JP2004052557A

JP2004052557A - Catalyst deterioration suppressing device

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Publication number: JP2004052557A
Application number: JP2002206673A
Authority: JP
Inventors: Kojiro Okada; 岡田　公二郎; Yasuki Tamura; 田村　保樹; Masanori Ishido; 石戸　昌典; Masaaki Kaneko; 金子　雅昭; Katsunori Ueda; 上田　克則
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2002-07-16
Filing date: 2002-07-16
Publication date: 2004-02-19

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a catalyst deterioration suppressing device for suppressing the deterioration of an exhaust gas purifying catalyst for purifying harmful materials in exhaust gas from an engine by executing stable control of an air-fuel ratio even when the amount of intake air is smaller leading linearity of the injection amount of fuel to an inferior region. <P>SOLUTION: Fuel supply is stopped during decelerating travel of the engine and the stop of the fuel supply is prohibited when the temperature of the catalyst is a preset temperature or higher at starting decelerating travel. Herein, the feedback control of the air-fuel ratio is prohibited when the stop of the fuel supply is prohibited. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両に用いて好適の触媒劣化抑制装置に関し、特に、エンジンの排気中の有害物質を浄化する排気浄化触媒の高温時又はリーン時における劣化を抑制する触媒劣化抑制装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの排気系に介装される排気浄化触媒（以下、単に触媒という）は、一般に高温且つ酸化雰囲気下（リーン空燃比）になるほどシンタリング（担体に保持された粒子が高温下で相互に凝集して粒子径が大きくなる現象）等により熱劣化しやすいという特性がある。したがって、触媒の耐熱温度は、一般に触媒が還元雰囲気下（リッチ空燃比）のときよりも酸化雰囲気下のときの方が低くなる。
【０００３】
このため、触媒の熱劣化を抑制するためには、触媒が高温且つ酸化雰囲気下となるような事態を的確に回避する必要がある。
ところで、近年においては、ＣＯ_２低減（即ち、燃料消費量低減）を図ることを目的として減速時にエンジンへの燃料供給を全気筒又は一部気筒について一時的に停止（燃料カット）する減速燃料カット装置を搭載した車両が実用化されている。
【０００４】
しかし、このような減速燃料カット時には、燃料カットした気筒から空気のみが排出されることになるため、結果的に排気空燃比がリーン空燃比となりやすい。
したがって、このようなエンジンの場合、燃料カット時に、触媒コンバータが酸化雰囲気下且つ高温になる機会が多くなる。
【０００５】
そこで、触媒の温度を温度センサにより検出し、触媒温度が高温となるときには減速燃料カットを禁止するようにした技術が提案されている（例えば特開昭５５−１３７３３９号公報）。また、上記以外にも、触媒床温を吸入空気量から推定し、触媒床温が高い時には減速燃料カットを禁止するようにしたり、或いはエンジン回転速度とエンジン負荷とに基づいて減速燃料カットを禁止したりする技術が提案されている（例えば特開平８−１４４８１４号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に燃料噴射制御を行なう際には、空燃比（実空燃比）が目標空燃比となるように燃料噴射量をフィードバック制御している。
しかしながら、上述したような減速燃料カット禁止中には、基本的にはドライバがアクセルオフしているので吸入空気量が微小となり、したがって、燃料噴射弁の開弁時間（インジェクタパルス幅）も微小な運転領域となる。図６に示すように、このような運転領域は、インジェクタパルス幅に対する燃料噴射量のリニアリティが劣る領域であり、この領域においてフィードバック制御を行なうと、フィードバック制御の積分補正値（特公平６−６３４６８号公報参照）に乱れが生じる等により適正な制御を行なえずに、排ガス悪化が生じたり空燃比制御が不安定になるという課題がある。また、この結果空燃比がリーンとなってしまうと、触媒が酸化雰囲気下となり、触媒の劣化が促進されるという課題がある。
【０００７】
なお、アイドル運転時にも吸入空気量が少ない状態となるが、このアイドル時にはエンジン回転フリクションに打ち勝ってエンジンを回転させるだけの正トルクが必要とされる。これに対して、減速時には、正トルクを必要とせず、逆に正トルクが発生すると減速せずにエンジンが勝手に回ってしまい減速感が得られない。このため、減速時燃料カット禁止中においては、減速感が得られる程度の僅かなトルクしか発生させないようにする必要がある。すなわち、アイドル時のエンジン発生トルクは、減速燃料カット禁止中の発生トルクよりも大きくなる。
【０００８】
したがって、アイドル時の方が吸入空気量及び燃料噴射量ともに減速燃料カット禁止中よりも多くなる。よって、アイドル時には、減速燃料カット禁止中に比べ吸入空気量が多く燃料噴射量も多いのでリニアリティが問題となることはない。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、減速燃料カット禁止運転中において、吸入空気量が微小となり燃料噴射量のリニアリティが劣る領域となったとしても安定した空燃比制御を実行できるようにして、触媒の劣化を抑制できるようにした、触媒劣化抑制装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の触媒劣化抑制装置は、エンジンの排気通路に設けられて排気中の有害物質を浄化する排気浄化触媒と、該触媒の温度を検出又は推定する触媒温度推定手段と、減速走行時に該エンジンヘの燃料供給を停止する燃料供給停止手段と、該触媒温度推定手段により触媒の温度が所定温度以上の高温状態であると判定されると該燃料供給停止手段による燃料の供給停止を禁止する燃料供給停止禁止手段と、該エンジンの運転状態に基づき目標吸入空気量を設定する目標吸入空気量設定手段と、該エンジンの運転状態に基づき目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、該目標空燃比と該目標吸入空気量とに応じて燃料噴射量を設定するとともに実際の空燃比情報をフィードバックして該目標空燃比となるように燃料噴射量をフィードバック制御する燃料噴射量設定手段と、該燃料供給停止禁止手段により該燃料供給停止が禁止されている場合には、該燃料噴射量設定手段におけるフィードバック制御を禁止するフィードバック制御禁止手段とをそなえていることを特徴としている。
【００１０】
したがって、インジェクタパルス幅に対する燃料噴射量のリニアリティが劣る運転領域での空燃比の乱れを極力抑制することができ安定した空燃比制御を行なうことができる。また、これにより空燃比のリーン化を抑制することができ、触媒の熱劣化を抑制することができる。
また、請求項２記載の本発明の触媒劣化抑制装置は、上記請求項１において、該燃料噴射量設定手段は、該燃料供給停止禁止手段により該燃料供給停止が禁止されている場合には、該目標吸入空気量と理論空燃比とに基づいて燃料噴射量を設定することを特徴としている。
【００１１】
したがって、空燃比が理論空燃比に設定されるので、空燃比のリーン化を確実に抑制することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施形態にかかる触媒劣化防止装置について説明すると、図１はその全体構成を示す模式図、図２はその要部構成を示す模式的なブロック図である。
図１に示すエンジン１はシリンダ内に直接燃料を供給する、いわゆる筒内噴射型火花点火式エンジンであって、吸気行程での燃料噴射（吸気行程噴射）及び圧縮行程での燃料噴射（圧縮行程噴射）を切り換え可能に構成されている。
【００１３】
この筒内噴射型エンジン１は、理論空燃比（ストイキオ）での運転や過濃空燃比（リッチＡ／Ｆ）での運転（リッチ空燃比運転）や希薄空燃比（リーンＡ／Ｆ）での運転（リーン空燃比運転）が可能であり、種々のパラメータから得られる条件に応じて上述の複数の運転モードが切り換えられるようになっている。
また、エンジン１のシリンダヘッド２には、各気筒毎に点火プラグ４及び燃料噴射弁６がそれぞれ配設されており、点火プラグ４には高電圧を出力する点火コイル８が接続されている。
【００１４】
また、燃料噴射弁６には、燃料パイプ７を介して図示しない燃料供給装置が接続されている。この燃料供給装置は、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポンプとを有しており、燃料タンク内の燃料を低圧或いは高圧に加圧した後、燃料を上記燃料パイプ７を介して燃料噴射弁６に供給するようになっている。
シリンダヘッド２には、各気筒毎に略直立方向に吸気ポート９が形成されており、各吸気ポート９の上端には吸気マニホールド１０の一端がそれぞれ接続されている。また、図示するように、吸気マニホールド１０には、吸入空気量調節手段としてのドライブバイワイヤ式のスロットル弁（ＥＴＶ）１４、上記スロットル弁１４の開度を検出するスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）１６及び吸入空気量を計測する吸気量センサ（エアフローセンサ又はＡＦＳ）１８（Ｌジェトロニック方式により燃料制御を行なう場合に主に使用）が設けられている。さらに、この吸気マニホールド１０内の圧力（負圧）を検出するための圧力センサ４４〔スピードデンシティ方式（Ｄジェトロニック方式）により燃料制御を行なう場合に主に使用〕も設けられている。
【００１５】
また、シリンダヘッド２には、各気筒毎に排気ポート１１が形成され、この各排気ポート１１に排気マニホールド１２がそれぞれ接続されている。また、排気マニホールド１２には排気管（排気通路）２０が接続されており、この排気管２０には、排気浄化触媒として三元触媒（触媒コンバータ、又は単に触媒という）３０が介装されている。
【００１６】
三元触媒３０は、担体に活性貴金属として銅（Ｃｕ），コバルト（Ｃｏ），銀（Ａｇ），白金（Ｐｔ），ロジウム（Ｒｈ），パラジウム（Ｐｄ），イリジウム（Ｉｒ）のいずれかを有して構成され、排ガス中のＨＣ，ＣＯを酸化するとともにＮＯｘを還元，除去可能に構成されている。また、排気管２０には、Ｏ_２センサ２２が設けられている。
