JP2008280013A - Exhaust gas purification system for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関と電動機との2種類の動力源で走行するハイブリッド車両に適用され、NOx触媒を備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、NOx触媒に対する還元制御を実行する際、内燃機関における燃焼状態が不安定になることを抑制しつつ、NOxの浄化効率を向上させることの可能な技術を提供する。
【解決手段】NOxの還元要求が出された場合、t1においてEGR開度DegrをDegr0からDegr1に増加させて燃焼モードを通常空燃比モードから低空燃比モードに切り換えると共に、混合気の燃焼状態を安定燃焼可能状態に維持させるべく燃料噴射量QfをQf0からQf1まで減量する。その結果、エンジントルクTQeが要求トルクTQrに対して不足するトルク分をアシストトルクTQaによってアシストする。
【選択図】図3In an exhaust gas purification system for an internal combustion engine that is applied to a hybrid vehicle that travels with two types of power sources, that is, an internal combustion engine and an electric motor, when performing reduction control on the NOx catalyst, the combustion state in the internal combustion engine Provides a technique capable of improving the purification efficiency of NOx while suppressing instability.
When a reduction request for NOx is issued, the EGR opening degree Degr is increased from Degr0 to Degr1 at t1, and the combustion mode is switched from the normal air-fuel ratio mode to the low air-fuel ratio mode, and the combustion state of the air-fuel mixture is stabilized. The fuel injection amount Qf is decreased from Qf0 to Qf1 to maintain the combustible state. As a result, the assist torque TQa assists the torque that the engine torque TQe is insufficient with respect to the required torque TQr.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、内燃機関と電動機との2種類の動力源で走行するハイブリッド車両に適用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 applied to a hybrid vehicle that runs with two types of power sources, that is, an internal combustion engine and an electric motor.
内燃機関の出力と電動機の出力とを組み合わせ、要求出力を出力するようにした所謂ハイブリッド車両が公知である。このようなハイブリッド車両において希薄燃焼可能な内燃機関から排出される排気ガス中の窒素酸化物(以下、NOx)を浄化するために排気通路にNOx触媒を配置することも知られている。 A so-called hybrid vehicle is known that combines the output of an internal combustion engine and the output of an electric motor to output a required output. In such a hybrid vehicle, it is also known to dispose a NOx catalyst in the exhaust passage in order to purify nitrogen oxide (hereinafter referred to as NOx) in exhaust gas discharged from an internal combustion engine capable of lean combustion.
NOx触媒には、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のNOxを吸蔵(吸収、吸着)し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤(例えば炭化水素(HC)等)が存在するときは吸蔵していたNOxを放出するとともに窒素(N2)に還元する吸蔵還元
型NOx触媒や、酸素過剰の雰囲気で還元剤(例えばHC、尿素水等)が存在するときにNOxを還元する選択還元型NOx触媒が知られている。
The NOx catalyst stores (absorbs and absorbs) NOx in the exhaust when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is high, reduces the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas, and reduces the reducing agent (for example, hydrocarbon (HC), etc.). When present, the stored NOx catalyst releases NOx that has been stored and is reduced to nitrogen (N 2 ), or when a reducing agent (eg, HC, urea water, etc.) is present in an oxygen-excess atmosphere. A selective reduction type NOx catalyst for reduction is known.
上記例示したハイブリッド車両に適用され、NOx触媒を備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、排気に還元剤を供給することにより該NOx触媒に流入する排気の空燃比(以下、単に「流入排気空燃比」ともいう。)を一時的にリッチ空燃比にさせる還元制御が実行される。 In an exhaust gas purification system for an internal combustion engine that is applied to the hybrid vehicle exemplified above and includes a NOx catalyst, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst by supplying a reducing agent to the exhaust gas (hereinafter simply referred to as “inflowing exhaust air-fuel ratio”) Also, reduction control for temporarily setting the air / fuel ratio to a rich air / fuel ratio is executed.
特許文献1には、ハイブリッド車両に適用され、NOx触媒を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、内燃機関の出力を可及的に低下させた上で流入排気空燃比をリッチ空燃比にすることにより流入排気空燃比をリッチ空燃比まで低下させるために必要な還元剤の供給量を低減させる技術が開示されている。
しかしながら、上記文献1に開示の技術によれば、内燃機関に供給される燃料の量に対する内燃機関に吸入される吸入空気量の比であるベース空燃比をリッチ側にするほど還元制御に係る燃費を向上できるものの、燃焼室内における混合気の燃焼が不安定となってしまい、内燃機関から排出されるスモークの増加や、ドライバビリティの悪化が生じる虞があった。
However, according to the technique disclosed in
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、内燃機関と電動機との2種類の動力源で走行するハイブリッド車両に適用され、NOx触媒を備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、NOx触媒に対する還元制御を実行する際に内燃機関における混合気の燃焼状態が不安定になることを抑制しつつ、NOxの浄化効率を向上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-described prior art, and an object of the present invention is an internal combustion engine that is applied to a hybrid vehicle that travels with two types of power sources, that is, an internal combustion engine and an electric motor, and that includes a NOx catalyst. To provide a technology capable of improving the NOx purification efficiency while suppressing the combustion state of the air-fuel mixture in the internal combustion engine from becoming unstable when executing the reduction control on the NOx catalyst in the exhaust purification system. It is.
上記課題を達成するために本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、以下の手段を採用した。
即ち、
内燃機関と電動機との2種類の動力源で走行するハイブリッド車両に適用する内燃機関の排気浄化システムであって、
前記内燃機関の排気通路に設けられるNOx触媒と、
前記排気通路を通過する排気に還元剤を供給することにより該NOx触媒に流入する排気の空燃比を一時的にリッチ空燃比とし、該NOx触媒においてNOxを還元させる還元制御を実行する還元実行手段と、
前記還元制御の実行に先だって前記内燃機関の混合気の燃焼モードを該混合気の空燃比が所定の通常空燃比とされる通常空燃比モードから該通常空燃比モードよりも前記混合気の空燃比を低下させる低空燃比モードに切り換える燃焼モード切換手段と、
前記燃焼モード切換手段が前記燃焼モードを切り換えるときに前記内燃機関の燃焼状態が所定の安定状態に維持される範囲内でエンジントルクを調節するエンジントルク調節手段と、
前記エンジントルクが要求トルクに対して不足する場合に、前記電動機が出力するアシストトルクを調節して前記要求トルクに対する前記エンジントルクの不足分を前記電動機に出力させるアシストトルク調節手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to the present invention employs the following means.
That is,
An exhaust gas purification system for an internal combustion engine applied to a hybrid vehicle that travels with two types of power sources, an internal combustion engine and an electric motor,
A NOx catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine;
Reduction executing means for executing a reduction control for temporarily reducing the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst to a rich air-fuel ratio by reducing the NOx in the NOx catalyst by supplying a reducing agent to the exhaust gas passing through the exhaust passage. When,
Prior to execution of the reduction control, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is changed from the normal air-fuel ratio mode from the normal air-fuel ratio mode in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is set to a predetermined normal air-fuel ratio. Combustion mode switching means for switching to a low air-fuel ratio mode for reducing
Engine torque adjusting means for adjusting engine torque within a range in which the combustion state of the internal combustion engine is maintained in a predetermined stable state when the combustion mode switching means switches the combustion mode;
Assist torque adjusting means for adjusting the assist torque output by the electric motor to output the shortage of the engine torque relative to the required torque to the electric motor when the engine torque is insufficient with respect to the required torque;
It is characterized by providing.
上記構成においては、運転者から要求される要求トルクに応じてハイブリッド車両の動力源(駆動源)である内燃機関および電動機の出力するトルク(エンジントルクおよびアシストトルク)の配分が決定されることにより車両の運転状態が制御される。本発明における「要求トルク」とはハイブリッド車両全体に要求されるトルクである。 In the above configuration, the distribution of the torque (engine torque and assist torque) output from the internal combustion engine, which is the power source (drive source) of the hybrid vehicle, and the electric motor is determined according to the required torque requested by the driver. The driving state of the vehicle is controlled. The “required torque” in the present invention is a torque required for the entire hybrid vehicle.
本発明に係るハイブリッド車両の通常運転時(例えば、還元実行手段による還元制御が実行されていない運転状態)においては、内燃機関に要求されるエンジントルクを該内燃機関に出力させるべく吸入空気量と燃料噴射量が決定される。つまり、通常運転時における混合気の空燃比が決定される。本発明における「所定の通常空燃比」とは、通常運転時における混合気の空燃比であり、「通常空燃比モード」とは混合気の空燃比が通常空燃比に制御されるときの燃焼モードを意味する。 During normal operation of the hybrid vehicle according to the present invention (for example, an operating state in which the reduction control by the reduction execution unit is not executed), the intake air amount and the engine torque required for the internal combustion engine are output to the internal combustion engine. A fuel injection amount is determined. That is, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture during normal operation is determined. The “predetermined normal air-fuel ratio” in the present invention is the air-fuel ratio of the air-fuel mixture during normal operation, and the “normal air-fuel ratio mode” is the combustion mode when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to the normal air-fuel ratio. Means.
本発明においては、燃焼モード切換手段が還元制御の実行に先だって内燃機関の燃焼モードを通常空燃比モードから該通常空燃比モードよりも混合気の空燃比を低下させる低空燃比モードに切り換える。これにより、内燃機関から排出される時点での排気中に残存する酸素量を減少させることができる。その結果、NOx触媒におけるNOxの還元反応がより好適に行われ、NOxの還元効率を向上させることができる。 In the present invention, the combustion mode switching means switches the combustion mode of the internal combustion engine from the normal air-fuel ratio mode to the low air-fuel ratio mode in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is lower than that in the normal air-fuel ratio mode prior to execution of the reduction control. Thereby, the amount of oxygen remaining in the exhaust at the time of being discharged from the internal combustion engine can be reduced. As a result, the NOx reduction reaction in the NOx catalyst is more suitably performed, and the NOx reduction efficiency can be improved.
