JP4356795B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、複数の気筒群を有する内燃機関において、排気浄化触媒の能力を効果的に発揮させるための制御に関する。 The present invention relates to control for effectively exerting the ability of an exhaust purification catalyst in an internal combustion engine having a plurality of cylinder groups.
いわゆるV型内燃機関など、複数の気筒群を有する内燃機関において、各気筒群の排気通路上に個別に触媒を配置するとともに、排気通路の合流位置の下流側に触媒を配置した構成の排気浄化装置が知られている。このような排気浄化装置の一例が特許文献1及び2に記載されている。
In an internal combustion engine having a plurality of cylinder groups, such as a so-called V-type internal combustion engine, exhaust purification having a configuration in which a catalyst is individually disposed on an exhaust passage of each cylinder group and a catalyst is disposed on the downstream side of a merging position of the exhaust passage. The device is known. An example of such an exhaust purification device is described in
上記のような排気浄化装置では、内燃機関の運転状態によって、各触媒の酸素吸蔵量(以下、「OSC(O2 Storage Capacity)」とも呼ぶ。)が変化する。よって、各触媒のOSCを適切に制御しないと、各触媒の浄化能力を有効に利用することができない。 In the exhaust purification apparatus as described above, the oxygen storage amount of each catalyst (hereinafter also referred to as “OSC (O2 Storage Capacity)”) varies depending on the operating state of the internal combustion engine. Therefore, unless the OSC of each catalyst is appropriately controlled, the purification ability of each catalyst cannot be used effectively.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の運転状態に応じて、各触媒のOSCの状態を適切に制御し、排気浄化能力を効果的に発揮させることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and appropriately controls the state of the OSC of each catalyst in accordance with the operating state of the internal combustion engine to effectively exhibit the exhaust purification ability. For the purpose.
本発明の1つの観点では、複数の気筒群を備える内燃機関の制御装置は、各気筒群に接続された個別排気通路と、前記個別排気通路を接続してなる共通排気通路と、前記個別排気通路上にそれぞれ設けられた第1の触媒と、前記共通排気通路上に設けられた第2の触媒と、各気筒群毎に独立に空燃比を制御可能な空燃比制御部と、を備え、前記空燃比制御部は、全ての気筒群に対する燃料の供給を停止する燃料カット制御から、1つの気筒群の空燃比をリッチに設定するとともに他の気筒群の空燃比をリーンに設定する気筒群別制御に切り換えるとき、所定時間にわたり、前記共通排気通路の空燃比がリッチとなるように、前記1つの気筒群の空燃比をリッチに設定するとともに前記他の気筒群の空燃比をリーンに設定する。
In one aspect of the present invention, an internal combustion engine control device including a plurality of cylinder groups includes an individual exhaust passage connected to each cylinder group, a common exhaust passage connecting the individual exhaust passages, and the individual exhaust passage. A first catalyst provided on each of the passages, a second catalyst provided on the common exhaust passage, and an air-fuel ratio control unit capable of independently controlling the air-fuel ratio for each cylinder group, The air-fuel ratio control unit sets the air-fuel ratio of one cylinder group to rich and sets the air-fuel ratio of the other cylinder groups to lean from fuel cut control for stopping fuel supply to all cylinder groups When switching to another control, the air-fuel ratio of the one cylinder group is set to rich and the air-fuel ratio of the other cylinder group is set to lean so that the air-fuel ratio of the common exhaust passage becomes rich for a predetermined time. To do.
上記の内燃機関は、例えばV型内燃機関など、複数の気筒を備える気筒群(バンク)を複数備えるものであり、気筒群毎に独立した個別排気通路が設けられる。個別排気通路上には、それぞれ第1の触媒が設けられ、その下流で個別排気通路は合流して共通排気通路を構成する。共通排気通路上には、第2の触媒が設けられている。また、例えばECUなどにより構成される空燃比制御部は、スロットル開度、燃料噴射量などを調整することにより、気筒群毎に独立に空燃比の制御が可能に構成される。 The internal combustion engine includes a plurality of cylinder groups (banks) including a plurality of cylinders such as a V-type internal combustion engine, and an independent exhaust passage is provided for each cylinder group. A first catalyst is provided on each individual exhaust passage, and the individual exhaust passages join downstream to form a common exhaust passage. A second catalyst is provided on the common exhaust passage. In addition, an air-fuel ratio control unit configured by an ECU, for example, is configured to be able to control the air-fuel ratio independently for each cylinder group by adjusting the throttle opening, the fuel injection amount, and the like.