【００１７】
ＥＣＵ４０は、入出力装置，記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等），演算装置（ＣＰＵ），タイマカウンタ等を備えて構成されており、このＥＣＵ４０により、エンジン１の総合的な制御が実行されるようになっている。
また、ＥＣＵ４０の入力側には、上述したＴＰＳ１６，吸気量センサ１８，Ｏ_２センサ２２，圧力センサ４４及びエンジン１のクランク角度を検出するクランク角センサ４２等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力されるようになっている。なお、クランク角センサ４２により検出されるクランク角度に基づきエンジン回転速度Ｎｅが演算されるようになっている。
【００１８】
また、ＥＣＵ４０には、エンジンの燃焼状態を制御する燃焼状態制御手段４１０（図２参照）が設けられており、この燃焼状態制御手段４１０によりエンジン１への吸入空気量又は燃料供給量の少なくとも一方が制御されてエンジン１の燃焼状態が制御されるようになっている。
一方、ＥＣＵ４０の出力側には、上述の燃料噴射弁６，点火コイル８，スロットル弁１４等の各種の出力デバイスが接続されており、これら出力デバイスには、各種センサ類からの情報に基づいて、燃焼状態制御手段４１０で空燃比（Ａ／Ｆ）が演算又は設定され、このＡ／Ｆとなるように燃料噴射量（燃料噴射弁６の駆動パルス幅），スロットル開度等が設定されるとともに、燃料噴射時期や点火時期等の各信号がそれぞれ出力されるようになっている。そして、これにより、燃料噴射弁６から適正なタイミングで適正量の燃料が噴射され、点火プラグ４により適正なタイミングで火花点火が実施され、適正なタイミングで適正な開度となるようスロットル弁１４が開閉駆動されるようになっている。
【００１９】
また、このエンジン１では、燃費を向上させる目的で、エンジン１の減速走行時において燃料供給を停止する、いわゆる減速燃料カット制御（又は単に燃料カットという）が実施可能に構成されている。
すなわち、図２に示すように、ＥＣＵ４０内にはエンジン１の運転状態を検出又は判定する運転状態検出手段４５０が設けられており、さらに、この運転状態検出手段４５０には、エンジン１の燃焼状態を判定する燃焼状態判定手段４１１及び減速走行状態であるか否かを検出（又は判定）する減速状態検出手段（又は減速状態判定手段）４２０が設けられている。
【００２０】
このうち、減速状態検出手段４２０にはドライバのアクセル踏み込み開度やアクセル踏み込み状態を検出又は判定するアクセル開度センサ（図示省略）、車速を検出する車速センサ（図示省略）、エンジン回転速度Ｎｅを検出するエンジン回転速度センサ（クランク角センサ４２）等が接続されている。
そして、減速状態検出手段４２０は、例えば車速が所定値以上で、且つドライバがアクセルペダルの踏み込みを中止（アクセルＯＦＦ）している状態を検出すると、減速走行状態（又は単に減速状態という）と判定する。また、この減速状態が判定されている場合に、エンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度以上である状態が検出されると、燃焼状態制御手段４１０により、燃料噴射弁６からの燃料噴射が禁止されて減速燃料カット制御が実行されるようになっている。
【００２１】
また、この燃焼状態制御手段４１０には、減速状態が判定され且つエンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度以上である場合に、エンジン１ヘの燃料供給を停止させる信号を出力する燃料供給停止手段４１０ａが設けられている。
なお、この実施形態では、減速燃料カット制御は全気筒について実施されるように構成されているが、一部気筒についてのみ実施するように構成してもよい。
【００２２】
ところで、燃焼状態制御手段４１０には、減速走行時であっても燃料供給停止手段４１０ａによる燃料の供給停止を禁止する燃料供給停止禁止手段４１０ｂが設けられている。
また、図示するように、ＥＣＵ４０には触媒３０の温度を推定する触媒温度推定手段４０１が設けられており、この触媒温度推定手段４０１により触媒温度が所定温度以上であると推定されると、エンジン１の減速状態が判定されても、触媒３０を保護する目的で燃料供給停止禁止手段４１０ｂによりこの減速燃料カットが禁止されるようになっている。
【００２３】
これは、触媒３０の熱劣化を抑制するためである。つまり、このような減速燃料カット時には、燃料カットが行なわれた気筒からは空気のみが排出されることになるため、排気空燃比がリーン空燃比（酸化雰囲気下）となって、触媒３０が熱劣化しやすくなるからである。
そこで、上述のように、触媒３０の温度が所定温度以上の高温時には、たとえエンジン１の減速状態であっても減速燃料カットを禁止して燃料噴射を実行することで触媒３０の熱劣化を抑制するようにしているのである。
【００２４】
なお、触媒温度推定手段４０１による触媒３０の温度の推定手法については後述する。
次に、本発明の要部について説明すると、図２に示すように、燃焼状態制御手段４１０には、上述した燃料供給停止手段４１０ａ及び燃料供給停止禁止手段４１０ｂ以外にも、目標吸入空気量設定手段４６０，目標空燃比設定手段４７０，燃料噴射量設定手段４８０及びフィードバック制御禁止手段４９０が設けられている。
【００２５】
ここで、目標吸入空気量設定手段４６０は、エンジン１の運転状態、具体的にはクランク角センサ（エンジン回転速度センサ）４２から得られる回転速度情報及び図示しないアクセル開度センサから得られるアクセル開度情報等に基づき目標吸入空気量を設定する手段である。
そして、この目標吸入空気量設定手段４６０で目標吸入空気量が設定されると、エンジン回転速度及び目標吸入空気量をパラメータとしたマップ（図示省略）に基づき、上記の目標吸入空気量となるようにＥＴＶ１４の開度が設定されるとともに、ＥＴＶ駆動用のアクチュエータが制御されるようになっている。
【００２６】
また、ＡＦＳ１８により実吸入空気量が検出されるようになっており、この実吸入空気量と上記目標吸入空気量とに基づき、これらの偏差が算出されるとともに、この偏差が０となるようにＥＴＶ１４の開度が補正されるようになっている。
また、目標空燃比設定手段４７０は、上記エンジン回転速度情報，スロットル開度情報及び上記目標吸入空気量設定手段４６０で設定された目標吸入空気量等に基づいて目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）を設定する手段であって、この目標空燃比設定手段４７０で目標空燃比が設定されると、この目標空燃比となるように燃料噴射量設定手段４８０で燃料噴射量が設定されるようになっている。そして、設定された燃料噴射量となるように燃料噴射弁６の駆動パルス幅が設定されるようになっている。
【００２７】
また、燃料噴射量設定手段４８０では、Ｏ_２センサ２２からの検出情報に基づき実際の空燃比情報がフィードバックされるようになっている。つまり、Ｏ_２センサ２２から得られる排ガス中の酸素濃度から実空燃比が検出され、この実空燃比と目標空燃比との偏差がなくなるように燃料噴射量がフィードバック制御されるようになっているのである。
【００２８】
フィードバック制御禁止手段４９０は、所定のエンジン運転状態において、このようなフィードバック制御を禁止する手段であって、減速燃料カット禁止中（すなわち、燃料供給停止禁止手段４１０ｂにより燃料供給停止が禁止されている場合、換言すると、エンジン１の減速走行中（アクセルオフ且つ所定車速以上）においてエンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度以上であって、且つ、触媒温度が所定温度以上の高温時の場合）には、フィードバック制御禁止手段４９０により燃料噴射量設定手段４８０でのフィードバック制御が禁止されてオープンループ制御が実行されるようになっているようになっている。
【００２９】
これは、発明が解決しようとする課題の欄でも述べたように、減速燃料カット禁止中には、アクセルオフにより吸入空気量が微小であり、これにより燃料噴射量も微小な運転領域となるからである。このような運転領域は、インジェクタパルス幅に対する燃料噴射量のリニアリティが劣っており（図６参照）、この領域においてフィードバック制御を行なうと、正確なフィードバック制御を実行できずに排ガス悪化が生じたり空燃比制御が不安定になってしまうおそれがあるほか、最悪の場合には失火を招くおそれがある。これは、フィードバックの結果、燃料噴射量を増量すべくインジェクタパルス幅を長くしても、実際の燃料噴射量がねらいどおりに増量しなかったり、逆に燃料噴射量を減量するべくインジェクタパルスを短く設定しても、実際の燃料噴射量がねらいどおりに減少せず、減少しすぎたりするためである。
【００３０】
そこで、本発明では、このような運転領域における空燃比のフィードバック制御を禁止することにより空燃比制御の乱れを抑制して空燃比のリーン化を抑制し、触媒３０の熱劣化を抑制しているのである。
また、このようなフィードバック制御の禁止時には、目標吸入空気量設定手段４６０で設定された目標吸入空気量に基づき空燃比がリッチ又はストイキオとなるように、燃料噴射量設定手段４８０で燃料噴射量が設定されるようになっている。
【００３１】
また、ストイキオに設定した場合には、空燃比制御のずれ（誤差）等により空燃比がリーン領域となることが考えられるので、ストイキオに代えてスライトリッチとなるようにオープンループ制御するようにしてもよい。
さらには、上述ではフィードバック制御の禁止時には、目標吸入空気量設定手段４６０で設定された目標吸入空気量に代えてＡＦＳ１８で検出された実吸入空気量に基づき空燃比をオープンループ制御するようにしてもよい。
【００３２】
次に、触媒の３０の温度推定手法について説明する。図２に示すように、ＥＣＵ４０には、エンジン負荷Ｌと排気流量Ｑとに基づき上記触媒３０の温度を推定する触媒温度推定手段４０１を有している。
ここで、図３は試験走行等における触媒温度実測値のデータであるが、図示するように、排気流量と触媒温度との間には吸気管圧力（エンジン負荷）をパラメータとして線形の相関関係があることがわかる。そこで、触媒温度推定手段４０１では、この特性を利用して触媒温度を推定するようになっている。
【００３３】
即ち、触媒温度をｔ、排気流量をＱとすると、図３に示す実験結果から触媒温度ｔと排気流量Ｑとの間には、下式（１）のような線形の関係が成立する。
ｔ＝ａＱ＋ｂ・・・（１）
上式において、値ａ，ｂは、実車走行時の実測データより最小二乗法を用いて算出することができるものであり、値ａは、図４に示すように吸気管圧に対するマップとして、触媒温度推定手段４０１内の定数記憶手段４０４に予め記憶されている。つまり、値ａは、エンジン負荷Ｌとしての吸気管圧に応じた値に設定される。なお、値ａは、吸気管圧に限らず、体積効率Ｅｖ、吸入空気量、スロットル開度などのエンジン負荷に相関する値に応じた値に設定してもよい。また、値ｂも同様にエンジン負荷Ｌに応じた値に設定してもよい。
【００３４】
また、触媒温度推定手段４０１にはエンジン負荷Ｌとしての体積効率Ｅｖを求めるための体積効率マップ４０２が設けられており、このマップ（図示省略）に記憶された情報に基づき吸気管圧力Ｐとエンジン回転速度Ｎｅとから体積効率Ｅｖが求められるようになっている。
また、触媒温度推定手段４０１には排気流量Ｑを算出する排気流量演算手段４０３も設けられており、エンジン回転速度Ｎｅ及び体積効率Ｅｖを用いて下式（２）により排気流量Ｑが算出されるようになっている。
【００３５】
Ｑ＝１／２×総排気量×（Ｎｅ／６０）×Ｅｖ・・・（２）
ただし、エンジン回転速度Ｎｅの単位は〔ｒｐｍ〕である。