また、混合気の燃焼モードを低空燃比モードにすることにより、流入排気空燃比を目標の空燃比(リッチ空燃比)にするために要する還元剤の供給量を減じ、還元剤の供給に係る燃費を向上できる。 Further, by setting the combustion mode of the air-fuel mixture to the low air-fuel ratio mode, the amount of reducing agent supplied to reduce the inflow exhaust air-fuel ratio to the target air-fuel ratio (rich air-fuel ratio) is reduced, and the fuel consumption related to the supply of reducing agent is reduced. Can be improved.
混合気の燃焼モードを通常空燃比モードから低空燃比モードに切り換える方法としては従来から公知の種々な方法を採用することができる。例えば、燃焼モード切換手段は内燃機関に吸入される吸入空気量を減少させることによって混合気の空燃比を低下させても良い。また、本発明に係る内燃機関の排気浄化システムが排気系内の排気の一部を吸気系に再循環させるEGR装置を備える場合、EGRガス量を増大させることによって混合気の空燃比を低下させても良い。 Various conventionally known methods can be adopted as a method of switching the combustion mode of the air-fuel mixture from the normal air-fuel ratio mode to the low air-fuel ratio mode. For example, the combustion mode switching means may reduce the air-fuel ratio of the air-fuel mixture by reducing the amount of intake air taken into the internal combustion engine. Further, when the exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to the present invention includes an EGR device that recirculates part of the exhaust gas in the exhaust system to the intake system, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is decreased by increasing the EGR gas amount. May be.
ここで、燃焼モード切換手段が燃焼モードを通常空燃比モードから低空燃比モードに切り換えた後において、エンジントルクだけで要求トルクを得ようとすると混合気の燃焼状態が過度に不安定になる場合がある。燃焼モードを低空燃比モードに維持しつつ燃料噴射量が多くすると、混合気内に局部的に酸素が不足する箇所(例えば、燃料噴射弁近傍の領
域)が生じてしまう。その結果、燃焼状態が不安定となり、内燃機関の失火や、急激なトルク低下、スモークの排出量の増加が生じる虞がある。
Here, after the combustion mode switching means switches the combustion mode from the normal air-fuel ratio mode to the low air-fuel ratio mode, if the required torque is obtained only by the engine torque, the combustion state of the air-fuel mixture may become excessively unstable. is there. If the fuel injection amount is increased while maintaining the combustion mode in the low air-fuel ratio mode, a location where oxygen is locally insufficient (for example, a region near the fuel injection valve) is generated in the air-fuel mixture. As a result, the combustion state becomes unstable, and there is a possibility that the internal combustion engine may be misfired, the torque is rapidly reduced, and the smoke emission amount is increased.
そこで、本発明においては、燃焼モードが低空燃比モードのときに内燃機関の燃焼状態が所定の安定状態に維持される範囲内でエンジントルクが調節される。「所定の安定状態」とは混合気の燃焼が安定している状態であり、内燃機関の各燃焼サイクルにおいて燃焼状態の悪化が過剰にならない状態である。燃焼状態の悪化とは、内燃機関におけるトルク低下、失火、内燃機関から排出されるスモーク量の増大、燃焼騒音の増大等を含む概念である。 Therefore, in the present invention, the engine torque is adjusted within a range in which the combustion state of the internal combustion engine is maintained in a predetermined stable state when the combustion mode is the low air-fuel ratio mode. The “predetermined stable state” is a state where the combustion of the air-fuel mixture is stable, and is a state where the deterioration of the combustion state does not become excessive in each combustion cycle of the internal combustion engine. The deterioration of the combustion state is a concept including torque reduction, misfire, increase in the amount of smoke discharged from the internal combustion engine, increase in combustion noise, and the like.
これにより、燃焼モードを低空燃比モードに切り換えても燃焼が不安定になることが抑制される。「所定の安定状態」は、例えば燃焼状態の悪化に対する許容限度を予め設定しておき、燃焼状態の悪化が許容限度の範囲内に収まるようにエンジントルクを調節しても良い。 This suppresses unstable combustion even when the combustion mode is switched to the low air-fuel ratio mode. In the “predetermined stable state”, for example, an allowable limit for deterioration of the combustion state may be set in advance, and the engine torque may be adjusted so that the deterioration of the combustion state is within the allowable limit range.
上述のように、燃焼モードが低空燃比モードのときには混合気の燃焼状態が所定の安定状態に維持される範囲内でエンジントルクが調節されるため、エンジントルクだけでは要求トルクを満足させることができない場合(つまり、エンジントルクが要求トルクに対して不足する場合)がある。 As described above, when the combustion mode is the low air-fuel ratio mode, the engine torque is adjusted within a range in which the combustion state of the air-fuel mixture is maintained in a predetermined stable state. Therefore, the required torque cannot be satisfied only by the engine torque. There is a case (that is, the engine torque is insufficient with respect to the required torque).
そのような場合に、本発明では、アシストトルク調節手段が電動機に出力させるトルク(アシストトルク)を調節し、エンジントルクの不足分を電動機にアシストさせる。すなわち、エンジントルクとアシストトルクとの和(以下、これを「総出力トルク」ともいう。)が要求トルクに略一致するように該アシストトルクが調節される。これにより、混合気の燃焼状態の安定性を確保しつつ、運転者から要求されるだけトルクをハイブリッド車両全体として出力することができる。 In such a case, in the present invention, the assist torque adjusting means adjusts the torque (assist torque) that is output to the electric motor, and causes the electric motor to assist the shortage of the engine torque. That is, the assist torque is adjusted so that the sum of the engine torque and the assist torque (hereinafter also referred to as “total output torque”) substantially matches the required torque. As a result, it is possible to output the torque of the entire hybrid vehicle as required by the driver while ensuring the stability of the combustion state of the air-fuel mixture.
以上のように、本発明においては、NOx触媒に対する還元制御を実行する際に内燃機関における燃焼状態が不安定になることを抑制しつつ、NOxの浄化効率を向上させることができる。すなわち、トルクショック、失火、スモーク排出量の増大、燃焼騒音等の不具合が生じることを抑制しつつ、NOxの還元制御におけるNOxの還元効率を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, the NOx purification efficiency can be improved while suppressing the instability of the combustion state in the internal combustion engine when performing the reduction control on the NOx catalyst. That is, it is possible to improve the NOx reduction efficiency in the NOx reduction control while suppressing the occurrence of problems such as torque shock, misfire, increase in smoke emission, and combustion noise.
また、混合気の燃焼モードが通常空燃比モードから低空燃比モードに切り換えられた後の状態で要求トルクが変化した場合には、エンジントルクまたはアシストトルクの何れか一方、あるいはエンジントルクとアシストトルクとの双方を変更することによって、総出力トルク(エンジントルクとアシストトルクとの和)を要求トルクに一致させる必要がある。 Further, when the required torque changes after the combustion mode of the air-fuel mixture is switched from the normal air-fuel ratio mode to the low air-fuel ratio mode, either engine torque or assist torque, or engine torque and assist torque, Therefore, it is necessary to make the total output torque (the sum of the engine torque and the assist torque) coincide with the required torque.
しかしながら、要求トルクに応じてエンジントルクを調節した場合、内燃機関の燃焼状態が上記安定状態に維持できなくなる虞がある。特に要求トルクが増加した場合には燃焼状態が悪化する可能性が高くなる。そこで、本発明においては、前記燃焼モードが前記低空燃比モードに切り換えられた後の状態で前記要求トルクが変化した場合に、前記エンジントルク調節手段は前記内燃機関の燃焼状態が前記安定状態に維持される範囲内であって且つ前記エンジントルクと前記アシストトルクとの和が、変化した後における要求トルクに略一致するように前記エンジントルクを調節しても良い。これにより、混合気の燃焼状態が悪化して不安定になることを確実に抑制することができる。 However, when the engine torque is adjusted according to the required torque, the combustion state of the internal combustion engine may not be maintained in the stable state. In particular, when the required torque is increased, the combustion state is likely to deteriorate. Therefore, in the present invention, when the required torque changes after the combustion mode is switched to the low air-fuel ratio mode, the engine torque adjusting means maintains the combustion state of the internal combustion engine in the stable state. The engine torque may be adjusted so that the sum of the engine torque and the assist torque is approximately equal to the required torque after the change. Thereby, it can suppress reliably that the combustion state of air-fuel mixture deteriorates and becomes unstable.
また、上記においてエンジントルク調節手段がエンジントルクを調節する際、アシストトルク調節手段によるアシストトルクの調節が禁止されるものではない。要求トルクの変
化に応じてエンジントルクとアシストトルクとの双方を調節することは、特に要求トルクが増加した場合であって且つその増加量が大きい場合(例えば、急激な加速要求時)に有効である。
Further, in the above, when the engine torque adjusting means adjusts the engine torque, the adjustment of the assist torque by the assist torque adjusting means is not prohibited. Adjusting both the engine torque and the assist torque according to the change in the required torque is particularly effective when the required torque is increased and the amount of increase is large (for example, when sudden acceleration is requested). is there.
例えば、燃焼状態が前記安定状態に維持される範囲内においてエンジントルクを最大限に増加させたとしても要求トルクに対して総出力トルクが不足する場合がある、そのような場合には、アシストトルクを増加させることによって不足するトルク分を補うようにしても良い。 For example, even if the engine torque is increased to the maximum within the range in which the combustion state is maintained in the stable state, the total output torque may be insufficient with respect to the required torque. It is also possible to compensate for the insufficient torque by increasing.
また、上記のように、燃焼モードが低空燃比モードに切り換えられた後の状態で要求トルクが変化した場合には、内燃機関のエンジントルクを略一定に維持することが混合気の燃焼状態の悪化を抑制するための観点からは好ましいと考えられる。 In addition, as described above, when the required torque changes after the combustion mode is switched to the low air-fuel ratio mode, maintaining the engine torque of the internal combustion engine substantially constant may deteriorate the combustion state of the air-fuel mixture. It is considered preferable from the viewpoint of suppressing the above.
