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JP2018155175A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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JP2018155175A
JP2018155175A JP2017052461A JP2017052461A JP2018155175A JP 2018155175 A JP2018155175 A JP 2018155175A JP 2017052461 A JP2017052461 A JP 2017052461A JP 2017052461 A JP2017052461 A JP 2017052461A JP 2018155175 A JP2018155175 A JP 2018155175A
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JP
Japan
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egr
catalyst
passage
internal combustion
combustion engine
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Application number
JP2017052461A
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Japanese (ja)
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宮下 茂樹
Shigeki Miyashita
茂樹 宮下
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】EGR実行領域の過剰な縮小化を抑制しつつ、EGR通路における新気の逆流が許容できない場合にはEGR弁を確実に閉弁することで通路の新気の逆流が防止する。【解決手段】本発明の内燃機関の制御装置は、EGR装置と触媒とを備える内燃機関に適用される。EGR装置は、内燃機関の排気経路と吸気経路とを接続するEGR通路とEGR通路に設置されたEGR弁とを備える。触媒は酸素吸蔵能を有し、EGR通路が排気経路に接続する部分より下流側の排気経路に配置される。制御装置は、EGR装置によりEGRガスを循環させる領域であるEGR実行領域のうち高負荷側にある領域では、触媒の酸素吸蔵量が基準量より大きい場合のEGR弁の開度を、酸素吸蔵量が基準量以下である場合のEGR弁の開度よりも小さな開度とするように構成されている。【選択図】図2To prevent backflow of fresh air in a passage by reliably closing a EGR valve when the backflow of fresh air in an EGR passage cannot be permitted while suppressing excessive reduction of an EGR execution region. A control device for an internal combustion engine of the present invention is applied to an internal combustion engine including an EGR device and a catalyst. The EGR device includes an EGR passage that connects an exhaust path and an intake path of an internal combustion engine, and an EGR valve that is installed in the EGR passage. The catalyst has an oxygen storage capacity and is disposed in the exhaust path downstream of the portion where the EGR passage is connected to the exhaust path. In a region on the high load side in the EGR execution region, which is a region where EGR gas is circulated by the EGR device, the control device determines the opening of the EGR valve when the oxygen storage amount of the catalyst is larger than the reference amount, as the oxygen storage amount. Is configured to have an opening smaller than the opening of the EGR valve in the case where is less than the reference amount. [Selection] Figure 2

Description

本発明は、EGR装置を備える内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine including an EGR device.

特許文献1には、排気ガスの一部を、EGR通路を介して吸気通路に再循環させるEGR装置を備えた内燃機関の制御に関する技術が開示されている。特許文献1において、EGR通路の排気通路との接続部側は、排気通路のタービン上流側に接続する通路と、タービン下流側に接続する通路とに分岐し、分岐部には切り替え弁が設置されている。切り替え弁の制御により、EGRガスの還流経路は、タービン上流側に接続する通路を含む経路と、タービン下流側に接続する通路を含む経路との間で選択的に切り替えられる。特許文献1の制御では、過給圧が排気系の排圧より大きい場合には、タービン上流側に接続された通路に切り替えられ、タービン上流側のより高圧な排気ガスがEGRガスとして取り出される。これにより、過給圧が高くなる場合のEGRガスの還流を可能としている。   Patent Document 1 discloses a technique related to control of an internal combustion engine provided with an EGR device that recirculates a part of exhaust gas to an intake passage through an EGR passage. In Patent Document 1, the connection portion side of the EGR passage to the exhaust passage branches into a passage connected to the turbine upstream side of the exhaust passage and a passage connected to the turbine downstream side, and a switching valve is installed at the branch portion. ing. By the control of the switching valve, the EGR gas recirculation path is selectively switched between a path including a path connected to the turbine upstream side and a path including a path connected to the turbine downstream side. In the control of Patent Document 1, when the supercharging pressure is larger than the exhaust pressure of the exhaust system, the passage is connected to a passage connected to the upstream side of the turbine, and higher-pressure exhaust gas on the upstream side of the turbine is taken out as EGR gas. Thereby, the recirculation | reflux of EGR gas when a supercharging pressure becomes high is enabled.

特開2009−287435号公報JP 2009-287435 A

高負荷時には吸気圧が排気圧より大きくなり、EGR通路内を新気が逆流する場合がある。これに対し、システムが、タービン上流側に接続する分岐通路を有する特許文献1のような構成ではない場合、EGRガスの還流経路の切り替えによる逆流防止はできない。   When the load is high, the intake pressure becomes larger than the exhaust pressure, and fresh air may flow backward in the EGR passage. On the other hand, when the system is not configured as in Patent Document 1 having a branch passage connected to the upstream side of the turbine, it is impossible to prevent backflow by switching the EGR gas recirculation path.