ところで、上述では、エンジン負荷Ｌとして体積効率Ｅｖを適用し、この体積効率Ｅｖに基づき排気流量Ｑを算出しているが、スピードデンシティ方式（Ｄジェトロニック方式）では、体積効率Ｅｖ（エンジン負荷Ｌ）はエンジン回転速度Ｎｅと吸気管圧とから求めているので、クランク角センサ４２及び圧力センサ４４により、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段及び排気流量Ｑを検出する排気流量検出手段が構成されているということができる。なお、排気流量Ｑを吸気管内圧力とエンジン回転速度とから直接算出してもよいし、Ｌジェトロニック方式の場合は吸気量センサ１８で検出される吸気流量との相関から求めてもよい。
【００３６】
また、排気流量検出手段として、排気通路２０に実際に排気流量Ｑを検出するセンサを設けてもよいし、排気流量と相関のあるマップ値から排気流量Ｑを求めてもよい。
また、エンジン負荷を表すパラメータとしては、体積効率Ｅｖ以外にも、吸気管圧，吸入空気量，スロットル開度及び目標Ｐｅ等、エンジン負荷に相関のあるものであれば、どのような値を用いてもよい。
【００３７】
さて、再び図２に戻って触媒温度の推定手法について説明すると、図示すように、触媒温度推定手段４０１には、推定温度ｔを演算により求める推定温度演算手段４０５が設けられており、この推定温度演算手段４０５において、上式（１）により触媒温度ｔが算出されるようになっている。
また、触媒温度推定手段４０１には、上記触媒推定温度演算手段４０５により算出された触媒温度にフィルタ処理を施すフィルタ処理手段（触媒温度補正手段）４０６をそなえている。そして、上述のように触媒温度ｔの推定値が算出されると、次に、フィルタ処理を実行し、これにより、推定された触媒温度の安定化を図るようになっている。
【００３８】
具体的には、このフィルタ処理手段４０６では、下式（３）により触媒温度フィルタ値が算出されるようになっている。

ただし、ｋはフィルタ定数（ゲイン）である。そして、このフィルタ処理手段４０６により処理された触媒温度フィルタ値ｔ_０があらためて触媒温度として出力されるようになっている。
【００３９】
また、フィルタ処理手段４０６には、触媒３０の温度変化状態に応じてフィルタ定数を変更するフィルタ定数変更手段４０７をそなえている。ここで、フィルタ定数変更手段４０７は、触媒３０の温度が上昇しているのか温度が低下しているのかを判定する触媒温度状態検出手段（図示せず）を有しており、この触媒温度状態検出手段の検出結果に基づいてフィルタ定数ｋを変更するようになっている。
【００４０】
この場合、触媒３０が温度上昇状態にある場合には、温度低下状態にある場合よりも、触媒推定温度演算手段４０５により算出された触媒温度の応答性が高くなるように補正が行なわれるようになっている。具体的には触媒温度上昇時の方が低下時よりもフィルタ定数ｋが大きな値として設定されるようになっている。これは、触媒３０の温度が上昇するときと低下するときとでは、温度状態変化のメカニズムが大幅に異なるためである。すなわち、触媒３０の温度が上昇するときには、触媒３０は排気からの受熱及び触媒３０の触媒上での反応熱（主にＨＣ，ＣＯ_２，Ｈ_２等の未燃物の燃焼熱）による受熱により高い応答性（即ち、ゲインが大きい）で温度状態が変化するのに対し、触媒３０の温度が低下するときには、排気への放熱及び触媒３０のケースから大気への放熱により温度状態が変化し、応答性が比較的低い（ゲインが低い）。特に、触媒３０の反応熱は、反応速度が速く応答も速い。
【００４１】
もちろん、上述したようにな「排気からの受熱及び触媒３０の反応熱による受熱」や「排気への放熱及び触媒３０のケースから大気への放熱」は、触媒温度上昇時にも低下時にも生じるが、触媒温度が上昇するということは、放熱量よりも受熱量のほうが多いはずであり、温度の上昇時と低下時とでは受熱量と放熱量との相対的なバランスが異なる。
【００４２】
このため、触媒温度の上昇時と低下時とで同じフィルタ定数ｋを用いると、温度推定にずれが生じてしまい、正しい温度推定が困難となる。これは、実験的にすでに確認されている。そこで、本実施形態では、触媒３０の温度上昇時と低下時とでフィルタ定数ｋを別設定して、極力正確に触媒温度を推定するようになっているのである。
【００４３】
ここで、触媒温度が上昇中であるのか又は低下中であるのかの判定手法としては、上式（１）により得られる触媒温度ｔの今回の値と前回の値との差で判定するようにしてもよいし、上式（３）で得られるフィルタ処理後の触媒温度ｔ_０の今回（ｎ）の値と前回（ｎ−１）の値との差に基づき判定するようにしてもよい。ただし、各回のフィルタ処理直前にフィルタ定数ｋを決定するほうがより正確に触媒温度を推定することができるので、触媒温度ｔの今回の値と前回の値との差で判定するほうがより好ましい。
【００４４】
一方、上述したように、ＥＣＵ４０には、エンジン１の燃焼状態を判定する燃焼状態判定手段４１１が設けられている。また、触媒温度推定手段４０１内には、触媒推定温度をさらに補正する第２の触媒温度補正手段４０８が設けられており、この燃焼状態判定手段４１１によりエンジン１の燃焼状態が空燃比の過濃状態（リッチ空燃比）であると判定されると、第２の触媒温度補正手段４０８により触媒温度が低温側に補正されるようになっている。
【００４５】
これは、リッチ運転時には燃料量が比較的多いため、シリンダ内において燃料により冷却が行なわれて排気温度が低下するからである。
そして、このようなリッチ運転時には、第２の触媒温度補正手段４０８では、例えば、フィルタ処理手段４０６でフィルタ処理された触媒推定温度に所定値（例えば０．８５）をかけて触媒温度が補正されるようになっている。
【００４６】
なお、第２の触媒温度補正手段４０８における補正は上述のような手法に限定されるものではなく、例えば、上式（１）における値ａ，ｂを変更することで触媒温度を補正してもよい。この場合、例えば値ａ、ｂにそれぞれ１以下の係数をかけることで触媒温度が補正されるようになっている。また、上式（１）により算出された値に所定値（例えば０．８５）をかけて補正を行なってもよい。
【００４７】
そして、このようにして推定（算出）された触媒温度が所定値以上であると判定されると、減速状態検出手段４２０で減速状態が判定されても、触媒３０を保護するべく燃焼状態制御手段４１０により減速燃料カットが禁止されるようになっている。
また、ＥＣＵ４０には触媒温度推定手段４０１で推定された触媒温度ｔを上限値及び下限値で制限する制限手段４４０が設けられており、この制限手段４４０により触媒温度が上下限値でクリップされるようになっている。
【００４８】
ここで、制限手段４４０は、例えば推定温度ｔと上限値ｔ_ＭＡＸとを比較して、小さいほうの値を出力する最小値選択手段と、推定温度ｔと下限値ｔ_ＭＩＮとを比較して、大きいほうの値を出力する最大値選択手段（ともに図示省略）とを有しており、これらの最小値選択手段及び最大値選択手段の作用により、温度推定値ｔの上下限値が制限されるようになっている。
【００４９】
なお、このクリップ値（上限値ｔ_ＭＡＸ，下限値ｔ_ＭＩＮ）は、空燃比がストイキオのときとリッチのときとでそれぞれ異なる設定にしてもよい。これは、上述したようにストイキオ時よりもリッチ時の方が燃料による冷却が期待でき、触媒３０の温度が低くなるためである。この場合には、クリップ値は、ストイキオ時の方がリッチ時よりも高い値となる。
【００５０】
ところで、ＥＣＵ４０には、触媒温度推定変更手段４３０が設けられており、運転状態検出手段４５０に設けられた減速状態検出手段４２０により減速状態が検出又は判定されると、上記触媒温度推定変更手段４３０により、触媒温度を上述したエンジン負荷と排気流量とに基づく推定手法（通常運転状態で推定する手法）で設定された値に代えて、触媒温度ｔ＝所定値（例えば固定値６５０℃）に設定するようになっている。
【００５１】
これは、減速状態では、以下の理由▲１▼〜▲３▼により上述の温度推定式（１）では温度推定誤差が大きくなるからである。
▲１▼減速時には吸入空気量及び燃料噴射量が少ないため、通常運転時に較べて燃焼状態がよくない。このため、排気温度や排気中の未燃成分（触媒３０で反応する）が通常運転時と異なり、触媒温度も異なる。
▲２▼減速時には吸入空気量、即ち、排気流量が少なく、触媒３０の排気流による冷却（熱の持ち去り）が通常運転時に較べて少ないので触媒温度も異なる。なお、排気流による触媒の冷却とは、触媒３０の反応熱により排気温度よりも触媒温度の方が高いとき、排気流により触媒３０から熱が持ちさられ、触媒３０が冷却されることをいう。
▲３▼特に、燃料カット中は、燃料噴射及び燃焼が行なわれていないので、通常運転時（燃焼時）とは排気温度自体が異なり、触媒温度が全く異なる。
【００５２】
また、上記▲１▼〜▲３▼以外にも、減速状態時においては、触媒反応熱の発生度合は触媒温度に対する依存度合が高い。具体的には、触媒温度が高いほど触媒３０の活性度合が高く反応性も高いので、排ガス中の未燃成分（ＨＣ，ＣＯ，Ｈ_２等）の反応が活発になり、触媒温度はさらに高くなる。
また、燃料カット制御又は燃料カット禁止制御の開始時点における触媒３０の担体（ウォッシュコートを含む）の持つ熱量は、燃料カット制御又は燃料カット禁止制御中に放出されて触媒温度が上昇するが、熱量は触媒温度（より正確には減速開始時の触媒温度）に相関する。
【００５３】
このような理由により、減速状態判定時には触媒３０での反応熱が触媒温度に与える影響が大きく、上述の推定温度算出式（１）では精度の高い温度推定が困難となる。
そこで、このよう減速状態のときには、本実施形態では、触媒推定温度＝所定値ｔ_１（例えば６５０℃）に設定されるようになっている。
【００５４】
なお、上述は所定値ｔ_１を固定値とした場合の一例であるが、この所定値ｔ_１は、例えば減速状態判定時における触媒温度推定値ｔ〔式（１）で算出された温度推定値〕に対するマップとして設定してもよい。また、所定値ｔ_１を減速状態判定時における触媒温度，排気流量，空燃比，燃料噴射量及び触媒担体容量（ウォッシュコートを含む）のうち、いずれか１つに対応したマップとしてもよい。なお、上述のパラメータのうち触媒担体容量は一定値であり走行状態に応じて変動するような値ではない。したがって、この触媒担体容量を用いる場合には、他のパラメータと組み合わせて適用することになる。
【００５５】
また、運転状態検出手段４５０に設けられた減速状態判定手段４２０により、燃料カット制御状態であるか（即ち、アクセルオフで、且つエンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度以上で、且つ触媒温度が所定値未満の状態）、又は燃料カット禁止制御状態（即ち、アクセルオフで、且つエンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度以上で、且つ触媒温度が所定値以上の状態）であるかを判定してこの判定結果に基づき所定値ｔ_１を異なる値に設定してもよい。この場合には、減速燃料カット中における触媒温度推定値を燃料カット禁止制御中の触媒温度推定値とは別の値、具体的には小さい値に設定するのが好ましい。これは、減速燃料カット中には燃料噴射が禁止されて燃焼が行なわれないため、燃料カット禁止時（燃焼時）とは排気温度が異なり、触媒温度が大きく異なるからである。
【００５６】
そして、上述したように、触媒３０の温度推定値ｔが所定値（閾値）Ｔ以上であると、たとえエンジン１の減速状態が検出されても触媒３０を保護するべく燃焼状態制御手段４１０に設けられた燃料供給停止禁止手段４１０ｂにより減速燃料カットが禁止されるようになっている。また、この場合には、空燃比のフィードバック制御が禁止されて、オープンループ制御によりリッチ空燃比又はストイキオ空燃比で運転が行なわれるようになっている。
【００５７】
なお、この閾値Ｔは、触媒３０がリーン雰囲気下で劣化し始める温度（リーン耐熱温度）に設定されている。この値は触媒により異なるが、略７００〜９００℃の値となる。
