present embodiment, in the PM regeneration process, fuel is added at the timing of a predetermined crank angle in each cycle of the internal combustion engine in synchronization with the crank angle, so the CO 2 concentration in the exhaust gas Can be made constant. As a result, the CO 2 concentration circulating to the intake side by the EGR device can also be kept constant, and combustion fluctuations of the internal combustion engine can be prevented.

[変形例1]
上記の実施形態では、内燃機関の制御装置100は、低圧ループEGR装置のみを備えている。その代わりに、低圧ループEGR装置と高圧ループEGR装置の両方を備える内燃機関の制御装置に対して本発明を適用することも可能である。そのような内燃機関の制御装置の一例を図4に示す。
[Modification 1]
In the above embodiment, the control device 100 for the internal combustion engine includes only the low-pressure loop EGR device. Instead, it is also possible to apply the present invention to a control device for an internal combustion engine that includes both a low pressure loop EGR device and a high pressure loop EGR device. An example of such a control device for an internal combustion engine is shown in FIG.

図4において、排気通路25のタービン23bの上流位置と、吸気通路20のインタークーラ24より下流位置とは、EGR通路31により接続されている。EGR通路31には、EGR量を制御するためのEGR弁33が設けられている。なお、このようにEGR経路がターボチャージャの上流側にあるEGR装置を、以下「高圧ループEGR装置」と呼ぶ。   In FIG. 4, the upstream position of the turbine 23 b in the exhaust passage 25 and the downstream position from the intercooler 24 in the intake passage 20 are connected by an EGR passage 31. The EGR passage 31 is provided with an EGR valve 33 for controlling the EGR amount. The EGR device having the EGR path upstream of the turbocharger is hereinafter referred to as a “high pressure loop EGR device”.

なお、本発明は、基本的に低圧ループEGR装置を備える内燃機関の制御装置に適用することが有効であるが、高圧ループEGR装置のみを備える内燃機関の制御装置であっても、添加燃料がEGRガスを通じて吸気に混入しうるような構成のものには適用の余地がある。   The present invention is basically effective when applied to a control device for an internal combustion engine having a low-pressure loop EGR device. However, even in a control device for an internal combustion engine having only a high-pressure loop EGR device, the added fuel is There is room for application to a configuration that can be mixed into the intake air through EGR gas.

[変形例2]
上記の実施形態では、DPF30のPM再生のために、燃料添加弁17により排気に燃料が添加されている。これに対し、排気通路にNOx吸蔵還元型の触媒を備える内燃機関の制御装置においては、排気の空燃比を一時的にリッチとして、触媒に吸蔵されたNOxを還元させるために排気に燃料を添加することが行われる(一般的に「リッチスパイク」とも呼ばれる。)。このような目的で排気中に燃料を添加する場合にも本発明を適用することができる。即ち、ECU7は、リッチスパイクを行う際に、図2(A)に示すように、内燃機関の各サイクルでクランク角に同期して所定のクランク角のタイミングで燃料添加を実施すればよい。
[Modification 2]
In the above embodiment, fuel is added to the exhaust by the fuel addition valve 17 for PM regeneration of the DPF 30. In contrast, in a control device for an internal combustion engine having a NOx occlusion reduction type catalyst in the exhaust passage, the air-fuel ratio of the exhaust gas is temporarily made rich, and fuel is added to the exhaust gas in order to reduce the NOx occluded in the catalyst. (Generally referred to as “rich spikes”). The present invention can also be applied to the case where fuel is added to the exhaust for such a purpose. That is, when performing the rich spike, the ECU 7 may add fuel at a predetermined crank angle timing in synchronization with the crank angle in each cycle of the internal combustion engine, as shown in FIG.

実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram of a control device for an internal combustion engine according to an embodiment. 燃料添加タイミングの例を示す図である。It is a figure which shows the example of a fuel addition timing. 燃料添加処理のフローチャートである。It is a flowchart of a fuel addition process. 変形例に係る内燃機関の制御装置の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the control apparatus of the internal combustion engine which concerns on a modification.

符号の説明Explanation of symbols

7 ECU
10 内燃機関(エンジン)
17 燃料添加弁
20 吸気通路
23 ターボチャージャ
25 排気通路
30 DPF
31、35 EGR通路
33、37 EGR弁
7 ECU
10 Internal combustion engine
17 Fuel addition valve 20 Intake passage 23 Turbocharger 25 Exhaust passage 30 DPF
31, 35 EGR passage 33, 37 EGR valve

Claims (3)