他の新気の逆流の防止方法としては、例えば、吸気圧が排気圧より大きくなる場合にはEGR弁を閉弁させることが考えられる。しかし、低負荷から高負荷への変化に際し、EGR弁の閉弁が間に合わず、逆流が防止できないことが考えられる。逆流前にEGR弁を確実に閉弁できるようにするため、EGR実行領域を低負荷側に設定することが考えられる。しかしEGR実行領域を低負荷側に設定してEGR実行領域を狭めることは、燃費向上の観点からは好ましいものではない。   As another method for preventing the backflow of fresh air, for example, it is conceivable that the EGR valve is closed when the intake pressure becomes larger than the exhaust pressure. However, when changing from a low load to a high load, it is conceivable that the EGR valve does not close in time and the backflow cannot be prevented. In order to ensure that the EGR valve can be closed before the backflow, it is conceivable to set the EGR execution region to the low load side. However, setting the EGR execution area to the low load side to narrow the EGR execution area is not preferable from the viewpoint of improving fuel efficiency.

本発明は、以上の課題を解決することを目的として、EGR実行領域の過剰な縮小化を抑制しつつ、EGR通路における新気の逆流が許容できない場合には新気の逆流がより確実に防止されるよう、改良された内燃機関の制御装置を提供するものである。   In order to solve the above problems, the present invention suppresses excessive reduction of the EGR execution area, and more reliably prevents the backflow of fresh air when the backflow of fresh air in the EGR passage cannot be permitted. Therefore, an improved control device for an internal combustion engine is provided.

以上の目的を達成するため、本発明の内燃機関の制御装置は以下のように構成される。本発明が適用される内燃機関は、EGR装置と触媒とを備える。EGR装置は、内燃機関の排気の一部をEGRガスとして吸気経路に循環させる装置であって、内燃機関の排気経路と吸気経路とを接続するEGR通路と、EGR通路に設置され、EGR通路を開閉するEGR弁とを備える。触媒は、EGR通路が排気経路に接続する部分より下流側の排気経路に配置されている。この触媒は、排気中の酸素を吸蔵することができる。   In order to achieve the above object, the control apparatus for an internal combustion engine of the present invention is configured as follows. An internal combustion engine to which the present invention is applied includes an EGR device and a catalyst. The EGR device is a device that circulates a part of the exhaust gas of the internal combustion engine as EGR gas to the intake passage, and is installed in the EGR passage connecting the exhaust passage and the intake passage of the internal combustion engine, the EGR passage, and the EGR passage. And an EGR valve that opens and closes. The catalyst is disposed in the exhaust path downstream of the portion where the EGR passage is connected to the exhaust path. This catalyst can occlude oxygen in the exhaust.

本発明の内燃機関の制御装置は、EGR装置によりEGRガスを循環させる領域であるEGR実行領域のうち高負荷側にある領域では、触媒の酸素吸蔵量が基準量より大きい場合のEGR弁の開度を、酸素吸蔵量が基準量以下である場合のEGR弁の開度よりも小さな開度とするように構成されている。なお、ここで「小さな開度」には、開度をゼロ、即ちEGR弁を全閉とする場合を含むものとする。   The control device for an internal combustion engine according to the present invention opens the EGR valve when the oxygen storage amount of the catalyst is larger than the reference amount in the region on the high load side in the EGR execution region where the EGR gas is circulated by the EGR device. The degree is configured to be smaller than the opening degree of the EGR valve when the oxygen storage amount is equal to or less than the reference amount. Here, the “small opening” includes a case where the opening is zero, that is, the EGR valve is fully closed.

上記の制御によれば、触媒の酸素吸蔵量が少なく、新気が逆流しても触媒における酸素吸蔵を許容できる場合には、EGR実行領域におけるEGR弁の開度は通常通りに制御することができる。従ってEGR実行領域でのEGR量を通常通りに確保することができ、燃費の改善を図ることができる。一方、触媒の酸素吸蔵量が多く、触媒への新気の流入が許容できない場合には、高負荷側にあるEGR実行領域でのEGR弁の開度が、通常より小さな開度に設定される。これにより、運転領域が低負荷から、新気の逆流が発生しうる高負荷側に移行する際、新気の逆流が発生するより前にEGR弁を閉弁してEGR通路を閉鎖することができる。従ってEGR実行領域の縮小を抑えて燃費の改善を図りつつ、許容されない新気の逆流をより確実に抑制することができる。   According to the above control, when the oxygen storage amount of the catalyst is small and the oxygen storage in the catalyst can be allowed even if the fresh air flows backward, the opening degree of the EGR valve in the EGR execution region can be controlled as usual. it can. Therefore, the EGR amount in the EGR execution region can be ensured as usual, and the fuel efficiency can be improved. On the other hand, when the amount of oxygen stored in the catalyst is large and inflow of fresh air into the catalyst is not allowed, the opening degree of the EGR valve in the EGR execution region on the high load side is set to a smaller opening degree than usual. . As a result, when the operating region shifts from a low load to a high load side where a fresh air backflow can occur, the EGR valve can be closed and the EGR passage can be closed before the fresh air backflow occurs. it can. Accordingly, it is possible to more reliably suppress the unacceptable fresh air backflow while suppressing the reduction of the EGR execution area and improving the fuel consumption.