本発明の一実施形態にかかる触媒劣化防止装置は、上述のように構成されているので、その作用を説明すると以下のようになる。
【００５８】
まず、最初に触媒３０の温度が推定される。すなわち、クランク角センサ４２及び圧力センサ４４により検出されたエンジン回転速度Ｎｅ及び吸気管圧Ｐに基づき、体積効率マップ４０２において体積効率Ｅｖ（エンジン負荷Ｌ）が求められる。また、排気流量演算手段４０３において、エンジン回転速度Ｎｅ及び体積効率Ｅｖから上式（２）により排気流量Ｑが算出される。
【００５９】
一方、定数記憶手段４０４に予め記憶されたマップに基づき吸気管圧Ｐから値ａ，ｂが設定される。そして、推定温度演算手段４０５において、値ａ，ｂ及び排気流量Ｑを用いて上式（１）により触媒温度ｔが算出される。
次に、フィルタ処理手段４０６において、上式（３）よりフィルタ処理が実行され、触媒温度ｔの安定化が図られる。そして、このフィルタ処理手段４０６により処理された触媒温度フィルタ値ｔ_０があらためて触媒温度ｔとして出力される。
【００６０】
また、式（３）で用いられるフィルタ定数ｋは、触媒３０の温度変化状態に応じてフィルタ定数変更手段４０７により変更される。この場合、触媒３０の温度が上昇しているのか低下しているのかでフィルタ定数ｋが異なる値に設定され、具体的には触媒温度上昇時の方が低下時よりもフィルタ定数ｋが大きな値として設定される。
【００６１】
また、燃焼状態判定手段４１１によりエンジン１の空燃比が過濃状態（リッチ）であると判定されると、燃料による排気の温度低下（燃料冷却）を考慮して第２の触媒温度補正手段４０８により触媒温度ｔが低温側に補正される。この場合、例えば、上式（１）により算出された値に所定値（例えば０．８５）をかけて触媒温度が補正される。
【００６２】
また、減速状態検出手段４２０により減速状態が検出又は判定された場合には、上述により推定された触媒温度ｔに代えて、触媒温度推定変更手段４３０により例えば、触媒推定温度＝所定値ｔ_１（例えば６５０℃）と設定されたり、燃料カット制御状態であるか又は燃料カット禁止制御状態であるかを判定してこの判定結果に基づき触媒推定温度ｔ_１が設定される、その後、制限手段４４０により触媒温度ｔが上限値及び下限値でクリップされる。
【００６３】
図５は触媒３０の温度の実測値と上式（１）により得られる触媒温度ｔとを比較して示す図であるが、図示するように、本発明によれば高い精度で触媒３０の温度を推定することができた。なお、空燃比がリッチ領域にあってリッチ時補正を行なわない場合には触媒温度の推定値の方が実測値に比べて高めとなっているが、上述したように、リッチ領域では触媒温度補正手段４０８により触媒温度ｔが低温側に補正される（リッチ時補正）ため、リッチ領域においても実測値により近い触媒温度を得ることができる。
【００６４】
そして、このようにして推定された触媒温度ｔが所定値Ｔ以上であると、減速状態検出手段４２０で減速状態が判定されても、触媒３０を保護するべく燃焼状態制御手段４１０に設けられた燃料供給停止禁止手段４１０ｂにより減速燃料カットが禁止されるとともに空燃比のフィードバック制御が禁止される。
また、このような減速燃料カットの禁止時、つまり触媒３０が所定温度以上の時には、空燃比がリッチ（過濃空燃比）又はストイキオ（理論空燃比）となるように燃料噴射量がオープンループ制御により設定される。
【００６５】
このように、本発明の一実施形態にかかる触媒劣化防止装置では、減速走行時に、触媒３０の温度が所定温度以上であると燃料供給停止手段４１０ａによる燃料の供給停止を禁止するともに、空燃比のフィードバック制御を禁止するので、インジェクタパルス幅に対する燃料噴射量のリニアリティが劣る運転領域における空燃比フィードバック制御の乱れを極力抑制することができ安定した空燃比制御を行なうことができる。また、これにより空燃比のリーン化を抑制することができ、触媒３０の熱劣化を抑制することができる利点がある。
【００６６】
また、このようなフィードバック制御の禁止時には、目標吸入空気量設定手段４６０で設定された目標吸入空気量又はＡＦＳ１８で検出された実吸入空気量に基づき、空燃比がリッチ又はストイキオとなるように燃料噴射量を設定するので、空燃比のリーン化を確実に抑制できる利点がある。
ところで、本実施形態では、エンジン負荷（吸気官圧）と排気流量Ｑとに基づき触媒３０の温度を推定しているので、温度センサを設けることなく触媒温度を推定でき、コスト増を回避することができるという利点がある。
【００６７】
また、本実施形態では、触媒３０の温度を推定するパラメータとして排気流量Ｑを用いているので、排気流による触媒３０の冷却も考慮されており、精度良く触媒温度を推定することができる利点もある。また、このように高い精度で触媒温度を推定できるので、触媒３０の熱劣化を確実に防止することができる利点があるほか、必要なときだけ（触媒３０が所定温度以上の高温の時だけ）精度良く燃料カット制御を実行できるという利点がある。
【００６８】
また、触媒温度にフィルタ処理を施すことにより、推定された触媒温度の安定化を図ることができ、触媒温度の推定精度をさらに高めることができる。
また、触媒３０が温度上昇状態にある場合には、温度低下状態にある場合よりも、触媒温度の応答性が高くなるように推定温度が補正されるので、やはり高い精度で触媒温度を推定することができる。つまり、触媒３０の温度が上昇するときには、排気からの受熱及び触媒上での反応熱による受熱により触媒温度変化は比較的高い応答性を示すのに対して、触媒３０の温度が低下するときには、排気への放熱及び大気への放熱によって温度が低下するのみであるので応答性が比較的低い。そこで、触媒が温度上昇している場合には温度低下している場合よりも、触媒温度の応答性が高くなるように補正を行なうことで、正確な温度推定を行なうことができるのである。
【００６９】
具体的には、触媒３０の温度変化状態（温度上昇又は低下）に応じて応じてそれぞれフィルタ定数ｋを設定することで、より高精度に触媒温度を推定することができるのである。
また、燃焼状態がリッチ空燃比のときには、推定される触媒温度を低温側に補正するので、燃料冷却による温度低下分についても考慮されることになり、やはり高い精度で触媒温度を推定することが可能となる。
【００７０】
また、減速状態時には、触媒温度を、上式（１）とは異なる手法により設定される値（例えば所定値ｔ_１＝６５０℃）に設定することにより、減速時にも精度良く触媒の温度３０を推定することができる利点がある。つまり、減速時には、排気温度や排気中の未燃成分が通常運転時と異なるほか、排気流による冷却（熱の持ち去り）も少なく、上式（１）により触媒温度を推定した場合には、温度推定誤差が大きくなる。
【００７１】
これに対して、本発明では、減速状態時には、通常運転時で推定される触媒温度を他の値に変更することにより、減速状態時にも高い精度で触媒温度を推定することができるという利点がある。
また、減速状態時に燃料カット制御状態であるか又は燃料カット禁止制御状態であるかを判定して、この判定結果に基づき触媒温度の所定値ｔ_１を異なる値に設定するように構成した場合には、減速状態時においても、より高い精度で触媒温度を推定することができるようになる。
【００７２】
なお、本発明の実施形態は上述に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、本実施形態ではスロットル弁１４がドライブバイワイヤ式のＥＴＶの場合について説明したが、一般的ケーブル式のスロットル弁に適用することもできる。また、例えば燃料カット制御が実施され得る状態（即ち、アクセルＯＦＦで且つエンジン回転速度Ｎｅが所定回転速度以上である状態）を減速状態と判定し、この減速状態において触媒温度を他の値に変更するようにしてもよい。
【００７３】
また、本実施形態では、エンジン負荷と排気流量とに応じて推定される触媒温度に対して触媒の温度変化状態に応じて異なる補正を行なう構成としたが、その他の方法により推定される触媒温度や直接検出される触媒温度に対しても同様に触媒の温度変化状態に応じて異なる補正を行なうようにしてもよい。また、本実施形態ではエンジン１として、いわゆる筒内噴射型火花点下式内燃機関を適用した場合を説明したが、本発明が適用されるエンジンはこのようなものに限定されるものではなくディーゼルエンジンに適用してもよい。また、本実施形態では触媒３０として三元触媒を用いた場合を説明したが、触媒３０はＮＯｘ触媒等、種々の触媒を適用することができる。
【００７４】
また、温度の推定手法又は検出手法についても本実施形態で説明したものに限定されるものではない。
【００７５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の触媒劣化抑制装置によれば、触媒の温度が所定温度以上の高温状態であると、燃料供給停止（減速燃料カット）が禁止されるとともに、空燃比のフィードバック制御が禁止されるので、インジェクタパルス幅に対する燃料噴射量のリニアリティが劣る運転領域での空燃比のフィードバック制御による乱れを抑制することができ、安定した空燃比制御を行なうことができる利点がある。また、これにより空燃比のリーン化を抑制することができ、触媒の熱劣化を抑制することができるという利点がある。
【００７６】
また、請求項２記載の本発明の触媒劣化抑制装置によれば、燃料供給停止が禁止されている場合に、目標吸入空気量と理論空燃比とに基づいて燃料噴射量を設定するので、空燃比のリーン化を確実に抑制できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる触媒劣化抑制装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる触媒劣化抑制装置の要部構成を示す模式的なブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる触媒劣化抑制装置を創案する過程で得られた触媒温度の実測データを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる触媒劣化抑制装置の定数記憶手段に記憶されるマップの一例である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる触媒劣化抑制装置の作用，効果を説明するための図である。
【図６】本発明の課題について説明するための図であって、インジェクタの燃料噴射時間と燃料噴射量との関係について示す図である。
【符号の説明】
１　エンジン
１４　吸入空気量調整手段としてのスロットル弁又はＥＴＶ
２０　排気管（排気通路）
３０　触媒（排気浄化触媒）
４０１　触媒温度推定手段
４１０　燃焼状態制御手段
４１０ａ　燃料供給停止手段
４１０ｂ　燃料供給停止禁止手段
４６０　目標吸入空気量設定手段
４７０　目標空燃比設定手段
４８０　燃料噴射量設定手段
４９０　フィードバック制御禁止手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a catalyst deterioration suppressing device suitable for use in a vehicle such as an automobile, and more particularly to a catalyst deterioration suppressing device for suppressing deterioration of an exhaust purification catalyst that purifies harmful substances in engine exhaust at high temperature or lean time. .
