JP2004308542A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】減速時に燃料カットを行う場合に、偏温による触媒の劣化を抑制することにある。
【解決手段】車両の減速時に燃料カットを行う燃料カット手段を備える内燃機関の制御装置において、排気通路に配置された触媒の温度TCAを取得する温度取得手段と、取得された触媒の温度を第1温度TCH1と比較する第1温度比較手段と、減速時に燃料カットを行う際、触媒温度TCAが第1温度TCH1以上である場合に、第1温度TCH1未満の場合よりも吸入空気量を減少させる第1空気量決定手段とを備える。
【選択図】 図5
【解決手段】車両の減速時に燃料カットを行う燃料カット手段を備える内燃機関の制御装置において、排気通路に配置された触媒の温度TCAを取得する温度取得手段と、取得された触媒の温度を第1温度TCH1と比較する第1温度比較手段と、減速時に燃料カットを行う際、触媒温度TCAが第1温度TCH1以上である場合に、第1温度TCH1未満の場合よりも吸入空気量を減少させる第1空気量決定手段とを備える。
【選択図】 図5
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の制御装置、特に、車両の減速時に燃料カットを行う燃料カット手段を備える内燃機関の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両の減速時に内燃機関の燃料カットを行うことが従来より行われているが、このような場合に、燃料カットと併せて吸入空気量の制御を行うための制御装置が、例えば特許文献1に示されている。この制御装置では、減速時に燃料カットが行われると、スロットルバルブを全開にして吸入空気量を増加させ、これによりポンプ損失を低減している。
【0003】
【特許文献1】
特許第3177153号公報(第9−11頁、第23図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に記載の制御装置では、減速時に燃料カットを行う際、スロットルバルブをほぼ全開にして、外気温相当の空気を大量に吸入するため、この空気が燃焼をともなわずに内燃機関の排気側に排出される。この結果、高温の触媒の上流側に低温の空気が大量に当たることにより、触媒の下流側が高温に保たれたまま上流側で急激に温度が低下することになり、触媒の下流側と上流側とで偏温が大きくなり、触媒の劣化を招くおそれがある。
【0005】
本発明の目的は、減速時に燃料カットを行う場合に、偏温による触媒の劣化を抑制することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、車両の減速時に燃料カットを行う燃料カット手段を備える内燃機関の制御装置において、排気通路に配置された触媒の温度を取得する温度取得手段と、取得された触媒の温度を第1温度と比較する第1温度比較手段と、減速時の燃料カットを行う際、触媒の温度が第1温度以上である場合に第1温度未満の場合よりも吸入空気量を減少させる第1空気量決定手段とを備える。この制御装置では、減速時の燃料カットを行う場合に、排気通路に配置された触媒の温度を取得し、取得した触媒温度を第1温度と比較する。その比較の結果、触媒の温度が第1温度以上である場合には、第1温度未満の場合よりも吸入空気量を減少させる。
【0007】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料カット時において、触媒の温度が第1温度以上の場合に第1温度未満の場合よりも吸入空気量を減少させるので、高温の触媒に当たる空気の量が抑制され、空気が直接当たる触媒上流側での温度低下が緩やかになり、触媒の上流側と下流側とで偏温が大きくなるのを抑制できる。この結果、減速時の燃料カットにおいて触媒の劣化を抑制できる。
【0008】
【発明の実施の形態】
(1)構成
図1は、本発明の一実施形態に係る制御装置が適用される内燃機関の概略図である。機関本体1には、燃焼室に連通する吸気ポート1a及び排気ポート1bが形成されており、吸気ポート1a及び排気ポート1bにはそれぞれ吸気管2及び排気管3が接続されている。吸気管2の上流側には、エアクリーナ4、吸入空気量Qを検出するエアフローメータ5、アクセルペダルと連動して吸入空気量Qを制御するスロットル弁6が設けられている。スロットル弁6には、スロットル開度TVOを検出するとともに、スロットル全閉位置を検出するアイドルスイッチを兼ねるスロットルセンサ9が設けられている。また、吸気管2には、スロットル弁6をバイパスする補助空気通路7が設けられており、補助空気通路7には補助空気制御弁8が介装されている。補助空気制御弁8は、後述するコントロールユニット20により開閉制御されることにより、減速時の吸入空気量を制御する。