本発明の実施の形態にかかる内燃機関の制御装置およびその周辺機器を含むシステムの全体構成を模式的に示す図である。1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a system including a control device for an internal combustion engine and peripheral devices thereof according to an embodiment of the present invention. 実施の形態1におけるEGR実行領域について説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for illustrating an EGR execution area in the first embodiment. 実施の形態1におけるEGR実行領域について説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for illustrating an EGR execution area in the first embodiment. 実施の形態1の下流側触媒の酸素吸蔵量とUFリッチ継続時間との関係について説明するための図である。6 is a diagram for explaining a relationship between an oxygen storage amount of a downstream catalyst of Embodiment 1 and a UF rich duration time. FIG. 実施の形態1の制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for illustrating a control routine executed by the control device of the first embodiment. 実施の形態2におけるEGR実行領域について説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for illustrating an EGR execution area in the second embodiment. 実施の形態2の制御について説明するためのタイミングチャートである。6 is a timing chart for explaining control of the second embodiment.

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。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.

実施の形態1.
図1は本実施の形態1にかかる内燃機関の制御装置及びその周辺機器を含むシステムの全体構成を模式的に示す図である。図1のシステムにおいて、内燃機関本体2は複数の気筒4を備えている。図1には3つの気筒が図示されているが、気筒4の数及びその配列は限定されない。各気筒4の燃焼室に開口する吸気ポート(図示せず)には、吸気経路が接続されている。吸気経路は吸気マニホールド10と吸気通路14とを含む。吸気ポートには、サージタンクが一体化された吸気マニホールド10が接続されている。吸気マニホールド10には、外部から空気を吸入する吸気通路14が接続されている。吸気通路14には、吸気の上流側から順に、エアクリーナ16、エアフローメータ18、ターボ過給機のコンプレッサ20、インタークーラ22、及び電子制御式のスロットルバルブ24が設置されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a system including a control device for an internal combustion engine and its peripheral devices according to the first embodiment. In the system of FIG. 1, the internal combustion engine body 2 includes a plurality of cylinders 4. Although three cylinders are shown in FIG. 1, the number and arrangement of the cylinders 4 are not limited. An intake path is connected to an intake port (not shown) that opens to the combustion chamber of each cylinder 4. The intake path includes an intake manifold 10 and an intake passage 14. An intake manifold 10 integrated with a surge tank is connected to the intake port. An intake passage 14 is connected to the intake manifold 10 for sucking air from the outside. In the intake passage 14, an air cleaner 16, an air flow meter 18, a turbocharger compressor 20, an intercooler 22, and an electronically controlled throttle valve 24 are installed in this order from the upstream side of the intake air.

各気筒4の燃焼室に開口する排気ポート(図示せず)には、排気経路が接続されている。排気経路は排気マニホールド32と排気通路34とを含む。排気ポートには排気マニホールド32が接続されている。排気マニホールド32には、排気を外部に排出する排気通路34が接続されている。排気通路34には、排気の上流側から順に、ターボ過給機のタービン36、上流側触媒38、及び下流側触媒40が設置されている。上流側触媒38及び下流側触媒40は、共に、酸素を吸蔵可能な三元触媒である。   An exhaust path is connected to an exhaust port (not shown) that opens to the combustion chamber of each cylinder 4. The exhaust path includes an exhaust manifold 32 and an exhaust passage 34. An exhaust manifold 32 is connected to the exhaust port. An exhaust passage 34 is connected to the exhaust manifold 32 to exhaust the exhaust to the outside. A turbocharger turbine 36, an upstream catalyst 38, and a downstream catalyst 40 are installed in the exhaust passage 34 in order from the upstream side of the exhaust. Both the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40 are three-way catalysts capable of storing oxygen.

また、図1のシステムは、排気の一部を再循環させるEGR装置50を備えている。EGR装置50はEGR通路52を有している。EGR通路52は、排気の一部をEGRガスとして取り出すための通路であって、一端は、上流側触媒38と下流側触媒40との間の排気通路34に接続している。EGR通路52の他端は、EGRデリバリチャンバ54に連結し、EGRデリバリチャンバ54は吸気マニホールド10に接続している。EGR通路52には、EGRクーラ56とEGR弁58とが設置されている。EGR弁58は、EGR通路52内を流通するEGRガス量の調節に用いられる。なお、EGR通路52は、その吸気側の先端がEGRデリバリチャンバ54に連結している構成に限られず、吸気通路14及び吸気マニホールド10からなる吸気経路の何れかの位置に、直接連結している構成であってもよい。   The system of FIG. 1 also includes an EGR device 50 that recirculates a portion of the exhaust. The EGR device 50 has an EGR passage 52. The EGR passage 52 is a passage for taking out a part of the exhaust gas as EGR gas, and one end thereof is connected to the exhaust passage 34 between the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40. The other end of the EGR passage 52 is connected to the EGR delivery chamber 54, and the EGR delivery chamber 54 is connected to the intake manifold 10. An EGR cooler 56 and an EGR valve 58 are installed in the EGR passage 52. The EGR valve 58 is used to adjust the amount of EGR gas flowing through the EGR passage 52. Note that the EGR passage 52 is not limited to the configuration in which the tip on the intake side is connected to the EGR delivery chamber 54, and is directly connected to any position of the intake path including the intake passage 14 and the intake manifold 10. It may be a configuration.