そこで、本発明においては、前記燃焼モードが前記低空燃比モードに切り換えられた後の状態で前記要求トルクが変化した場合に、前記エンジントルク調節手段は前記エンジントルクを略一定に維持すると共に前記アシストトルク調節手段は前記エンジントルクと前記アシストトルクとの和が、変化した後における要求トルクに略一致するように該アシストトルクを調節しても良い。 Therefore, in the present invention, when the required torque changes in a state after the combustion mode is switched to the low air-fuel ratio mode, the engine torque adjusting means maintains the engine torque substantially constant and the assist torque. The torque adjusting means may adjust the assist torque so that the sum of the engine torque and the assist torque substantially matches the required torque after the change.
これにより、内燃機関における燃焼状態の悪化(内燃機関の失火、スモーク排出量の増加、燃焼騒音の増大、トルクショック等)を確実に抑制しつつ、要求トルクの変化に応答することができる。また、エンジントルクを略一定に維持することによって燃料噴射量が変更されないため、内燃機関の燃焼室内における混合気の空燃比が変動することを抑制できる。つまり、要求トルクが変化した場合においてもNOxの還元効率を高い状態に維持することが可能となる。 This makes it possible to respond to changes in the required torque while reliably suppressing deterioration of the combustion state in the internal combustion engine (misfire of the internal combustion engine, increase in smoke emission, increase in combustion noise, torque shock, etc.). Further, since the fuel injection amount is not changed by maintaining the engine torque substantially constant, it is possible to suppress fluctuations in the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine. That is, even when the required torque changes, the NOx reduction efficiency can be maintained at a high level.
ところで、電動機の動力源となるバッテリの充電状態によって、あるいは充電が充分されている状態であっても電動機が最大限出力できるアシストトルクの値によって該電動機が出力することのできるアシストトルクの大きさには限界がある。従って、要求トルクが急増する場合などには、要求されるアシストトルクを電動機が出力できず、エンジントルクの要求トルクに対する不足分を電動機にアシストさせることが困難となる場合がある。 By the way, the magnitude of the assist torque that can be output by the motor depending on the state of charge of the battery serving as the power source of the motor or the value of the assist torque that the motor can output to the maximum even when the battery is sufficiently charged. Has its limits. Therefore, when the required torque increases rapidly, the motor cannot output the required assist torque, and it may be difficult for the motor to assist the shortage of the engine torque with respect to the required torque.
そこで、本発明においては、前記要求トルクに対する前記エンジントルクの不足分を前記電動機に出力させることができるか否かを判定するアシスト判定手段を、更に備え、前記エンジントルクの不足分を前記電動機に出力させることができないと判定された場合に、前記燃焼モード切換手段による前記低空燃比モードへの切り換え又は前記低空燃比モードの維持が禁止されても良い。 Therefore, in the present invention, there is further provided an assist determination means for determining whether or not the electric motor can output a shortage of the engine torque with respect to the required torque, and the shortage of the engine torque is supplied to the electric motor. When it is determined that the output cannot be performed, switching to the low air-fuel ratio mode or maintenance of the low air-fuel ratio mode by the combustion mode switching means may be prohibited.
つまり、燃焼モードを通常空燃比モードから低空燃比モードに切り換える前の状態で、エンジントルクの不足分を補うだけのアシストトルクを電動機に出力させることができないと判定された場合には燃焼モードの切り換えが禁止される。また、燃焼モードが通常空燃比モードから低空燃比モードに既に切り換えられた後の状態で上記判定がなされた場合には、燃焼モードが低空燃比モードから通常空燃比モードに戻される。 In other words, if it is determined that the assist torque sufficient to compensate for the engine torque shortage cannot be output to the motor before the combustion mode is switched from the normal air fuel ratio mode to the low air fuel ratio mode, the combustion mode is switched. Is prohibited. Further, when the above determination is made after the combustion mode has already been switched from the normal air-fuel ratio mode to the low air-fuel ratio mode, the combustion mode is returned from the low air-fuel ratio mode to the normal air-fuel ratio mode.
要求トルクに対するエンジントルクの不足分を電動機に出力させることができないと判定された後は、上記の何れの場合においても内燃機関の燃焼モードは通常空燃比モードとして制御される。その場合には、要求トルクに適合するようにエンジントルクを調節しても燃焼状態が不安定になる虞はない。従って、総出力トルクが要求トルクに等しくなるようにエンジントルクを調節することができる。例えば、アシストトルク調節手段はアシストトルクを略零にすると共に、エンジントルク調節手段はエンジントルクと要求トルクと
が略一致するようにエンジントルクを調節しても良い。
After it is determined that the shortage of the engine torque relative to the required torque cannot be output to the electric motor, the combustion mode of the internal combustion engine is controlled as the normal air-fuel ratio mode in any of the above cases. In that case, there is no possibility that the combustion state becomes unstable even if the engine torque is adjusted so as to match the required torque. Therefore, the engine torque can be adjusted so that the total output torque becomes equal to the required torque. For example, the assist torque adjusting means may set the assist torque to substantially zero, and the engine torque adjusting means may adjust the engine torque so that the engine torque and the required torque substantially match.
これにより、混合気の燃焼状態が悪化することを抑制しつつ要求トルクを確実に出力させることができる。また、上記のように混合気の燃焼モードが通常空燃比モードに戻された場合においても、還元実行手段が還元剤を供給することによってNOxの還元制御が実行されるため、確実にNOxの還元制御を実行することができる。 As a result, the required torque can be reliably output while suppressing the deterioration of the combustion state of the air-fuel mixture. Further, even when the combustion mode of the air-fuel mixture is returned to the normal air-fuel ratio mode as described above, NOx reduction control is executed by the reduction execution means supplying the reducing agent, so that the reduction of NOx is ensured. Control can be performed.
本発明にあっては、内燃機関と電動機との2種類の動力源で走行するハイブリッド車両に適用され、NOx触媒を備える内燃機関の排気浄化システムにおいて、NOx触媒に対する還元制御を実行する際に内燃機関における混合気の燃焼状態が不安定になることを抑制しつつNOxの還元効率を向上できる。つまり、NOxの還元制御が実行される際に、内燃機関におけるスモークの排出量の増加、内燃機関の失火、ドライバビリティの悪化が生じることを抑制しつつ、NOxの浄化効率を向上させることができる。 The present invention is applied to a hybrid vehicle that travels with two types of power sources, that is, an internal combustion engine and an electric motor. In an exhaust gas purification system for an internal combustion engine that includes a NOx catalyst, the internal combustion engine performs reduction control on the NOx catalyst. The NOx reduction efficiency can be improved while suppressing the unstable combustion state of the air-fuel mixture in the engine. That is, when the NOx reduction control is executed, the NOx purification efficiency can be improved while suppressing the increase of smoke emission in the internal combustion engine, the misfire of the internal combustion engine, and the deterioration of drivability. .
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.
<ハイブリッド車両のシステム構成>
図1は本実施例に係る内燃機関の排気浄化システムが適用されるハイブリッド車両のシステム構成を示すブロック図である。この本システムはハイブリッド車両の主動力として機能するエンジン1、補助動力として機能するモータジェネレータ(以下、単に「MG」という。)2、本システム全体を制御するメインECU3、T/M4、T/MECU5、バッテリ6、インバータ7及びバッテリECU8から構成されている。
<System configuration of hybrid vehicle>
FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration of a hybrid vehicle to which an exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to this embodiment is applied. This system includes an
MG2は、エンジン1の駆動力をアシストする電動機として、或いはバッテリ6を充電するための発電機として機能するように構成されている。本実施例においてはMG2が本発明における電動機に相当する。