【0009】
また、吸気管2の吸気ポート1a近傍には気筒毎に、燃料供給手段としての電磁式の燃料噴射弁10が設けられている。燃料噴射弁10は、コントロールユニット20からの噴射パルス信号によって開弁駆動され、図示しない燃料ポンプから圧送されてプッシャーレギュレータにより所定圧力に制御された燃料を吸気管2内に噴射供給する。また、排気管3の下流側には、排気浄化触媒としての三元触媒を備える触媒コンバータ12が介装されている。三元触媒は、CO、HCを酸化すると共にNOxを還元する排気浄化触媒であり、理論空燃比において高いNOx、CO、HCの浄化率を発揮する。三元触媒は、ハニカム形状等のモノリス触媒、ペレット形状、或いはメタル触媒、ステンレスウール製等如何なるものであっても良い。ここでは三元触媒を例に挙げたが、酸化触媒、還元触媒であっても良い。排気管3には、触媒コンバータ12の上流側に排気中の酸素濃度を検出する酸素センサ11が設けられている。
【0010】
さらに、機関本体1には、冷却ジャケット内の冷却水温度TWを検出する水温センサ13及びクランク軸の回転に同期してクランク単位角信号及びクランク基準信号を出力するクランク角センサ14が設けられている。このクランク角センサ14からのクランク単位角信号を一定時間カウントするか、又はクランク基準信号の同期を計測して機関回転速度Nが検出される。また、スタートスイッチ17が車室内のキースイッチに設けられ、スタートスイッチ17からはスタート信号がコントロールユニット20に出力される。
【0011】
コントロールユニット20は、CPU21、ROM22、RAM23及び入出力ポート(I/Oポート)24を備えたマイクロコンピュータを内蔵しており、エアフローメータ5からの吸入空気量Q、スロットルセンサ9からのスロットル開度TVO及びスロットル全閉位置信号、スタートスイッチ17からのスタート信号、酸素センサ11からの酸素濃度、温度センサ13からの冷却水温度TW、クランク角センサ14からの機関回転速度Nの各種信号を読み込む。コントロールユニット20は、吸入空気量Q、機関回転速度Nに基づいて、機関負荷に対応する基本燃料噴射量TPを式(1)によって演算する。
TP=K・Q/N,Kは定数 (1)
また、コントロールユニット20は、酸素センサ11で検出される酸素濃度に基づいて、空燃比を目標空燃比(理論空燃比14.7)に近づけるように、空燃比フィードバック補正係数αを比例積分制御によって演算する。そして、基本燃料噴射量TPを空燃比フィードバック補正係数α及び各種補正係数COEFと電圧補正分TSとによって式(2)のように補正して燃料噴射量TIを演算し、この燃料噴射量TIに従って燃料噴射弁10を駆動制御する。
TI=TP×α×COEF+TS (2)
また、クランク角センサ14からのクランク単位角信号に基づいて所定の時期に点火信号を発生し、点火プラグ16を点火させて混合気を燃焼させる。また、コントロールユニット20は、スロットルセンサ9からスロットル全閉信号が発生したとき、即ち車両の減速時に、クランク角センサ14からの機関回転速度N信号等に基づいて燃料供給を停止する燃料カット機能を有する。
【0012】
(2)触媒の温度変化
図2は、触媒コンバータ12に配置される触媒担体15の概略構成と温度勾配曲線である。上述した触媒コンバータ12内には、図2に示すように三元触媒の触媒担体15が配置されており、触媒担体15を排気が通過する際にCO、HC、NOxが酸化又は還元されて排気が浄化される。触媒担体15は、一体に形成されたモノリス触媒であり、図2の上部に示すように、排気の流通方向から見て多孔質のハニカム状に形成されており、この孔に排気を通過させて浄化する。
【0013】
このような触媒担体15では、運転中に燃料カットが行われ、吸気管2より吸入された外気温度相当の空気が燃焼をともなわずに排気管3に排出される場合には、低温の空気が排気管3から直接当たる上流側端面S1側と、触媒担体15に形成された孔を介して空気が当たる下流側端面S2側とで偏温が生じる。例えば、触媒温度TCAが高温であり、上流側と下流側との温度差がΔT0(曲線l0)で、大量の排気が触媒担体15に供給されると、曲線l1に示すように上流側端面S1側ほど温度低下が大きく、上流側端面S1と下流側端面S2との間の温度差はΔT1に増加する(曲線l1)。この温度差ΔT1が大きくなり過ぎると、触媒担体15が劣化するおそれがある。触媒温度TCAが高いほど、大量の空気により上流側端面S1側で急激に温度が低下して温度差ΔT1が大きくなり、触媒劣化のおそれが大きくなる。また、内燃機関の始動時に触媒温度TCAを速やかに上昇させる目的で触媒単体15を形成する壁の厚さを薄く形成するほど、温度差ΔT1による触媒劣化のおそれが大きくなる。