図1のシステムは、その運転状態に関する情報を得るためのセンサを各所に備えている。例えば、吸気通路14に設置されたエアフローメータ18により、吸入空気量が計測される。また、吸気マニホールド10には、サージタンク内の圧力であるサージタンク圧P3を計測するための圧力センサ60が設置されている。また、排気通路34における上流側触媒38の下流かつ下流側触媒40の上流には、EGR通路52のEGR取り出し位置における排気圧Pegrinを計測するための排気圧センサ62が設置されている。   The system shown in FIG. 1 includes sensors for obtaining information related to the operation state at various places. For example, the amount of intake air is measured by an air flow meter 18 installed in the intake passage 14. The intake manifold 10 is provided with a pressure sensor 60 for measuring a surge tank pressure P3, which is a pressure in the surge tank. Further, an exhaust pressure sensor 62 for measuring the exhaust pressure Pegrin at the EGR extraction position of the EGR passage 52 is installed downstream of the upstream catalyst 38 and upstream of the downstream catalyst 40 in the exhaust passage 34.

上述した各種のセンサ及びアクチュエータは、制御装置70に電気的に接続されている。制御装置70はECU(Electronic Control Unit)である。制御装置70は、エンジンのシステム全体の制御を行うものであり、CPU、ROM、RAMを含むコンピュータを主体として構成されている。ROMには、後述する制御のルーチンを含む各種制御ルーチンが記憶されている。制御装置70は、各センサからの信号に基づいて各アクチュエータを操作することによって内燃機関を制御する。   The various sensors and actuators described above are electrically connected to the control device 70. The control device 70 is an ECU (Electronic Control Unit). The control device 70 controls the entire engine system, and is mainly composed of a computer including a CPU, a ROM, and a RAM. The ROM stores various control routines including a control routine described later. The control device 70 controls the internal combustion engine by operating each actuator based on a signal from each sensor.

上述したように、上流側触媒38及び下流側触媒40は三元触媒であり、触媒雰囲気が理論空燃比のときにNOx、HC、及びCOを最大効率で浄化する。また上流側触媒38及び下流側触媒40は酸素を吸蔵可能であり、流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときに過剰分の酸素を吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチ空燃比であるときに不足分の酸素を放出することによって、理論空燃比を維持する。従って、制御装置70は、上流側触媒38及び下流側触媒40の酸素吸蔵量を、適正な範囲に維持するように制御する。   As described above, the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40 are three-way catalysts, and purify NOx, HC, and CO with maximum efficiency when the catalyst atmosphere is at the stoichiometric air-fuel ratio. Further, the upstream side catalyst 38 and the downstream side catalyst 40 can store oxygen. When the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is a lean air-fuel ratio, the upstream side catalyst 38 and the downstream side catalyst 40 store excess oxygen, and the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is rich. The stoichiometric air-fuel ratio is maintained by releasing a deficient amount of oxygen. Therefore, the control device 70 controls the oxygen storage amounts of the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40 so as to maintain them in an appropriate range.

ところで、図1のような構成の、EGR装置50を備える内燃機関では、サージタンク圧P3と排気圧Pegrinとの関係により、吸気側からEGR通路52を介して排気側に新気が逆流することが起こり得る。   Incidentally, in the internal combustion engine having the EGR device 50 configured as shown in FIG. 1, fresh air flows back from the intake side to the exhaust side via the EGR passage 52 due to the relationship between the surge tank pressure P3 and the exhaust pressure Pegrin. Can happen.

