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JP2008169753A - Exhaust gas purification system for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification system for internal combustion engine Download PDF

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JP2008169753A
JP2008169753A JP2007003455A JP2007003455A JP2008169753A JP 2008169753 A JP2008169753 A JP 2008169753A JP 2007003455 A JP2007003455 A JP 2007003455A JP 2007003455 A JP2007003455 A JP 2007003455A JP 2008169753 A JP2008169753 A JP 2008169753A
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JP
Japan
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temperature
amount
exhaust gas
internal combustion
combustion engine
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.)
Withdrawn
Application number
JP2007003455A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Kenjo
晃 見上
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
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Abstract

【課題】可変容量ターボチャージャを有する内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気浄化触媒に流入する排気を上昇させる要求があるときに、該排気浄化触媒に流入する排気を好適に昇温させることの可能な技術を提供する。
【解決手段】可変ノズルのVN開度θvnを減少させるときにおいて、背圧Peが高くなることに起因する第1温度上昇量ΔTu1と燃料噴射量QFを増加させることに起因する第2温度上昇量ΔTu2との和からタービン回転数Ntが増加することに起因する第1温度低下量ΔTd1を減算した値が目標温度上昇量ΔTutと略等しくなるように可変ノズルの第2目標VN開度tθvn2を求める(S109)。そして、VN開度θvnを第2目標VN開度tθvn2まで減少させると共に、燃料噴射量QFを増加噴射量ΔQFだけ増量する(S110)。
【選択図】図4
In an exhaust gas purification system for an internal combustion engine having a variable capacity turbocharger, when there is a demand to raise exhaust gas flowing into the exhaust gas purification catalyst, it is possible to suitably raise the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification catalyst. Technology.
When a variable nozzle VN opening degree θvn is decreased, a first temperature increase amount ΔTu1 resulting from an increase in back pressure Pe and a second temperature increase amount resulting from increasing a fuel injection amount QF. The second target VN opening tθvn2 of the variable nozzle is obtained so that a value obtained by subtracting the first temperature decrease amount ΔTd1 resulting from the increase in the turbine speed Nt from the sum of ΔTu2 is substantially equal to the target temperature increase amount ΔTut. (S109). Then, the VN opening θvn is decreased to the second target VN opening tθvn2, and the fuel injection amount QF is increased by the increased injection amount ΔQF (S110).
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、可変容量ターボチャージャを有する内燃機関の排気浄化システムに関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification system for an internal combustion engine having a variable capacity turbocharger.

吸蔵還元型NOx触媒や酸化触媒、三元触媒など、排気を浄化させる排気浄化触媒を備える排気浄化システムにおいて、内燃機関のアイドリング時や機関トルクが過度に低い時に、排気浄化触媒に流入する排気に対する昇温要求が出される場合がある。内燃機関に供給される燃料噴射量が過度に減少するために、内燃機関から排出される排気の温度が低くなり、その結果、触媒の温度が低下するためである。   In exhaust purification systems equipped with exhaust purification catalysts that purify exhaust, such as NOx storage reduction catalysts, oxidation catalysts, and three-way catalysts, when the internal combustion engine is idling or when the engine torque is excessively low, A temperature increase request may be issued. This is because the fuel injection amount supplied to the internal combustion engine is excessively reduced, so that the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is lowered, and as a result, the temperature of the catalyst is lowered.

これに対し、可変容量ターボチャージャを有する内燃機関の排気浄化システムにおいて、可変容量ターボチャージャの有する可変ノズルの開度を増大させ、タービンにおける熱損失を減少させることにより排気浄化触媒に流入する排気を昇温させる技術が提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。
特開2002−285824号公報 特開2003−120368号公報 特開2005−42664号公報
In contrast, in an exhaust gas purification system for an internal combustion engine having a variable capacity turbocharger, the opening of the variable nozzle of the variable capacity turbocharger is increased to reduce the heat loss in the turbine, thereby reducing the exhaust flowing into the exhaust gas purification catalyst. A technique for raising the temperature has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
JP 2002-285824 A JP 2003-120368 A JP 2005-42664 A

しかしながら、内燃機関の運転状態によっては、上記従来技術のように可変ノズルの開度を開き側に変更してもタービンの回転数が変化しない場合がある。そのような場合、タービンを回転させるために消費される熱エネルギが減少しないため、排気浄化触媒に流入する排気を好適に昇温させることができない場合がある。その結果、排気浄化触媒の温度が過度に低下してしまい、該排気浄化触媒における排気浄化能力が著しく低下する虞があった。   However, depending on the operating state of the internal combustion engine, there are cases where the rotational speed of the turbine does not change even when the opening of the variable nozzle is changed to the open side as in the prior art. In such a case, since the heat energy consumed for rotating the turbine does not decrease, the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst may not be heated appropriately. As a result, the temperature of the exhaust purification catalyst may be excessively lowered, and the exhaust purification capability of the exhaust purification catalyst may be significantly reduced.

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは可変容量ターボチャージャを有する内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気浄化触媒に流入する排気を好適に昇温させることの可能な技術を提供することである。   The present invention has been made in view of the above prior art, and an object thereof is to suitably raise the temperature of exhaust gas flowing into an exhaust purification catalyst in an exhaust purification system of an internal combustion engine having a variable capacity turbocharger. Is to provide possible technology.

上記課題を達成するために本発明における可変容量ターボチャージャ付き内燃機関の制御装置は、以下の手段を採用した。即ち、
可変ノズルが設けられている可変容量ターボチャージャを有する内燃機関の排気浄化システムであって、
前記可変容量ターボチャージャのタービンよりも下流側の排気通路に設けられる排気浄化触媒と、
前記可変ノズルの開度を制御するノズル開度制御手段と、
を備え、
前記ノズル開度制御手段は、前記排気浄化触媒に流入する排気の温度である流入排気温度を上昇させるときに前記可変ノズルの開度を目標開度まで減少させ、
前記目標開度は、前記排気通路における前記タービンよりも上流側の背圧が増加することに起因する前記流入排気温度の上昇量である第1温度上昇量が前記タービンの回転数が増加することに起因する前記流入排気温度の低下量である第1温度低下量よりも大きくなるように決定されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the control device for an internal combustion engine with a variable capacity turbocharger according to the present invention employs the following means. That is,
An exhaust purification system for an internal combustion engine having a variable capacity turbocharger provided with a variable nozzle,
An exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage downstream of the turbine of the variable capacity turbocharger;
Nozzle opening control means for controlling the opening of the variable nozzle;
With
The nozzle opening degree control means reduces the opening degree of the variable nozzle to a target opening degree when raising the inflow exhaust gas temperature, which is the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst,
The target opening degree is such that a first temperature increase amount, which is an increase amount of the inflow exhaust gas temperature due to an increase in back pressure upstream of the turbine in the exhaust passage, increases the rotational speed of the turbine. It is determined to be larger than a first temperature decrease amount that is a decrease amount of the inflow exhaust gas temperature due to the above.

そこで本発明では、流入排気温度を上昇させるときにノズル開度制御手段が可変ノズルの開度を目標開度まで減少させる。これにより、排気通路におけるタービンよりも上流側の背圧が高くなり、タービンに流入する排気が昇温する。   Therefore, in the present invention, when the inflow exhaust gas temperature is raised, the nozzle opening degree control means reduces the opening degree of the variable nozzle to the target opening degree. As a result, the back pressure upstream of the turbine in the exhaust passage becomes higher, and the temperature of the exhaust flowing into the turbine rises.

ところで、可変ノズルの開度を目標開度まで減少させることによりタービンの回転数が増加すると、過給圧が上昇し、内燃機関に吸入される吸入空気量が増加する。そうすると、内燃機関から排出される排気の単位体積当たりの熱量が減少する。更に、タービンの回転数が増加すると、タービンにおいて消費される排気の熱エネルギが増加する。その結果、タービンの回転数が増加するとタービンを通過する排気の熱損失が増加する。従って、可変ノズルの開度を目標開度まで減少させる際にタービンの回転数が過度に増加すると流入排気温度が低下してしまう虞がある。   By the way, when the rotational speed of the turbine is increased by reducing the opening of the variable nozzle to the target opening, the supercharging pressure rises and the intake air amount sucked into the internal combustion engine increases. If it does so, the calorie | heat amount per unit volume of the exhaust_gas | exhaustion discharged | emitted from an internal combustion engine will reduce. Furthermore, when the rotational speed of the turbine increases, the heat energy of the exhaust consumed in the turbine increases. As a result, the heat loss of the exhaust gas passing through the turbine increases as the rotational speed of the turbine increases. Therefore, when the rotational speed of the turbine is excessively increased when the opening of the variable nozzle is decreased to the target opening, the inflow exhaust gas temperature may be lowered.