【0014】
(3)触媒保護の対策
そこで、本実施形態では、燃料カット時の触媒温度TCAが第1温度TCH1以上の場合に補助空気通路7から導入される吸入空気量Qを減少させることにより、触媒担体15に導入される空気の量を低減し、触媒担体15の偏温を抑制する。また、さらに触媒温度TCAが第1温度TCH1より高い第2温度TCH2以上の場合には、燃料カット自体を禁止し、空燃比リッチ制御を実行することにより、外気温相当の空気が燃焼をともなわずに触媒担体15に当たるのを防止し、触媒担体15の偏温をより一層抑制する。具体的には、触媒温度TCAに応じて図4の曲線I〜IIIに示すように吸入空気量Qを制御する。ここで、第1温度TCH1は、吸入空気量Qを減少させずに燃料カットを行っても、触媒担体15が偏温により劣化しない範囲の上限温度であり、例えば、実験により計測しておく。また、第2温度TCH2は、吸入空気量Qを減少させれば燃料カットを行っても、触媒担体15が劣化しない程度に偏温を抑制することが可能な上限温度であり、例えば実験により計測しておく。
【0015】
図4において、触媒推定温度TCAが第1温度TCH1よりも小さい場合には、偏温による触媒担体15の劣化のおそれがないため、曲線IIIで示すように機関回転速度Nに応じて吸入空気量TQBCV3を決定する。吸入空気量TQBCV3は、減速感を悪化させないように運転性の成立範囲内で設定する。
【0016】
一方、機関回転速度Nが例えばN0(例えば、1000rpm)以上で燃料カット実行時に、触媒温度TCAが第1温度TCH1以上かつ第2温度TCH2未満であれば、触媒担体15の偏温を緩和するために、曲線Iに示すように吸入空気量をTQBCV3からTQBCV1に減少させる。機関回転速度が高いほど、触媒温度TCAが高くなり偏温による影響を受けやすいので、TQBCV3からの減少量を大きくする。
【0017】
機関回転速度Nが例えばN0以上で減速時に、触媒温度TCAがTCH2以上となると、吸入空気量Qを減少させても、外気温相当の空気が燃焼をともなわずに触媒担体15に当たると、触媒担体15が劣化しない程度に偏温を抑制することができないので、燃料カットを禁止して空燃比リッチ制御を行う。この場合の吸入空気量は、曲線IIで示すように機関回転速度Nに応じて吸入空気量TQBCV2を決定する。ここで、本実施形態では、吸入空気量TQBCV2は、触媒温度TCAが第1温度TCH1未満で燃料カットを行う場合の吸入空気量TQBCV3と同一とするが、空燃比リッチ制御において失火しない十分な空気量であればTQBCV3と同一でなくてもよい。本実施形態では、TQBCV3をTQBCV2と同一とするため、同図に示すように曲線II及びIIIは重なっている。
【0018】
(4)燃料供給制御動作
次に、図5のフローチャートに従って減速時の燃料供給制御動作を説明する。
【0019】
ステップS1では、エアフローメータ5、スロットルセンサ9、クランク角センサ14等の各センサ信号を読み込む。ステップS2では、クランク角センサ14で検出される機関回転速度Nとエアフローメータ5で検出される吸入空気量Qとから基本燃料噴射量TPを演算する。
【0020】
ステップS3では、機関回転速度N及び基本燃料噴射量TPから図3の触媒温度推定マップに基づいて触媒温度TCAを推定する。図3では、横軸は機関回転速度N、縦軸は機関負荷に対応する基本燃料噴射量TPであり、各曲線は触媒温度TCAの推定値が一定の曲線である。同図に示すように、機関回転速度N又は基本燃料噴射量TPが大きくなるほど、触媒温度TCAの推定値は高くなる。
【0021】
ステップS4では、スロットルセンサ9の信号に基づきスロットル弁6が全閉の減速状態か否かを判定する。ここで、減速状態であれば(YES)ステップS5に移行し、減速でなければ(NO)ステップS11に移行し、燃料カットをせず通常の空燃比制御を行う。
【0022】
ステップS5に移行した場合は、機関回転速度N、冷却水温度TW等に基づいて燃料カット条件が成立しているか否かを判断する。燃料カット条件が成立していない場合(NO)はステップS11の通常の空燃比制御を実行し、燃料カット条件が成立している場合はステップS6に移行する。
【0023】
ステップS6では、ステップS3で推定した触媒温度TCAと第1温度TCH1とを比較し、触媒温度TCAが第1温度TCH1以上の場合はステップS7に移行する。