気筒群別制御においては、空燃比制御部は、1つの気筒群の空燃比をリッチに設定するとともに他の気筒群の空燃比をリーンに設定する。これにより、下流の第2の触媒でリッチな排気とリーンな排気が合流し、第2の触媒の昇温が実現される。一方、燃料カット制御では、空燃比制御部は、全ての気筒群に対する燃料の供給を停止する。このため、燃料カット制御中は、全ての気筒群のOSCは最大となる。 In the control by cylinder group, the air-fuel ratio control unit sets the air-fuel ratio of one cylinder group to rich and sets the air-fuel ratio of the other cylinder groups to lean. Accordingly, the rich exhaust gas and the lean exhaust gas are merged in the second downstream catalyst, and the temperature rise of the second catalyst is realized. On the other hand, in the fuel cut control, the air-fuel ratio control unit stops supplying fuel to all the cylinder groups. For this reason, during the fuel cut control, the OSC of all the cylinder groups is maximized.
内燃機関の運転状態が燃料カット制御から気筒群別制御に切り換わる場合、空燃比制御部は、所定時間にわたり、前記共通排気通路の空燃比がリッチとなるように、前記1つの気筒群の空燃比をリッチに設定するとともに前記他の気筒群の空燃比をリーンに設定する。これにより、気筒群別制御への切り換わり当初から、共通排気通路上に設けられた第2の触媒を中立状態にすることができ、第2の触媒による効果的な排気浄化が可能となる。 When the operating state of the internal combustion engine is switched from the fuel cut control to the cylinder group control, the air-fuel ratio control unit controls the air-fuel ratio of the one cylinder group so that the air-fuel ratio of the common exhaust passage becomes rich over a predetermined time. The fuel ratio is set rich and the air-fuel ratio of the other cylinder group is set lean. As a result, the second catalyst provided on the common exhaust passage can be set to the neutral state from the beginning of switching to the control by cylinder group, and effective exhaust purification by the second catalyst becomes possible.
本発明の好適な例では、複数の気筒群を備える内燃機関の制御装置は、各気筒群に接続された個別排気通路と、前記個別排気通路を接続してなる共通排気通路と、前記個別排気通路の各々を流れる排気流量を制御する流量制御部と、前記個別排気通路上にそれぞれ設けられた第1の触媒と、前記共通排気通路上に設けられた第2の触媒と、各気筒群毎に独立に空燃比を制御可能な空燃比制御部と、を備え、前記空燃比制御部が、1つの気筒群の空燃比をリッチに設定するとともに他の気筒群の空燃比をリーンに設定する気筒群別制御から、全ての気筒群に供給する燃料をカットする燃料カット制御に切り換えるとき、前記流量制御部は、前記気筒群別制御によりリッチに設定されていた気筒群に対応する個別排気通路よりも、前記気筒群別制御によりリーンに設定されていた気筒群に対応する個別排気通路の方に多量の排気を流すように排気流量を制御する。 In a preferred example of the present invention, a control device for an internal combustion engine having a plurality of cylinder groups includes an individual exhaust passage connected to each cylinder group, a common exhaust passage connecting the individual exhaust passages, and the individual exhaust passage. A flow rate control unit that controls the flow rate of exhaust flowing through each of the passages, a first catalyst provided on each of the individual exhaust passages, a second catalyst provided on the common exhaust passage, and each cylinder group An air-fuel ratio control unit capable of independently controlling the air-fuel ratio, and the air-fuel ratio control unit sets the air-fuel ratio of one cylinder group to rich and sets the air-fuel ratio of the other cylinder group to lean When switching from cylinder group-specific control to fuel cut control for cutting fuel to be supplied to all cylinder groups, the flow rate control unit is configured to provide an individual exhaust passage corresponding to the cylinder group that has been set rich by the cylinder group-specific control. Rather than the cylinder group system Controlling the exhaust gas flow to flow a large amount of exhaust towards the individual exhaust passages corresponding to the group the cylinders was set to lean by.
上記の内燃機関は、例えばV型内燃機関など、複数の気筒を備える気筒群(バンク)を複数備えるものであり、気筒群毎に独立した個別排気通路が設けられる。個別排気通路上には、それぞれ第1の触媒が設けられ、その下流で個別排気通路は合流して共通排気通路を構成する。共通排気通路上には、第2の触媒が設けられている。また、例えばECUなどにより構成される空燃比制御部は、スロットル開度、燃料噴射量などを調整することにより、気筒群毎に独立に空燃比の制御が可能に構成される。さらに、ECUなどを利用して構成される流量制御部は、各個別排気通路を流れる排気流量を制御する。 The internal combustion engine includes a plurality of cylinder groups (banks) including a plurality of cylinders such as a V-type internal combustion engine, and an independent exhaust passage is provided for each cylinder group. A first catalyst is provided on each individual exhaust passage, and the individual exhaust passages join downstream to form a common exhaust passage. A second catalyst is provided on the common exhaust passage. In addition, an air-fuel ratio control unit configured by an ECU, for example, is configured to be able to control the air-fuel ratio independently for each cylinder group by adjusting the throttle opening, the fuel injection amount, and the like. Furthermore, a flow rate control unit configured using an ECU or the like controls the exhaust flow rate flowing through each individual exhaust passage.