これに対し、本発明においては、第1温度上昇量が第1温度低下量よりも大きくなるように目標開度が決定される。これにより、排気浄化触媒に流入する排気を第1温度上昇量から第1温度低下量を減算した値だけ昇温させることができる。   On the other hand, in the present invention, the target opening degree is determined so that the first temperature increase amount is larger than the first temperature decrease amount. Thus, the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst can be raised by a value obtained by subtracting the first temperature decrease amount from the first temperature increase amount.

本発明においては、第1温度低下量が小さいほど流入排気温度を上昇させることができる。そこで、前記目標開度が、前記タービンの回転数の増加量が略零となる範囲内で決定されるようにしても良い。   In the present invention, the inflow exhaust gas temperature can be increased as the first temperature decrease amount is smaller. Therefore, the target opening degree may be determined within a range in which the increase amount of the rotational speed of the turbine is substantially zero.

この場合、内燃機関に吸入される吸入空気量が増加しない。そのため、内燃機関から排出される排気の単位体積当たりの熱量が減少することを抑制できる。また、排気がタービンを通過するときの熱損失が増加することを抑制できる。つまり、タービンの回転数が増加することに起因する第1温度低下量を略零にすることが可能となる。従って、より好適に流入排気温度を上昇させることができる。   In this case, the amount of intake air taken into the internal combustion engine does not increase. Therefore, it can suppress that the calorie | heat amount per unit volume of the exhaust_gas | exhaustion discharged | emitted from an internal combustion engine reduces. Moreover, it can suppress that the heat loss when exhaust_gas | exhaustion passes a turbine increases. That is, it is possible to reduce the first temperature decrease amount resulting from the increase in the rotational speed of the turbine to substantially zero. Therefore, the inflow exhaust gas temperature can be raised more suitably.

また、本発明における目標開度は、タービンの回転数の増加量を略零にすることのできる最小の開度(最も閉じ側の開度)であっても良い。可変ノズルの開度の減少度合いをより大きくした方が、上記タービンよりも上流側の背圧をより高くすることが可能となり、以って第1温度上昇量をより大きくすることができるからである。   Further, the target opening in the present invention may be a minimum opening (opening on the most closed side) at which the amount of increase in the rotational speed of the turbine can be made substantially zero. The larger the degree of decrease in the opening of the variable nozzle, the higher the back pressure on the upstream side of the turbine can be increased, and thus the first temperature increase amount can be increased. is there.

また、本発明においては、前記可変ノズルの開度が減少することに起因する前記内燃機関のトルクの低下量を取得し、該可変ノズルの開度が減少する前後における前記トルクの低下量が所定の許容値以下となるように該内燃機関の燃料噴射量を増量する燃料噴射量増量手段を、更に備えていても良い。   In the present invention, the amount of decrease in the torque of the internal combustion engine due to the decrease in the opening of the variable nozzle is acquired, and the amount of decrease in the torque before and after the opening of the variable nozzle decreases is predetermined. There may be further provided a fuel injection amount increasing means for increasing the fuel injection amount of the internal combustion engine so as to be equal to or less than the allowable value.

可変ノズルの開度が減少することでタービンよりも上流側の背圧が高くなると内燃機関のポンプ損失が増加してトルク低下が生じる。上述したトルクの低下量とは、可変ノズルの開度を目標開度まで減少させることによって低下する機関トルクの低下量を意味する。また、「所定の許容値」とは、運転状態に応じて許容されるトルクの低下量の許容値を意味しており、例えば運転者が所謂トルクショックを感じない程度のトルクの低下量としても良い。   When the back pressure on the upstream side of the turbine increases due to the decrease in the opening of the variable nozzle, the pump loss of the internal combustion engine increases and the torque decreases. The amount of torque reduction described above means the amount of reduction in engine torque that decreases by reducing the opening of the variable nozzle to the target opening. Further, the “predetermined allowable value” means an allowable value of a torque reduction amount that is allowed according to the driving state. For example, the torque reduction amount is such that the driver does not feel a so-called torque shock. good.

また、所定の許容値は略零であっても良い。つまり、本発明における燃料噴射量増量手段はトルクの変化量が略零になるように燃料噴射量を増量するようにしても良い。これにより、所謂トルクショックが生じることを確実に抑制できる。   Further, the predetermined allowable value may be substantially zero. That is, the fuel injection amount increasing means in the present invention may increase the fuel injection amount so that the torque change amount becomes substantially zero. Thereby, what is called a torque shock can be suppressed reliably.

また、本発明においては燃料噴射量の増加量が多いほど、内燃機関から排出される排気の単位体積当たりの熱量が増加する。ここで、燃料噴射量が増量されることに起因する流入排気温度の上昇量を第2温度上昇量とすれば、第1温度上昇量及び第2温度上昇量が多
いほど、或いは第1温度低下量が少ないほど流入排気温度をより高い温度まで上昇させることができる。
In the present invention, the amount of heat per unit volume of the exhaust discharged from the internal combustion engine increases as the amount of increase in the fuel injection amount increases. Here, if the amount of increase in the inflow exhaust temperature resulting from the increase in the fuel injection amount is the second temperature increase amount, the more the first temperature increase amount and the second temperature increase amount, or the first temperature decrease. The smaller the amount, the higher the inflow exhaust gas temperature can be raised.

以下、目標開度と上記の第1温度上昇量、第2温度上昇量、第1温度低下量との関係を説明する。例えば目標開度が小さいほど、排気通路におけるタービンよりも上流側の背圧が高くなるため第1温度上昇量が大きくなる。そして、上記背圧が高くなるほど内燃機関のポンプ損失が増加するため、トルクの低下量が大きくなる。その結果、トルクの低下量を所定の許容値以下にするために必要な燃料噴射量の増加量が多くなる。従って、目標開度が小さいほど第2温度上昇量が大きくなる。   Hereinafter, the relationship between the target opening degree and the first temperature increase amount, the second temperature increase amount, and the first temperature decrease amount will be described. For example, the smaller the target opening, the higher the back pressure on the upstream side of the turbine in the exhaust passage, so the first temperature rise amount becomes larger. And as the back pressure increases, the pump loss of the internal combustion engine increases, so the amount of torque decrease increases. As a result, the amount of increase in the fuel injection amount required to make the torque decrease amount equal to or less than the predetermined allowable value increases. Accordingly, the second temperature increase amount increases as the target opening degree decreases.

また、目標開度が小さいほどタービンの回転数が増加量が多くなるため、内燃機関の吸入空気量が増加し、また、タービンにおける排気の熱損失が増加する。つまり、目標開度が小さいほど第1温度低下量が大きくなる。一方、目標開度が大きいほど、上記とは逆に第1温度上昇量、第2温度上昇量、第1温度低下量の何れも小さくなると考えられる。   Further, since the amount of increase in the turbine speed increases as the target opening degree decreases, the intake air amount of the internal combustion engine increases, and the heat loss of the exhaust gas in the turbine increases. That is, the first temperature decrease amount increases as the target opening degree decreases. On the other hand, it is considered that the larger the target opening, the smaller the first temperature rise amount, the second temperature rise amount, and the first temperature drop amount, contrary to the above.

以上より、本発明は可変ノズルの開度を減少させるときにおける第1温度上昇量、第2温度上昇量、第1温度低下量の大きさに基づいて、流入排気温度が上昇するように目標開度を決定すれば好適である。   As described above, the present invention opens the target so that the inflow exhaust gas temperature rises based on the magnitudes of the first temperature rise amount, the second temperature rise amount, and the first temperature drop amount when the opening of the variable nozzle is decreased. It is preferable to determine the degree.