EGR通路52における新気の逆流が発生すると、多量の酸素を含む新気は、下流側触媒40に直接流入することになる。ここで下流側触媒40が多くの酸素を吸蔵した状態である場合、逆流した新気を更に吸蔵することにより下流側触媒40は最大限に酸素を吸蔵し、もはやリーン空燃比下で排出される排気中のNOxを浄化できない状態となる(即ち、OSA(Oxygen Storage Ability)破綻状態となる)ことが起こりうる。従って、下流側触媒40の酸素吸蔵量が多い場合、EGR通路52から排気側への新気の逆流は許容できない。   When a reverse flow of fresh air occurs in the EGR passage 52, fresh air containing a large amount of oxygen flows directly into the downstream side catalyst 40. Here, when the downstream catalyst 40 is in a state where a large amount of oxygen is stored, the downstream catalyst 40 stores the maximum amount of oxygen by further storing the backflowed fresh air, and is no longer discharged at a lean air-fuel ratio. It may happen that NOx in the exhaust gas cannot be purified (that is, an OSA (Oxygen Storage Ability) failure state occurs). Therefore, when the oxygen storage amount of the downstream catalyst 40 is large, the backflow of fresh air from the EGR passage 52 to the exhaust side cannot be allowed.

一方、下流側触媒40の酸素吸蔵量が少ない場合、仮に、EGR通路52から新気が逆流しても、下流側触媒40で酸素を吸蔵することが可能であり、OSA破綻を起こすことはない。   On the other hand, if the oxygen storage amount of the downstream catalyst 40 is small, even if fresh air flows backward from the EGR passage 52, it is possible to store oxygen in the downstream catalyst 40, and OSA failure will not occur. .

以上の観点から、本実施の形態では下流側触媒40の酸素吸蔵量が基準量より多い場合と少ない場合とで、EGR実行領域を切り替える制御を行う。図2及び図3は、本実施の形態におけるEGR実行領域について説明するための図であり、図2は酸素吸蔵量が多い場合、図3は酸素吸蔵量が少ない場合のEGR実行領域を表している。   From the above viewpoint, in the present embodiment, control is performed to switch the EGR execution region depending on whether the oxygen storage amount of the downstream catalyst 40 is larger or smaller than the reference amount. 2 and 3 are diagrams for explaining the EGR execution region in the present embodiment. FIG. 2 shows the EGR execution region when the oxygen storage amount is large, and FIG. 3 shows the EGR execution region when the oxygen storage amount is small. Yes.

図2及び図3に示されるように、EGR実行領域は、エンジン回転速度と負荷とにより定義される。下流側触媒40の酸素吸蔵量が多く、新気の逆流が許容されない場合のEGR実行領域は、図2に示されるように、通常のEGR実行領域のうち高負荷側の一部がカットされた、狭いEGR実行領域Aとする。この狭いEGR実行領域Aは、EGR実行領域A内の低負荷側から、サージタンク圧P3>排気圧Pegrinとなるような高負荷側に切り替えられた場合にも、サージタンク圧P3>排気圧Pegrinとなって新気の逆流が起きる状態となるまでに、EGR弁58を閉弁するだけの時間的余裕が持てる範囲に設定する。つまり、この狭いEGR実行領域AでのEGR実行中であれば、EGR実行領域Aより高負荷側に移行する場合にも、EGR弁58を閉弁する時間を確保することができ、確実に新気の逆流を防止することができる。従って、意図しない新気の逆流による下流側触媒40の酸素吸蔵を防止することができる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the EGR execution area is defined by the engine speed and the load. As shown in FIG. 2, the EGR execution region when the oxygen storage amount of the downstream side catalyst 40 is large and the backflow of fresh air is not allowed, as shown in FIG. 2, a part on the high load side of the normal EGR execution region is cut. A narrow EGR execution area A is assumed. This narrow EGR execution region A is also switched from the low load side in the EGR execution region A to the high load side such that the surge tank pressure P3> the exhaust pressure Pegrin, and the surge tank pressure P3> the exhaust pressure Pegrin. Thus, the EGR valve 58 is set in a range that allows sufficient time to close the EGR valve 58 until a fresh air backflow occurs. In other words, if EGR is being executed in this narrow EGR execution area A, the time for closing the EGR valve 58 can be secured even when shifting to a higher load side than the EGR execution area A. Qi backflow can be prevented. Therefore, it is possible to prevent the downstream side catalyst 40 from being occluded by unintentional reverse flow of fresh air.

一方、図3に示されるように、下流側触媒40への新気の逆流が許容される場合には、EGR実行領域は、EGR実行領域Aより高負荷側に広い通常通りのEGR実行領域Bとする。このEGR実行領域Bでは、サージタンク圧P3>排気圧Pegrinとなり新気の逆流が発生した場合には、EGR弁58の閉弁が間に合わない場合もあり、この場合、下流側触媒40に新気が逆流する可能性がある。しかしながら、下流側触媒40の酸素吸蔵量は少ない状態であるため、意図しない新気の逆流による下流側触媒40の酸素吸蔵もある程度許容される。従って下流側触媒40の酸素吸蔵量が少ない状態の場合、広いEGR実行領域Bを選択することで、燃費向上が優先される。   On the other hand, as shown in FIG. 3, when the backflow of fresh air to the downstream side catalyst 40 is allowed, the EGR execution region is wider than the EGR execution region A and is a normal EGR execution region B that is wider on the high load side. And In this EGR execution region B, when the surge tank pressure P3> exhaust pressure Pegrin and a reverse flow of fresh air occurs, the EGR valve 58 may not close in time. May flow backward. However, since the amount of oxygen stored in the downstream catalyst 40 is small, oxygen storage in the downstream catalyst 40 due to unintended reverse flow of fresh air is allowed to some extent. Therefore, when the oxygen storage amount of the downstream catalyst 40 is small, the fuel efficiency improvement is given priority by selecting the wide EGR execution region B.