The MG 2 is configured to function as an electric motor that assists the driving force of the
例えば、ハイブリッド車両がエンジン1、MG2の何れかの動力のみにより走行する場合には、T/MECUからの指令によってT/M4を介してエンジン1、MG2の何れかの動力が車輪9に伝達され、双方を動力源として車両が走行する場合には、エンジン1およびMG2の動力がT/M4を介して車輪9に伝達される。
For example, when the hybrid vehicle travels using only the power of either
バッテリ6は、MG2を駆動するための電源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。バッテリ6には、該バッテリ6の充電状態(つまり、充電量)を検出するバッテリECU8が設置されており、メインECU3と電気的に接続されている。インバータ7は、バッテリ6から取り出した直流電力を交流電力に変換してMG2に供給すると共に、MG2によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ6に供給することが可能なように構成されている。
The battery 6 is a rechargeable storage battery configured to be able to function as a power source for driving the MG 2. The battery 6 is provided with a
<排気浄化システムの概略構成>
図2は本実施例における内燃機関の排気浄化システムの概略構成を示す図である。図2に示すエンジン1は、4つの気筒12を有するディーゼルエンジンである。エンジン1には、気筒12の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁13を各気筒に備えている。本実施例においてはエンジン1が本発明における内燃機関に相当する。
<Schematic configuration of exhaust purification system>
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an exhaust gas purification system for an internal combustion engine in the present embodiment. The
<吸気系>
エンジン1には、吸気マニホールド18が接続されており、吸気マニホールド18の各枝管は吸気ポートを介して各気筒12の燃焼室と連通されている。吸気マニホールド18は吸気通路19と接続されており、吸気通路19の途中には該吸気通路19を流れるガスを冷却するインタークーラ14が設けられている。
<Intake system>
An
さらに、吸気通路19におけるインタークーラ14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ターボチャージャ17のコンプレッサハウジング17aが設けられている。また、コンプレッサハウジング17aよりも上流側には吸気通路19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15が配置されており、エアフローメータ15の更に上流側にはエアクリーナ16が設けられている。また、吸気通路19と吸気マニホールド18との接続部近傍には吸気通路19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。
Furthermore, a
このように構成されたエンジン1の吸気系では、エアクリーナ16によって吸気中の塵や埃が除去された後、吸気通路19を介してコンプレッサハウジング17aに流入する。コンプレッサハウジング17aに流入した吸気は、該コンプレッサハウジング17aに内装されたコンプレッサ(図示省略)の回転によって圧縮される。そして、圧縮されて高温となった吸気は、インタークーラ14にて冷却された後、吸気マニホールド18に流入する。そして、吸気マニホールド18に流入した吸気は、各吸気ポート(図示省略)を介して各気筒12に分配される。各気筒12に分配された吸気は燃料噴射弁13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
<排気系>
エンジン1には排気マニホールド28が接続されており、排気マニホールド28の各枝管は排気ポート(図示省略)を介して各気筒12の燃焼室と接続されている。排気マニホールド28にはターボチャージャ17のタービンハウジング17bが接続されている。このタービンハウジング17bには排気通路29が接続されており、排気通路29は下流にてマフラー(図示省略)に接続されている。
<Exhaust system>
An
排気通路29の途中には吸蔵還元型NOx触媒(以下、「NOx触媒」という。)20が設けられている。また、排気通路29におけるタービンハウジング17bの上流側にはメインECU3からの指令信号により開弁して還元剤としての燃料を排気中に添加する燃料添加弁21が設けられている。また、排気通路29におけるNOx触媒20よりも下流側には排気通路29内を流通する排気の流量を調節可能な排気絞り弁22が設けられ、該排気絞り弁22の下流側には空燃比センサ25が設けられている。
An occlusion reduction type NOx catalyst (hereinafter referred to as “NOx catalyst”) 20 is provided in the middle of the
このように構成されたエンジン1の排気系では、エンジン1の各気筒12で燃焼された既燃ガスが排気マニホールド28に排出され、次いで排気マニホールド28からターボチャージャ17のタービンハウジング17bに流入する。タービンハウジング17b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17b内に回転自在に支持されたタービン(図示省略)を回転させる。その際、タービン(図示省略)の回転トルクはコンプレッサハウジング17aのコンプレッサ(図示省略)に伝達される。
In the exhaust system of the
そして、タービンハウジング17bから流出した排気は、NOx触媒20においてNOxが吸蔵された後、必要に応じて排気絞り弁22によって流量を調節され、マフラーを介して大気中に放出される。
Then, after the NOx is occluded in the
<EGR装置>
エンジン1には、排気マニホールド28を通過する排気の一部を吸気マニホールド18に再循環させるEGR装置30が設けられている。このEGR装置30は、排気マニホールド28と吸気マニホールド18とを接続するEGR通路31と、EGR通路31内を流れる排気(以下、「EGRガス」という。)の流量を調節可能なEGR弁32と、EGR通路31におけるEGR弁32よりも上流側を流れるEGRガスを冷却するEGRクーラ33とを備えている。
<EGR device>
The
このように構成されたEGR装置30では、EGR弁32が開弁されると、EGR通路31が導通状態となり、排気マニホールド28内の排気の一部が吸気マニホールド18に流入し、エンジン1に再循環される。
In the
既述したメインECU3には、エアフローメータ15や、エンジン回転数Neを検出するクランクポジションセンサ23、アクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ24などのエンジン1の運転状態の制御に係る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メインECU3に入力されるようになっている。一方、メインECU3には、吸気絞り弁11、燃料噴射弁13、燃料添加弁21、排気絞り弁22、EGR弁32等が電気配線を介して接続されており、メインECU3によって制御されるようになっている。
In the main ECU 3 described above, sensors related to control of the operating state of the
また、メインECU3には、CPU、ROM、RAM等が備えられており、ROMには、ハイブリッド車両の走行に関するハイブリッドシステム全体の制御や、NOx触媒20の還元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。後述する制御ルーチンはメインECU3のROMに記憶されているプログラムの一つである。
The main ECU 3 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like. In the ROM, a program and data for performing overall control of the hybrid system related to traveling of the hybrid vehicle and reduction control of the
ここで、上述した本実施例におけるハイブリッド車両の運転制御について説明する。本実施例におけるハイブリッドシステムでは、電動機及び発電機として機能するMG2とエンジン1とのそれぞれの駆動力配分がメインECU3により制御され、ハイブリッド車両の走行状態が制御される。エンジン1に出力させるトルク(以下、「エンジントルク」という。)TQeとMG2に出力させるトルク(以下、「アシストトルク」という。)TQaとの和が要求トルクTQrに一致するようにエンジントルク及びアシストトルクTQaがECU3により制御される。以下に本実施例に係るハイブリッド車両の各走行状態に対する駆動力配分を例示的に説明する。
Here, the operation control of the hybrid vehicle in the above-described embodiment will be described. In the hybrid system in the present embodiment, the distribution of driving power between the MG 2 functioning as an electric motor and a generator and the
例えば、ハイブリッド車両の始動時においては、バッテリ6の電気エネルギを用いて駆動されるMG2が電動機として機能する。この動力によって、エンジン1がクランキングされ該エンジン1が始動する。
For example, at the time of starting the hybrid vehicle, MG2 driven using the electric energy of battery 6 functions as an electric motor. With this power, the
ハイブリッド車両の発進時には、バッテリ6の充電状態に応じて2種類の態様を採り得る。バッテリ6の充電状態は、バッテリECU8の出力信号に基づいてメインECU3が把握している。例えば、充電状態が良好な場合には、MG2によってバッテリ6を充電する必要は生じないため、エンジン1は暖機を促進することを優先する。一方、充電状態が良好ではない場合、エンジン1の動力によりMG2が発電機として機能し、バッテリ6が充電される。
At the start of the hybrid vehicle, two types of modes can be adopted depending on the state of charge of the battery 6. The main ECU 3 grasps the state of charge of the battery 6 based on the output signal of the
通常走行時のようにエンジン1の効率が比較的良好な運転領域においては、ハイブリッド車両は主としてエンジン1の動力によって走行する。この際、エンジン1の動力の一部によってMG2を駆動することにより発電機として機能するMG2において発電を行い、バッテリ6を充電しても良い。
In a driving region where the efficiency of the
また、ハイブリッド車両の制動時においては、車輪9から伝達される動力によってMG
2を回転させ、発電機として機能させる。これにより、車輪9の運動エネルギが電気エネルギに変換されてバッテリ6が充電される(いわゆる「回生」)。
Further, at the time of braking of the hybrid vehicle, the MG is driven by the power transmitted from the wheels 9.
Rotate 2 to function as a generator. Thereby, the kinetic energy of the wheel 9 is converted into electric energy and the battery 6 is charged (so-called “regeneration”).
<NOx還元制御>
次に、本実施例のNOx触媒20に吸蔵されたNOxを還元させるNOx還元制御について説明する。本実施例におけるNOx還元制御は、NOxの還元要求が出された時にメインECU3が燃料添加弁21に還元剤としての燃料(以下、「添加燃料」という。)を排気中に添加させ、該排気の酸素濃度を低下させる。
<NOx reduction control>
Next, NOx reduction control for reducing NOx stored in the
このようにして、NOx触媒20に流入する排気の空燃比(以下、「流入排気空燃比」という。)を一時的にリッチ空燃比とすることによってNOxを窒素(N2)に還元させる。本実施例においてはNOx還元制御が本発明における還元実行手段に相当する。また、NOx還元制御を実行するメインECU3が本発明における還元実行手段に相当する。 In this way, NOx is reduced to nitrogen (N 2 ) by temporarily setting the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 20 (hereinafter referred to as “inflow exhaust air-fuel ratio”) to a rich air-fuel ratio. In this embodiment, the NOx reduction control corresponds to the reduction execution means in the present invention. Further, the main ECU 3 that executes the NOx reduction control corresponds to the reduction execution means in the present invention.