気筒群別制御においては、空燃比制御部は、1つの気筒群の空燃比をリッチに設定するとともに他の気筒群の空燃比をリーンに設定する。これにより、下流の第2の触媒でリッチな排気とリーンな排気が合流し、第2の触媒の昇温が実現される。一方、燃料カット制御では、空燃比制御部は、全ての気筒群に対する燃料の供給を停止する。このため、燃料カット制御中は、全ての気筒群のOSCは最大となる。 In the control by cylinder group, the air-fuel ratio control unit sets the air-fuel ratio of one cylinder group to rich and sets the air-fuel ratio of the other cylinder groups to lean. Accordingly, the rich exhaust gas and the lean exhaust gas are merged in the second downstream catalyst, and the temperature rise of the second catalyst is realized. On the other hand, in the fuel cut control, the air-fuel ratio control unit stops supplying fuel to all the cylinder groups. For this reason, during the fuel cut control, the OSC of all the cylinder groups is maximized.
内燃機関の運転状態が気筒群別制御から燃料カット制御に切り換えられる場合、流量制御部は、気筒群別制御によりリッチに設定されていた気筒群に対応する個別排気通路よりも、前記気筒群別制御によりリーンに設定されていた気筒群に対応する個別排気通路の方に多量の排気を流すように排気流量を制御する。これにより、気筒群別制御においてリッチに設定されていた気筒群には燃料カットによるリーンな排気の流量が抑えられるので、当該気筒群に対応する第1の触媒の発熱やそれによる劣化などを防止することができる。また、燃料カット中も、各気筒群に対応する第1の触媒の酸素吸蔵状態は維持されるので、燃料カットを終了した際に円滑に気筒群別制御に復帰することができる。 When the operating state of the internal combustion engine is switched from the cylinder group control to the fuel cut control, the flow rate control unit is more specific to the cylinder group than the individual exhaust passage corresponding to the cylinder group that has been set rich by the cylinder group control. The exhaust flow rate is controlled so that a large amount of exhaust flows through the individual exhaust passage corresponding to the cylinder group set to lean by control. As a result, the lean exhaust flow rate due to the fuel cut is suppressed in the cylinder group that is set to be rich in the cylinder group control, so that the heat generation of the first catalyst corresponding to the cylinder group and the deterioration due thereto are prevented. can do. Further, since the oxygen storage state of the first catalyst corresponding to each cylinder group is maintained even during the fuel cut, it is possible to smoothly return to the cylinder group control when the fuel cut is completed.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[第1実施形態]
(装置構成)
図1は、本発明の第1実施形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。なお、図1において、実線の矢印は吸排気の流れを示し、破線の矢印は信号の入出力を示す。また、以下の説明では、左右の構成要素を区別する場合には参照符号に添え字「L」又は「R」を付し、左右の構成要素を区別しない場合には添え字を省略する。
[First Embodiment]
(Device configuration)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a control device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, solid arrows indicate the flow of intake and exhaust, and broken arrows indicate input / output of signals. In the following description, the suffix “L” or “R” is added to the reference symbol when the left and right components are distinguished, and the suffix is omitted when the left and right components are not distinguished.
内燃機関1は、左右のバンク(気筒群)2にそれぞれ3つずつの気筒(シリンダ)3が設けられたV型6気筒のエンジンとして構成されている。具体的に、左バンク2Lは3つの気筒3Lを備え、右バンク2Rは3つの気筒3Rを備える。
The
各気筒3に吸気を導くための吸気通路4には、スロットルバルブ11、エアフローメータ12、図示しないエアクリーナなどが設けられている。吸気通路4は吸気マニホールド5に接続されている。スロットルバルブ11は、ECU20からの制御信号CS1に基づいてスロットル開度が制御され、吸気通路4に流れる吸気の流量を制御する。エアフローメータ12は、スロットルバルブ11の下流における吸気流量を検出し、その流量に対応する信号CS3をECU20へ供給する。
A
各気筒3には、燃料噴射弁13が設けられている。燃料噴射弁13は、ECU20からの制御信号CS2に基づいて、燃料噴射量が制御される。なお、燃料噴射弁13は、ポート噴射型であっても、筒内噴射型であってもよい。
Each
各バンク2L、2Rの排気マニホールド6L、6Rは、それぞれ排気通路7L、7Rに接続されている。排気通路7Lにはスタート触媒15Lが設けられ、排気通路7Rにはスタート触媒15Rが設けられている。排気通路7Lと7Rは、各スタート触媒15L、15Rの下流において合流し、共通排気通路8に接続されている。共通排気通路8には、アンダーフロア(UF)触媒16が設けられている。なお、スタート触媒15及びUF触媒の種類は特に限定されるものではないが、好適な例では、スタート触媒15として三元触媒を、UF触媒16としてNOx吸蔵還元触媒を使用することができる。
