JP2016011632A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】触媒の暖機を促進させる。
【解決手段】内燃機関1は、吸気通路2に配置されたコンプレッサ4と排気通路3に配置されたタービン5とを同軸上に備えたターボ過給機7を有している。ターボ過給機7は、タービン5を駆動可能な電動モータ6を有している。排気通路3には、タービン5の下流側に排気浄化用の触媒8が配置されるとともに、タービン5を迂回してタービン5の上流側と下流側とを接続するバイパス通路9が接続されている。ECM11は、内燃機関1の始動時に触媒8の温度が所定温度以下の場合、バイパス通路9に配置されたウエストゲート10を全開状態にするとともに、電動モータ6によりタービン5を過給時とは逆方向に回転させる。
【選択図】図1[PROBLEMS] To promote warm-up of a catalyst.
An internal combustion engine (1) has a turbocharger (7) provided coaxially with a compressor (4) disposed in an intake passage (2) and a turbine (5) disposed in an exhaust passage (3). The turbocharger 7 has an electric motor 6 that can drive the turbine 5. An exhaust purification catalyst 8 is disposed downstream of the turbine 5 in the exhaust passage 3, and a bypass passage 9 that bypasses the turbine 5 and connects the upstream side and the downstream side of the turbine 5 is connected. . When the temperature of the catalyst 8 is equal to or lower than a predetermined temperature when the internal combustion engine 1 is started, the ECM 11 opens the wastegate 10 disposed in the bypass passage 9 and opens the turbine 5 by the electric motor 6 in the reverse direction. Rotate in the direction.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、過給機のタービンを回転駆動可能な電動モータを有する内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine having an electric motor capable of rotationally driving a turbocharger turbine.
特許文献1には、排気通路に配置された過給機のタービンを駆動可能な電動モータと、排気通路にタービンを迂回するよう接続されたバイパス通路と、バイパス通路に配置され、タービンに流れ込む排気流量を調整可能なウエストゲート弁と、を有する構成が開示されている。 Patent Document 1 discloses an electric motor that can drive a turbine of a supercharger disposed in an exhaust passage, a bypass passage that is connected to the exhaust passage so as to bypass the turbine, and an exhaust that is disposed in the bypass passage and flows into the turbine. A configuration having a wastegate valve with adjustable flow rate is disclosed.
この特許文献1は、タービンの下流に配置された排気浄化用触媒の暖機時に、電動モータに逆トルク(過給機のコンプレッサの吸気量を増加させる方向とは逆方向のトルク)を発生させ、上記タービンが回転し難くなるようにして、上記タービンの上流に排気ガスを滞留させて排気ガスの温度を上昇させている。そのため特許文献1では、上記排気通路を流れる排気ガスの温度が短時間に上昇し、上記タービンの下流に配置された排気浄化用触媒の早期活性化が可能となっている。 In Patent Document 1, when the exhaust gas purification catalyst disposed downstream of the turbine is warmed up, a reverse torque (torque in the direction opposite to the direction in which the intake amount of the turbocharger compressor is increased) is generated in the electric motor. In order to prevent the turbine from rotating, the exhaust gas is retained upstream of the turbine to raise the temperature of the exhaust gas. Therefore, in Patent Document 1, the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust passage rises in a short time, and early activation of the exhaust purification catalyst disposed downstream of the turbine is possible.
しかしながら、このような特許文献1においては、タービンの上流側で排気ガスの温度を上昇させたとしても、この温度上昇した排気ガスがタービンを通過してタービン下流側へ流れ出る際に当該タービンで熱を奪われ(放熱)てしまい、排気浄化用触媒の暖機が遅れてしまう虞がある。 However, in Patent Document 1 described above, even if the temperature of the exhaust gas is increased on the upstream side of the turbine, when the exhaust gas whose temperature has increased passes through the turbine and flows to the downstream side of the turbine, heat is generated in the turbine. May be deprived (heat radiation), and warming up of the exhaust purification catalyst may be delayed.
そこで、本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関始動時に、ターボ過給機のタービンを迂回するバイパス通路に配置されたウエストゲートを開状態にするとともに、タービンを駆動可能な電動モータにより、当該タービンを過給時とは逆方向に回転させることを特徴としている。 Therefore, the internal combustion engine control apparatus of the present invention, when starting the internal combustion engine, by opening the wastegate disposed in the bypass passage that bypasses the turbine of the turbocharger, and by using an electric motor that can drive the turbine, The turbine is rotated in the direction opposite to that at the time of supercharging.