内燃機関の制御装置であって、
吸気通路に設けられたコンプレッサ及び排気通路に設けられたタービンを有するターボチャージャと、
前記排気通路上の前記タービンより下流側に設けられた排気浄化装置と、
前記排気通路上の前記排気浄化装置より下流側の位置から、前記吸気通路上の前記コンプレッサより上流側の位置へ排気を環流させる排気環流装置と、
前記排気浄化装置を流れる排気に燃料を添加する燃料添加装置と、を備え、
前記燃料添加装置は、前記排気環流装置の動作中は、前記内燃機関の各サイクルにおいてクランク角に同期して燃料を添加することを特徴とする内燃機関の制御装置。
A control device for an internal combustion engine,
A turbocharger having a compressor provided in the intake passage and a turbine provided in the exhaust passage;
An exhaust gas purification device provided downstream of the turbine on the exhaust passage;
An exhaust gas recirculation device that circulates exhaust gas from a position downstream of the exhaust purification device on the exhaust passage to a position upstream of the compressor on the intake passage;
A fuel addition device for adding fuel to the exhaust gas flowing through the exhaust purification device,
The control device for an internal combustion engine, wherein the fuel addition device adds fuel in synchronization with a crank angle in each cycle of the internal combustion engine during operation of the exhaust gas recirculation device.
前記燃料添加装置は、前記内燃機関のクランク角が所定クランク角となる度に燃料を添加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。   2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the fuel addition device adds fuel each time the crank angle of the internal combustion engine reaches a predetermined crank angle. 前記排気浄化装置は粒子状物質除去装置であり、前記燃料添加装置は、燃料を添加することにより前記粒子状物質除去装置を昇温し再生す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。   3. The exhaust gas purification device is a particulate matter removal device, and the fuel addition device raises the temperature of the particulate matter removal device and regenerates it by adding fuel. Control device for internal combustion engine.
JP2007011762A 2007-01-22 2007-01-22 Control device for internal combustion engine Pending JP2008175194A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007011762A JP2008175194A (en) 2007-01-22 2007-01-22 Control device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007011762A JP2008175194A (en) 2007-01-22 2007-01-22 Control device for internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008175194A true JP2008175194A (en) 2008-07-31

Family

ID=39702377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007011762A Pending JP2008175194A (en) 2007-01-22 2007-01-22 Control device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008175194A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010002004A1 (en) 2008-07-04 2010-01-07 保土谷化学工業株式会社 Carbon fiber and composite material
CN106677911A (en) * 2015-11-05 2017-05-17 福特环球技术公司 Methods and systems for open loop and closed loop control of exhaust gas recirculation system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10288067A (en) * 1998-02-23 1998-10-27 Denso Corp Exhaust emission control device of internal combustion engine
JPH1144245A (en) * 1997-07-30 1999-02-16 Nissan Motor Co Ltd Exhaust emission control device for cylinder direct fuel injection type spark ignition engine
JP2001140631A (en) * 1999-11-16 2001-05-22 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Method and apparatus for purifying exhaust gas of an internal combustion engine
JP2002115532A (en) * 2000-10-06 2002-04-19 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2004052688A (en) * 2002-07-22 2004-02-19 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2005076508A (en) * 2003-08-29 2005-03-24 Nissan Motor Co Ltd Exhaust gas recirculation device for engine
JP2006200362A (en) * 2005-01-17 2006-08-03 Toyota Motor Corp Exhaust gas purification device for hybrid vehicle

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1144245A (en) * 1997-07-30 1999-02-16 Nissan Motor Co Ltd Exhaust emission control device for cylinder direct fuel injection type spark ignition engine
JPH10288067A (en) * 1998-02-23 1998-10-27 Denso Corp Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2001140631A (en) * 1999-11-16 2001-05-22 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Method and apparatus for purifying exhaust gas of an internal combustion engine
JP2002115532A (en) * 2000-10-06 2002-04-19 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2004052688A (en) * 2002-07-22 2004-02-19 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2005076508A (en) * 2003-08-29 2005-03-24 Nissan Motor Co Ltd Exhaust gas recirculation device for engine
JP2006200362A (en) * 2005-01-17 2006-08-03 Toyota Motor Corp Exhaust gas purification device for hybrid vehicle

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010002004A1 (en) 2008-07-04 2010-01-07 保土谷化学工業株式会社 Carbon fiber and composite material
CN106677911A (en) * 2015-11-05 2017-05-17 福特环球技术公司 Methods and systems for open loop and closed loop control of exhaust gas recirculation system
CN106677911B (en) * 2015-11-05 2021-07-06 福特环球技术公司 Method and system for open-loop and closed-loop control of an exhaust gas recirculation system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8266893B2 (en) Exhaust gas purification apparatus of internal combustion engine
US9051859B2 (en) Exhaust gas purification device and control method for exhaust gas purification device
JP2006233936A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2005048715A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2005291100A (en) Exhaust emission control device for engine
JP5229400B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2010031703A (en) Control device for engine
JP5125298B2 (en) Fuel supply control device for internal combustion engine
JP2006132392A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP4941079B2 (en) Exhaust gas recirculation control device for internal combustion engine
US20190293617A1 (en) Method for estimating exhaust gas state of engine, method for determining abnormality of catalyst, and catalyst abnormality determination device for an engine
WO2016132875A1 (en) Exhaust gas purification system for internal combustion engine, internal combustion engine, and exhaust gas purification method for internal combustion engine
JP2008175194A (en) Control device for internal combustion engine
JP6769281B2 (en) Internal combustion engine system
CN107407175B (en) Exhaust gas purification system and catalyst regeneration method
US10392986B2 (en) Exhaust purification system, and control method for exhaust purification system
JP4775282B2 (en) Exhaust control device for internal combustion engine
JP4412218B2 (en) Control device for internal combustion engine and exhaust temperature estimation method for internal combustion engine
JP4613787B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
US20190292961A1 (en) Method for estimating exhaust gas state of engine, method for determining abnormality of catalyst, and catalyst abnormality determination device for an engine
JP4063743B2 (en) Fuel injection timing control device for internal combustion engine
JP4630716B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP7106923B2 (en) Engine exhaust gas state estimation method, catalyst abnormality determination method, and engine catalyst abnormality determination device
JP7106922B2 (en) Engine exhaust gas state estimation method, catalyst abnormality determination method, and engine catalyst abnormality determination device
JP2009002179A (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091027

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110223

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110301

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110412

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111018

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120228