【0024】
ステップS6で触媒温度TCAが第1温度TCH1未満の場合は、触媒温度TCAが低く、吸入空気量Qを減少させずに燃料カットしても、触媒担体15が劣化しない程度に偏温を抑制することが可能であり、ステップS8に移行して、燃料カットを実行する。このとき、吸入空気量を図4のTQBCV3に設定する。
【0025】
ステップS6において触媒温度TCAが第1温度TCH1以上でステップS7に進んだ場合は、さらに触媒温度TCAと第2温度TCH2とを比較する。
【0026】
ステップS7において触媒温度TCAが第2温度TCH2未満の場合は、触媒温度TCAは高いが、吸入空気量Qを減少させれば燃料カットしても、触媒担体15が劣化しない程度に偏温を抑制できるので、ステップS9に移行して、燃料カットを実行する。但し、触媒温度TCAが第1温度TCH1以上であり、触媒担体15が偏温により劣化する可能性があるので、吸入空気量をTQBCV3よりも小さいTQBCV1に設定する。
【0027】
ステップS7において触媒温度TCAが第2温度TCH2以上でステップS10に移行した場合は、吸入空気量Qを減少させても、外気温相当の空気が燃焼をともなわずに触媒担体15に当たると、触媒担体15が劣化しない程度に偏温を抑制することができない。そのため、ステップS10では、燃料カットを禁止し、吸入空気量TQBCV2で燃料供給を行って空燃比リッチ制御を実行する。
(5)まとめ
以上説明したように、本実施形態では、燃料カット時において、触媒の温度TCAが第1温度TCH1以上の場合に、図4に示すように、第1温度TCH1未満の場合よりも吸入空気量Qを減少させるので、高温の触媒担体15に当たる空気の量が抑制される。この結果空気が直接当たる触媒担体15の上流側での温度低下が緩やかになり、触媒の上流側と下流側とで偏温が大きくなるのを抑制でき、減速時の燃料カットにおいて触媒の劣化を抑制できる。
【0028】
また、触媒温度TCAが第1温度TCH1以上かつ第2温度TCH2未満の場合の吸入空気量TQBCV1を、図4に示すように機関回転速度が高いほどTQBCV3からの大きく減少させるようにしたので、運転性を可能な限り維持しつつ、触媒劣化の可能性の高い高速回転時において触媒担体15の偏温を確実に抑制することができる。
【0029】
また、図3の触媒温度推定マップから機関回転数N及び基本燃料噴射量TPに基づいて触媒温度TCAを推定するようにしたので、触媒温度TCAを直接検出するための温度センサを配置する必要がなく、コストダウンを図れる。
【0030】
さらに、触媒温度TCAがTCH2以上の場合、吸入空気量Qを減少させても、外気温相当の空気が燃焼をともなわずに触媒担体15に当たると、触媒担体15が劣化しない程度に偏温を抑制することができないので、燃料カットを禁止して空燃比リッチ制御を行う。この場合に一行程当たりの吸入空気量が燃焼限界を下回る状況で燃料が噴射されると失火のおそれがある。本実施形態では、燃料カットを禁止して空燃比リッチ制御を行う場合に、吸入空気量TQBCV2を失火防止に必要な量に設定するので、吸気不足による失火を確実に防止できる。即ち、本実施形態によれば、減速時燃料カットを行う場合には触媒劣化を抑制することができると共に、減速時燃料カットを禁止する場合には失火を防止できる。
【0031】
なお、燃料カット時には、触媒担体15の上流側と下流側との偏温に加えて、触媒担体15の同一箇所(例えば上流側端面S1)での急激な温度変化によるヒートショックによっても、触媒担体15の劣化が生じるおそれがある。本実施形態によれば、触媒温度TCAが高温の場合に吸入空気量を減少させて、大量の空気により触媒担体15が急激に温度低下するのを抑制できるため、ヒートショックによる触媒担体15の劣化も同時に抑制できる。
(6)他の実施形態
上記実施形態では、スロットル弁6がアクセルペダルに連動して開閉される機械式のものであり、スロットル弁6が全閉の減速状態か否かに基づいて減速判定を行ったが、スロットル弁6が電気的に開閉される電磁式のものである場合には、アクセルオフ信号等に基づいて減速状態の判定を行う。この場合には、減速時に燃料カットする場合に、スロットル弁6を僅かに開けて吸気を導入及び制御し、補助空気通路7及び補助空気制御弁8を設けない構成にしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る制御装置が適用される内燃機関の概略図。
【図2】触媒の温度分布図。
【図3】触媒温度推定マップ。
【図4】吸入空気量と回転速度との関係。
【図5】燃料供給動作のフローチャート。
【符号の説明】
1 機関本体
2 吸気通路
3 排気通路