<燃焼モード切換制御>
ところで、本実施例に係るエンジン1はディーゼルエンジンであるため、エンジン1の燃焼室内における混合気の空燃比(以下、この空燃比を「ベース空燃比」という。)が殆どの運転領域において理論空燃比(ストイキ)よりもリーン側で運転されることになる。従って、NOx還元制御によって流入排気空燃比をリッチ空燃比にしたとしても、NOx触媒20に流入する排気には多くの酸素が残存する場合がある。そのような場合には、NOx触媒20におけるNOxの還元反応が起こり難くなり、NOxの浄化効率が悪化する虞がある。
<Combustion mode switching control>
By the way, since the
そこで、本実施例においては還元制御の実行に先だって、エンジン1の燃焼モードを通常運転時におけるベース空燃比に比して該ベース空燃比を低下させる低空燃比モードに切り換えることとした。以下、本実施例における燃焼モード切換制御を説明する。
Therefore, in this embodiment, prior to the execution of the reduction control, the combustion mode of the
本実施例における「通常運転時」とは、還元制御が実行されていない運転状態をいう。以下、通常運転時における燃焼モードを便宜上「通常空燃比モード」と称すと、燃焼モードが通常空燃比モードのときはエンジン1に要求されるだけのエンジントルクTQeを該エンジン1に出力させるのに適合するように吸入空気量Ga、EGR弁32の開度(以下、単に「EGR開度」)Degr、燃料噴射量Qf等が制御される。本実施例においては通常運転時におけるベース空燃比が、本発明における所定の通常空燃比に相当する。
“During normal operation” in the present embodiment refers to an operation state in which the reduction control is not executed. Hereinafter, when the combustion mode during normal operation is referred to as “normal air-fuel ratio mode” for convenience, when the combustion mode is the normal air-fuel ratio mode, the
一方、NOx還元制御が実行される場合には、予め混合気のベース空燃比を通常空燃比モードに比べて低下させておく。具体的には、通常運転時に比べてEGR率Regrを増加させることとした。すなわち、メインECU3がEGR弁32に指令を出し、EGR開度Degrを開き側に変更して混合気のベース空燃比を低下させる。
On the other hand, when NOx reduction control is executed, the base air-fuel ratio of the air-fuel mixture is reduced in advance compared to the normal air-fuel ratio mode. Specifically, the EGR rate Regr is increased as compared with the normal operation. That is, the main ECU 3 issues a command to the
低空燃比モードにおいて、通常空燃比モードに比べてベース空燃比を低下させるときの度合いについては予め実験的に定めておけば良く、それに応じてEGR率Regrが制御される。具体的には、例えばエンジン1から排出される排気の中の酸素濃度が充分に低減するように低空燃比モードにおけるベース空燃比を定めても良い。また、通常運転時におけるEGR率Regrは、例えば排出ガス規制値と該規制値に対する適合マージンとを考慮して定められた目標NOx低減率に基づいて、該目標NOx低減率を達成するために要求されるEGR率として定められても良い。
In the low air-fuel ratio mode, the degree of lowering the base air-fuel ratio compared to the normal air-fuel ratio mode may be determined experimentally in advance, and the EGR rate Regr is controlled accordingly. Specifically, for example, the base air-fuel ratio in the low air-fuel ratio mode may be determined so that the oxygen concentration in the exhaust discharged from the
本実施例における燃焼モード切換制御によれば、エンジン1から排出された時点において排気に含まれる酸素量が低減するため、NOx触媒20におけるNOxの還元効率を向上することができる。また、エンジン1から排出される排気の空燃比が通常運転時よりも
低下するため、メインECU3が燃料添加弁21に添加燃料を添加させ、流入排気空燃比を目標の空燃比(リッチ空燃比)まで低下させる際の燃料添加量を節約することもできる。本実施例においては燃焼モード切換制御を実行するメインECU3が本発明における燃焼モード切換手段に相当する。
According to the combustion mode switching control in the present embodiment, the amount of oxygen contained in the exhaust gas is reduced at the time when it is exhausted from the
<エンジントルク調節制御>
燃焼モードを通常空燃比モードから低空燃比モードに切り換えた後において、エンジントルクTQeだけで要求トルクTQrを得ようとすると混合気の燃焼状態が過度に悪化して不安定になる場合がある。例えば、要求トルクTQrが比較的高い場合にはベース空燃比が低く、且つ燃料噴射量が多くなるため、燃料噴射弁13近傍の領域に酸素不足が発生する。その結果、エンジン1の失火、急激なトルク低下、スモークの排出量の増加が生じる虞がある。
<Engine torque adjustment control>
After the combustion mode is switched from the normal air-fuel ratio mode to the low air-fuel ratio mode, if the required torque TQr is obtained only by the engine torque TQe, the combustion state of the air-fuel mixture may become excessively unstable and unstable. For example, when the required torque TQr is relatively high, the base air-fuel ratio is low and the fuel injection amount increases, so that an oxygen shortage occurs in the region near the
そこで、燃焼モードが低空燃比モードのときにおいては、エンジン1の燃焼状態が「安定燃焼可能状態」に維持される範囲内でエンジントルクTQe(つまり、燃料噴射量Qf)が調節される。以下、本実施例におけるエンジントルク調節制御について説明する。上記の「安定燃焼可能状態」とは、エンジン1の燃焼室内における混合気の燃焼が安定している状態であり、例えばエンジン1の各燃焼サイクルにおけるトルク変動が許容値以内に収まる範囲内となるときの燃焼状態をもって定義されても良い。
Therefore, when the combustion mode is the low air-fuel ratio mode, the engine torque TQe (that is, the fuel injection amount Qf) is adjusted within a range in which the combustion state of the
上記の許容値は予め実験的に求めておけば良く、エンジン1の運転状態に応じてトルク変動が許容値以内に収まるように、つまり混合気の燃焼状態が安定燃焼可能状態を維持できるようにエンジントルクTQeが決定される。そして、このエンジントルクTQeに応じて燃料噴射量Qfが制御される。これにより、メインECU3が混合気の燃焼モードを低空燃比モードに切り換えることに起因して燃焼状態が不安定になることが抑制される。本実施例においてはエンジントルク調節制御を実行するメインECU3が本発明におけるエンジントルク調節手段に相当する。
The above-described allowable value may be obtained experimentally in advance, so that the torque fluctuation falls within the allowable value according to the operating state of the
<アシスト制御>
上述のように、本実施例では混合気の燃焼モードが低空燃比モードに切り換えられる際に燃焼状態が安定燃焼可能状態を維持可能な範囲内でエンジントルクTQeが調節されるため、該エンジントルクTQeが要求トルクTQrに対して不足する場合がある。そこで、本実施例においてはエンジントルクTQeの不足分をMG2に出力させるアシストトルクTQaによって補うアシスト制御が実行される。これにより、エンジントルクTQeとアシストトルクTQaとの和を要求トルクTQrに一致させることができ、運転者の要求を満足させることができる。本実施例においてはアシスト制御を実行するメインECU3が本発明におけるアシストトルク調節手段に相当する。
<Assist control>
As described above, in this embodiment, when the combustion mode of the air-fuel mixture is switched to the low air-fuel ratio mode, the engine torque TQe is adjusted within a range in which the combustion state can maintain the stable combustion possible state. May be insufficient with respect to the required torque TQr. Therefore, in this embodiment, assist control is performed to compensate for the shortage of the engine torque TQe with the assist torque TQa that causes the MG2 to output. Thus, the sum of the engine torque TQe and the assist torque TQa can be matched with the required torque TQr, and the driver's request can be satisfied. In the present embodiment, the main ECU 3 that executes assist control corresponds to the assist torque adjusting means in the present invention.
次に、上述のNOx還元制御及び該NOx還元制御に伴って実行される各制御(燃焼モード切換制御、エンジントルク調節制御、アシスト制御)が実行されるときの各パラメータの指令値について、図3を参照して説明する。図3は、本実施例におけるNOx還元制御が実行されるときの各パラメータの指令値を示したタイムチャートである。図3(a)はEGR開度Degr、図3(b)は燃料噴射量Qf、図3(c)はエンジントルクTQe、図3(d)はアシストトルクTQa、図3(e)は添加燃料を添加する燃料添加弁の開閉(ON−OFF)状態を示したタイムチャートである。図中のEGR開度Degr、燃料噴射量Qf、エンジントルクTQe、アシストトルクTQaはメインECU3から出される指令値(目標値)を表し、燃料添加弁の開閉状態についてはメインECU3から出される指令信号を表す。また、図3(c)中に示す破線は要求トルクTQrを表す。 Next, the command values of the respective parameters when the above-described NOx reduction control and each control (combustion mode switching control, engine torque adjustment control, assist control) executed in accordance with the NOx reduction control are executed are shown in FIG. Will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a time chart showing command values of each parameter when the NOx reduction control is executed in the present embodiment. 3 (a) shows the EGR opening degree Degr, FIG. 3 (b) shows the fuel injection amount Qf, FIG. 3 (c) shows the engine torque TQe, FIG. 3 (d) shows the assist torque TQa, and FIG. It is the time chart which showed the open / close (ON-OFF) state of the fuel addition valve which adds. The EGR opening degree Degr, the fuel injection amount Qf, the engine torque TQe, and the assist torque TQa in the figure represent command values (target values) issued from the main ECU 3, and the command signal issued from the main ECU 3 for the open / closed state of the fuel addition valve. Represents. Moreover, the broken line shown in FIG.3 (c) represents the request torque TQr.
各図中の縦軸において、最後に「0」が付されている符号は燃焼モードが通常空燃比モ
ードのときの各指令値を表しており、「1」が付されている符号は燃焼モードが低空燃比モードのときにおける各指令値を示している。例えば、図3(a)における「Degr0」は通常空燃比モードのときにおけるEGR開度Degrを示し、「Degr1」は低空燃比モードのときにおけるEGR開度Degrを示す。
In each figure, on the vertical axis, the symbol with “0” at the end represents each command value when the combustion mode is the normal air-fuel ratio mode, and the symbol with “1” represents the combustion mode. Indicates each command value in the low air-fuel ratio mode. For example, “Degr0” in FIG. 3A indicates the EGR opening degree Degr in the normal air-fuel ratio mode, and “Degr1” indicates the EGR opening degree Degr in the low air-fuel ratio mode.
一方、各図中の横軸は時間を表している。図中の「t0」はNOxの還元要求が出された時を表し、「t1」、「t2」は燃料添加弁21による燃料添加の開始時、終了時を表す。t0において燃焼モードが通常空燃比モードから低空燃比モードに切り換えられ、t2において燃焼モードが低空燃比モードから通常空燃比モードに再び切り換えられる。
On the other hand, the horizontal axis in each figure represents time. In the figure, “t0” represents the time when a NOx reduction request is issued, and “t1” and “t2” represent the start and end of fuel addition by the
時間t0においてNOxの還元要求が出されると、添加燃料の添加に先立って燃焼モードが通常空燃比モードから低空燃比モードに切り換えられる。すなわち、EGR開度DegrをDegr0からDegr1に増加させ(より開き側の開度に変更し)、燃料噴射量QfをQf0からQf1に減量させる。 When a NOx reduction request is issued at time t0, the combustion mode is switched from the normal air-fuel ratio mode to the low air-fuel ratio mode prior to the addition of the added fuel. That is, the EGR opening degree Degr is increased from Degr0 to Degr1 (changed to the opening degree on the more open side), and the fuel injection amount Qf is reduced from Qf0 to Qf1.
その結果、エンジントルクTQeがTQe0からTQe1に低下するため、要求トルクTQrに対してエンジントルクTQeが不足する分だけMG2にアシストトルクTQa1を出力させる。これら制御についての目的、作用効果については既述のため詳細な説明を割愛する。 As a result, the engine torque TQe decreases from TQe0 to TQe1, so that the assist torque TQa1 is output to the MG2 by the amount that the engine torque TQe is insufficient with respect to the required torque TQr. Since the purpose and operation effect of these controls have already been described, a detailed description thereof will be omitted.