[0002]
[Prior art]
In general, exhaust purification catalysts (hereinafter simply referred to as catalysts) interposed in an exhaust system of an engine are sintering (particles held in a carrier are mutually aggregated at a high temperature as the temperature and the oxidizing atmosphere (lean air-fuel ratio) become higher. (The phenomenon that the particle diameter becomes large). Therefore, the heat resistant temperature of the catalyst is generally lower when the catalyst is in an oxidizing atmosphere than in a reducing atmosphere (rich air-fuel ratio).
[0003]
For this reason, in order to suppress thermal degradation of the catalyst, it is necessary to appropriately avoid a situation in which the catalyst is at a high temperature and in an oxidizing atmosphere.
In recent years, in order to reduce CO ₂ (that is, reduce fuel consumption), deceleration fuel cut in which fuel supply to the engine is temporarily stopped (fuel cut) for all cylinders or some cylinders during deceleration for the purpose of reducing CO _2. Vehicles equipped with the device have been put to practical use.
[0004]
However, at the time of such a deceleration fuel cut, only air is discharged from the fuel cut cylinder, so that the exhaust air-fuel ratio tends to be a lean air-fuel ratio as a result.
Therefore, in the case of such an engine, at the time of fuel cut, there are many opportunities for the catalytic converter to be in an oxidizing atmosphere and at a high temperature.
[0005]
Therefore, a technique has been proposed in which the temperature of the catalyst is detected by a temperature sensor, and the deceleration fuel cut is prohibited when the temperature of the catalyst becomes high (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-137339). In addition to the above, the catalyst bed temperature is estimated from the intake air amount, and when the catalyst bed temperature is high, the deceleration fuel cut is prohibited, or the deceleration fuel cut is prohibited based on the engine speed and the engine load. For example, has been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-144814).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In general, when performing fuel injection control, feedback control of the fuel injection amount is performed so that the air-fuel ratio (actual air-fuel ratio) becomes the target air-fuel ratio.
However, during the prohibition of the deceleration fuel cut as described above, the intake air amount becomes small because the driver is basically off the accelerator, and therefore the valve opening time (injector pulse width) of the fuel injection valve is also small. It becomes the operation area. As shown in FIG. 6, such an operation region is a region in which the linearity of the fuel injection amount with respect to the injector pulse width is inferior. If the feedback control is performed in this region, the integral correction value of the feedback control (Japanese Patent Publication No. 6-63468). However, there is a problem in that appropriate control cannot be performed due to disturbances in the exhaust gas or deterioration of the exhaust gas or air-fuel ratio control becomes unstable. Further, as a result, when the air-fuel ratio becomes lean, there is a problem that the catalyst is placed in an oxidizing atmosphere, and deterioration of the catalyst is promoted.
[0007]
Note that the intake air amount is also small during idling operation, but during idling, a positive torque is required to overcome the engine rotation friction and rotate the engine. On the other hand, at the time of deceleration, a positive torque is not required. Conversely, when a positive torque is generated, the engine runs without permission and does not have a feeling of deceleration. Therefore, during prohibition of fuel cut during deceleration, it is necessary to generate only a small amount of torque that gives a feeling of deceleration. That is, the engine generated torque during idling is larger than the generated torque during deceleration fuel cut prohibition.
[0008]
Therefore, both the intake air amount and the fuel injection amount during idling are larger than during deceleration fuel cut inhibition. Therefore, at the time of idling, the amount of intake air and the amount of fuel injection are larger than during deceleration fuel cut prohibition, so that linearity does not matter.
The present invention has been made in view of such a problem, and performs a stable air-fuel ratio control during a deceleration fuel cut prohibition operation even when the amount of intake air is small and the linearity of the fuel injection amount is inferior. It is an object of the present invention to provide a catalyst deterioration suppressing device capable of suppressing deterioration of a catalyst.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, a catalyst deterioration suppressing device according to the present invention is provided in an exhaust passage of an engine to purify harmful substances in exhaust gas, and a catalyst temperature estimating device for detecting or estimating the temperature of the catalyst. Means, a fuel supply stopping means for stopping fuel supply to the engine during deceleration traveling, and a fuel supply stopping means when the catalyst temperature estimating means determines that the temperature of the catalyst is in a high temperature state of a predetermined temperature or higher. Fuel supply stop prohibiting means for prohibiting fuel supply stop, target intake air amount setting means for setting a target intake air amount based on the operation state of the engine, and a target for setting a target air-fuel ratio based on the operation state of the engine Air-fuel ratio setting means for setting a fuel injection amount according to the target air-fuel ratio and the target intake air amount, and feeding back actual air-fuel ratio information so as to achieve the target air-fuel ratio. Fuel injection amount setting means for performing feedback control of the injection amount, and feedback control prohibiting means for prohibiting feedback control in the fuel injection amount setting means when the fuel supply stop is prohibited by the fuel supply stop prohibiting means. It is characterized by having.
[0010]
Therefore, disturbance of the air-fuel ratio in an operation region where the linearity of the fuel injection amount with respect to the injector pulse width is inferior can be suppressed as much as possible, and stable air-fuel ratio control can be performed. In addition, lean air-fuel ratio can be suppressed, and thermal deterioration of the catalyst can be suppressed.
Further, in the catalyst deterioration suppressing device of the present invention according to claim 2, the fuel injection amount setting means according to claim 1, wherein the fuel supply stop is prohibited by the fuel supply stop prohibiting means. The fuel injection amount is set based on the target intake air amount and the stoichiometric air-fuel ratio.
[0011]
Therefore, since the air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio, leaning of the air-fuel ratio can be reliably suppressed.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a device for preventing catalyst deterioration according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the entire configuration, and FIG. 2 is a schematic block diagram showing the configuration of a main part thereof.
The engine 1 shown in FIG. 1 is a so-called in-cylinder injection type spark ignition engine that supplies fuel directly into a cylinder, and performs fuel injection during an intake stroke (intake stroke injection) and fuel injection during a compression stroke (compression stroke). (Injection).
[0013]
The in-cylinder injection type engine 1 operates at a stoichiometric air-fuel ratio (stoichio), at an rich air-fuel ratio (rich A / F) (rich air-fuel ratio operation), or at a lean air-fuel ratio (lean A / F). Operation (lean air-fuel ratio operation) is possible, and the plurality of operation modes described above are switched according to conditions obtained from various parameters.
The cylinder head 2 of the engine 1 is provided with an ignition plug 4 and a fuel injection valve 6 for each cylinder, and the ignition plug 4 is connected to an ignition coil 8 for outputting a high voltage.
[0014]
Further, a fuel supply device (not shown) is connected to the fuel injection valve 6 via a fuel pipe 7. This fuel supply device has a low-pressure fuel pump and a high-pressure fuel pump. After the fuel in the fuel tank is pressurized to a low pressure or a high pressure, the fuel is supplied to the fuel injection valve 6 via the fuel pipe 7. It is supposed to.
An intake port 9 is formed in the cylinder head 2 in a substantially upright direction for each cylinder, and one end of an intake manifold 10 is connected to an upper end of each intake port 9. As shown in the figure, the intake manifold 10 has a drive-by-wire type throttle valve (ETV) 14 as intake air amount adjusting means, a throttle position sensor (TPS) 16 for detecting the opening degree of the throttle valve 14, and a suction valve. An intake air amount sensor (air flow sensor or AFS) 18 for measuring the amount of air (mainly used when performing fuel control by the L jetronic method) is provided. Further, a pressure sensor 44 for detecting the pressure (negative pressure) in the intake manifold 10 (mainly used when performing fuel control by a speed density system (D jetronic system)) is also provided.
[0015]
An exhaust port 11 is formed in the cylinder head 2 for each cylinder, and an exhaust manifold 12 is connected to each exhaust port 11. An exhaust pipe (exhaust passage) 20 is connected to the exhaust manifold 12, and a three-way catalyst (catalyst converter or simply catalyst) 30 is interposed in the exhaust pipe 20 as an exhaust purification catalyst. .
[0016]
The three-way catalyst 30 has a carrier containing any of copper (Cu), cobalt (Co), silver (Ag), platinum (Pt), rhodium (Rh), palladium (Pd), and iridium (Ir) as active noble metals. It is configured to oxidize HC and CO in exhaust gas and reduce and remove NOx. Further, an O ₂ sensor 22 is provided in the exhaust pipe 20.
[0017]
The ECU 40 includes an input / output device, a storage device (ROM, RAM, non-volatile RAM, etc.), a computing device (CPU), a timer counter, and the like. The ECU 40 controls the engine 1 comprehensively. It is supposed to be.
Further, to the input side of the ECU 40, TPS16 described above, the intake air amount sensor 18, _{O 2} sensor 22, various sensors such as a crank angle sensor 42 for detecting the crank angle of the pressure sensor 44 and the engine 1 are connected, Detection information from these sensors is input. The engine rotation speed Ne is calculated based on the crank angle detected by the crank angle sensor 42.
[0018]
The ECU 40 is provided with combustion state control means 410 (see FIG. 2) for controlling the combustion state of the engine, and the combustion state control means 410 controls at least one of the intake air amount and the fuel supply amount to the engine 1. Is controlled so that the combustion state of the engine 1 is controlled.
On the other hand, various output devices such as the above-described fuel injection valve 6, ignition coil 8, and throttle valve 14 are connected to the output side of the ECU 40. These output devices are based on information from various sensors. The air-fuel ratio (A / F) is calculated or set by the combustion state control means 410, and the fuel injection amount (the drive pulse width of the fuel injection valve 6), the throttle opening, and the like are set so as to achieve the A / F. At the same time, signals such as fuel injection timing and ignition timing are respectively output. As a result, an appropriate amount of fuel is injected from the fuel injection valve 6 at an appropriate timing, spark ignition is performed by an ignition plug 4 at an appropriate timing, and the throttle valve 14 is adjusted to an appropriate opening at an appropriate timing. Are driven to open and close.
[0019]
The engine 1 is configured to perform so-called deceleration fuel cut control (or simply, fuel cut) for stopping fuel supply during deceleration running of the engine 1 for the purpose of improving fuel efficiency.
That is, as shown in FIG. 2, the ECU 40 is provided with operating state detecting means 450 for detecting or determining the operating state of the engine 1, and the operating state detecting means 450 further includes a combustion state of the engine 1. And a deceleration state detection means (or deceleration state determination means) 420 for detecting (or determining) whether or not the vehicle is in a deceleration running state.