下流側触媒40への新気の逆流が許容されるか否か、即ち下流側触媒の酸素吸蔵量が基準量より少ないか否かは、下流側触媒40に空燃比リッチなガスが継続して流入した時間であるUFリッチ継続時間が基準時間K2を超えたか否かにより判断される。図4は、本実施の形態における下流側触媒40の酸素吸蔵量とUFリッチ継続時間との関係について説明するための図である。   Whether or not the backflow of fresh air to the downstream side catalyst 40 is allowed, that is, whether or not the oxygen storage amount of the downstream side catalyst is smaller than the reference amount, continues with the rich air-fuel ratio gas in the downstream side catalyst 40. Judgment is made based on whether or not the UF rich continuation time, which is the inflow time, exceeds the reference time K2. FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the oxygen storage amount of the downstream catalyst 40 and the UF rich duration in the present embodiment.

図4において、時間Kは、下流側触媒40が最大限まで酸素を吸蔵した状態から、吸蔵量が最低限まで低下して下流側触媒40への適量の酸素供給が必要な状態となるまでの時間である。本実施の形態では、この時間Kに対して、強加速運転時の逆流により新気が下流側触媒40にある程度導入されても許容される時間を実験やシミュレーション等により予め求め、この時間を、基準時間K2として設定する。   In FIG. 4, the time K is from the state where the downstream side catalyst 40 has stored oxygen to the maximum, until the amount of storage decreases to the minimum level and a state where it is necessary to supply an appropriate amount of oxygen to the downstream side catalyst 40. It's time. In the present embodiment, with respect to this time K, a time that is allowed even if fresh air is introduced to the downstream side catalyst 40 to some extent by the backflow during the strong acceleration operation is obtained in advance by experiments, simulations, and the like. Set as reference time K2.

図5は、本実施の形態において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図5のルーチンは内燃機関の運転中、所定の制御間隔で繰り返し実行される。図5のルーチンでは、まず、ステップS2において、UFリッチ継続時間が基準時間K2を超えるか否かが判別される。   FIG. 5 is a flowchart for illustrating a control routine executed by the control device in the present embodiment. The routine of FIG. 5 is repeatedly executed at predetermined control intervals during operation of the internal combustion engine. In the routine of FIG. 5, first, in step S2, it is determined whether or not the UF rich continuation time exceeds the reference time K2.

ステップS2において、UFリッチ継続時間が基準時間K2を超えると判別された場合には、下流側触媒40の酸素吸蔵量は新気の逆流を許容できる程度に少ない状態となっていると考えられる。従って、この場合には、ステップS4に進み、EGR実行領域として、広いEGR実行領域Bが選択され、今回の処理は一旦終了する。   If it is determined in step S2 that the UF rich continuation time exceeds the reference time K2, it is considered that the oxygen storage amount of the downstream catalyst 40 is small enough to allow the backflow of fresh air. Accordingly, in this case, the process proceeds to step S4, where a wide EGR execution area B is selected as the EGR execution area, and the current process is temporarily ended.

一方、ステップS2において、UFリッチ継続時間が基準時間K2以下であると判別された場合、ステップS6に進み、EGR実行領域として、狭いEGR実行領域Aが選択され、今回の処理は一旦終了する。   On the other hand, if it is determined in step S2 that the UF rich continuation time is equal to or shorter than the reference time K2, the process proceeds to step S6, where the narrow EGR execution area A is selected as the EGR execution area, and the current process is temporarily ended.

実施の形態2.
実施の形態2のシステムは、図1のシステムと同一の構成を有している。実施の形態2の制御は、下流側触媒40の酸素吸蔵量が多い場合に選択されるEGR実行領域が実施の形態1とは異なる点を除き、実施の形態1の制御と同一の制御を実行する。
Embodiment 2. FIG.
The system of the second embodiment has the same configuration as the system of FIG. The control of the second embodiment executes the same control as the control of the first embodiment except that the EGR execution region selected when the oxygen storage amount of the downstream catalyst 40 is large is different from that of the first embodiment. To do.