そこで、本発明における前記目標開度は、前記燃料噴射量が増量されることに起因する前記流入排気温度の上昇量である第2温度上昇量と前記第1温度上昇量との和が前記第1温度低下量よりも大きくなるように決定されても良い。これにより、確実に流入排気温度を上昇させることができる。   Therefore, the target opening in the present invention is the sum of the second temperature increase amount and the first temperature increase amount, which is the increase amount of the inflow exhaust gas temperature due to the increase of the fuel injection amount. You may determine so that it may become larger than 1 amount of temperature fall. Thereby, inflow exhaust gas temperature can be raised reliably.

また、本発明における前記目標開度は、前記第1温度上昇量と前記第2温度上昇量との和から前記第1温度低下量を減算した値が前記流入排気温度を目標温度まで上昇させるために必要な温度上昇量と略等しくなるように決定されても良い。これにより、確実に流入排気温度を目標温度まで上昇させることができる。つまり、排気浄化触媒を好適に昇温させることができる。   Further, the target opening in the present invention is such that a value obtained by subtracting the first temperature decrease amount from the sum of the first temperature increase amount and the second temperature increase amount increases the inflow exhaust gas temperature to the target temperature. It may be determined so as to be substantially equal to the amount of temperature increase required for the above. Thereby, the inflow exhaust gas temperature can be reliably raised to the target temperature. That is, the temperature of the exhaust purification catalyst can be suitably raised.

本発明にあっては、可変容量ターボチャージャを有する内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気浄化触媒に流入する排気を好適に昇温させることができる。そして、排気浄化触媒の温度を好適に上昇させ、排気浄化触媒における排気浄化能力が著しく低下することを抑制することができる。   In the present invention, in the exhaust gas purification system for an internal combustion engine having a variable capacity turbocharger, the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification catalyst can be suitably raised. And the temperature of an exhaust purification catalyst can be raised suitably, and it can suppress that the exhaust purification capability in an exhaust purification catalyst falls remarkably.

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。尚、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. It should be noted that the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are intended to limit the technical scope of the invention only to those unless otherwise specified. is not.

図1は本実施例における内燃機関1と、その吸排気系及び制御系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、4つの気筒2を有するディーゼルエンジンである。内燃機関1には、気筒2の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁3を各気筒に備えている。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine 1 and its intake / exhaust system and control system in this embodiment. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a diesel engine having four cylinders 2. The internal combustion engine 1 is provided with a fuel injection valve 3 for injecting fuel directly into the combustion chamber of the cylinder 2 in each cylinder.

<吸気系>
内燃機関1には、吸気マニホールド8が接続されており、吸気マニホールド8の各枝管は吸気ポートを介して各気筒2の燃焼室と連通されている。吸気マニホールド8と吸気通
路9との接続部近傍には、吸気通路9内を流通する吸気の流量を調節可能な吸気絞り弁11が設けられている。また、吸気通路9における吸気絞り弁11よりも上流側には、吸気通路9を流れるガスを冷却するインタークーラ4が設けられている。
<Intake system>
An intake manifold 8 is connected to the internal combustion engine 1, and each branch pipe of the intake manifold 8 is communicated with a combustion chamber of each cylinder 2 through an intake port. An intake throttle valve 11 capable of adjusting the flow rate of the intake air flowing through the intake passage 9 is provided in the vicinity of the connection portion between the intake manifold 8 and the intake passage 9. An intercooler 4 for cooling the gas flowing through the intake passage 9 is provided upstream of the intake throttle valve 11 in the intake passage 9.

さらに、吸気通路9におけるインタークーラ4よりも上流側には、排気のエネルギを駆動源として作動する可変容量型ターボチャージャ(以下、単に「ターボチャージャ」ともいう。)25のコンプレッサハウジング25aが設けられている。また、コンプレッサハウジング25aよりも上流側には吸気通路9内を流通する吸気量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ5が配置されており、該エアフローメータ5よりも上流側にはエアクリーナ6が設けられている。   Further, a compressor housing 25 a of a variable displacement turbocharger (hereinafter also simply referred to as “turbocharger”) 25 that operates using exhaust energy as a drive source is provided upstream of the intercooler 4 in the intake passage 9. ing. An air flow meter 5 that outputs an electrical signal corresponding to the amount of intake air flowing through the intake passage 9 is disposed upstream of the compressor housing 25a, and an air cleaner 6 is disposed upstream of the air flow meter 5. Is provided.

このように構成された内燃機関1の吸気系では、エアクリーナ6によって吸気中の塵や埃が除去された後、吸気通路9を介してコンプレッサハウジング25aに流入する。コンプレッサハウジング25aに流入した吸気は、該コンプレッサハウジング25aに内装されたコンプレッサホイール27の回転によって圧縮される。圧縮されて高温となった吸気は、インタークーラ4にて冷却された後、必要に応じて吸気絞り弁11によって流量を調節されて吸気マニホールド8に流入する。吸気マニホールド8に流入した吸気は、各枝管を介して各気筒2に分配され、各気筒2の燃料噴射弁3から噴射された燃料を着火源として燃焼される。   In the intake system of the internal combustion engine 1 configured as described above, dust and dirt in the intake air are removed by the air cleaner 6 and then flow into the compressor housing 25 a via the intake passage 9. The intake air flowing into the compressor housing 25a is compressed by the rotation of the compressor wheel 27 built in the compressor housing 25a. The compressed intake air having a high temperature is cooled by the intercooler 4, and then the flow rate is adjusted by the intake throttle valve 11 as necessary to flow into the intake manifold 8. The intake air that has flowed into the intake manifold 8 is distributed to each cylinder 2 via each branch pipe, and is burned by using the fuel injected from the fuel injection valve 3 of each cylinder 2 as an ignition source.

<排気系>
一方、内燃機関1には、排気マニホールド18が接続されており、排気マニホールド18の各枝管は排気ポートを介して各気筒2の燃焼室と接続されている。排気マニホールド18にはターボチャージャ25のタービンハウジング25bが接続されている。このタービンハウジング25bには排気通路19が接続されており、排気通路19の途中には吸蔵還元型NOx触媒(以下、単に「NOx触媒」という。)20が設けられている。また、排気通路19におけるNOx触媒20の上流側と下流側には排気の温度を検出する第1温度センサ15と第2温度センサ16が設けられている。そして、排気通路19は下流にてマフラー(図示省略)に接続されている。ここで、本実施例においてはNOx触媒20が本発明における排気浄化触媒に相当する。
<Exhaust system>
On the other hand, an exhaust manifold 18 is connected to the internal combustion engine 1, and each branch pipe of the exhaust manifold 18 is connected to a combustion chamber of each cylinder 2 via an exhaust port. A turbine housing 25 b of a turbocharger 25 is connected to the exhaust manifold 18. An exhaust passage 19 is connected to the turbine housing 25 b, and an occlusion reduction type NOx catalyst (hereinafter simply referred to as “NOx catalyst”) 20 is provided in the middle of the exhaust passage 19. Further, a first temperature sensor 15 and a second temperature sensor 16 for detecting the temperature of the exhaust are provided on the upstream side and the downstream side of the NOx catalyst 20 in the exhaust passage 19. The exhaust passage 19 is connected to a muffler (not shown) downstream. Here, in this embodiment, the NOx catalyst 20 corresponds to the exhaust purification catalyst in the present invention.

このように構成された内燃機関1の排気系では、内燃機関1の各気筒2で燃焼された既燃ガスが排気ポートを介して排気マニホールド18に排出され、次いで排気マニホールド18からターボチャージャ25のタービンハウジング25bに流入する。タービンハウジング25bに流入した排気は、該排気が持つ熱エネルギを利用してタービンハウジング25b内に回転自在に支持されたタービンホイール28を回転させる。その際、タービンホイール28の回転トルクはコンプレッサハウジング25aのコンプレッサホイール27に伝達される。   In the exhaust system of the internal combustion engine 1 configured as described above, the burned gas burned in each cylinder 2 of the internal combustion engine 1 is discharged to the exhaust manifold 18 through the exhaust port, and then from the exhaust manifold 18 to the turbocharger 25. It flows into the turbine housing 25b. The exhaust gas that has flowed into the turbine housing 25b rotates the turbine wheel 28 that is rotatably supported in the turbine housing 25b using the thermal energy of the exhaust gas. At that time, the rotational torque of the turbine wheel 28 is transmitted to the compressor wheel 27 of the compressor housing 25a.