これによって、タービンの下流側にある排気の一部がタービンの逆回転によりタービンの上流側に押し戻され、タービン上流側の排気ガスの圧力及び温度が上昇する。 As a result, part of the exhaust on the downstream side of the turbine is pushed back to the upstream side of the turbine by the reverse rotation of the turbine, and the pressure and temperature of the exhaust gas on the upstream side of the turbine rise.
本発明によれば、タービン上流側の排気ガスの圧力及び温度の上昇に伴い、バイパス通路を介してタービン上流側と連通している触媒内の排気ガスの圧力及び温度も上昇させることができるので、排気通路に配置された触媒の暖機を促進させることが可能となる。 According to the present invention, as the pressure and temperature of the exhaust gas upstream of the turbine increase, the pressure and temperature of the exhaust gas in the catalyst communicating with the turbine upstream via the bypass passage can also be increased. It is possible to promote warming up of the catalyst disposed in the exhaust passage.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明が適用される内燃機関1の全体構成を示すシステム図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a system diagram showing an overall configuration of an internal combustion engine 1 to which the present invention is applied.
内燃機関1には、駆動源として自動車等の車両に搭載されるものであって、吸気通路2と排気通路3が接続されている。
The internal combustion engine 1 is mounted on a vehicle such as an automobile as a drive source, and an
この内燃機関1は、吸気通路2に配置されたコンプレッサ4と排気通路3に配置されたタービン5とを同軸上に備えたターボ過給機7を有している。このターボ過給機7は、タービン5を駆動可能な電動モータ6を有している。電動モータ6は、過給圧を増大させる方向にタービン5を回転駆動することや、あるいはその逆方向にタービン5を回転駆動することが可能となっている。
The internal combustion engine 1 has a
排気通路3には、タービン5の下流側に排気浄化用の触媒8が配置されるとともに、タービン5を迂回してタービン5の上流側と下流側とを接続するバイパス通路9が接続されている。タービン5の下流側で排気通路3に接続されるバイパス通路9の下流側端は、触媒8よりも上流側に位置している。排気通路3から分岐するバイパス通路9の上流側端部には、図示せぬアクチュエータによって開閉駆動されるウエストゲート10が配置されている。ウエストゲート10の全開時におけるウエストゲート開口面積は、排気が流入するタービン5の入口部分の通路断面積よりも大きくなるよう設定されている。そのため、ウエストゲート10の全開時には、ウエストゲート10側の通気抵抗が相対的に低くなる。ここで、ウエストゲート開口面積は、ウエストゲート10によって開閉される部分の通路断面積であり、ウエストゲート10が全開位置にある場合に最大となり、ウエストゲート10が全閉位置にある場合にゼロとなる。
An exhaust purification catalyst 8 is disposed downstream of the
ECM11には、タービン5の出口側の排気温度を検出する排気温度センサ12、タービン5の出口側の排気圧力を検出する圧力センサ13、触媒8の温度を検出する触媒温度センサ14、タービン5の回転数を検出するタービン回転数センサ15、運転者により操作されるアクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ16等、各種センサ類からの検出信号が入力される。
The ECM 11 includes an
ECM(エンジンコントロールモジュール)11は、入力された各種センサ類からの検出信号に基づいて、内燃機関1の点火時期や空燃比等を制御するとともに、電動モータ6の回転やウエストゲート開口面積を制御している。詳述すると、ECM11は、上記アクチュエータを制御することで、ウエストゲート開口面積を制御する。
An ECM (engine control module) 11 controls the ignition timing, air-fuel ratio, etc. of the internal combustion engine 1 and controls the rotation of the
そして、ECM11は、内燃機関1の始動時に触媒8の温度が所定温度以下の場合、ウエストゲート10を全開状態にするとともに、電動モータ6によりタービン5を過給時とは逆方向に回転させるタービン逆回転制御を行うことで、触媒8の暖機を促進させている。このタービン逆回転制御においては、例えば、タービン5の出口側の排気圧力または排気温度が所定値となるようにタービン5の回転数を上昇させる。
When the temperature of the catalyst 8 is equal to or lower than a predetermined temperature when the internal combustion engine 1 is started, the