The
ECU20は、内燃機関1の各部を制御する。特にECU20は、本発明における空燃比制御部として機能し、後述するように、気筒群別リッチ/リーン制御、ストイキ制御及び燃料カットなどの内燃機関1の運転状態に応じて各気筒群2の空燃比(A/F)を制御する。なお、ECU20は、エアフローメータ12から出力される検出信号CS3などに基づいて、制御信号CS1及びCS2を出力し、スロットルバルブ11の開度及び燃料噴射弁13からの燃料噴射量などを調整することにより、各バンク2の空燃比を制御する。
The
排気通路7R、7Lは本発明における個別排気通路に相当する。また、スタート触媒15は本発明における第1の触媒に相当し、UF触媒16は本発明における第2の触媒に相当する。
The
(触媒昇温制御)
次に、第1実施形態による触媒昇温制御について説明する。第1実施形態では、内燃機関の運転状態が、バンク別リッチ/リーン制御(以下、「バンク別RL制御」と記す。)から、ストイキ運転に移行する際に、各バンク2の空燃比を制御するものである。具体的には、バンク別RL制御は、一方のバンク2の空燃比をリッチに設定するとともに、他方のバンク2の空燃比をリーンに設定し、リッチな排気とリーンな排気を共通排気通路8上のUF触媒16で合流させることにより、UF触媒を昇温する。一方、ストイキ運転とは、左右のバンク2の空燃比をともに理論空燃比(ストイキ)に維持して内燃機関を運転することをいう。
(Catalyst temperature rise control)
Next, the catalyst temperature increase control according to the first embodiment will be described. In the first embodiment, when the operation state of the internal combustion engine shifts from bank-specific rich / lean control (hereinafter referred to as “bank-specific RL control”) to stoichiometric operation, the air-fuel ratio of each
バンク別RL制御中には、一方のバンクの空燃比がリッチに設定されるため、当該バンク(以下、「リッチ燃焼バンク」と呼ぶ。)の酸素吸蔵量(OSC)は最小となっている。同時に、他方のバンクの空燃比はリーンに設定されるため、当該バンク(以下、「リーン燃焼バンク」と呼ぶ。)の酸素吸蔵量は最大となっている。その後、バンク別RL制御からストイキ運転に移行したときには、スタート触媒15の活性を最大とするために、各バンク2の空燃比を迅速に中立状態、具体的には酸素吸蔵量が約50%の状態にすることが要求される。そこで、本実施形態では、バンク別RL制御からストイキ運転に運転状態が移行する際には、まず所定時間にわたって一時的に、リッチ燃焼バンクの空燃比をリーンに設定するとともにリーン燃焼バンクの空燃比をリッチに設定する。
During the bank-specific RL control, the air-fuel ratio of one bank is set to be rich, so the oxygen storage amount (OSC) of the bank (hereinafter referred to as “rich combustion bank”) is minimum. At the same time, since the air-fuel ratio of the other bank is set to lean, the oxygen storage amount of the bank (hereinafter referred to as “lean combustion bank”) is maximized. Thereafter, when the bank-specific RL control is shifted to the stoichiometric operation, in order to maximize the activity of the
図2に、本実施形態による触媒昇温制御のタイミングチャート例を示す。図2において、時刻t1まではバンク別RL制御が行われており、時刻t2以降はストイキ運転が行われる。 FIG. 2 shows a timing chart example of the catalyst temperature increase control according to the present embodiment. In FIG. 2, the bank-specific RL control is performed until time t1, and the stoichiometric operation is performed after time t2.
本例では、右バンク2Rがリーン燃焼バンクであるので、右スタート触媒15RのA/Fはリーンになっており、右スタート触媒15RのOSCは最大(100%)となっている。一方、左バンク2Lがリッチ燃焼バンクであるので、左スタート触媒15LのA/Fはリッチになっており、左スタート触媒15LのOSCは最小(0%)となっている。なお、UF触媒16は、共通排気通路8上に配置されているので、そのOSCは50%前後となっている。
In this example, since the
時刻t1でバンク別RL制御からストイキ運転に移行する際には、まず、ECU20は、リーン燃焼バンクである右バンク2R側の右スタート触媒15Rを、時刻t2までの所定時間にわたり一時的に所定のリッチなA/Fとする。これにより、右スタート触媒15RのOSCは、100%から50%程度まで低下する。これにより、時刻t2において右スタート触媒15Rは、触媒活性の高い中立状態、即ち、OSCが50%程度の状態となる。こうして、右スタート触媒15Rを中立状態とした時刻t2以降、ECU20は右バンク2R側のA/Fをストイキに設定し、ストイキ運転を行う。
When shifting from bank-specific RL control to stoichiometric operation at time t1, first, the
同様に、ECU20は、時刻t1において、リッチ燃焼バンクである左バンク2L側の左スタート触媒15Lを、時刻t2までの所定時間にわたり一時的に所定のリーンなA/Fとする。これにより、左スタート触媒15LのOSCは、0%から50%程度まで上昇し、時刻t2において左スタート触媒15Lは、触媒活性の高い中立状態となる。こうして、左スタート触媒15Lを中立状態とした時刻t2以降、ECU20は左バンク2L側のA/Fをストイキに設定し、ストイキ運転を行う。
Similarly, at time t1, the
なお、上記の所定時間、即ち、時刻t1〜t2までの時間と、その時間における所定のリッチなA/Fは、当該所定時間後にスタート触媒のOSCがほぼ50%程度になるように決定される。 Note that the predetermined time, that is, the time from time t1 to t2 and the predetermined rich A / F at that time are determined so that the OSC of the start catalyst becomes approximately 50% after the predetermined time. .