そして、タービンハウジング25bから流出した排気は、排気通路19を介してNOx触媒20へ流入し排気中のNOxが吸蔵された後、マフラーを介して大気中に放出される。   The exhaust gas flowing out from the turbine housing 25b flows into the NOx catalyst 20 through the exhaust passage 19, and after NOx in the exhaust gas is occluded, it is released into the atmosphere through the muffler.

<可変容量型ターボチャージャ>
次に、本実施例における可変容量型ターボチャージャ25について説明する。図2は、本実施例におけるターボチャージャ25の概略構成を示す断面図である。ターボチャージャ25は、吸気通路9の途中に配置されたコンプレッサハウジング25aと、排気通路19に配置されたタービンハウジング25bと、コンプレッサハウジング25aとタービンハウジング25bとの間に設けられたセンタハウジング25cとを備えている。センタハウジング25cにはロータシャフト26がその軸心を中心に回転可能な状態で支持されて
おり、ロータシャフト26の一端は、コンプレッサハウジング25a内に配置されたコンプレッサホイール27に取り付けられている。また、ロータシャフト26の他端は、タービンハウジング25b内に配置されたタービンホイール28に取り付けられている。
<Variable capacity turbocharger>
Next, the variable capacity turbocharger 25 in the present embodiment will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the turbocharger 25 in the present embodiment. The turbocharger 25 includes a compressor housing 25a disposed in the middle of the intake passage 9, a turbine housing 25b disposed in the exhaust passage 19, and a center housing 25c provided between the compressor housing 25a and the turbine housing 25b. I have. A rotor shaft 26 is supported on the center housing 25c so as to be rotatable about its axis, and one end of the rotor shaft 26 is attached to a compressor wheel 27 disposed in the compressor housing 25a. The other end of the rotor shaft 26 is attached to a turbine wheel 28 disposed in the turbine housing 25b.

上記構成のターボチャージャ25においては、排気が吹き付けられることによってタービンホイール28が回転し、該タービンホイール28が回転することによってコンプレッサホイール27も回転する。そして、該コンプレッサホイール27の回転によって、該コンプレッサホイール27より下流の吸気通路9に送り込まれる吸気の過給が行われる。   In the turbocharger 25 configured as described above, the turbine wheel 28 rotates when the exhaust is blown, and the compressor wheel 27 also rotates when the turbine wheel 28 rotates. Then, due to the rotation of the compressor wheel 27, the intake air sent to the intake passage 9 downstream of the compressor wheel 27 is supercharged.

更に、タービンハウジング25b内においては、図3に示すように、羽形状のノズルベーン29がタービンホイール28の円周方向に複数取り付けられる。図3は、本実施例におけるノズルベーン29の概略配置を示すタービンハウジングの側面断面図である。また、タービンハウジング25bには、該ノズルベーン29を開閉駆動させるノズルベーン用アクチュエータ30が設けられている。該ノズルベーン用アクチュエータ30によりノズルベーン29が開閉駆動されることによって、隣り合うノズルベーン29間の隙間の大きさが変化し、タービンホイール28に吹き付けられる排気の流速が変化することになる。その時に、タービンホイール28及びコンプレッサホイール27の回転速度や回転トルクが変化することによりコンプレッサホイール27より下流側の吸気通路9への過給圧を調整することが可能となる。本実施例においては隣り合うノズルベーン29間の隙間が本発明における可変ノズルを構成している。   Further, in the turbine housing 25b, a plurality of blade-shaped nozzle vanes 29 are attached in the circumferential direction of the turbine wheel 28 as shown in FIG. FIG. 3 is a side sectional view of the turbine housing showing a schematic arrangement of the nozzle vanes 29 in the present embodiment. The turbine housing 25b is provided with a nozzle vane actuator 30 that drives the nozzle vane 29 to open and close. When the nozzle vane 29 is opened and closed by the nozzle vane actuator 30, the size of the gap between the adjacent nozzle vanes 29 changes, and the flow velocity of the exhaust gas blown to the turbine wheel 28 changes. At that time, the supercharging pressure to the intake passage 9 on the downstream side of the compressor wheel 27 can be adjusted by changing the rotational speed and torque of the turbine wheel 28 and the compressor wheel 27. In this embodiment, the gap between the adjacent nozzle vanes 29 constitutes the variable nozzle in the present invention.

以上述べたように構成された内燃機関1には、該内燃機関1及び吸排気系を制御するための電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)10が併設されている。こ
のECU10は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態等を制御する。
The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an electronic control unit (ECU) 10 for controlling the internal combustion engine 1 and the intake / exhaust system. The ECU 10 controls the operation state of the internal combustion engine 1 according to the operation conditions of the internal combustion engine 1 and the request of the driver.

また、ECU10には、エアフローメータ5や、機関回転数を検出するクランクポジションセンサ13、アクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ14、第1温度センサ15、第2温度センサ16などのセンサ類が電気配線を介して接続され、それらの出力信号がECU10に入力されるようになっている。一方、ECU10には、燃料噴射弁3、吸気絞り弁11、ノズルベーン用アクチュエータ30等が電気配線を介して接続されており、ECU10によって制御されるようになっている。   In addition, the ECU 10 includes sensors such as an air flow meter 5, a crank position sensor 13 that detects the engine speed, an accelerator position sensor 14 that detects the accelerator opening, a first temperature sensor 15, and a second temperature sensor 16. They are connected via wiring, and their output signals are input to the ECU 10. On the other hand, the fuel injection valve 3, the intake throttle valve 11, the nozzle vane actuator 30 and the like are connected to the ECU 10 via electric wiring, and are controlled by the ECU 10.

また、ECU10には、CPU、ROM、RAM等が備えられており、ROMには、内燃機関1の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。また、後述するNOx触媒20に流入する排気の温度を昇温させる昇温制御ルーチンはECU10のROMに記憶されているプログラムの一つである。   The ECU 10 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The ROM stores a program for performing various controls of the internal combustion engine 1 and a map storing data. Further, a temperature raising control routine for raising the temperature of exhaust gas flowing into the NOx catalyst 20 described later is one of programs stored in the ROM of the ECU 10.

<流入排気温度上昇制御>
次に、本実施例におけるNOx触媒20に流入する排気の温度(以下、単に「流入排気温度」という。)Tinを上昇させるための流入排気温度上昇制御について説明する。内燃機関1の運転状態がアイドリング状態や、機関トルクTqが極めて低いときには燃料噴射弁3から噴射される燃料添加量QFが過度に少なくなる。そのような場合に、NOx触媒20の温度(以下、単に「触媒温度」という。)Tnが過度に低くなってNOxの浄化効率が悪化することを抑制するためにNOx触媒20に対して昇温要求が出される。
<Inflow exhaust temperature rise control>
Next, inflow exhaust gas temperature increase control for increasing the temperature of exhaust gas flowing into the NOx catalyst 20 in the present embodiment (hereinafter simply referred to as “inflow exhaust gas temperature”) Tin will be described. When the operating state of the internal combustion engine 1 is in an idling state or when the engine torque Tq is extremely low, the fuel addition amount QF injected from the fuel injection valve 3 becomes excessively small. In such a case, the temperature of the NOx catalyst 20 (hereinafter, simply referred to as “catalyst temperature”) Tn is increased with respect to the NOx catalyst 20 in order to prevent the NOx purification efficiency from deteriorating due to excessively low Tn. A request is made.

本実施例においては、NOx触媒20に対する昇温要求が出されるときに、ノズルベーン29の開度(以下、「VN開度」という。)θvnを減少させる。VN開度θvnが減少すると、排気通路19におけるタービンハウジング25bよりも上流側の背圧Peが高くなり、タービンハウジング25bよりも上流側において排気の温度が上昇する。   In this embodiment, when a temperature increase request for the NOx catalyst 20 is issued, the opening degree (hereinafter referred to as “VN opening degree”) θvn of the nozzle vane 29 is decreased. When the VN opening θvn decreases, the back pressure Pe upstream of the turbine housing 25b in the exhaust passage 19 increases, and the exhaust temperature rises upstream of the turbine housing 25b.