図6は、実施の形態2において、下流側触媒40の酸素吸蔵量が多い場合に選択されるEGR実行領域について説明するための図である。このEGR実行領域は、実施の形態における狭い実行領域Aの高負荷側に、EGR実行領域Cを有する。このEGR実行領域Cでは、EGR弁58の開度が通常よりも小さく設定される。即ち、同一運転条件下で比較した場合、EGR実行領域CとEGR実行領域Bの場合とでは、EGR実行領域Cが選択されている場合のほうが、EGR実行領域Bが選択されている場合によりも、EGR弁58の開度が小さくなる。   FIG. 6 is a diagram for describing an EGR execution region that is selected when the oxygen storage amount of the downstream catalyst 40 is large in the second embodiment. The EGR execution area has an EGR execution area C on the high load side of the narrow execution area A in the embodiment. In the EGR execution region C, the opening degree of the EGR valve 58 is set smaller than usual. That is, when compared under the same operating conditions, the EGR execution region C and the EGR execution region B are more effective when the EGR execution region C is selected than when the EGR execution region B is selected. The opening degree of the EGR valve 58 becomes small.

これにより通常の燃焼限界等に応じて定められる供給可能なEGR量の限界値を供給することはできないものの、ある程度量のEGRガスを導入することができる。従って、高負荷側でのEGRがカットされる実施の形態1の場合に比べて、更に、燃費の向上を図ることができる。   Thereby, although a limit value of the EGR amount that can be supplied that is determined according to the normal combustion limit or the like cannot be supplied, a certain amount of EGR gas can be introduced. Therefore, the fuel consumption can be further improved as compared with the case of the first embodiment in which EGR on the high load side is cut.

なお、EGR弁58の開度は、運転条件に応じてマップに従って決定される。本実施の形態では、EGR実行領域Bの場合とEGR実行領域Cの場合とでそれぞれに、運転条件とEGR弁58の開度との関係を定めたマップを準備し、これに応じて開度を決定するようにする。なお、低負荷側のEGR実行領域Aでは、EGR実行領域Bの開度マップと同一のマップを使用することができる。   The opening degree of the EGR valve 58 is determined according to the map according to the operating conditions. In the present embodiment, for each of the EGR execution region B and the EGR execution region C, a map that defines the relationship between the operating condition and the opening degree of the EGR valve 58 is prepared, and the opening degree is determined accordingly. To be determined. In the EGR execution area A on the low load side, the same map as the opening degree map of the EGR execution area B can be used.

図7は本実施の形態2における制御について説明するためのタイミングチャートである。図7に示される例では、時間t1においてドライバの出力要求により負荷が上昇し、低負荷から高負荷に変化して、時間t2において、サージタンク圧P3と排気圧Pegrinとの差圧Pegrin−P3がゼロより小さくなっている。   FIG. 7 is a timing chart for explaining the control in the second embodiment. In the example shown in FIG. 7, the load increases due to the driver's output request at time t1, changes from a low load to a high load, and at time t2, the differential pressure Pegrin-P3 between the surge tank pressure P3 and the exhaust pressure Pegrin. Is smaller than zero.

ここで図7の(B)のEGR弁58の開度の実線に示されるように、現在、EGR実行領域Cが選択され、EGR弁58の開度がEGR実行領域Cのマップに従い小さな開度に設定されている場合、EGR弁58は時間t1に閉弁を開始することで時間t2までに閉弁される。従って、(A)の新気逆流量の実線に示されるように、新気の逆流量はゼロのままであり下流側触媒40に新気は導入しない。   Here, as shown by the solid line of the opening degree of the EGR valve 58 in FIG. 7B, the EGR execution area C is currently selected, and the opening degree of the EGR valve 58 is small according to the map of the EGR execution area C. Is set, the EGR valve 58 is closed by time t2 by starting to close at time t1. Therefore, as shown by the solid line of the fresh air reverse flow rate in (A), the fresh air reverse flow rate remains zero, and no fresh air is introduced into the downstream side catalyst 40.

一方、(B)のEGR弁58の開度の破線に示されるように、EGR実行領域Bが選択され、EGR弁58の開度がEGR実行領域Bの通常のマップに従って大きな開度に設定されている場合、EGR弁58は時間t1に閉弁指令が出されても、時間t3まで閉弁完了しない。このため(A)の斜線部に示されるように、差圧がマイナスとなった時間t2から閉弁完了の時間t3までの間に、多少の新気の逆流が発生する。しかし、EGR実行領域Bが選択されている場合、下流側触媒40の酸素吸蔵量が少ない状態であるため、下流側触媒40への新気流入は許容される。   On the other hand, as indicated by the broken line of the opening degree of the EGR valve 58 in (B), the EGR execution area B is selected, and the opening degree of the EGR valve 58 is set to a large opening degree according to the normal map of the EGR execution area B. In this case, even when the EGR valve 58 is instructed to close at time t1, the valve closing is not completed until time t3. For this reason, as shown by the hatched portion in (A), a slight backflow of fresh air occurs between the time t2 when the differential pressure becomes negative and the time t3 when the valve closing is completed. However, when the EGR execution region B is selected, since the oxygen storage amount of the downstream side catalyst 40 is small, inflow of fresh air into the downstream side catalyst 40 is allowed.