なお、ウエストゲート10を全開状態として上記タービン逆回転制御を行っている際に、加速要求があった場合には、ウエストゲート10を全閉状態とし、上記タービン逆回転制御を終了する。すなわち、加速要求があるとウエストゲート10を全閉状態とし、タービン5の回転を過給時の回転方向となるように制御する。加速要求は、例えば、アクセルペダルが踏み込まれることによって、加速要求有りと判定される。
When the turbine reverse rotation control is performed with the
これによって、タービン5の下流側にある排気の一部がタービン5の逆回転によりタービン5の上流側に押し戻され、タービン上流側の排気ガスの圧力及び温度が上昇する。そのため、タービン上流側の排気ガスの圧力及び温度の上昇に伴い、バイパス通路9を介してタービン上流側と連通している触媒8内の排気ガスの圧力及び温度も上昇させることができるので、排気通路3に配置された触媒8の暖機を促進させることが可能となる。本実施例においては、通常の過給機付きの内燃機関に比べ、始動時に、タービン下流側に位置する排気浄化用の触媒8の温度を高く(例えば、数十度以上高く)することができる。
As a result, part of the exhaust gas on the downstream side of the
また、加速要求があると、ウエストゲート10を全閉状態としてタービン5の回転を過給時とは逆方向に回転させることを終了するので、車両の運転に支障のない範囲で、触媒8の暖機を促進させることができる。
Further, if there is an acceleration request, the
なお、内燃機関1の始動前に、ウエストゲート10を全開状態にするとともに、上記タービン逆回転制御を開始するようにすれば、始動時に触媒8の暖機を一層促進させることができる。
If the
また、ウエストゲート10は、内燃機関1の停止直後に全開状態にするようにしてもよい。このように、前もってウエストゲート10を全開状態にしておけば、始動時の上記タービン逆回転制御の開始と同時に、応答性良く触媒8内の排気ガスの圧力及び温度を上昇させることができる。
Further, the
そして、ウエストゲート10の全開時には、ウエストゲート10側の通気抵抗を相対的に低くすることができるので、始動時に、ウエストゲート10を全開状態とし、上記タービン逆回転制御を実施した際に、バイパス通路9に流れ込む排気ガス量が増加し、触媒8の暖機を促進させることができる。
When the
図2は、始動時に触媒8の暖機を促進する際の制御の流れを示すフローチャートである。 FIG. 2 is a flowchart showing a control flow when promoting warm-up of the catalyst 8 at the start.
S1では、触媒8の暖機が必要か否かを判定する。触媒8の温度が所定温度以下の場合には、触媒8を暖機する必要があると判定してS2へ進み、そうでない場合にはS5へ進む。S2では、ウエストゲート10を全開状態にする。S3では、電動モータ6によりタービン5を過給時とは逆方向に回転させる。S4では、車両の加速要求の有無を判定し、加速要求がある場合にはS5へ進み、加速要求がない場合は今回のルーチンを終了する。S5では、ウエストゲート10を全閉状態にし、過給時の回転方向にタービン5を回転させる通常モード制御に移行する。
In S1, it is determined whether or not the catalyst 8 needs to be warmed up. If the temperature of the catalyst 8 is equal to or lower than the predetermined temperature, it is determined that the catalyst 8 needs to be warmed up, and the process proceeds to S2, and if not, the process proceeds to S5. In S2, the
1…内燃機関
3…排気通路
4…コンプレッサ
5…タービン
6…電動モータ
7…ターボ過給機
8…触媒
9…バイパス通路
10…ウエストゲート
11…ECM
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 3 ... Exhaust passage 4 ...
Claims (8)
上記タービンを迂回するバイパス通路と、
該バイパス通路を開閉するウエストゲートと、
上記タービンの下流側に配置された排気浄化用の触媒と、
上記タービンを駆動可能な電動モータと、を有し、
内燃機関始動時に、上記ウエストゲートを開状態にするとともに、上記電動モータにより上記タービンを過給時とは逆方向に回転させるタービン逆回転制御を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。 A turbocharger comprising a turbine disposed in the exhaust passage and a compressor disposed in the intake passage;
A bypass passage that bypasses the turbine;
A wastegate that opens and closes the bypass passage;
An exhaust purification catalyst disposed on the downstream side of the turbine;
An electric motor capable of driving the turbine,
A control apparatus for an internal combustion engine, wherein when the internal combustion engine is started, the waste gate is opened, and turbine reverse rotation control is performed so that the electric motor rotates the turbine in a direction opposite to that during supercharging.
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