図3に、本実施形態による触媒昇温制御のフローチャートを示す。この制御は、ECU20が予め内部に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
FIG. 3 shows a flowchart of the catalyst temperature increase control according to this embodiment. This control is realized by the
まず、ECU20は、バンク別RL制御の実行条件が成立しているか否かを判定し(ステップS1)、成立している場合には、バンク別RL制御を実行する(ステップS2)。
First, the
次に、ECU20は、ストイキ運転に移行する条件が成立したか否かを判定し(ステップS3)、成立しない場合にはステップS2のバンク別RL制御を継続する。一方、ストイキ運転に移行する条件が成立した場合(ステップS3;Yes)、ECU20は、リッチ燃焼バンク側のA/Fをリーンに設定するとともに、リーン燃焼バンク側のA/Fをリッチに設定する(ステップS4)。そして、ECU20は、所定時間(図2における時刻t1とt2の間の時間)が経過すると(ステップS5;Yes)、両バンクのA/Fをストイキに設定し、ストイキ運転を行う(ステップS6)。
Next, the
このように、本実施形態では、内燃機関の運転状態をバンク別RL制御からストイキ運転に移行するときに、一時的に、リッチ燃焼バンクのA/Fをリーンに、リーン燃焼バンクのA/Fをリッチに設定することにより、各バンク2のスタート触媒15をともに中立状態とすることができる。よって、その後のストイキ運転開始時から、スタート触媒15の排気浄化能力を最大限に発揮させることができる。
As described above, in the present embodiment, when the operation state of the internal combustion engine is shifted from the bank-specific RL control to the stoichiometric operation, the rich combustion bank A / F is temporarily set to lean, and the lean combustion bank A / F is temporarily set. Is set to rich, the
[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態における内燃機関の制御装置の構成は、図1に示した第1実施形態のものと同様であるので、説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. The configuration of the control device for the internal combustion engine in the second embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
第2実施形態では、内燃機関1の運転状態が燃料カット状態から上述のバンク別RL制御に移行する際に、所定時間(以下、「平均リッチ期間」とも呼ぶ。)にわたり、2つのスタート触媒15の平均A/Fをリッチとして、下流のUF触媒16を中立状態にするものである。ここで、燃料カットとは、車両の減速時、例えば内燃機関の回転数が所定値以下でアクセル開度がゼロである場合などに、燃料噴射弁13からの燃焼噴射を停止する制御をいう。また、ここでの「中立状態」とは、前述と同様にUS触媒16のOSCが約50%程度となる状態をいう。
In the second embodiment, when the operating state of the
図4に、第2実施形態による触媒昇温制御のタイミングチャート例を示す。図4において、時刻t3以前は内燃機関1は燃料カット状態であり、左右のバンク2のA/Fはともにリーン状態であり、左右のスタート触媒15のOSCはともに最大(100%)である。よって、左右のスタート触媒15の下流にあるUF触媒16に流れる排気のA/Fもリーンであり、UF触媒16のOSCも最大となっている。
FIG. 4 shows a timing chart example of the catalyst temperature increase control according to the second embodiment. In FIG. 4, before time t3, the
時刻t3で燃料カットからの復帰条件が成立し、燃料カット信号がオフとなると、ECU20は、以後のバンク別RL制御においてリーン燃焼バンクとなる右バンク2RのA/Fをストイキよりも多少リーン側(例えばA/F=15)に設定する。また、以後のバンク別RL制御においてリッチ燃焼バンクとなる左バンク2LのA/Fを強リッチ(例えばA/F=11)に設定する。そして、所定時間が経過した時刻t5において、ECU20は、バンク別RL制御を実行し、右バンク2RのA/Fをリーン(例えばA/F=17)に設定するとともに左バンク2LのA/Fをリッチ(例えばA/F=12)に設定する。
When the return condition from the fuel cut is satisfied at time t3 and the fuel cut signal is turned off, the
これにより、時刻t3〜t5の間では、UF触媒16のA/Fはリーンからストイキを経てリッチへと変化し、UF触媒16のOSCは50%程度となる。即ち、UF触媒16は、活性の高い中立状態となる。よって、その後のバンク別RL制御ではUF触媒16の能力を有効に発揮させることができる。
Thereby, between time t3 and t5, the A / F of the