4 エアクリーナ
5 エアフローメータ
6 スロットル
7 補助空気通路
8 補助空気制御弁
9 スロットルセンサ
10 燃料噴射弁
11 酸素センサ
12 触媒コンバータ
13 水温センサ
14 クランク角センサ
15 触媒担体
16 点火プラグ
17 スタートスイッチ
20 コントロールユニット
21 CPU
22 ROM
23 RAM
24 入出力ポート
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の制御装置、特に、車両の減速時に燃料カットを行う燃料カット手段を備える内燃機関の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両の減速時に内燃機関の燃料カットを行うことが従来より行われているが、このような場合に、燃料カットと併せて吸入空気量の制御を行うための制御装置が、例えば特許文献1に示されている。この制御装置では、減速時に燃料カットが行われると、スロットルバルブを全開にして吸入空気量を増加させ、これによりポンプ損失を低減している。
【0003】
【特許文献1】
特許第3177153号公報(第9−11頁、第23図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に記載の制御装置では、減速時に燃料カットを行う際、スロットルバルブをほぼ全開にして、外気温相当の空気を大量に吸入するため、この空気が燃焼をともなわずに内燃機関の排気側に排出される。この結果、高温の触媒の上流側に低温の空気が大量に当たることにより、触媒の下流側が高温に保たれたまま上流側で急激に温度が低下することになり、触媒の下流側と上流側とで偏温が大きくなり、触媒の劣化を招くおそれがある。
【0005】
本発明の目的は、減速時に燃料カットを行う場合に、偏温による触媒の劣化を抑制することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、車両の減速時に燃料カットを行う燃料カット手段を備える内燃機関の制御装置において、排気通路に配置された触媒の温度を取得する温度取得手段と、取得された触媒の温度を第1温度と比較する第1温度比較手段と、減速時の燃料カットを行う際、触媒の温度が第1温度以上である場合に第1温度未満の場合よりも吸入空気量を減少させる第1空気量決定手段とを備える。この制御装置では、減速時の燃料カットを行う場合に、排気通路に配置された触媒の温度を取得し、取得した触媒温度を第1温度と比較する。その比較の結果、触媒の温度が第1温度以上である場合には、第1温度未満の場合よりも吸入空気量を減少させる。
【0007】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料カット時において、触媒の温度が第1温度以上の場合に第1温度未満の場合よりも吸入空気量を減少させるので、高温の触媒に当たる空気の量が抑制され、空気が直接当たる触媒上流側での温度低下が緩やかになり、触媒の上流側と下流側とで偏温が大きくなるのを抑制できる。この結果、減速時の燃料カットにおいて触媒の劣化を抑制できる。
【0008】
【発明の実施の形態】
(1)構成
図1は、本発明の一実施形態に係る制御装置が適用される内燃機関の概略図である。機関本体1には、燃焼室に連通する吸気ポート1a及び排気ポート1bが形成されており、吸気ポート1a及び排気ポート1bにはそれぞれ吸気管2及び排気管3が接続されている。吸気管2の上流側には、エアクリーナ4、吸入空気量Qを検出するエアフローメータ5、アクセルペダルと連動して吸入空気量Qを制御するスロットル弁6が設けられている。スロットル弁6には、スロットル開度TVOを検出するとともに、スロットル全閉位置を検出するアイドルスイッチを兼ねるスロットルセンサ9が設けられている。また、吸気管2には、スロットル弁6をバイパスする補助空気通路7が設けられており、補助空気通路7には補助空気制御弁8が介装されている。補助空気制御弁8は、後述するコントロールユニット20により開閉制御されることにより、減速時の吸入空気量を制御する。
【0009】
また、吸気管2の吸気ポート1a近傍には気筒毎に、燃料供給手段としての電磁式の燃料噴射弁10が設けられている。燃料噴射弁10は、コントロールユニット20からの噴射パルス信号によって開弁駆動され、図示しない燃料ポンプから圧送されてプッシャーレギュレータにより所定圧力に制御された燃料を吸気管2内に噴射供給する。また、排気管3の下流側には、排気浄化触媒としての三元触媒を備える触媒コンバータ12が介装されている。三元触媒は、CO、HCを酸化すると共にNOxを還元する排気浄化触媒であり、理論空燃比において高いNOx、CO、HCの浄化率を発揮する。三元触媒は、ハニカム形状等のモノリス触媒、ペレット形状、或いはメタル触媒、ステンレスウール製等如何なるものであっても良い。ここでは三元触媒を例に挙げたが、酸化触媒、還元触媒であっても良い。排気管3には、触媒コンバータ12の上流側に排気中の酸素濃度を検出する酸素センサ11が設けられている。