[0020]
Among them, the deceleration state detecting means 420 includes an accelerator pedal opening degree of the driver, an accelerator opening sensor (not shown) for detecting or judging the accelerator depression state, a vehicle speed sensor (not shown) for detecting a vehicle speed, and an engine rotation speed Ne. An engine speed sensor (crank angle sensor 42) and the like for detection are connected.
Then, for example, when detecting that the vehicle speed is equal to or higher than a predetermined value and the driver has stopped depressing the accelerator pedal (accelerator OFF), the deceleration state detection means 420 determines that the vehicle is in a deceleration traveling state (or simply referred to as a deceleration state). I do. Further, when the deceleration state is determined and a state where the engine rotation speed Ne is equal to or higher than the predetermined rotation speed is detected, the fuel injection from the fuel injection valve 6 is prohibited by the combustion state control means 410. The deceleration fuel cut control is executed.
[0021]
Further, the combustion state control means 410 includes a fuel supply stop means 410a for outputting a signal for stopping the fuel supply to the engine 1 when the deceleration state is determined and the engine rotation speed Ne is equal to or higher than a predetermined rotation speed. Is provided.
In this embodiment, the deceleration fuel cut control is configured to be performed for all cylinders, but may be configured to be performed only for some cylinders.
[0022]
Incidentally, the combustion state control means 410 is provided with a fuel supply stop prohibiting means 410b for prohibiting the fuel supply stop means 410a from stopping the fuel supply even during deceleration running.
As shown in the figure, the ECU 40 is provided with catalyst temperature estimating means 401 for estimating the temperature of the catalyst 30, and when the catalyst temperature estimating means 401 estimates that the catalyst temperature is equal to or higher than a predetermined temperature, the engine 40 Even if the first deceleration state is determined, the deceleration fuel cut is prohibited by the fuel supply stop prohibition means 410b in order to protect the catalyst 30.
[0023]
This is to suppress thermal deterioration of the catalyst 30. That is, at the time of such a deceleration fuel cut, only air is discharged from the cylinder where the fuel cut has been performed, so that the exhaust air-fuel ratio becomes a lean air-fuel ratio (under an oxidizing atmosphere) and the catalyst 30 becomes hot. This is because it is easily deteriorated.
Therefore, as described above, when the temperature of the catalyst 30 is higher than the predetermined temperature, even if the engine 1 is in a decelerating state, the thermal degradation of the catalyst 30 is suppressed by executing the fuel injection by prohibiting the deceleration fuel cut. They are trying to do it.
[0024]
The method of estimating the temperature of the catalyst 30 by the catalyst temperature estimating means 401 will be described later.
Next, the main part of the present invention will be described. As shown in FIG. 2, the combustion state control means 410 includes a fuel supply stop means 410a and a fuel supply stop prohibition means 410b. A means 460, a target air-fuel ratio setting means 470, a fuel injection amount setting means 480, and a feedback control prohibiting means 490 are provided.
[0025]
Here, the target intake air amount setting means 460 determines the operating state of the engine 1, specifically, rotation speed information obtained from a crank angle sensor (engine rotation speed sensor) 42 and accelerator opening obtained from an accelerator opening sensor (not shown). This is a means for setting a target intake air amount based on degree information or the like.
When the target intake air amount is set by the target intake air amount setting means 460, the target intake air amount is set based on a map (not shown) using the engine speed and the target intake air amount as parameters. , The opening of the ETV 14 is set, and the actuator for driving the ETV is controlled.
[0026]
Further, the actual intake air amount is detected by the AFS 18, and based on the actual intake air amount and the target intake air amount, these deviations are calculated, and the deviation is set to zero. The opening of the ETV 14 is corrected.
The target air-fuel ratio setting means 470 is configured to execute a target air-fuel ratio (target A / F) based on the engine speed information, the throttle opening information, the target intake air amount set by the target intake air amount setting means 460, and the like. When the target air-fuel ratio is set by the target air-fuel ratio setting unit 470, the fuel injection amount is set by the fuel injection amount setting unit 480 so as to achieve the target air-fuel ratio. ing. Then, the drive pulse width of the fuel injection valve 6 is set so as to achieve the set fuel injection amount.
[0027]
Further, the fuel injection amount setting means 480 feeds back the actual air-fuel ratio information based on the detection information from the O ₂ sensor 22. That is, the actual air-fuel ratio from the oxygen concentration in the resulting exhaust gas from the O ₂ sensor 22 is detected, the fuel injection amount is fed back controlled so that the deviation between the actual air-fuel ratio and the target air-fuel ratio is eliminated It is.
[0028]
The feedback control prohibiting means 490 is a means for prohibiting such feedback control in a predetermined engine operating state, and during deceleration fuel cut prohibition (that is, fuel supply stop is prohibited by the fuel supply stop prohibition means 410b). In other words, in other words, when the engine 1 is decelerating (the accelerator is off and the vehicle speed is equal to or higher than the predetermined vehicle speed) and the engine speed Ne is higher than the predetermined rotation speed and the catalyst temperature is higher than the predetermined temperature, The feedback control prohibiting means 490 prohibits the feedback control by the fuel injection amount setting means 480, and the open loop control is executed.
[0029]
This is because, as described in the section of the problem to be solved by the invention, while the deceleration fuel cut is prohibited, the intake air amount is very small due to the accelerator-off, and the fuel injection amount also becomes a small operation region. It is. In such an operation region, the linearity of the fuel injection amount with respect to the injector pulse width is inferior (see FIG. 6). If the feedback control is performed in this region, accurate feedback control cannot be performed, and the exhaust gas deteriorates or becomes empty. The fuel ratio control may become unstable, and in the worst case, a misfire may occur. This is because, as a result of feedback, even if the injector pulse width is increased to increase the fuel injection amount, the actual fuel injection amount does not increase as intended, or conversely, the injector pulse width is shortened to reduce the fuel injection amount. Even if it is set, the actual fuel injection amount does not decrease as intended and may decrease too much.
[0030]
Therefore, in the present invention, by inhibiting the feedback control of the air-fuel ratio in such an operation range, the disturbance of the air-fuel ratio control is suppressed, the leaning of the air-fuel ratio is suppressed, and the thermal deterioration of the catalyst 30 is suppressed. It is.
When such feedback control is prohibited, the fuel injection amount is set by the fuel injection amount setting unit 480 so that the air-fuel ratio becomes rich or stoichiometric based on the target intake air amount set by the target intake air amount setting unit 460. It is to be set.
[0031]
In addition, when stoichiometric is set, the air-fuel ratio may be in a lean region due to a deviation (error) of the air-fuel ratio control or the like. Is also good.
Further, in the above description, when the feedback control is prohibited, open-loop control of the air-fuel ratio is performed based on the actual intake air amount detected by the AFS 18 instead of the target intake air amount set by the target intake air amount setting means 460. Is also good.
[0032]
Next, a method of estimating the temperature of the catalyst 30 will be described. As shown in FIG. 2, the ECU 40 has catalyst temperature estimating means 401 for estimating the temperature of the catalyst 30 based on the engine load L and the exhaust flow rate Q.
Here, FIG. 3 shows the data of the actual measured value of the catalyst temperature in the test driving or the like. As shown in the figure, a linear correlation is established between the exhaust gas flow rate and the catalyst temperature using the intake pipe pressure (engine load) as a parameter. You can see that there is. Therefore, the catalyst temperature estimating means 401 estimates the catalyst temperature using this characteristic.
[0033]
That is, assuming that the catalyst temperature is t and the exhaust flow rate is Q, a linear relationship such as the following equation (1) is established between the catalyst temperature t and the exhaust flow rate Q from the experimental results shown in FIG.
t = aQ + b (1)
In the above equation, the values a and b can be calculated by using the least squares method from the actual measurement data when the vehicle is traveling. The value a is a map for the intake pipe pressure as shown in FIG. It is stored in the constant storage unit 404 in the temperature estimation unit 401 in advance. That is, the value a is set to a value corresponding to the intake pipe pressure as the engine load L. The value a is not limited to the intake pipe pressure, and may be set to a value corresponding to a value correlated with the engine load, such as the volume efficiency Ev, the intake air amount, and the throttle opening. Similarly, the value b may be set to a value corresponding to the engine load L.
[0034]
The catalyst temperature estimating means 401 is provided with a volume efficiency map 402 for obtaining a volume efficiency Ev as an engine load L. Based on information stored in this map (not shown), the intake pipe pressure P and the engine The volume efficiency Ev is determined from the rotation speed Ne.
Further, the catalyst temperature estimating means 401 is also provided with an exhaust flow rate calculating means 403 for calculating the exhaust flow rate Q, and the exhaust flow rate Q is calculated by the following equation (2) using the engine speed Ne and the volumetric efficiency Ev. It has become.
[0035]
Q = 1/2 × total displacement × (Ne / 60) × Ev (2)
However, the unit of the engine speed Ne is [rpm].
In the above description, the volume efficiency Ev is applied as the engine load L, and the exhaust flow rate Q is calculated based on the volume efficiency Ev. However, in the speed density method (D jetronic method), the volume efficiency Ev (engine load L ) Is obtained from the engine rotational speed Ne and the intake pipe pressure, so that the crank angle sensor 42 and the pressure sensor 44 constitute an engine load detecting means for detecting the engine load and an exhaust flow rate detecting means for detecting the exhaust flow rate Q. It can be said that. Note that the exhaust flow rate Q may be calculated directly from the intake pipe pressure and the engine rotation speed, or may be obtained from the correlation with the intake flow rate detected by the intake air amount sensor 18 in the case of the L jetronic system.
[0036]
Further, as the exhaust flow rate detecting means, a sensor for actually detecting the exhaust flow rate Q may be provided in the exhaust passage 20, or the exhaust flow rate Q may be obtained from a map value correlated with the exhaust flow rate.
As the parameter representing the engine load, any value other than the volume efficiency Ev may be used as long as it has a correlation with the engine load, such as the intake pipe pressure, the intake air amount, the throttle opening, and the target Pe. You may.
[0037]
Returning to FIG. 2 again, the method of estimating the catalyst temperature will be described. As shown in FIG. 2, the catalyst temperature estimating means 401 is provided with an estimated temperature calculating means 405 for calculating an estimated temperature t by calculation. In the temperature calculating means 405, the catalyst temperature t is calculated by the above equation (1).
Further, the catalyst temperature estimating means 401 includes a filter processing means (catalyst temperature correcting means) 406 for performing a filtering process on the catalyst temperature calculated by the catalyst estimated temperature calculating means 405. Then, when the estimated value of the catalyst temperature t is calculated as described above, next, a filtering process is executed, thereby stabilizing the estimated catalyst temperature.
[0038]
Specifically, the filter processing unit 406 calculates a catalyst temperature filter value by the following equation (3).

Here, k is a filter constant (gain). Then, the catalyst temperature filter value t _0, which is processed by the filter processing unit 406 are outputted as again the catalyst temperature.