ここで、VN開度θvnをより閉じ側の開度まで減少させるほど背圧Peがより高くなるため、背圧Peが高くなることに起因する流入排気温度Tinの上昇量(以下、「第1温度上昇量」という。)ΔTu1は大きくなる。   Here, since the back pressure Pe increases as the VN opening degree θvn is further decreased to the closing side opening degree, the amount of increase in the inflow exhaust gas temperature Tin caused by the increase in the back pressure Pe (hereinafter referred to as “first” It is referred to as “temperature rise amount.”) ΔTu1 increases.

しかし、VN開度θvnを小さくさせ過ぎると、タービンホイール28の回転数(以下、「タービン回転数」という。)Ntが増加する。タービン回転数Ntが増加すると内燃機関1に吸入される吸入空気量Gaが増加する。その結果、内燃機関1から排出される排気の単位体積当たりの熱量が減少すると考えられる。また、タービン回転数Ntを増加させるために排気エネルギが消費されるため、排気がタービンハウジング25bを流通するときにおける排気の熱損失が増加すると考えられる。従って、VN開度θvnを減少させるときにタービン回転数Ntが増加する場合には、VN開度θvnをより閉じ側の開度まで減少させるほど、タービン回転数Ntが増加することに起因する流入排気温度Tinの低下量(以下、「第1温度低下量」という。)ΔTd1が大きくなる。   However, if the VN opening θvn is too small, the rotational speed of the turbine wheel 28 (hereinafter referred to as “turbine rotational speed”) Nt increases. When the turbine speed Nt increases, the intake air amount Ga sucked into the internal combustion engine 1 increases. As a result, the amount of heat per unit volume of the exhaust discharged from the internal combustion engine 1 is considered to decrease. Further, since exhaust energy is consumed to increase the turbine rotational speed Nt, it is considered that the heat loss of the exhaust when the exhaust flows through the turbine housing 25b increases. Therefore, in the case where the turbine rotational speed Nt increases when the VN opening θvn is decreased, the inflow caused by the turbine rotational speed Nt increasing as the VN opening θvn is further decreased to the closing position. A decrease amount of the exhaust temperature Tin (hereinafter referred to as “first temperature decrease amount”) ΔTd1 increases.

そこで、本実施例においては、上記の第1温度上昇量ΔTu1が第1温度低下量ΔTd1よりも大きくなるようにノズルベーン29の目標開度(以下、「目標VN開度」という。)tθvnを決定し、VN開度θvnを目標VN開度tθvnまで減少させる。これにより、流入排気温度Tinを好適に上昇させることができる。そして、触媒温度Tnが過度に低くなってNOxの浄化効率が悪化することが抑制される。   Therefore, in the present embodiment, the target opening (hereinafter, referred to as “target VN opening”) tθvn of the nozzle vane 29 is determined so that the first temperature increase amount ΔTu1 is larger than the first temperature decrease amount ΔTd1. Then, the VN opening degree θvn is decreased to the target VN opening degree tθvn. Thereby, inflow exhaust gas temperature Tin can be raised suitably. And it is suppressed that the catalyst temperature Tn becomes too low and the purification efficiency of NOx deteriorates.

流入排気温度Tinをより高温まで上昇させるには、第1温度低下量ΔTd1を可及的に小さく、第1温度上昇量ΔTu1を可及的に大きくすると好適である。従って、本実施例の流入排気温度上昇制御における目標VN開度tθvnは、VN開度θvnを減少させたときのタービン回転数の増加量ΔNtが略零となる範囲で最小の開度である第1目標VN開度tθvn1であっても良い。これにより、第1温度上昇量ΔTu1が略零となり、流入排気温度Tinを好適に上昇させることができる。   In order to raise the inflow exhaust gas temperature Tin to a higher temperature, it is preferable that the first temperature decrease amount ΔTd1 is as small as possible and the first temperature increase amount ΔTu1 is as large as possible. Accordingly, the target VN opening tθvn in the inflow exhaust gas temperature rise control of the present embodiment is the smallest opening within a range where the increase amount ΔNt of the turbine rotation speed when the VN opening θvn is decreased becomes substantially zero. 1 target VN opening tθvn1 may be sufficient. As a result, the first temperature increase amount ΔTu1 becomes substantially zero, and the inflow exhaust gas temperature Tin can be suitably increased.

しかしながら、元々の流入排気温度Tinが過度に低い場合や、流入排気温度Tinに要求される目標温度tTinが高い場合には、タービン回転数の増加量ΔNtが略零となる範囲で背圧Peを上昇させるだけでは、流入排気温度Tinを該流入排気温度Tinに要求される目標温度tTinまで上昇させることが困難となることもある。   However, when the original inflow exhaust gas temperature Tin is excessively low, or when the target temperature tTin required for the inflow exhaust gas temperature Tin is high, the back pressure Pe is set within a range in which the increase amount ΔNt of the turbine speed is substantially zero. It may be difficult to raise the inflow exhaust gas temperature Tin to the target temperature tTin required for the inflow exhaust gas temperature Tin simply by raising it.

そのような場合に、本実施例では、目標VN開度tθvnを第1目標VN開度tθvn1よりも更に閉じ側の開度である第2目標VN開度tθvn2にすることとした。この場合には、タービン回転数Ntが増加することを許容するため、第1温度低下量ΔTd1が増大してしまうことになる。しかしながら、VN開度θvnを第1目標VN開度tθvn1まで減少させるよりも、第1目標VN開度tθvn1よりも閉じ側の開度である第2目標VN開度tθvn2まで減少させた方が背圧Peが高くなるため、第1温度上昇量ΔTu1を増大させることができる。   In such a case, in this embodiment, the target VN opening tθvn is set to the second target VN opening tθvn2 that is the opening closer to the closing side than the first target VN opening tθvn1. In this case, the first temperature decrease amount ΔTd1 is increased in order to allow the turbine rotational speed Nt to increase. However, rather than reducing the VN opening θvn to the first target VN opening tθvn1, it is more difficult to reduce the VN opening θvn to the second target VN opening tθvn2, which is the opening closer to the first target VN opening tθvn1. Since the pressure Pe increases, the first temperature increase amount ΔTu1 can be increased.

更に、背圧Peが増大すると内燃機関1におけるポンプ損失が増大するため燃料噴射量QFが一定であるならば内燃機関1の機関トルクTqが低下する。本実施例では、この機関トルクTqの低下分を補うべく燃料噴射量QFを増量補正することとした。具体的には、VN開度θvnを第2目標VN開度tθvn2まで減少させる前後における機関トルクの低下量(以下、単に「トルク低下量」という。)ΔTqが運転状態に応じた許容トルク低下量ΔTql以下になるように燃料噴射量QFを増加噴射量ΔQFだけ増加させる。許容トルク低下量ΔTqlは、例えば運転者がトルクショックを感知し得るトルク低下量ΔTqに一定のマージンを見込んだ値としても良い。本実施例においては許容トルク低下量ΔTqlが本発明における所定の許容値に相当する。   Further, when the back pressure Pe increases, the pump loss in the internal combustion engine 1 increases. Therefore, if the fuel injection amount QF is constant, the engine torque Tq of the internal combustion engine 1 decreases. In this embodiment, the fuel injection amount QF is corrected to increase to compensate for the decrease in the engine torque Tq. Specifically, the engine torque decrease amount (hereinafter simply referred to as “torque decrease amount”) ΔTq before and after the VN opening θvn is decreased to the second target VN opening tθvn2 is an allowable torque decrease amount according to the operating state. The fuel injection amount QF is increased by the increased injection amount ΔQF so as to be equal to or less than ΔTql. For example, the allowable torque decrease amount ΔTql may be a value that allows for a certain margin in the torque decrease amount ΔTq with which the driver can sense a torque shock. In this embodiment, the allowable torque reduction amount ΔTql corresponds to a predetermined allowable value in the present invention.