【0010】
さらに、機関本体1には、冷却ジャケット内の冷却水温度TWを検出する水温センサ13及びクランク軸の回転に同期してクランク単位角信号及びクランク基準信号を出力するクランク角センサ14が設けられている。このクランク角センサ14からのクランク単位角信号を一定時間カウントするか、又はクランク基準信号の同期を計測して機関回転速度Nが検出される。また、スタートスイッチ17が車室内のキースイッチに設けられ、スタートスイッチ17からはスタート信号がコントロールユニット20に出力される。
【0011】
コントロールユニット20は、CPU21、ROM22、RAM23及び入出力ポート(I/Oポート)24を備えたマイクロコンピュータを内蔵しており、エアフローメータ5からの吸入空気量Q、スロットルセンサ9からのスロットル開度TVO及びスロットル全閉位置信号、スタートスイッチ17からのスタート信号、酸素センサ11からの酸素濃度、温度センサ13からの冷却水温度TW、クランク角センサ14からの機関回転速度Nの各種信号を読み込む。コントロールユニット20は、吸入空気量Q、機関回転速度Nに基づいて、機関負荷に対応する基本燃料噴射量TPを式(1)によって演算する。
TP=K・Q/N,Kは定数 (1)
また、コントロールユニット20は、酸素センサ11で検出される酸素濃度に基づいて、空燃比を目標空燃比(理論空燃比14.7)に近づけるように、空燃比フィードバック補正係数αを比例積分制御によって演算する。そして、基本燃料噴射量TPを空燃比フィードバック補正係数α及び各種補正係数COEFと電圧補正分TSとによって式(2)のように補正して燃料噴射量TIを演算し、この燃料噴射量TIに従って燃料噴射弁10を駆動制御する。
TI=TP×α×COEF+TS (2)
また、クランク角センサ14からのクランク単位角信号に基づいて所定の時期に点火信号を発生し、点火プラグ16を点火させて混合気を燃焼させる。また、コントロールユニット20は、スロットルセンサ9からスロットル全閉信号が発生したとき、即ち車両の減速時に、クランク角センサ14からの機関回転速度N信号等に基づいて燃料供給を停止する燃料カット機能を有する。
【0012】
(2)触媒の温度変化
図2は、触媒コンバータ12に配置される触媒担体15の概略構成と温度勾配曲線である。上述した触媒コンバータ12内には、図2に示すように三元触媒の触媒担体15が配置されており、触媒担体15を排気が通過する際にCO、HC、NOxが酸化又は還元されて排気が浄化される。触媒担体15は、一体に形成されたモノリス触媒であり、図2の上部に示すように、排気の流通方向から見て多孔質のハニカム状に形成されており、この孔に排気を通過させて浄化する。
【0013】
このような触媒担体15では、運転中に燃料カットが行われ、吸気管2より吸入された外気温度相当の空気が燃焼をともなわずに排気管3に排出される場合には、低温の空気が排気管3から直接当たる上流側端面S1側と、触媒担体15に形成された孔を介して空気が当たる下流側端面S2側とで偏温が生じる。例えば、触媒温度TCAが高温であり、上流側と下流側との温度差がΔT0(曲線l0)で、大量の排気が触媒担体15に供給されると、曲線l1に示すように上流側端面S1側ほど温度低下が大きく、上流側端面S1と下流側端面S2との間の温度差はΔT1に増加する(曲線l1)。この温度差ΔT1が大きくなり過ぎると、触媒担体15が劣化するおそれがある。触媒温度TCAが高いほど、大量の空気により上流側端面S1側で急激に温度が低下して温度差ΔT1が大きくなり、触媒劣化のおそれが大きくなる。また、内燃機関の始動時に触媒温度TCAを速やかに上昇させる目的で触媒単体15を形成する壁の厚さを薄く形成するほど、温度差ΔT1による触媒劣化のおそれが大きくなる。
【0014】
(3)触媒保護の対策