なお、燃料カット後にバンク別RL制御を行う際、時刻t3〜t5の所定時間内に左右バンクともA/Fをリッチに設定すればUF触媒16をより迅速に中立状態に移行させることができる。しかし、そうすると、リーン燃焼バンクのスタート触媒(本例ではスタート触媒15R)は、一旦リッチになった後、バンク別RL制御で再度リーンに戻ることとなるので、不要な熱を発生し、触媒の熱劣化及び燃費の悪化という不具合を起こす。また、一旦リッチになっている間にOSCは100%より低下するため、バンク別RL制御開始時にスタート触媒15RがOSCを100%に戻すように酸素を吸蔵するので、その間はUF触媒16へ流れる排気ガスのA/Fはその分リッチになってしまうという不具合も生じる。そこで、本実施形態では、後のバンク別RL制御におけるリーン燃焼バンクのA/Fをリッチにせず、ストイキに近いリーン状態に保ち、リッチ燃焼バンク側のA/Fを強リッチにしてトータルのA/F(平均A/F)をリッチにする手法を採用している。
Note that, when performing bank-specific RL control after fuel cut, the
図5に、第2実施形態による触媒昇温制御のフローチャートを示す。この制御は、ECU20により実行される。
FIG. 5 shows a flowchart of the catalyst temperature increase control according to the second embodiment. This control is executed by the
まず、ECU20は、燃料カット条件が成立したか否かを判定し(ステップS11)、成立した場合には燃料カットを実行する(ステップS12)。次に、ECU20はバンク別RL制御の実行条件が成立したか否かを判定し(ステップS13)、成立しない場合はステップS12の燃料カットを継続する。バンク別RL制御の実行条件が成立した場合(ステップS13;Yes)、ECU20は、一方のバンク2、即ち、後のバンク別RL制御においてリッチ燃焼バンクとなる方のバンク2のA/Fをリッチに設定するとともに、他方のバンク2、即ち、後のバンク別RL制御においてリーン燃焼バンクとなる方のバンク2のA/Fをリーンに設定する(ステップS14)。そして、所定時間(図4における時刻t3〜t5の時間)が経過すると(ステップS15;Yes)、ECU20はバンク別RL制御を実行する(ステップS16)。即ち、本例ではECU20は、リーン燃焼バンクであるバンク2RのA/Fをリーンに設定し、リッチ燃焼バンクであるバンク2LのA/Fをリッチに設定する。
First, the
以上のように、第2実施形態では、内燃機関の運転状態が燃料カット状態からバンク別RL制御へと移行する際、所定時間にわたって左右バンクの平均A/Fをリッチに設定することにより、下流のUF触媒16を中立状態にする。これにより、その後にバンク別RL制御を開始したときにUF触媒16の浄化能力を効果的に利用することができる。
As described above, in the second embodiment, when the operating state of the internal combustion engine shifts from the fuel cut state to the bank-specific RL control, the average A / F of the left and right banks is set to be rich for a predetermined time, thereby reducing the downstream. The
なお、実際には、ECU20は、予め用意されたリッチ/リーン運転マップを参照してスロットル開度、燃料噴射量などを調整することにより、各バンクのA/Fを制御する。その場合、通常は、ある特定のリッチ及びリーンなA/F値の組合せに対応する複数の運転マップがECU20内に予め用意される。例えば、A/F値が「12」と「17」の運転マップと、A/F値が「11」と「18」の運転マップなどの複数の運転マップが用意される。複数の運転マップが用意される理由は、異なる運転マップを使用することにより、UF触媒16の加熱量を変えることができるからである。
In practice, the
このように、複数のリッチ/リーン運転マップがECU20に記憶されている場合、上記の第2実施形態における平均リッチ期間の制御は、複数の運転マップに属するA/F値の組合せを用いることができる。例えば、上記のように、A/F値が「12」と「17」の運転マップと、A/F値が「11」と「18」の運転マップが用意されている場合、ECU20は所定時間、即ち図4における平均リッチ期間(時刻t3〜t5の間)は、リッチ側としてA/F値が「11」の運転マップ、リーン側としてA/F値が「17」のマップを利用することができる。こうすることにより、本実施形態の平均リッチ期間の制御を行うためだけに、専用の運転マップを用意し、ECU20に記憶しておく必要が無くなる。
Thus, when a plurality of rich / lean operation maps are stored in the
[第3実施形態]
(装置構成)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図6に、第3実施形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。第3実施形態による内燃機関の制御装置は、基本的な構造は図1に示す第1及び第2実施形態の内燃機関の制御装置と同様であるが、以下の点が異なる。まず、左バンク2Lにはターボチャージャー22が設けられている。これに伴い、吸気通路4はスロットルバルブ11の下流で分岐路4aと4cに分岐している。分岐路4aはターボチャージャー22のコンプレッサ22aを介して通路4bに接続され、通路4bはインタークーラー18に接続されている。一方、右バンク2Rにはターボチャージャーは設けられておらず、分岐路4cが直接インタークーラー18に接続されている。インタークーラー18は、吸気マニホールド5に接続されている。
[Third Embodiment]
(Device configuration)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 shows a schematic configuration of a control device for an internal combustion engine according to the third embodiment. The control apparatus for an internal combustion engine according to the third embodiment has the same basic structure as that of the control apparatus for the internal combustion engine of the first and second embodiments shown in FIG. 1, except for the following points. First, a