[0039]
The filter processing unit 406 includes a filter constant changing unit 407 that changes a filter constant according to a temperature change state of the catalyst 30. Here, the filter constant changing means 407 has a catalyst temperature state detecting means (not shown) for judging whether the temperature of the catalyst 30 is increasing or decreasing. The filter constant k is changed based on the detection result of the detection means.
[0040]
In this case, the correction is performed so that the responsiveness of the catalyst temperature calculated by the estimated catalyst temperature calculating means 405 is higher when the catalyst 30 is in the temperature rising state than in the temperature decreasing state. Has become. Specifically, the filter constant k is set to a larger value when the catalyst temperature rises than when it falls. This is because the mechanism of the temperature state change is significantly different between when the temperature of the catalyst 30 rises and when it falls. That is, when the temperature of the catalyst 30 rises, the catalyst 30 receives heat from exhaust gas and heat due to reaction heat of the catalyst 30 (mainly, combustion heat of unburned substances such as HC, CO ₂ , and H ₂ ) on the catalyst. While the temperature state changes with high responsiveness (that is, a large gain), when the temperature of the catalyst 30 decreases, the temperature state changes due to heat release to the exhaust gas and heat release from the case of the catalyst 30 to the atmosphere. Relatively low response (low gain). In particular, the reaction heat of the catalyst 30 has a high reaction rate and a quick response.
[0041]
Of course, as described above, “heat reception from the exhaust gas and heat reception by the reaction heat of the catalyst 30” and “heat release to the exhaust gas and heat release from the case of the catalyst 30 to the atmosphere” occur both when the catalyst temperature increases and when the catalyst temperature decreases. When the catalyst temperature rises, the amount of heat reception must be greater than the amount of heat radiation, and the relative balance between the amount of heat reception and the amount of heat radiation differs between when the temperature rises and when the temperature decreases.
[0042]
For this reason, if the same filter constant k is used when the catalyst temperature rises and when the catalyst temperature falls, a deviation occurs in the temperature estimation, making it difficult to estimate the temperature correctly. This has already been confirmed experimentally. Therefore, in the present embodiment, the filter constant k is set separately when the temperature of the catalyst 30 rises and when it falls, and the catalyst temperature is estimated as accurately as possible.
[0043]
Here, as a method of determining whether the catalyst temperature is increasing or decreasing, it is determined based on the difference between the present value and the previous value of the catalyst temperature t obtained by the above equation (1). may be, may be determined on the basis of the difference between the values of the previous equation (3) in this catalyst temperature t ₀ after filtering obtained (n) (n-1). However, the catalyst temperature can be more accurately estimated by determining the filter constant k immediately before each time of the filter processing. Therefore, it is more preferable to make the determination based on the difference between the current value and the previous value of the catalyst temperature t.
[0044]
On the other hand, as described above, the ECU 40 is provided with the combustion state determination unit 411 that determines the combustion state of the engine 1. Further, a second catalyst temperature correcting means 408 for further correcting the estimated catalyst temperature is provided in the catalyst temperature estimating means 401, and the combustion state of the engine 1 is determined by the combustion state determining means 411 when the air-fuel ratio is excessively high. When it is determined that the state is the state (rich air-fuel ratio), the catalyst temperature is corrected to a lower temperature by the second catalyst temperature correction means 408.
[0045]
This is because during the rich operation, the amount of fuel is relatively large, so that the fuel is cooled in the cylinder and the exhaust gas temperature is reduced.
Then, during such a rich operation, the second catalyst temperature correction means 408 corrects the catalyst temperature by multiplying the estimated catalyst temperature filtered by the filter processing means 406 by a predetermined value (for example, 0.85). It has become so.
[0046]
The correction in the second catalyst temperature correction means 408 is not limited to the above-described method. For example, even if the catalyst temperature is corrected by changing the values a and b in the above equation (1). Good. In this case, for example, the catalyst temperature is corrected by multiplying the values a and b by a coefficient of 1 or less. The correction may be performed by multiplying the value calculated by the above equation (1) by a predetermined value (for example, 0.85).
[0047]
If it is determined that the estimated (calculated) catalyst temperature is equal to or higher than the predetermined value, the combustion state control means protects the catalyst 30 even if the deceleration state detection means 420 determines the deceleration state. At 410, deceleration fuel cut is prohibited.
Further, the ECU 40 is provided with limiting means 440 for limiting the catalyst temperature t estimated by the catalyst temperature estimating means 401 with an upper limit value and a lower limit value, and the catalyst temperature is clipped at the upper and lower limit values by the limiting means 440. It has become.
[0048]
Here, the limiting unit 440 compares, for example, the estimated temperature t with the upper limit value t _MAX and compares the estimated temperature t with the lower limit value t _MIN to output the smaller value, There is a maximum value selecting means (both not shown) for outputting the larger value, and the upper and lower limit values of the temperature estimation value t are limited by the operation of the minimum value selecting means and the maximum value selecting means. It has become.
[0049]
The clip values (upper limit value t _MAX , lower limit value t _MIN ) may be set differently when the air-fuel ratio is stoichiometric and when the air-fuel ratio is rich. This is because, as described above, cooling by fuel can be expected more in the rich state than in the stoichiometric state, and the temperature of the catalyst 30 becomes lower. In this case, the clip value is higher at the time of stoichiometry than at the time of rich.
[0050]
The ECU 40 is provided with a catalyst temperature estimation changing means 430. When the deceleration state is detected or determined by the deceleration state detecting means 420 provided in the operating state detecting means 450, the catalyst temperature estimation changing means 430 is provided. Accordingly, the catalyst temperature is set to a predetermined value (for example, a fixed value of 650 ° C.) in place of the value set by the above-described estimation method based on the engine load and the exhaust flow rate (the method of estimating in the normal operation state). It is supposed to.
[0051]
This is because, in the decelerating state, the temperature estimation error increases in the above-described temperature estimation equation (1) for the following reasons (1) to (3).
{Circle around (1)} Since the intake air amount and the fuel injection amount are small during deceleration, the combustion state is not as good as during normal operation. For this reason, the exhaust gas temperature and unburned components in the exhaust gas (reacted by the catalyst 30) are different from those in the normal operation, and the catalyst temperature is also different.
{Circle around (2)} During deceleration, the amount of intake air, that is, the amount of exhaust gas is small, and the amount of cooling (removal of heat) by the exhaust gas of the catalyst 30 is smaller than in normal operation, so that the catalyst temperature also differs. The cooling of the catalyst by the exhaust gas flow means that when the catalyst temperature is higher than the exhaust gas temperature due to the reaction heat of the catalyst 30, the heat is retained from the catalyst 30 by the exhaust gas flow and the catalyst 30 is cooled. .
{Circle around (3)} In particular, during fuel cut, since fuel injection and combustion are not performed, the exhaust gas temperature itself differs from that during normal operation (during combustion), and the catalyst temperature is completely different.
[0052]
In addition to the above (1) to (3), in the deceleration state, the degree of generation of the heat of catalytic reaction is highly dependent on the catalyst temperature. Specifically, since the higher high reactivity activity degree of the catalytic converter 30 as the catalyst temperature is higher, the reaction of the unburned components in the exhaust gas (HC, CO, H _2, etc.) becomes active, the catalyst temperature is even higher Become.
The amount of heat of the carrier (including the wash coat) of the catalyst 30 at the start of the fuel cut control or the fuel cut prohibition control is released during the fuel cut control or the fuel cut prohibition control and the catalyst temperature rises. Is correlated with the catalyst temperature (more precisely, the catalyst temperature at the start of deceleration).
[0053]
For such a reason, the reaction heat in the catalyst 30 greatly affects the catalyst temperature when the deceleration state is determined, and it is difficult to estimate the temperature with high accuracy by the above-described estimated temperature calculation formula (1).
Therefore, in such a deceleration state, in the present embodiment, the estimated catalyst temperature is set to a predetermined value t ₁ (for example, 650 ° C.).
[0054]
Although the above description is an example in which the predetermined value t ₁ is a fixed value, the predetermined value t ₁ is, for example, the catalyst temperature estimated value t at the time of the deceleration state determination [the temperature estimated value calculated by the equation (1)] ] May be set as a map. Further, the predetermined value t ₁ catalyst temperature during deceleration state determination, the exhaust gas flow rate, air-fuel ratio among the fuel injection amount and the catalyst support volume (including washcoat), may be mapped corresponding to any one. The catalyst carrier capacity is a constant value among the above-mentioned parameters, and is not a value that fluctuates according to the running state. Therefore, when this catalyst carrier volume is used, it is applied in combination with other parameters.
[0055]
The deceleration state determination means 420 provided in the operation state detection means 450 determines whether the fuel cut control state is established (that is, the accelerator is off, the engine speed Ne is equal to or higher than a predetermined rotation speed, and the catalyst temperature is a predetermined value). Is determined, the fuel cut inhibition control state (that is, the accelerator is off, the engine rotation speed Ne is equal to or higher than a predetermined rotation speed, and the catalyst temperature is equal to or higher than a predetermined value) is determined. the predetermined value t ₁ may be set to different values based on. In this case, it is preferable to set the catalyst temperature estimated value during the deceleration fuel cut to a value different from the catalyst temperature estimated value during the fuel cut inhibition control, specifically, a smaller value. This is because during deceleration fuel cut, fuel injection is prohibited and combustion is not performed, so that the exhaust gas temperature differs from the fuel cut prohibition time (during combustion) and the catalyst temperature greatly differs.
[0056]
As described above, if the estimated temperature t of the catalyst 30 is equal to or more than the predetermined value (threshold) T, the combustion state control means 410 is provided to protect the catalyst 30 even if the deceleration state of the engine 1 is detected. The deceleration fuel cut is prohibited by the supplied fuel supply stop prohibiting means 410b. In this case, the feedback control of the air-fuel ratio is prohibited, and the operation is performed at the rich air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio by the open loop control.
[0057]
The threshold T is set to a temperature at which the catalyst 30 starts to deteriorate under a lean atmosphere (lean heat-resistant temperature). This value varies depending on the catalyst, but is approximately 700 to 900 ° C.
Since the catalyst deterioration preventing device according to one embodiment of the present invention is configured as described above, its operation will be described as follows.
[0058]
First, the temperature of the catalyst 30 is estimated. That is, based on the engine rotation speed Ne and the intake pipe pressure P detected by the crank angle sensor 42 and the pressure sensor 44, the volume efficiency Ev (engine load L) is obtained in the volume efficiency map 402. Further, the exhaust flow rate calculating means 403 calculates the exhaust flow rate Q from the engine rotation speed Ne and the volume efficiency Ev by the above equation (2).
[0059]
On the other hand, values a and b are set from the intake pipe pressure P based on a map stored in the constant storage unit 404 in advance. Then, in the estimated temperature calculating means 405, the catalyst temperature t is calculated by the above equation (1) using the values a and b and the exhaust gas flow rate Q.