そこで、本実施形態では、燃料カット時の触媒温度TCAが第1温度TCH1以上の場合に補助空気通路7から導入される吸入空気量Qを減少させることにより、触媒担体15に導入される空気の量を低減し、触媒担体15の偏温を抑制する。また、さらに触媒温度TCAが第1温度TCH1より高い第2温度TCH2以上の場合には、燃料カット自体を禁止し、空燃比リッチ制御を実行することにより、外気温相当の空気が燃焼をともなわずに触媒担体15に当たるのを防止し、触媒担体15の偏温をより一層抑制する。具体的には、触媒温度TCAに応じて図4の曲線I〜IIIに示すように吸入空気量Qを制御する。ここで、第1温度TCH1は、吸入空気量Qを減少させずに燃料カットを行っても、触媒担体15が偏温により劣化しない範囲の上限温度であり、例えば、実験により計測しておく。また、第2温度TCH2は、吸入空気量Qを減少させれば燃料カットを行っても、触媒担体15が劣化しない程度に偏温を抑制することが可能な上限温度であり、例えば実験により計測しておく。
【0015】
図4において、触媒推定温度TCAが第1温度TCH1よりも小さい場合には、偏温による触媒担体15の劣化のおそれがないため、曲線IIIで示すように機関回転速度Nに応じて吸入空気量TQBCV3を決定する。吸入空気量TQBCV3は、減速感を悪化させないように運転性の成立範囲内で設定する。
【0016】
一方、機関回転速度Nが例えばN0(例えば、1000rpm)以上で燃料カット実行時に、触媒温度TCAが第1温度TCH1以上かつ第2温度TCH2未満であれば、触媒担体15の偏温を緩和するために、曲線Iに示すように吸入空気量をTQBCV3からTQBCV1に減少させる。機関回転速度が高いほど、触媒温度TCAが高くなり偏温による影響を受けやすいので、TQBCV3からの減少量を大きくする。
【0017】
機関回転速度Nが例えばN0以上で減速時に、触媒温度TCAがTCH2以上となると、吸入空気量Qを減少させても、外気温相当の空気が燃焼をともなわずに触媒担体15に当たると、触媒担体15が劣化しない程度に偏温を抑制することができないので、燃料カットを禁止して空燃比リッチ制御を行う。この場合の吸入空気量は、曲線IIで示すように機関回転速度Nに応じて吸入空気量TQBCV2を決定する。ここで、本実施形態では、吸入空気量TQBCV2は、触媒温度TCAが第1温度TCH1未満で燃料カットを行う場合の吸入空気量TQBCV3と同一とするが、空燃比リッチ制御において失火しない十分な空気量であればTQBCV3と同一でなくてもよい。本実施形態では、TQBCV3をTQBCV2と同一とするため、同図に示すように曲線II及びIIIは重なっている。
【0018】
(4)燃料供給制御動作
次に、図5のフローチャートに従って減速時の燃料供給制御動作を説明する。
【0019】
ステップS1では、エアフローメータ5、スロットルセンサ9、クランク角センサ14等の各センサ信号を読み込む。ステップS2では、クランク角センサ14で検出される機関回転速度Nとエアフローメータ5で検出される吸入空気量Qとから基本燃料噴射量TPを演算する。
【0020】
ステップS3では、機関回転速度N及び基本燃料噴射量TPから図3の触媒温度推定マップに基づいて触媒温度TCAを推定する。図3では、横軸は機関回転速度N、縦軸は機関負荷に対応する基本燃料噴射量TPであり、各曲線は触媒温度TCAの推定値が一定の曲線である。同図に示すように、機関回転速度N又は基本燃料噴射量TPが大きくなるほど、触媒温度TCAの推定値は高くなる。
【0021】
ステップS4では、スロットルセンサ9の信号に基づきスロットル弁6が全閉の減速状態か否かを判定する。ここで、減速状態であれば(YES)ステップS5に移行し、減速でなければ(NO)ステップS11に移行し、燃料カットをせず通常の空燃比制御を行う。
【0022】
ステップS5に移行した場合は、機関回転速度N、冷却水温度TW等に基づいて燃料カット条件が成立しているか否かを判断する。燃料カット条件が成立していない場合(NO)はステップS11の通常の空燃比制御を実行し、燃料カット条件が成立している場合はステップS6に移行する。
【0023】
ステップS6では、ステップS3で推定した触媒温度TCAと第1温度TCH1とを比較し、触媒温度TCAが第1温度TCH1以上の場合はステップS7に移行する。
【0024】
ステップS6で触媒温度TCAが第1温度TCH1未満の場合は、触媒温度TCAが低く、吸入空気量Qを減少させずに燃料カットしても、触媒担体15が劣化しない程度に偏温を抑制することが可能であり、ステップS8に移行して、燃料カットを実行する。このとき、吸入空気量を図4のTQBCV3に設定する。
【0025】
ステップS6において触媒温度TCAが第1温度TCH1以上でステップS7に進んだ場合は、さらに触媒温度TCAと第2温度TCH2とを比較する。
【0026】