ここで、第2目標VN開度tθvn2がより閉じ側の開度であるほど内燃機関1のポンプ損失が増加する。従って、増加噴射量ΔQFをより多くすることが可能となり、内燃機関1から排出される排気の単位体積当たりの熱量を増加させることができる。つまり、燃料噴射量QFを増加することに起因する流入排気温度Tinの上昇量(以下、「第2温度上昇量」という。)ΔTu2を増大させることができる。   Here, the pump loss of the internal combustion engine 1 increases as the second target VN opening tθvn2 is more closed. Therefore, the increased injection amount ΔQF can be increased, and the amount of heat per unit volume of the exhaust discharged from the internal combustion engine 1 can be increased. That is, the increase amount of the inflow exhaust gas temperature Tin caused by increasing the fuel injection amount QF (hereinafter referred to as “second temperature increase amount”) ΔTu2 can be increased.

上述した流入排気温度Tinを上昇させる第1温度上昇量ΔTu1及び第2温度上昇量ΔTu2、流入排気温度Tinを低下させる第1温度低下量ΔTd1は内燃機関1の運転状態、現在のVN開度rθvn、第2目標VN開度tθvn2に応じて変化する。本実施例では内燃機関1の運転状態等に応じて、第1温度上昇量ΔTu1と第2温度上昇量ΔTu2との和から第1温度低下量ΔTd1を減じた値が流入排気温度Tinを目標温度tTinまで上昇させるために必要な目標温度上昇量ΔTutと略等しくなるように第2目標VN開度tθvn2が求められる。   The first temperature increase amount ΔTu1 and the second temperature increase amount ΔTu2 that increase the inflow exhaust gas temperature Tin and the first temperature decrease amount ΔTd1 that decreases the inflow exhaust gas temperature Tin are the operating state of the internal combustion engine 1, the current VN opening degree rθvn. The second target VN opening tθvn2 is changed. In this embodiment, the value obtained by subtracting the first temperature decrease amount ΔTd1 from the sum of the first temperature increase amount ΔTu1 and the second temperature increase amount ΔTu2 in accordance with the operating state of the internal combustion engine 1, etc., makes the inflow exhaust gas temperature Tin the target temperature. The second target VN opening tθvn2 is determined so as to be substantially equal to the target temperature increase amount ΔTut necessary for increasing to tTin.

その結果、流入排気温度Tinを目標温度tTinまで確実に上昇させることができる。本実施例においては第1温度上昇量ΔTu1、第2温度上昇量ΔTu2、第1温度低下量ΔTd1が本発明における第1温度上昇量、第2温度上昇量、第1温度低下量に相当する。   As a result, the inflow exhaust gas temperature Tin can be reliably raised to the target temperature tTin. In the present embodiment, the first temperature increase amount ΔTu1, the second temperature increase amount ΔTu2, and the first temperature decrease amount ΔTd1 correspond to the first temperature increase amount, the second temperature increase amount, and the first temperature decrease amount in the present invention.

以下、ECU10によって行われる流入排気温度上昇制御について、図4のフローチャートを参照しながら説明する。図4は本実施例における流入排気温度上昇制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはECU10内のROMに記憶されたプログラムであり、所定期間毎に実行される。本実施例においては第1目標VN開度tθvn1と第2目標VN開度tθvn2とが本発明における可変ノズルの目標開度に相当する。また、ノズルベーン用アクチュエータ30に指令を出してVN開度θvnを第1目標VN開度tθvn1又第2目標VN開度tθvn2まで減少させるECU10が本発明におけるノズル開度制御手段に相当する。   Hereinafter, the inflow exhaust gas temperature rise control performed by the ECU 10 will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 4 is a flowchart showing an inflow exhaust gas temperature rise control routine in the present embodiment. This routine is a program stored in the ROM in the ECU 10, and is executed every predetermined period. In the present embodiment, the first target VN opening tθvn1 and the second target VN opening tθvn2 correspond to the target opening of the variable nozzle in the present invention. Further, the ECU 10 that issues a command to the nozzle vane actuator 30 to reduce the VN opening θvn to the first target VN opening tθvn1 or the second target VN opening tθvn2 corresponds to the nozzle opening control means in the present invention.

まず、ステップS101では、第1温度センサ15の検出値に基づいて流入排気温度Tinが推定される。また、第2温度センサ16の検出値に基づいて触媒温度Tnが推定される。続くステップS102では、触媒温度Tnが活性温度Tna(例えば、200℃乃至250℃)よりも低いか否か判定される。そして、触媒温度Tnが活性温度Tnaよりも低いと判定された場合には流入排気温度Tinを上昇させる必要があると判断され、ステップS103に進む。一方、触媒温度Tnが活性温度Tna以上であると判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。   First, in step S101, the inflow exhaust gas temperature Tin is estimated based on the detection value of the first temperature sensor 15. Further, the catalyst temperature Tn is estimated based on the detection value of the second temperature sensor 16. In subsequent step S102, it is determined whether or not the catalyst temperature Tn is lower than the activation temperature Tna (for example, 200 ° C. to 250 ° C.). When it is determined that the catalyst temperature Tn is lower than the activation temperature Tna, it is determined that the inflow exhaust gas temperature Tin needs to be increased, and the process proceeds to step S103. On the other hand, when it is determined that the catalyst temperature Tn is equal to or higher than the activation temperature Tna, this routine is temporarily terminated.

ステップS103では、ECU10によって、内燃機関1の運転状態が検出される。具体的には、クランクポジションセンサ13の検出値から内燃機関1の機関回転数NEが取得されるとともに、アクセルポジションセンサ14の検出値から機関トルクTqが取得される。そして、ステップS103の処理が終わるとステップS104に進む。   In step S103, the ECU 10 detects the operating state of the internal combustion engine 1. Specifically, the engine speed NE of the internal combustion engine 1 is acquired from the detection value of the crank position sensor 13, and the engine torque Tq is acquired from the detection value of the accelerator position sensor 14. Then, when step S103 is completed, the process proceeds to step S104.

ステップS104では、ECU10によって、運転状態に応じた第1目標VN開度tθvn1が演算される。つまり、タービン回転数の増加量ΔNtが略零となる範囲における最小の開度が求められる。第1目標VN開度tθvn1は、内燃機関1の運転状態(機関トルクTq、機関回転数NE)に応じて予め実験的に求められ、内燃機関1の運転状態の関数又はマップとしてECU10のROMに記憶されている。そして、ステップS104の処理が終わるとステップS105に進む。   In step S104, the ECU 10 calculates the first target VN opening tθvn1 corresponding to the operating state. That is, the minimum opening in the range where the increase amount ΔNt of the turbine rotation speed is substantially zero is obtained. The first target VN opening tθvn1 is experimentally obtained in advance according to the operating state (engine torque Tq, engine speed NE) of the internal combustion engine 1, and is stored in the ROM of the ECU 10 as a function or map of the operating state of the internal combustion engine 1. It is remembered. Then, when the process of step S104 ends, the process proceeds to step S105.

ステップS105では、VN開度θvnをrθvnから目標VN開度tθvnまで減少
させたときの、背圧Peの上昇量である背圧上昇量ΔPeが推定される。背圧上昇量ΔPeは、内燃機関1の運転状態、現在のVN開度rθvn、第1目標VN開度tθvn1に基づいて推定される。そして、ステップS105の処理が終わるとステップS106に進む。
In step S105, a back pressure increase amount ΔPe, which is an increase amount of the back pressure Pe when the VN opening degree θvn is decreased from rθvn to the target VN opening degree tθvn, is estimated. The back pressure increase amount ΔPe is estimated based on the operating state of the internal combustion engine 1, the current VN opening degree rθvn, and the first target VN opening degree tθvn1. Then, when the process of step S105 ends, the process proceeds to step S106.

ステップS106では、ステップS105において推定された背圧上昇量ΔPeに基づいて第1温度上昇量ΔTu1が推定される。続くステップS107では、第1温度上昇量ΔTu1が目標温度上昇量ΔTut以上であるか否か判定される。流入排気温度Tinは、上述のように流入排気温度Tinを目標温度tTinまで上昇させるために必要な温度の上昇量である。本ルーチンにおける目標温度tTinは、触媒温度Tnを活性温度Tnaまで上昇させるためにNOx触媒20に流入する排気に要求される温度である。そして、目標温度tTinは活性温度Tnaと同じ温度であっても良いし、活性温度Tnaよりも充分に高い温度であっても良い。   In step S106, the first temperature increase amount ΔTu1 is estimated based on the back pressure increase amount ΔPe estimated in step S105. In subsequent step S107, it is determined whether or not the first temperature increase amount ΔTu1 is equal to or greater than the target temperature increase amount ΔTut. The inflow exhaust gas temperature Tin is the amount of temperature increase necessary to raise the inflow exhaust gas temperature Tin to the target temperature tTin as described above. The target temperature tTin in this routine is a temperature required for the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 20 in order to raise the catalyst temperature Tn to the activation temperature Tna. The target temperature tTin may be the same temperature as the activation temperature Tna, or may be a temperature sufficiently higher than the activation temperature Tna.