そして、時間t1から時間t2に亘って燃料添加弁21が開弁され、所定量の添加燃料が排気中に添加される。燃料添加の開始時をt0から遅らせているのは燃焼モードを通常空燃比モードから低空燃比モードに切り換えてから実際のベース空燃比が低下するまでのタイムラグを考慮する意図である。
Then, the
つまり、EGR開度Degrを増大させてから実際にエンジン1に再循環するEGRガス量が増加するまでの応答遅れ時間を考慮したものである。尚、時間t0とt1との間隔はEGR率Regrを変更するときの応答性を予め実験的に確認しておき、それに応じて定めれば良い。
That is, the response delay time from when the EGR opening degree Degr is increased until the amount of EGR gas actually recirculated to the
そして、添加燃料の排気中への添加を終了し、NOx還元制御の実行が完了する時間t2においては、燃焼モードが低空燃比モードから通常空燃比モードに切り換えられる。時間t2以後は要求トルクTQrをエンジン1によるエンジントルクTQeのみにより出力しても混合気の燃焼状態が不安定になる虞がない。従って、エンジントルクTQeを要求トルクTQrに一致させるべく燃料噴射量QfがQf1からQf0に変更される。また、要求トルクTQrはエンジン1のみにより出力されるため、MG2に出力させるアシストトルクTQaは0に変更される。
The combustion mode is switched from the low air-fuel ratio mode to the normal air-fuel ratio mode at time t2 when the addition of the added fuel into the exhaust is completed and the execution of the NOx reduction control is completed. After the time t2, even if the required torque TQr is output only by the engine torque TQe from the
尚、燃料噴射量QfをQf1からQf0に変更する際、EGRガス量の応答遅れや過給遅れ等を考慮して燃料噴射量Qfを徐々に増量するとともにMG2によるアシストトルクTQaを徐々に減量しても良い。これにより、排気エミッションの悪化を抑制する効果が得られる。また、時間t2以後において要求トルクTQrをエンジントルクTQeのみで出力し、アシストトルクTQaを0にしたのは、あくまで本実施例の一態様を例示したものであり、これに限定される趣旨ではない。車両の運転状態、またはバッテリ6の充電状態等に応じてエンジン1とMG2との駆動力の配分を決定すれば良い。
When changing the fuel injection amount Qf from Qf1 to Qf0, the fuel injection amount Qf is gradually increased in consideration of response delay of the EGR gas amount, supercharging delay, etc., and the assist torque TQa by MG2 is gradually decreased. May be. Thereby, the effect which suppresses deterioration of exhaust emission is acquired. Further, after the time t2, the requested torque TQr is output only by the engine torque TQe and the assist torque TQa is set to 0, which is merely an example of the present embodiment and is not intended to be limited to this. . The distribution of the driving force between the
以下、メインECU3によって実行されるNOx還元制御について、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NOx還元制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンはメインECU3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。 Hereinafter, the NOx reduction control executed by the main ECU 3 will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 4 is a flowchart showing a NOx reduction control routine in the present embodiment. This routine is a program stored in the ROM in the main ECU 3, and is executed every predetermined period.
本ルーチンが実行されると、まずステップS101では、NOx触媒20に対するNOx還元制御の実行条件が成立したか否か判定される。この場合、メインECU3は、エンジン1が運転を開始してからの運転状態に基づいてNOx触媒20におけるNOx吸蔵量を算出している。そして、現在のNOx吸蔵量がNOx触媒20のNOx飽和量に基づいて設定された判定値を超えたかどうかを判定することで上記実行条件が成立したか否か判断される。
When this routine is executed, first, in step S101, it is determined whether or not an execution condition for NOx reduction control for the
本ステップにおいて、現在のNOx吸蔵量が判定値以下であれば、NOx還元制御をまだ開始すべきでないと判断され、本ルーチンを一旦終了する。また、ステップS101で、現在のNOx吸蔵量が判定値を超えていれば、NOx還元制御を開始すべきとしてステップS102に進む。 In this step, if the current NOx occlusion amount is equal to or smaller than the determination value, it is determined that the NOx reduction control should not be started yet, and this routine is temporarily ended. If the current NOx occlusion amount exceeds the determination value in step S101, it is determined that the NOx reduction control should be started, and the process proceeds to step S102.
また、上記NOx還元制御の実行条件が成立したか否かの判定は、例えば前回のNOx触媒20に対するNOx還元制御が終了してからのエンジン1の運転履歴に基づくNOx排出量の積算値に基づいて出されるようにしても良い。また、排気通路19に図示しないNOxセンサを設け、該NOxセンサの出力及びエンジン1の吸入空気量に基づいて出されるようにしてもよい。
The determination as to whether or not the execution condition for the NOx reduction control is satisfied is based on, for example, the integrated value of the NOx emission amount based on the operation history of the
ステップS102においては現在のエンジン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23の出力値からエンジン回転数Neが求められる。また、アクセルポジションセンサ24及びエアフローメータ15の出力値から、メインECU3に記憶されたエンジンマップに基づいて現在の燃料噴射量Qf0が求められる。
In step S102, the current operating state of the
ステップS103では、混合気の燃焼モードを通常空燃比モードから低空燃比モードに切り換えるときのEGR開度の目標値となる目標EGR開度Degr1が演算される。具体的には、エンジン回転数Neとアクセルポジションセンサ24の出力値より予めメインECU3に記憶された低空燃比モード用のエンジンマップに基づいて演算される。尚、燃焼モードを切り換える前の通常空燃比モードにおいても同様に、別途メインECU3に記憶された通常空燃比モード用のエンジンマップに基づいてEGR開度Degrの目標値が求められる。
In step S103, a target EGR opening degree Degr1 that is a target value for the EGR opening degree when the combustion mode of the air-fuel mixture is switched from the normal air-fuel ratio mode to the low air-fuel ratio mode is calculated. Specifically, the calculation is made based on the engine map for the low air-fuel ratio mode stored in advance in the main ECU 3 from the engine speed Ne and the output value of the
ステップS104では、混合気の燃焼モードを通常空燃比モードから低空燃比モードに切り換えてもエンジン1の燃焼状態が「安定燃焼可能状態」に維持されるように目標燃料噴射量Qf1が演算される。
In step S104, the target fuel injection amount Qf1 is calculated so that the combustion state of the
ステップS105では、現在の燃料噴射量Qf0を目標燃料噴射量Qf1に減量した場合に生じるエンジントルクTQeの要求トルクTQrに対して不足するトルクの不足分(図3(c)中、TQr−TQe1)が演算され、MG2にエンジントルクTQeをアシストさせる目標アシストトルクTQa1が演算される。尚、要求トルクTQrはアクセルポジションセンサ24の出力信号及びエンジン回転数Neに基づいて算出される。
In step S105, a shortage of torque that is insufficient with respect to the required torque TQr of the engine torque TQe that occurs when the current fuel injection amount Qf0 is reduced to the target fuel injection amount Qf1 (TQr-TQe1 in FIG. 3C). Is calculated, and a target assist torque TQa1 for assisting the engine torque TQe by MG2 is calculated. The required torque TQr is calculated based on the output signal of the
ステップS106では、EGR開度開度Degrが、現在のEGR開度Degr0から目標EGR開度Degr1まで増加され、燃焼モードが低空燃比モードに切り換えられる。それと共に、燃料噴射量Qfが現在の燃料噴射量Qf0から目標燃料噴射量Qf1に減量される。更に、MG2にバッテリ6から電力を供給させ、MG2に目標アシストトルクTQa1のアシストトルクを出力させる。 In step S106, the EGR opening degree Degr is increased from the current EGR opening degree Degr0 to the target EGR opening degree Degr1, and the combustion mode is switched to the low air-fuel ratio mode. At the same time, the fuel injection amount Qf is reduced from the current fuel injection amount Qf0 to the target fuel injection amount Qf1. Further, MG2 is supplied with electric power from the battery 6, and MG2 is made to output the assist torque of the target assist torque TQa1.
ステップS107では、ステップS106の処理が実行されてからの経過時間である低空燃比モード経過時間Δtafがカウントされる。ステップS108では、低空燃比モー
ド経過時間Δtafが予め設定された第1基準経過時間Δtafb(図3中、t0〜t1に相当する。)を経過した(超えた)か否か判定される。第1基準経過時間とは、混合気の燃焼モードが通常空燃比モードから低空燃比モードに完全に切り替わるときの過渡期が経過するまでに要する時間に所定のマージンを見込んだ経過時間である。
In step S107, the low air-fuel ratio mode elapsed time Δtaf, which is the elapsed time from the execution of the process of step S106, is counted. In step S108, it is determined whether or not the low air-fuel ratio mode elapsed time Δtaf has passed (exceeded) a first reference elapsed time Δtafb (corresponding to t0 to t1 in FIG. 3). The first reference elapsed time is an elapsed time that allows for a predetermined margin in the time required for the transition period when the combustion mode of the air-fuel mixture completely switches from the normal air-fuel ratio mode to the low air-fuel ratio mode.
本ステップで肯定判定された場合にはステップS109に進む。一方、否定判定された場合には、ステップS107に戻り、低空燃比モード経過時間Δtafが第1基準経過時間Δtafbを経過するまでステップS107、S108の処理が継続される。これにより、後述するステップS109で燃料添加弁21による燃料添加が実施される際のエンジン1から排出される排気の空燃比は確実に低下しているため、NOxの還元効率を高めることができる。
If a positive determination is made in this step, the process proceeds to step S109. On the other hand, if a negative determination is made, the process returns to step S107, and the processes of steps S107 and S108 are continued until the low air-fuel ratio mode elapsed time Δtaf has passed the first reference elapsed time Δtafb. Thereby, since the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the
ステップS109では、燃料添加弁21が開弁され、所定量Qadの添加燃料が排気中に添加される。所定量Qadは、エンジン1から排出される排気の空燃比を目標空燃比(リッチ空燃比)まで好適に低下させ、且つNOx触媒20に吸蔵されているNOxを還元するのに充分な量として定められる。これにより、NOx触媒20に吸蔵されているNOxが還元される。
In step S109, the
ステップS110では、ステップS109の処理が実行されてからの経過時間である燃料添加経過時間Δthcがカウントされる。ステップS111では、燃料添加経過時間Δthcが予め設定された第2基準経過時間Δthcb(図3中、t1〜t2に相当する。)を経過した(超えた)か否か判定される。第2基準経過時間Δthcbとは、所定量Qadの添加燃料を排気中に添加するのに要する時間であって予め実験的に求めておく。 In step S110, the fuel addition elapsed time Δthc, which is the elapsed time since the process of step S109 was executed, is counted. In step S111, it is determined whether or not the fuel addition elapsed time Δthc has passed (exceeded) a preset second reference elapsed time Δthcb (corresponding to t1 to t2 in FIG. 3). The second reference elapsed time Δthcb is a time required to add the predetermined amount of Qad added fuel into the exhaust gas, and is experimentally obtained in advance.