また、バンク2Lの排気マニホールド6Lはターボチャージャー22のタービン22bに接続されるとともに、連通路17を通じて右バンク2Rの排気通路7Rに接続されている。
Further, the
さらに、各バンク2の排気通路7上には、スタート触媒15の下流に制御弁25が設けられている。制御弁25は、連通路17とともに動作して、各排気通路7を流れる排気の流量を制御する役割を有する。具体的には、制御弁25R、25Lの両方を開状態とした場合、各バンク2からの排気は各排気通路を流れる。一方、制御弁25Lを閉状態、制御弁25Rを開状態とすると、図6に示すように、左バンク2Lの排気は排気通路7Lを流れず、連通路17を通じて右バンク2R側の排気通路7Rを流れる。逆に、制御弁25Lを開状態、制御弁25Rを閉状態とすれば、右バンク2Rの排気は排気通路7Rを流れず、連通路17を通じて左バンク2L側の排気通路7Lを流れる。各制御弁25L、25Rへは、ECU20から制御信号CS4、CS5が供給され、弁の開閉が制御される。
Further, a
上記以外の点は、図1に示す内燃機関の制御装置と同様である。なお、連通路17、制御弁25L、25R及びECU20は、本発明における流量制御部として動作する。
The points other than the above are the same as those of the control device for the internal combustion engine shown in FIG. The
(触媒昇温制御)
次に、第3実施形態による触媒昇温制御について説明する。本実施形態では、内燃機関1の運転状態がバンク別RL制御から燃料カットに移行する際には、リーン燃焼バンク側の排気通路7への排気流量を、リッチ燃焼バンク側の排気通路7への排気流量より大きくする。
(Catalyst temperature rise control)
Next, catalyst temperature increase control according to the third embodiment will be described. In this embodiment, when the operating state of the
バンク別RL制御の実行中は、リーン燃焼バンク側のスタート触媒15のOSCは最大(100%)であり、リッチ燃焼バンク側のスタート触媒15のOSCは最小(0%)となっている。ここで、燃料カットが実施されると、リーンな排気が両方のバンクの排気通路に流れるため、リッチ燃焼バンク側のスタート触媒のOSCが最小から最大へと増加し、余計な発熱により触媒の劣化などの不具合が生じる。そこで、バンク別RL制御から燃料カットへ移行する際には、リーン燃焼バンク側への排気流量が大きくなるように排気流量の調整を行う。これにより、リッチ燃焼バンク側への排気流量が少なくなり、上記のような発熱を低減することができる。実際には、排気流量の調整は、ECU20が制御信号CS4、CS5を制御弁25L、25Rに供給することにより行われる。
During the execution of the bank-specific RL control, the OSC of the
図7に、本実施例による触媒昇温制御のタイミングチャート例を示す。時刻t6以前は内燃機関はバンク別RL制御が実施されており、時刻t6以降は燃料カットが実施される。時刻t6以前は、バンク別RL制御が行われており、リーン燃焼バンク2RのA/Fはリーンであり、対応するスタート触媒15RのOSCは最大(100%)である。また、リッチ燃焼バンク2LのA/Fはリッチであり、対応するスタート触媒15LのOSCは最小(0%)である。UF触媒16のOSCは中立状態(約50%)に維持されている。また、燃料カット信号はオフであり、左右の制御弁25L、25Rはともに開状態となっている。よって、各バンク2からの排気は各排気通路7へそれぞれ流れている。
FIG. 7 shows a timing chart example of the catalyst temperature increase control according to this embodiment. Prior to time t6, the bank-specific RL control is performed on the internal combustion engine, and after time t6, fuel cut is performed. Prior to time t6, bank-specific RL control is performed, the A / F of the
時刻t6で燃料カット条件が成立し、燃料カット信号がオンになると、ECU20は、左側の制御弁25Lを閉状態とする。これにより、前述のように、左バンク2Lの排気は連通路17を通じて右バンク2Rの排気通路7Rへ流入する。左右いずれのバンクにおいても、燃料カット実施後の排気はリーン状態である。しかし、制御弁25L、25Rの制御により、リーン状態の排気は全てリーン燃焼バンク2R側の排気通路7Rへ流れることになる。こうして、リーンな排気がリッチ燃焼バンク2L側のスタート触媒15Lへ流れ込み、発熱が生じることが抑制できる。また、リッチ燃焼バンク2L側のA/Fはリッチ状態に維持され、スタート触媒15LのOSCも最小に維持されるので、燃料カットからの復帰時には、直ちにバンク別RL制御を再開することができる。
When the fuel cut condition is satisfied at time t6 and the fuel cut signal is turned on, the
図8に、第3実施形態による触媒昇温制御のフローチャートを示す。この制御は、ECU20により実施される。