Next, in the filter processing means 406, the filter processing is executed according to the above equation (3), and the catalyst temperature t is stabilized. Then, the catalyst temperature filter value t _0, which is processed by the filter processing unit 406 is output as again the catalyst temperature t.
[0060]
The filter constant k used in the equation (3) is changed by the filter constant changing unit 407 according to the temperature change state of the catalyst 30. In this case, the filter constant k is set to a different value depending on whether the temperature of the catalyst 30 is rising or falling. Specifically, the filter constant k is larger when the catalyst temperature rises than when it falls. Is set as
[0061]
If the combustion state determination unit 411 determines that the air-fuel ratio of the engine 1 is in an excessively rich state (rich), the second catalyst temperature correction unit 408 takes into account a decrease in the temperature of the exhaust gas due to fuel (fuel cooling). Thus, the catalyst temperature t is corrected to the lower temperature side. In this case, for example, the catalyst temperature is corrected by multiplying the value calculated by the above equation (1) by a predetermined value (for example, 0.85).
[0062]
When the deceleration state is detected or determined by the deceleration state detection unit 420, the catalyst temperature estimation change unit 430 replaces the catalyst temperature t estimated as described above with, for example, the estimated catalyst temperature = predetermined value t ₁ ( (For example, 650 ° C.), the fuel cut control state or the fuel cut inhibition control state, and the estimated catalyst temperature t ₁ is set based on the determination result. The catalyst temperature t is clipped at the upper and lower limits.
[0063]
FIG. 5 is a diagram showing a comparison between the measured value of the temperature of the catalyst 30 and the catalyst temperature t obtained by the above equation (1). As shown in FIG. Could be estimated. When the air-fuel ratio is in the rich region and the rich-time correction is not performed, the estimated value of the catalyst temperature is higher than the actually measured value. Since the catalyst temperature t is corrected to a lower temperature side by means 408 (correction at the time of richness), a catalyst temperature closer to the actually measured value can be obtained even in the rich region.
[0064]
If the estimated catalyst temperature t is equal to or higher than the predetermined value T, the combustion state control unit 410 is provided to protect the catalyst 30 even if the deceleration state is determined by the deceleration state detection unit 420. The fuel supply stop prohibiting means 410b prohibits the deceleration fuel cut and prohibits the feedback control of the air-fuel ratio.
When such deceleration fuel cut is prohibited, that is, when the temperature of the catalyst 30 is equal to or higher than a predetermined temperature, the fuel injection amount is controlled by open loop control so that the air-fuel ratio becomes rich (rich air-fuel ratio) or stoichiometric (stoichiometric air-fuel ratio). Is set by
[0065]
As described above, in the catalyst degradation prevention device according to the embodiment of the present invention, when the temperature of the catalyst 30 is equal to or higher than the predetermined temperature during deceleration traveling, the fuel supply stop by the fuel supply stop means 410a is prohibited, and the air-fuel ratio , The disturbance of the air-fuel ratio feedback control in the operation region where the linearity of the fuel injection amount with respect to the injector pulse width is inferior can be suppressed as much as possible, and the stable air-fuel ratio control can be performed. This also has the advantage that the leaning of the air-fuel ratio can be suppressed, and the thermal degradation of the catalyst 30 can be suppressed.
[0066]
Further, when such feedback control is prohibited, the fuel is set so that the air-fuel ratio becomes rich or stoichiometric based on the target intake air amount set by the target intake air amount setting means 460 or the actual intake air amount detected by the AFS 18. Since the injection amount is set, there is an advantage that leaning of the air-fuel ratio can be reliably suppressed.
By the way, in the present embodiment, since the temperature of the catalyst 30 is estimated based on the engine load (intake pressure) and the exhaust gas flow rate Q, the catalyst temperature can be estimated without providing a temperature sensor, thereby avoiding an increase in cost. There is an advantage that can be.
[0067]
Further, in the present embodiment, since the exhaust gas flow rate Q is used as a parameter for estimating the temperature of the catalyst 30, the cooling of the catalyst 30 by the exhaust gas flow is also taken into consideration. is there. Further, since the catalyst temperature can be estimated with such high accuracy, there is an advantage that the thermal deterioration of the catalyst 30 can be reliably prevented, and only when necessary (only when the temperature of the catalyst 30 is higher than a predetermined temperature). There is an advantage that the fuel cut control can be executed with high accuracy.
[0068]
Further, by performing a filter process on the catalyst temperature, the estimated catalyst temperature can be stabilized, and the accuracy of estimating the catalyst temperature can be further improved.
Further, when the catalyst 30 is in the temperature rising state, the estimated temperature is corrected so that the responsiveness of the catalyst temperature is higher than in the case of the temperature falling state, so that the catalyst temperature is also estimated with high accuracy. be able to. That is, when the temperature of the catalyst 30 rises, the change in the catalyst temperature shows relatively high responsiveness due to the heat received from the exhaust gas and the heat received by the reaction heat on the catalyst, whereas when the temperature of the catalyst 30 decreases, Responsiveness is relatively low because only the temperature is reduced by heat release to the exhaust and heat release to the atmosphere. Therefore, when the temperature of the catalyst is rising, correction is made so that the responsiveness of the catalyst temperature is higher than when the temperature is falling, so that accurate temperature estimation can be performed.
[0069]
Specifically, the catalyst temperature can be estimated with higher accuracy by setting the filter constant k in accordance with the temperature change state (temperature rise or fall) of the catalyst 30.
Further, when the combustion state is a rich air-fuel ratio, the estimated catalyst temperature is corrected to a lower temperature side, so that the temperature drop due to fuel cooling is also taken into account, and it is still possible to estimate the catalyst temperature with high accuracy. It becomes possible.
[0070]
In the deceleration state, the catalyst temperature is set to a value (for example, a predetermined value t ₁ = 650 ° C.) set by a method different from the above equation (1), so that the catalyst temperature 30 can be accurately determined even during deceleration. There are advantages that can be estimated. That is, at the time of deceleration, the exhaust gas temperature and the unburned components in the exhaust gas are different from those in the normal operation, and the cooling (heat removal) by the exhaust gas flow is small. When the catalyst temperature is estimated by the above equation (1), The temperature estimation error increases.
[0071]
On the other hand, the present invention has an advantage that the catalyst temperature estimated during the normal operation is changed to another value during the deceleration state, so that the catalyst temperature can be estimated with high accuracy even during the deceleration state. is there.
Further, it is judged whether or fuel cut prohibiting control mode is a fuel cut control state during deceleration state, when configured to set the predetermined value t ₁ of the catalyst temperature on the basis of this determination result to different values Can estimate the catalyst temperature with higher accuracy even in the deceleration state.
[0072]
The embodiment of the present invention is not limited to the above, and can be variously modified without departing from the gist of the present invention. For example, in the present embodiment, the case where the throttle valve 14 is a drive-by-wire type ETV has been described, but the present invention can be applied to a general cable type throttle valve. Further, for example, a state in which fuel cut control can be performed (ie, a state in which the accelerator is off and the engine rotational speed Ne is equal to or higher than a predetermined rotational speed) is determined to be a deceleration state, and the catalyst temperature is changed to another value in this deceleration state. You may make it.
[0073]
In the present embodiment, the catalyst temperature estimated according to the engine load and the exhaust flow rate is configured to be differently corrected according to the temperature change state of the catalyst. Alternatively, different corrections may be made to the directly detected catalyst temperature according to the temperature change state of the catalyst. Further, in the present embodiment, a case has been described in which a so-called in-cylinder injection type spark-down type internal combustion engine is applied as the engine 1; however, the engine to which the present invention is applied is not limited to such an engine, but is applied to diesel engines. It may be applied to an engine. Further, in the present embodiment, the case where a three-way catalyst is used as the catalyst 30 has been described, but various kinds of catalysts such as a NOx catalyst can be used as the catalyst 30.
[0074]
Further, the method of estimating or detecting the temperature is not limited to the method described in the present embodiment.
[0075]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the catalyst deterioration suppressing device of the present invention, when the temperature of the catalyst is a high temperature state equal to or higher than the predetermined temperature, stopping the fuel supply (deceleration fuel cut) is prohibited and Since the air-fuel ratio feedback control is prohibited, disturbance due to the air-fuel ratio feedback control in an operation region where the linearity of the fuel injection amount with respect to the injector pulse width is inferior can be suppressed, and stable air-fuel ratio control can be performed. There are advantages that can be done. In addition, this has the advantage that lean air-fuel ratio can be suppressed and thermal degradation of the catalyst can be suppressed.
[0076]
Further, according to the catalyst deterioration suppressing device of the present invention, when the fuel supply stop is prohibited, the fuel injection amount is set based on the target intake air amount and the stoichiometric air-fuel ratio. There is an advantage that leaning of the fuel ratio can be reliably suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a catalyst deterioration suppressing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic block diagram showing a main configuration of a catalyst deterioration suppressing device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing measured data of catalyst temperature obtained in a process of creating a catalyst deterioration suppressing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an example of a map stored in constant storage means of the catalyst degradation suppressing device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation and effect of the catalyst deterioration suppressing device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining a problem of the present invention, and is a diagram showing a relationship between a fuel injection time and a fuel injection amount of an injector.
[Explanation of symbols]
1 Engine 14 Throttle valve or ETV as intake air amount adjusting means
20 Exhaust pipe (exhaust passage)
30 catalyst (exhaust purification catalyst)
401 Catalyst temperature estimation means 410 Combustion state control means 410a Fuel supply stop means 410b Fuel supply stop prohibition means 460 Target intake air amount setting means 470 Target air-fuel ratio setting means 480 Fuel injection amount setting means 490 Feedback control prohibition means

Claims

An exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage of the engine to purify harmful substances in the exhaust;
Catalyst temperature estimating means for detecting or estimating the temperature of the catalyst;
Fuel supply stopping means for stopping fuel supply to the engine during deceleration traveling;
Fuel supply stop prohibition means for prohibiting the fuel supply stop means from stopping supply of fuel when the catalyst temperature estimating means determines that the temperature of the catalyst is a high temperature state equal to or higher than a predetermined temperature;
Target intake air amount setting means for setting a target intake air amount based on an operation state of the engine;
A target air-fuel ratio setting means for setting a target air-fuel ratio based on an operation state of the engine; and setting a fuel injection amount according to the target air-fuel ratio and the target intake air amount and feeding back actual air-fuel ratio information. Fuel injection amount setting means for performing feedback control of the fuel injection amount so as to achieve the target air-fuel ratio;
A catalyst deterioration suppressing device, comprising feedback control prohibiting means for prohibiting feedback control in the fuel injection amount setting means when the fuel supply stop is prohibited by the fuel supply stop prohibiting means. .

The fuel injection amount setting means includes:
The catalyst according to claim 1, wherein when the fuel supply stop is prohibited by the fuel supply stop prohibiting means, a fuel injection amount is set based on the target intake air amount and a stoichiometric air-fuel ratio. Deterioration suppression device.