本ステップで肯定判定された場合にはステップS112に進む。一方、否定判定された場合にはステップS110に戻り、燃料添加経過時間Δthcが第2基準経過時間Δthcbを経過するまでステップS110、S111の処理が継続される。 If a positive determination is made in this step, the process proceeds to step S112. On the other hand, if a negative determination is made, the process returns to step S110, and the processes of steps S110 and S111 are continued until the fuel addition elapsed time Δthc has passed the second reference elapsed time Δthcb.
ステップS112では、燃料添加弁21を閉弁して添加燃料の添加を停止させる。そして、EGR開度Degrが目標EGR開度Degr1から再び元のEGR開度Degr0に変更される。すなわち、燃焼モードが低空燃比モードから通常空燃比モードに戻される。それと共に、燃料噴射量Qfが目標燃料噴射量Qf1から燃料噴射量Qf0に戻される。更に、MG2に対するバッテリ6からの電力の供給を停止させ、MG2によるアシストトルクTQaを0にする。
In step S112, the
なお、本ステップにおいて、アクセルポジションセンサ24の出力値及びエンジン回転数Neに基づいて要求トルクTQrを取得し、この要求トルクTQrがエンジン1とMG2とによって出力されるようにエンジントルクTQeとアシストトルクTQaとに配分しても良い。本ステップが終了すると本ルーチンを一旦終了する。
In this step, the required torque TQr is acquired based on the output value of the
以上のように、本ルーチンによれば、ステップS106において、混合気の燃焼モードを通常空燃比モードから低空燃比モードに切り換えることによって、エンジン1から排出される排気の酸素濃度を予め低下させておくことができる。これにより、NOx触媒20におけるNOxの還元効率を向上できるとともに、流入排気空燃比をリッチ空燃比まで低下させるための燃費を向上することができる。
As described above, according to this routine, in step S106, the oxygen concentration of the exhaust gas discharged from the
また、燃焼モードの切り換えに応じてエンジントルクTQeを調節することによって、混合気の燃焼状態が不安定になって悪化することを好適に抑制することができる。また、その際に不足するエンジントルクTQeはMG2によるアシストトルクTQaによって確実にアシストされるので、要求トルクTQrを確実に出力することが可能となる。 Further, by adjusting the engine torque TQe according to the switching of the combustion mode, it is possible to suitably suppress the combustion state of the air-fuel mixture becoming unstable and getting worse. Further, since the engine torque TQe that is insufficient at that time is reliably assisted by the assist torque TQa by the MG2, the required torque TQr can be reliably output.
また、本ルーチンのステップS105において、目標アシストトルクTQa1を演算する際に、バッテリECU8の出力値によりバッテリ6の充電量を検出し、MG2に目標アシストトルクTQa1を出力させることが可能か否か判定するとより好適である。
In step S105 of this routine, when calculating the target assist torque TQa1, it is determined whether or not it is possible to detect the charge amount of the battery 6 from the output value of the
充電量が不足して目標アシストトルクTQa1を出力することが困難と判定された場合、エンジン1の燃焼状態が「安定燃焼可能状態」に維持される範囲内でエンジントルクTQeを増大(目標燃料噴射量Qf1を増量側に設定)させ、MG2に出力させる目標アシストトルクTQa1を低減しても良い。
If it is determined that it is difficult to output the target assist torque TQa1 due to insufficient charge, the engine torque TQe is increased within the range where the combustion state of the
また、バッテリ6の充電量が過度に少なく、要求トルクTQrを満足させようとするとエンジン1の燃焼状態を安定燃焼可能状態に維持することができないと判断される場合には、燃焼モードを低空燃比モードに切り換えずにステップS109に進み、燃料添加弁21による燃料添加を実行しても良い。つまり、通常空燃比モードの状態で燃料添加制御を実行させても良い。これにより、燃焼状態が悪化することを抑制しつつ、NOx還元制御を確実に実行することができる。
If it is determined that the amount of charge of the battery 6 is excessively small and the required torque TQr is to be satisfied, the combustion state of the
<変形例>
次に、本実施例における変形例としての実施形態を説明する。以下に、燃焼モード切換制御を実行した後、つまり燃焼モードを通常空燃比モードから低空燃比モードに切り換えた後に運転者からの要求トルクTQrが変更する場合についての制御について、図5に基づいて説明する。要求トルクTQrが変動した場合には、エンジントルクTQeとアシストトルクTQaとの和を変動後における要求トルクTQrに一致させる必要がある。
<Modification>
Next, an embodiment as a modification of the present embodiment will be described. Hereinafter, the control in the case where the required torque TQr from the driver is changed after the combustion mode switching control is executed, that is, after the combustion mode is switched from the normal air-fuel ratio mode to the low air-fuel ratio mode will be described with reference to FIG. To do. When the required torque TQr changes, it is necessary to make the sum of the engine torque TQe and the assist torque TQa coincide with the changed required torque TQr.
図5は、本実施例において燃焼モードを低空燃比モードに切り換えた後に要求トルクTQrが増加した各パラメータの指令値を示したタイムチャートである。
図5(a)はEGR開度Degr、図5(b)は燃料噴射量Qf、図5(c)はエンジントルクTQe、図5(d)はアシストトルクTQa、図5(e)は添加燃料を添加する燃料添加弁の開閉(ON−OFF)状態を示したタイムチャートである。
FIG. 5 is a time chart showing command values of parameters in which the required torque TQr is increased after the combustion mode is switched to the low air-fuel ratio mode in the present embodiment.
5 (a) shows the EGR opening degree Degr, FIG. 5 (b) shows the fuel injection amount Qf, FIG. 5 (c) shows the engine torque TQe, FIG. 5 (d) shows the assist torque TQa, and FIG. It is the time chart which showed the open / close (ON-OFF) state of the fuel addition valve which adds.
図中の縦軸、横軸に示した符号のうち、図3と同じ符号は同様の意味を表す。つまり、t0においてNOxの還元要求が出され、t1〜t2において添加燃料の添加が実行される。ここで、図5(c)に示すように、t3において要求トルクTQr(破線)が増加している。ここで、t3において増加する前の要求トルクTQrの値をTQr1、増加後における値をTQr2、その増加量をΔTQrにて図中に示す(TQr2−TQr1=ΔTQr)。 Of the symbols shown on the vertical and horizontal axes in the figure, the same symbols as those in FIG. 3 represent the same meaning. That is, a reduction request for NOx is issued at t0, and the addition of added fuel is executed from t1 to t2. Here, as shown in FIG. 5C, the required torque TQr (broken line) increases at t3. Here, the value of the required torque TQr before increasing at t3 is indicated by TQr1, the value after increase is indicated by TQr2, and the amount of increase is indicated by ΔTQr (TQr2-TQr1 = ΔTQr).
本実施例においては、要求トルクTQr1が増加した場合には、図5(c)、(d)に示すように、燃料噴射量Qfを一定に維持しつつ、アシストトルクTQaを要求トルクの増加分ΔTQrだけ増加させる。つまり、アシストトルクTQaをt3においてTQa1からTQa2に増加させる(TQa2−TQa1=ΔTQr)。 In this embodiment, when the required torque TQr1 increases, as shown in FIGS. 5C and 5D, the assist torque TQa is increased by increasing the required torque while keeping the fuel injection amount Qf constant. Increase by ΔTQr. That is, the assist torque TQa is increased from TQa1 to TQa2 at t3 (TQa2−TQa1 = ΔTQr).
ここで、要求トルクの増加量ΔTQrをMG2によるアシストトルクTQaの変更によって応答するということは混合気の燃焼状態における安定性の確保するために特に有効である。要求トルクTQrの増加に対して燃料噴射量Qfを増加させることで応答すると、要求トルクの増加量ΔTQrの大きさ次第で燃焼状態が過度に悪化する虞があるからである。つまり、混合気の燃焼モードが低空燃比モードであるがゆえに、要求トルクTQrの増加に応答すべく燃料噴射量Qfを急激に増加させるとエンジン1から排出されるスモークが過度に増大したり、トルク変動が増大して燃焼状態の悪化を招来する虞がある。
Here, responding to the increase amount ΔTQr of the required torque by changing the assist torque TQa by MG2 is particularly effective for ensuring the stability of the air-fuel mixture in the combustion state. This is because if the response is made by increasing the fuel injection amount Qf with respect to the increase in the required torque TQr, the combustion state may be excessively deteriorated depending on the magnitude of the increase amount ΔTQr in the required torque. That is, since the combustion mode of the air-fuel mixture is the low air-fuel ratio mode, if the fuel injection amount Qf is suddenly increased to respond to the increase in the required torque TQr, the smoke discharged from the
その後、t2において燃料添加弁21による燃料添加が終了すると上述したように燃焼モードが通常空燃比モードに戻されるため、MG2によるアシストを終了させ、要求トルクTQrをエンジントルクTQeによって出力させる。つまり、アシストトルクTQaをTQa2から零に変更するとともに、燃料噴射量QfをQf1からQf2に増加させてエンジントルクTQeをTQe2(=TQr2)まで増加させる。
Thereafter, when the fuel addition by the
上記制御によれば要求トルクTQrが増加した場合においてもエンジントルクTQeが変動しない。従って、燃焼状態が悪化することを確実に抑制しつつNOx還元制御を実行できる。また、このようにすれば、継続してNOx還元制御を実行することができるため、NOx触媒20に吸蔵されたNOxを早期に還元させることができる。なお、要求トルクの増加量ΔTQrが小さく、エンジントルクTQeの調節によって要求トルクTQrの変動を吸収させても混合気の燃焼状態が安定燃焼可能状態に維持できる場合には、燃焼噴射量Qfを増大させることによりエンジントルクTQeを要求トルクTQrに一致させても良い。
According to the above control, the engine torque TQe does not vary even when the required torque TQr increases. Therefore, the NOx reduction control can be executed while reliably suppressing the deterioration of the combustion state. Further, if this is done, NOx reduction control can be executed continuously, so that NOx stored in the
また、図5においては、要求トルクTQrが増加した場合を例示的に説明したが、減少する場合においては要求トルクTQrと、アシストトルクTQaおよびエンジントルクTQeの和が一致するように、アシストトルクTQaおよび/又はエンジントルクTQeを減少させれば良い。 In FIG. 5, the case where the required torque TQr is increased is described as an example. However, when the required torque TQr is decreased, the assist torque TQa is set so that the required torque TQr is equal to the sum of the assist torque TQa and the engine torque TQe. And / or the engine torque TQe may be reduced.