FIG. 8 shows a flowchart of the catalyst temperature increase control according to the third embodiment. This control is performed by the
まず、ECU20は、バンク別RL制御の実行条件が成立したか否かを判断し(ステップS21)、成立した場合は、バンク別RL制御を実行する(ステップS22)。次に、ECU20は、燃料カット条件が成立したか否かを判定し(ステップS23)、成立しない場合はバンク別RL制御を継続する。一方、燃料カット条件が成立した場合(ステップS23;Yes)、ECU20は制御弁25を制御し、リーン燃焼バンク側の排気通路の排気流量がリッチ燃焼バンク側の排気通路の排気流量より大きくなるようにする(ステップS24)。そして、ECU20は燃料カットの終了条件が成立したか否かを判定し(ステップS25)、成立した場合には、燃料カットを終了してバンク別RL制御に復帰する。
First, the
以上のように、本実施形態では、バンク別RL制御から燃料カットに移行する際には、リーン燃焼バンク側の排気通路の排気流量がリッチ燃焼バンク側の排気通路の排気流量より大きくなるように、より好適には、リッチ燃焼バンク側の排気が全てリーン燃焼側排気通路に流れるように排気流量を制御するので、燃料カット中にリッチ燃焼バンク側のスタート触媒の発熱を防止することができるとともに、燃料カットからバンク別RL制御への復帰を円滑に行うことが可能となる。 As described above, in the present embodiment, when shifting from the bank-specific RL control to the fuel cut, the exhaust flow rate in the exhaust passage on the lean combustion bank side is larger than the exhaust flow rate in the exhaust passage on the rich combustion bank side. More preferably, the exhaust flow rate is controlled so that all exhaust on the rich combustion bank side flows into the lean combustion side exhaust passage, so that it is possible to prevent the start catalyst on the rich combustion bank side from generating heat during fuel cut. Thus, it is possible to smoothly return from the fuel cut to the bank-specific RL control.
1 内燃機関(エンジン)
2L、2R バンク(気筒群)
3L、3R 気筒
4 吸気通路
5 吸気マニホールド
6 排気マニホールド
7L、7R 排気通路
8 共通排気通路
15L、15R スタート触媒
16 UF触媒
1 Internal combustion engine
2L, 2R bank (cylinder group)
3L,
Claims (1)
各気筒群に接続された個別排気通路と、
前記個別排気通路を接続してなる共通排気通路と、
前記個別排気通路上にそれぞれ設けられた第1の触媒と、
前記共通排気通路上に設けられた第2の触媒と、
各気筒群毎に独立に空燃比を制御可能な空燃比制御部と、を備え、
前記空燃比制御部は、全ての気筒群に対する燃料の供給を停止する燃料カット制御から、1つの気筒群の空燃比をリッチに設定するとともに他の気筒群の空燃比をリーンに設定する気筒群別制御に切り換えるとき、所定時間にわたり、前記共通排気通路の空燃比がリッチとなるように、前記1つの気筒群の空燃比をリッチに設定するとともに前記他の気筒群の空燃比をリーンに設定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 comprising a plurality of cylinder groups,
An individual exhaust passage connected to each cylinder group;
A common exhaust passage formed by connecting the individual exhaust passages;
A first catalyst provided on each of the individual exhaust passages;
A second catalyst provided on the common exhaust passage;
An air-fuel ratio control unit capable of independently controlling the air-fuel ratio for each cylinder group,
The air-fuel ratio control unit sets the air-fuel ratio of one cylinder group to rich and sets the air-fuel ratio of the other cylinder groups to lean from fuel cut control for stopping fuel supply to all cylinder groups When switching to another control, the air-fuel ratio of the one cylinder group is set to rich and the air-fuel ratio of the other cylinder group is set to lean so that the air-fuel ratio of the common exhaust passage becomes rich for a predetermined time. A control device for an internal combustion engine.
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