そして、第1温度上昇量ΔTu1が目標温度上昇量ΔTut以上であると判定された場合には、ステップS108に進む。ステップS108では、ECU10からノズルベーン用アクチュエータ30に指令が出され、VN開度θvnが現在のVN開度rθvnから第1目標VN開度tθvn1に変更される。その結果、背圧Peが上昇することにより流入排気温度Tinを目標温度tTin以上に上昇させることができる。そして、ステップS108の処理が終了すると、本ルーチンを一旦終了する。   If it is determined that the first temperature increase amount ΔTu1 is equal to or greater than the target temperature increase amount ΔTut, the process proceeds to step S108. In step S108, the ECU 10 issues a command to the nozzle vane actuator 30, and the VN opening degree θvn is changed from the current VN opening degree rθvn to the first target VN opening degree tθvn1. As a result, the inflow exhaust gas temperature Tin can be raised to the target temperature tTin or higher by increasing the back pressure Pe. Then, when the process of step S108 ends, this routine is temporarily ended.

ステップ107において、第1温度上昇量ΔTu1が目標温度上昇量ΔTutよりも低いと判定された場合には、ステップ109に進む。ステップS109では、ECU10によって、第1温度上昇量ΔTu1と第2温度上昇量ΔTu2との和から第1温度低下量ΔTd1を減じた値が目標温度上昇量ΔTutと等しくなるように第2目標VN開度tθvn2と、第2目標VN開度tθvn2に応じた増加噴射量ΔQFが、内燃機関1の運転状態、現在のVN開度rθvnに基づいて演算される。   If it is determined in step 107 that the first temperature increase amount ΔTu1 is lower than the target temperature increase amount ΔTut, the process proceeds to step 109. In step S109, the ECU 10 causes the second target VN opening so that a value obtained by subtracting the first temperature decrease amount ΔTd1 from the sum of the first temperature increase amount ΔTu1 and the second temperature increase amount ΔTu2 is equal to the target temperature increase amount ΔTut. The increased injection amount ΔQF corresponding to the degree tθvn2 and the second target VN opening tθvn2 is calculated based on the operating state of the internal combustion engine 1 and the current VN opening rθvn.

ステップS110では、ECU10から燃料噴射弁3に指令が出され、燃料噴射量QFが増加噴射量ΔQFだけ増量される。そして、ECU10からノズルベーン用アクチュエータ30に指令が出され、VN開度θvnが現在のVN開度rθvnから第2目標VN開度tθvn2まで減少される。本実施例においては、燃料噴射弁3に指令を出し燃料噴射量QFを増量させるECU10が本発明における燃料噴射量増量手段に相当する。ステップS110の処理が終了すると、本ルーチンを一旦終了する。   In step S110, a command is issued from the ECU 10 to the fuel injection valve 3, and the fuel injection amount QF is increased by the increase injection amount ΔQF. Then, a command is issued from the ECU 10 to the nozzle vane actuator 30, and the VN opening degree θvn is reduced from the current VN opening degree rθvn to the second target VN opening degree tθvn2. In this embodiment, the ECU 10 that gives a command to the fuel injection valve 3 to increase the fuel injection amount QF corresponds to the fuel injection amount increase means in the present invention. When the process of step S110 is completed, this routine is temporarily ended.

以上のように、本ルーチンによれば、第1温度上昇量ΔTu1と第2温度上昇量ΔTu2と第1温度低下量ΔTd1との関係に基づいて目標VN開度tθvnを求め、流入排気温度Tinを目標温度tTinまで確実に上昇させることが可能となる。その結果、触媒温度Tnを迅速に活性温度Tnaまで上昇させることができる。つまり、NOx触媒におけるNOxの浄化効率が悪化することを抑制することができる。   As described above, according to this routine, the target VN opening tθvn is obtained based on the relationship among the first temperature increase amount ΔTu1, the second temperature increase amount ΔTu2, and the first temperature decrease amount ΔTd1, and the inflow exhaust gas temperature Tin is determined. It is possible to reliably increase the temperature to the target temperature tTin. As a result, the catalyst temperature Tn can be quickly raised to the activation temperature Tna. That is, it is possible to suppress deterioration of the NOx purification efficiency in the NOx catalyst.

また、本ルーチンにおけるステップS104では、第1目標VN開度tθvn1をタービン回転数Ntの増加量を略零にすることのできる最小の開度として決定したが、第1目標VN開度tθvn1はこれに限定されるものではない。例えば、第1温度上昇量ΔTu1が目標温度上昇量ΔTutと略等しくなるときの背圧上昇量ΔPeを求めても良い。そして、第1目標VN開度tθvn1と背圧上昇量ΔPeとの関係が格納されたマップから第1目標VN開度tθvn1を導出しても良い。流入排気温度Tinをちょうど目標温度tTinにすることの可能な開度として第1目標VN開度tθvn1を求めることができる。   In step S104 in this routine, the first target VN opening tθvn1 is determined as the minimum opening at which the amount of increase in the turbine rotational speed Nt can be made substantially zero, but the first target VN opening tθvn1 is It is not limited to. For example, the back pressure increase amount ΔPe when the first temperature increase amount ΔTu1 is substantially equal to the target temperature increase amount ΔTut may be obtained. Then, the first target VN opening tθvn1 may be derived from a map in which the relationship between the first target VN opening tθvn1 and the back pressure increase amount ΔPe is stored. The first target VN opening tθvn1 can be obtained as an opening that can make the inflow exhaust gas temperature Tin exactly the target temperature tTin.

また、本ルーチンでは、触媒温度Tnが活性温度Tnaよりも低いときに流入排気温度Tinを上昇させる場合を例示的に説明したが、これに限定されることはない。例えば、その運転状態に要求される目標温度tTinに対して流入排気温度Tinが低いと判断される場合に、本実施例における流入排気温度上昇制御を適用すれば好適である。   In this routine, the case where the inflow exhaust gas temperature Tin is raised when the catalyst temperature Tn is lower than the activation temperature Tna has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, when it is determined that the inflow exhaust gas temperature Tin is lower than the target temperature tTin required for the operation state, it is preferable to apply the inflow exhaust gas temperature increase control in this embodiment.

また、本実施例においては、トルク低下量ΔTqが許容トルク低下量ΔTql以下となるように燃料噴射量QFを増量させたが、これに限定される趣旨ではない。例えば、内燃機関1の運転状態がアイドリング状態である場合、ある程度のトルクショックは許容されるとも考えられる。そのような場合には、VN開度θvnを減少させる前の機関トルクTqよりも、VN開度θvn変更した後の機関トルクTqが大きくなるように燃料噴射量QFを増加させても良い。流入排気温度Tinをより高い温度まで上昇させることができる。   In the present embodiment, the fuel injection amount QF is increased so that the torque decrease amount ΔTq is equal to or less than the allowable torque decrease amount ΔTql. However, the present invention is not limited to this. For example, when the operating state of the internal combustion engine 1 is an idling state, it is considered that a certain amount of torque shock is allowed. In such a case, the fuel injection amount QF may be increased so that the engine torque Tq after changing the VN opening θvn becomes larger than the engine torque Tq before decreasing the VN opening θvn. The inflow exhaust gas temperature Tin can be raised to a higher temperature.