なお、本実施の形態2のEGR実行領域Cの上限側の負荷は、EGR実行領域Bの上限側の負荷より小さくなるように設定されている。しかし本実施の形態では、EGR実行領域Cでは、EGR弁58の開度の通常とは異なるマップが準備され、これに従い通常より小さな開度に設定することができる。従って、EGR実行領域Cの上限側の負荷は、EGR実行領域Bの上限側の負荷と同一としてもよい。   Note that the load on the upper limit side of the EGR execution area C of the second embodiment is set to be smaller than the load on the upper limit side of the EGR execution area B. However, in the present embodiment, in the EGR execution region C, a map different from the normal opening degree of the EGR valve 58 is prepared, and the opening degree can be set smaller than normal according to this. Therefore, the load on the upper limit side of the EGR execution area C may be the same as the load on the upper limit side of the EGR execution area B.

また、実施の形態1及び2では、上流側触媒38と下流側触媒40とを備え、EGR通路52が、上流側触媒38と下流側触媒40の間に接続される場合について説明した。しかし、本発明はこのような構成に限らず、EGR通路52の接続部より下流側に、酸素吸蔵能を有する触媒が設置されたシステムに適用することができる。従って、例えば、上流側触媒38を有しない構成であってもよいし、EGR通路52が上流側触媒38より上流側、あるいはタービン36の上流側に接続されている構成であってもよい。   In the first and second embodiments, the case where the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40 are provided and the EGR passage 52 is connected between the upstream catalyst 38 and the downstream catalyst 40 has been described. However, the present invention is not limited to such a configuration, and can be applied to a system in which a catalyst having an oxygen storage capacity is installed on the downstream side of the connection portion of the EGR passage 52. Therefore, for example, the configuration may be such that the upstream catalyst 38 is not provided, or the EGR passage 52 may be connected to the upstream side of the upstream catalyst 38 or the upstream side of the turbine 36.

なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造、ステップ等は、特に明示した場合や明らかにそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。   In addition, when referring to the number of each element in the above embodiment, the number, quantity, amount, range, etc., unless otherwise specified or clearly specified to the number, This invention is not limited. The structures, steps, and the like described in this embodiment are not necessarily essential to the present invention unless otherwise specified or clearly specified.

2 内燃機関本体
4 気筒
10 吸気マニホールド
14 吸気通路
16 エアクリーナ
18 エアフローメータ
20 コンプレッサ
22 インタークーラ
24 スロットルバルブ
32 排気マニホールド
34 排気通路
36 タービン
38 上流側触媒
40 下流側触媒
50 EGR装置
52 EGR通路
54 デリバリチャンバ
56 EGRクーラ
58 EGR弁
60 圧力センサ
62 排気圧センサ
70 制御装置
2 Internal combustion engine body 4 Cylinder 10 Intake manifold 14 Intake passage 16 Air cleaner 18 Air flow meter 20 Compressor 22 Intercooler 24 Throttle valve 32 Exhaust manifold 34 Exhaust passage 36 Turbine 38 Upstream catalyst 40 Downstream catalyst 50 EGR device 52 EGR passage 54 Delivery chamber 56 EGR cooler 58 EGR valve 60 Pressure sensor 62 Exhaust pressure sensor 70 Control device

Claims (1)

内燃機関の排気経路と吸気経路とを接続するEGR通路と、前記EGR通路に設置され、前記EGR通路を開閉するEGR弁と、を有し、前記内燃機関の排気の一部をEGRガスとして前記吸気経路に循環させるEGR装置と、
前記EGR通路が前記排気経路に接続する部分より下流側の前記排気経路に配置され、排気中の酸素を吸蔵することができる触媒と、を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記EGR装置によりEGRガスを循環させる領域であるEGR実行領域のうち高負荷側にある領域では、前記触媒の酸素吸蔵量が基準量より大きい場合の前記EGR弁の開度を、前記酸素吸蔵量が前記基準量以下である場合の前記EGR弁の開度よりも小さな開度とするように構成された制御装置と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
An EGR passage that connects an exhaust path and an intake path of the internal combustion engine, and an EGR valve that is installed in the EGR path and opens and closes the EGR path, and a part of the exhaust gas of the internal combustion engine is used as the EGR gas. An EGR device that circulates in the intake path;
A control device for an internal combustion engine for controlling an internal combustion engine, wherein the EGR passage is disposed in the exhaust passage downstream of a portion connected to the exhaust passage and has a catalyst capable of storing oxygen in the exhaust. And
In an EGR execution region, which is a region where EGR gas is circulated by the EGR device, on the high load side, the opening degree of the EGR valve when the oxygen storage amount of the catalyst is larger than a reference amount is set as the oxygen storage amount. A control device configured to have an opening smaller than the opening of the EGR valve in a case where is less than or equal to the reference amount;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
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