更に、燃焼モードを通常空燃比モードから低空燃比モードに切り換えた後に要求トルクTQrが増加した場合におけるバリエーションの制御について説明する。例えば図5中のt3において、アシストトルクTQaをTQa1からTQa2まで増加できるか否かをバッテリ6の充電量や、バッテリ6の最高出力から判断しても良い。そして、アシストトルクTQaをTQa2まで増加させることが困難と判断される場合には、燃焼モードを低空燃比モードに維持することを一旦終了し、通常空燃比モードに切り換えてNOx還元制御を継続しても良い。 Further, variation control when the required torque TQr increases after switching the combustion mode from the normal air-fuel ratio mode to the low air-fuel ratio mode will be described. For example, at t3 in FIG. 5, whether or not the assist torque TQa can be increased from TQa1 to TQa2 may be determined from the charge amount of the battery 6 or the maximum output of the battery 6. If it is determined that it is difficult to increase the assist torque TQa to TQa2, the maintenance of the combustion mode in the low air-fuel ratio mode is temporarily terminated, the normal air-fuel ratio mode is switched to continue the NOx reduction control. Also good.
この場合には、燃焼モード切換制御の実行によるNOxの還元効率の向上によるメリットを享受することができないものの、混合気の燃焼状態が悪化してドライバビリティが過度に悪化することやスモークの排出量が増大することを抑制しつつ、確実にNOxの還元を行うことができる。 In this case, although the merit by the improvement of NOx reduction efficiency by executing the combustion mode switching control cannot be enjoyed, the combustion state of the air-fuel mixture is deteriorated and the drivability is excessively deteriorated or the amount of smoke discharged NOx can be reliably reduced while suppressing an increase in the amount of NOx.
あるいは、アシストトルクTQaをTQa2まで増加させることが困難と判断される場合においても、以下のような制御を実施するとより好適である。アシストトルクTQaを最大限に増加させてもなおTQa2に対して不足するトルクをアシスト不足トルクと称すと、エンジントルクTQeをアシスト不足トルクだけ増加させた場合にエンジン1の混合気の燃焼状態が「安定燃焼可能状態」に維持されるか否か判定する。
Alternatively, even when it is determined that it is difficult to increase the assist torque TQa to TQa2, it is more preferable to perform the following control. When the torque that is still insufficient with respect to TQa2 even if the assist torque TQa is increased to the maximum is referred to as assist insufficient torque, when the engine torque TQe is increased by the insufficient assist torque, the combustion state of the mixture of the
そして、肯定判定される場合(混合気の燃焼状態が安定燃焼可能状態に維持されると判断される場合)には、アシストトルクTQaを最大限に増加させると共に、アシスト不足トルクだけエンジントルクTQeを増加させる。これにより、燃焼状態が不安定になることを抑制しつつ、要求トルクTQrの増加に対して好適に応答することが可能となる。 When an affirmative determination is made (when it is determined that the combustion state of the air-fuel mixture is maintained in a state where stable combustion is possible), the assist torque TQa is increased to the maximum, and the engine torque TQe is increased by the assist insufficient torque. increase. As a result, it is possible to respond appropriately to an increase in the required torque TQr while suppressing the combustion state from becoming unstable.
そして、否定判定される場合(混合気の燃焼状態が安定燃焼可能状態に維持することができない判断される場合)には、上述したように燃焼モードを低空燃比モードに維持することを一旦終了し、通常空燃比モードに切り換えてNOx還元制御を継続しても良い。 When a negative determination is made (when it is determined that the combustion state of the air-fuel mixture cannot be maintained in a state where stable combustion is possible), the maintenance of the combustion mode in the low air-fuel ratio mode is temporarily terminated as described above. Alternatively, the NOx reduction control may be continued by switching to the normal air-fuel ratio mode.
以上の説明のように、要求トルクTQrが増加する場合においても、要求トルクの増加量ΔTQrに応じて混合気の燃焼状態を安定燃焼可能状態に保ちつつ燃焼モードを低空燃
比モードに維持することで、NOxの還元効率を向上できる。また、燃焼状態を安定燃焼可能状態に維持することが困難な場合には、通常空燃比モードに切り換えてNOx還元制御を継続することができるので、確実にNOxを還元させることができる。
As described above, even when the required torque TQr is increased, the combustion mode is maintained in the low air-fuel ratio mode while maintaining the combustion state of the air-fuel mixture in a stable combustible state according to the increase amount ΔTQr of the required torque. , NOx reduction efficiency can be improved. Further, when it is difficult to maintain the combustion state in a stable combustion enabled state, the NOx reduction control can be continued by switching to the normal air-fuel ratio mode, so that NOx can be reliably reduced.
尚、本実施例においては、RGR率Regrを増加させて燃焼モードを通常空燃比モードから低空燃比モードに切り換える方法を例示的に説明したが、従来から公知の様々な方法を採用できる。例えば、吸気絞り弁11の開度を閉じ側に制御して、エンジン1に吸入される吸入空気量を減少させる方法を採用しても良い。また、ターボチャージャ17が可変ノズルを有する、いわゆる可変容量型ターボチャージャである場合には、可変ノズルの開度を絞り側に調整することによって、EGRガス量を増量させるようにしても良い。
In the present embodiment, the method of switching the combustion mode from the normal air-fuel ratio mode to the low air-fuel ratio mode by increasing the RGR rate Regr has been described as an example, but various conventionally known methods can be employed. For example, a method of reducing the amount of intake air taken into the
また、本実施例においては、排気通路29に設けられた燃料添加弁21から燃料を添加させることでNOx触媒20に還元剤となる燃料を供給しているが、例えば燃料添加弁21からの燃料添加に代えて、エンジン1の膨張行程や排気行程等に燃料噴射弁13から燃料を副噴射させるようにしても良い。
In this embodiment, fuel is added to the
また、本実施例においては、NOx触媒として吸蔵還元型NOx触媒を備える排気浄化システムについて例示的に説明したが、これに限定される趣旨ではない。例えば、選択還元型NOx触媒を備えた排気浄化システムに対しても本発明を適用することができる。その場合に、燃料添加弁から還元剤としての尿素水、アンモニア水を添加させるようにしても良い。 In the present embodiment, the exhaust purification system including the NOx storage reduction catalyst as the NOx catalyst has been exemplarily described. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to an exhaust purification system including a selective reduction type NOx catalyst. In that case, urea water or ammonia water as a reducing agent may be added from the fuel addition valve.
1・・・エンジン
2・・・モータジェネレータ(MG)
3・・・メインECU
4・・・T/M
5・・・T/MECU
6・・・バッテリ
7・・・インバータ
8・・・バッテリECU
12・・気筒
13・・燃料噴射弁
17・・ターボチャージャ
18・・吸気マニホールド
19・・吸気通路
20・・吸蔵還元型NOx触媒
21・・燃料添加弁
23・・クランクポジションセンサ
24・・アクセルポジションセンサ
28・・排気マニホールド
29・・排気通路
30・・EGR装置
31・・EGR通路
32・・EGR弁
DESCRIPTION OF
3 ... Main ECU
4 ... T / M
5 ... T / MECU
6 ... Battery 7 ...
12, ·
Claims (4)
前記内燃機関の排気通路に設けられるNOx触媒と、
前記排気通路を通過する排気に還元剤を供給することにより該NOx触媒に流入する排気の空燃比を一時的にリッチ空燃比とし、該NOx触媒においてNOxを還元させる還元制御を実行する還元実行手段と、
前記還元制御の実行に先だって前記内燃機関の混合気の燃焼モードを該混合気の空燃比が所定の通常空燃比とされる通常空燃比モードから該通常空燃比モードよりも前記混合気の空燃比を低下させる低空燃比モードに切り換える燃焼モード切換手段と、
前記燃焼モード切換手段が前記燃焼モードを切り換えるときに前記内燃機関の燃焼状態が所定の安定状態に維持される範囲内でエンジントルクを調節するエンジントルク調節手段と、
前記エンジントルクが要求トルクに対して不足する場合に、前記電動機が出力するアシストトルクを調節して前記要求トルクに対する前記エンジントルクの不足分を前記電動機に出力させるアシストトルク調節手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。 An exhaust gas purification system for an internal combustion engine applied to a hybrid vehicle that travels with two types of power sources, an internal combustion engine and an electric motor,
A NOx catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine;
Reduction executing means for executing a reduction control for temporarily reducing the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst to a rich air-fuel ratio by reducing the NOx in the NOx catalyst by supplying a reducing agent to the exhaust gas passing through the exhaust passage. When,
Prior to execution of the reduction control, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is changed from the normal air-fuel ratio mode from the normal air-fuel ratio mode in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is set to a predetermined normal air-fuel ratio. Combustion mode switching means for switching to a low air-fuel ratio mode for reducing
Engine torque adjusting means for adjusting engine torque within a range in which the combustion state of the internal combustion engine is maintained in a predetermined stable state when the combustion mode switching means switches the combustion mode;
Assist torque adjusting means for adjusting the assist torque output by the electric motor to output the shortage of the engine torque relative to the required torque to the electric motor when the engine torque is insufficient with respect to the required torque;
An exhaust gas purification system for an internal combustion engine, comprising:
前記エンジントルクの不足分を前記電動機に出力させることができないと判定された場合に、前記燃焼モード切換手段による前記低空燃比モードへの切り換え又は前記低空燃比モードの維持が禁止されることを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。 An assist determination means for determining whether or not the electric motor can output a shortage of the engine torque with respect to the required torque;
When it is determined that the shortage of the engine torque cannot be output to the electric motor, switching to the low air-fuel ratio mode or maintenance of the low air-fuel ratio mode by the combustion mode switching means is prohibited. An exhaust purification system for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3.
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| Country | Link |
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2007
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