また、本実施例において、流入排気温度Tinを上昇させる要求が出された際、先ずVN開度θvnを現在のVN開度rθvnから閉じ側のVN開度に減少させ、その結果、機関トルクTqが低下した場合にはトルク低下量ΔTqを相殺するように燃料噴射量QFを増加させても良い。そして、第1温度センサ15の検出値から流入排気温度Tinを推定し、流入排気温度Tinが目標温度tTinまで上昇していない場合には、流入排気温度Tinが目標温度tTinに上昇するまで上記制御をフィードバック的に実施しても良い。   In this embodiment, when a request to increase the inflow exhaust gas temperature Tin is issued, first, the VN opening degree θvn is decreased from the current VN opening degree rθvn to the closing side VN opening degree. As a result, the engine torque Tq When the fuel pressure decreases, the fuel injection amount QF may be increased so as to cancel out the torque decrease amount ΔTq. Then, the inflow exhaust gas temperature Tin is estimated from the detection value of the first temperature sensor 15, and when the inflow exhaust gas temperature Tin has not risen to the target temperature tTin, the above control is performed until the inflow exhaust gas temperature Tin rises to the target temperature tTin. May be implemented in a feedback manner.

また、本実施例においては、吸蔵還元型NOx触媒を備えた排気浄化システムにおいて、本発明を適用する場合を例に説明したが、吸蔵還元型NOx触媒の代わりに異なる種類の触媒(例えば、酸化触媒、選択還元型NOx触媒)を備える排気浄化システムに適用することもできる。また、内燃機関1はガソリンエンジンであっても良く、その場合には例えば三元触媒を備える排気浄化システムに本発明を適用することもできる。   Further, in the present embodiment, the case where the present invention is applied to the exhaust purification system including the NOx storage reduction catalyst has been described as an example. However, different types of catalysts (for example, oxidation catalysts) are used instead of the NOx storage reduction catalyst. The present invention can also be applied to an exhaust purification system including a catalyst and a selective reduction type NOx catalyst. Further, the internal combustion engine 1 may be a gasoline engine. In this case, the present invention can be applied to an exhaust purification system including, for example, a three-way catalyst.

実施例1における内燃機関と、その吸排気系及び制御系の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine and an intake / exhaust system and a control system thereof in Embodiment 1. FIG. 実施例1におけるターボチャージャの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the turbocharger in Example 1. FIG. 実施例1におけるノズルベーンの概略配置を示すタービンハウジングの側面断面図である。1 is a side cross-sectional view of a turbine housing illustrating a schematic arrangement of nozzle vanes in Embodiment 1. FIG. 実施例1における流入排気温度上昇制御ルーチンを示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an inflow exhaust gas temperature rise control routine in the first embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・内燃機関
2・・・気筒
3・・・燃料噴射弁
4・・・インタークーラ
5・・・エアフローメータ
6・・・エアクリーナ
8・・・吸気マニホールド
9・・・吸気通路
10・・ECU
11・・吸気絞り弁
13・・クランクポジションセンサ
14・・アクセルポジションセンサ
15・・第1温度センサ
16・・第2温度センサ
18・・排気マニホールド
19・・排気通路
20・・吸蔵還元型NOx触媒
25・・可変容量型ターボチャージャ
25a・コンプレッサハウジング
25b・タービンハウジング
25c・センタハウジング
26・・ロータシャフト
27・・コンプレッサホイール
28・・タービンホイール
29・・ノズルベーン
30・・ノズルベーン用アクチュエータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 2 ... Cylinder 3 ... Fuel injection valve 4 ... Intercooler 5 ... Air flow meter 6 ... Air cleaner 8 ... Intake manifold 9 ... Intake passage 10 ... ECU
11. ・ Intake throttle valve 13 ・ ・ Crank position sensor 14 ・ Accelerator position sensor 15 ・ ・ First temperature sensor 16 ・ ・ Second temperature sensor 18 ・ ・ Exhaust manifold 19 ・ ・ Exhaust passage 20 ・ ・ Occlusion reduction type NOx catalyst ··· Variable displacement turbocharger 25a · Compressor housing 25b · Turbine housing 25c · Center housing 26 · · Rotor shaft 27 · Compressor wheel 28 · · Turbine wheel 29 · · Nozzle vane 30 · · Nozzle vane actuator

Claims (4)

可変ノズルが設けられている可変容量ターボチャージャを有する内燃機関の排気浄化システムであって、
前記可変容量ターボチャージャのタービンよりも下流側の排気通路に設けられる排気浄化触媒と、
前記可変ノズルの開度を制御するノズル開度制御手段と、
を備え、
前記ノズル開度制御手段は、前記排気浄化触媒に流入する排気の温度である流入排気温度を上昇させるときに前記可変ノズルの開度を目標開度まで減少させ、
前記目標開度は、前記排気通路における前記タービンよりも上流側の背圧が増加することに起因する前記流入排気温度の上昇量である第1温度上昇量が前記タービンの回転数が増加することに起因する前記流入排気温度の低下量である第1温度低下量よりも大きくなるように決定されることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
An exhaust purification system for an internal combustion engine having a variable capacity turbocharger provided with a variable nozzle,
An exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage downstream of the turbine of the variable capacity turbocharger;
Nozzle opening control means for controlling the opening of the variable nozzle;
With
The nozzle opening degree control means reduces the opening degree of the variable nozzle to a target opening degree when raising the inflow exhaust gas temperature, which is the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst,
The target opening degree is such that a first temperature increase amount, which is an increase amount of the inflow exhaust gas temperature due to an increase in back pressure upstream of the turbine in the exhaust passage, increases the rotational speed of the turbine. An exhaust gas purification system for an internal combustion engine, wherein the exhaust gas purification system is determined to be larger than a first temperature decrease amount that is a decrease amount of the inflow exhaust gas temperature due to the above.
前記目標開度は、前記タービンの回転数の増加量が略零となる範囲内で決定されることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化システム。   The exhaust purification system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the target opening is determined within a range in which the amount of increase in the rotational speed of the turbine is substantially zero. 前記可変ノズルの開度が減少することに起因する前記内燃機関のトルクの低下量を取得し、該可変ノズルの開度が減少する前後における前記トルクの低下量が所定の許容値以下となるように該内燃機関の燃料噴射量を増量する燃料噴射量増量手段を、更に備え、
前記目標開度は、前記燃料噴射量が増量されることに起因する前記流入排気温度の上昇量である第2温度上昇量と前記第1温度上昇量との和が前記第1温度低下量よりも大きくなるように決定されることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化システム。
The amount of decrease in the torque of the internal combustion engine due to the decrease in the opening degree of the variable nozzle is acquired, and the amount of decrease in the torque before and after the opening degree of the variable nozzle decreases is less than a predetermined allowable value. Further comprising a fuel injection amount increasing means for increasing the fuel injection amount of the internal combustion engine,
The target opening is such that the sum of the second temperature increase amount and the first temperature increase amount, which is the increase amount of the inflow exhaust gas temperature due to the increase of the fuel injection amount, is greater than the first temperature decrease amount. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas purification system is determined so as to be larger.
前記目標開度は、前記第1温度上昇量と前記第2温度上昇量との和から前記第1温度低下量を減算した値が前記流入排気温度を目標温度まで上昇させるために必要な温度上昇量と略等しくなるように決定されることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の排気浄化システム。   The target opening is a temperature increase required for the value obtained by subtracting the first temperature decrease amount from the sum of the first temperature increase amount and the second temperature increase amount to increase the inflow exhaust gas temperature to the target temperature. 4. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the exhaust gas purification system is determined to be substantially equal to the amount.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013057829A1 (en) * 2011-10-21 2013-04-25 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
JP2016191382A (en) * 2016-05-31 2016-11-10 ボルボ ラストバグナー アーベー Apparatus for controlling gas flow, exhaust aftertreatment system, and vehicle propulsion system
JP2017166374A (en) * 2016-03-15 2017-09-21 トヨタ自動車株式会社 Supercharged engine controller

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013057829A1 (en) * 2011-10-21 2013-04-25 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
CN103890354A (en) * 2011-10-21 2014-06-25 丰田自动车株式会社 Control device for internal combustion engine
JPWO2013057829A1 (en) * 2011-10-21 2015-04-02 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
JP2017166374A (en) * 2016-03-15 2017-09-21 トヨタ自動車株式会社 Supercharged engine controller
JP2016191382A (en) * 2016-05-31 2016-11-10 ボルボ ラストバグナー アーベー Apparatus for controlling gas flow, exhaust aftertreatment system, and vehicle propulsion system

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