ステップS7において触媒温度TCAが第2温度TCH2未満の場合は、触媒温度TCAは高いが、吸入空気量Qを減少させれば燃料カットしても、触媒担体15が劣化しない程度に偏温を抑制できるので、ステップS9に移行して、燃料カットを実行する。但し、触媒温度TCAが第1温度TCH1以上であり、触媒担体15が偏温により劣化する可能性があるので、吸入空気量をTQBCV3よりも小さいTQBCV1に設定する。
【0027】
ステップS7において触媒温度TCAが第2温度TCH2以上でステップS10に移行した場合は、吸入空気量Qを減少させても、外気温相当の空気が燃焼をともなわずに触媒担体15に当たると、触媒担体15が劣化しない程度に偏温を抑制することができない。そのため、ステップS10では、燃料カットを禁止し、吸入空気量TQBCV2で燃料供給を行って空燃比リッチ制御を実行する。
(5)まとめ
以上説明したように、本実施形態では、燃料カット時において、触媒の温度TCAが第1温度TCH1以上の場合に、図4に示すように、第1温度TCH1未満の場合よりも吸入空気量Qを減少させるので、高温の触媒担体15に当たる空気の量が抑制される。この結果空気が直接当たる触媒担体15の上流側での温度低下が緩やかになり、触媒の上流側と下流側とで偏温が大きくなるのを抑制でき、減速時の燃料カットにおいて触媒の劣化を抑制できる。
【0028】
また、触媒温度TCAが第1温度TCH1以上かつ第2温度TCH2未満の場合の吸入空気量TQBCV1を、図4に示すように機関回転速度が高いほどTQBCV3からの大きく減少させるようにしたので、運転性を可能な限り維持しつつ、触媒劣化の可能性の高い高速回転時において触媒担体15の偏温を確実に抑制することができる。
【0029】
また、図3の触媒温度推定マップから機関回転数N及び基本燃料噴射量TPに基づいて触媒温度TCAを推定するようにしたので、触媒温度TCAを直接検出するための温度センサを配置する必要がなく、コストダウンを図れる。
【0030】
さらに、触媒温度TCAがTCH2以上の場合、吸入空気量Qを減少させても、外気温相当の空気が燃焼をともなわずに触媒担体15に当たると、触媒担体15が劣化しない程度に偏温を抑制することができないので、燃料カットを禁止して空燃比リッチ制御を行う。この場合に一行程当たりの吸入空気量が燃焼限界を下回る状況で燃料が噴射されると失火のおそれがある。本実施形態では、燃料カットを禁止して空燃比リッチ制御を行う場合に、吸入空気量TQBCV2を失火防止に必要な量に設定するので、吸気不足による失火を確実に防止できる。即ち、本実施形態によれば、減速時燃料カットを行う場合には触媒劣化を抑制することができると共に、減速時燃料カットを禁止する場合には失火を防止できる。
【0031】
なお、燃料カット時には、触媒担体15の上流側と下流側との偏温に加えて、触媒担体15の同一箇所(例えば上流側端面S1)での急激な温度変化によるヒートショックによっても、触媒担体15の劣化が生じるおそれがある。本実施形態によれば、触媒温度TCAが高温の場合に吸入空気量を減少させて、大量の空気により触媒担体15が急激に温度低下するのを抑制できるため、ヒートショックによる触媒担体15の劣化も同時に抑制できる。
(6)他の実施形態
上記実施形態では、スロットル弁6がアクセルペダルに連動して開閉される機械式のものであり、スロットル弁6が全閉の減速状態か否かに基づいて減速判定を行ったが、スロットル弁6が電気的に開閉される電磁式のものである場合には、アクセルオフ信号等に基づいて減速状態の判定を行う。この場合には、減速時に燃料カットする場合に、スロットル弁6を僅かに開けて吸気を導入及び制御し、補助空気通路7及び補助空気制御弁8を設けない構成にしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る制御装置が適用される内燃機関の概略図。
【図2】触媒の温度分布図。
【図3】触媒温度推定マップ。
【図4】吸入空気量と回転速度との関係。
【図5】燃料供給動作のフローチャート。
【符号の説明】
1 機関本体
2 吸気通路
3 排気通路
4 エアクリーナ
5 エアフローメータ
6 スロットル
7 補助空気通路
8 補助空気制御弁
9 スロットルセンサ
10 燃料噴射弁
11 酸素センサ
12 触媒コンバータ
13 水温センサ
14 クランク角センサ
15 触媒担体
16 点火プラグ
17 スタートスイッチ
20 コントロールユニット
21 CPU
22 ROM
23 RAM
24 入出力ポート
Claims (7)
- 車両の減速時に燃料カットを行う燃料カット手段を備える内燃機関の制御装置において、
排気通路に配置された触媒の温度を取得する温度取得手段と、
取得された触媒の温度を第1温度と比較する第1温度比較手段と、
減速時に燃料カットを行う際、触媒の温度が第1温度以上である場合に第1温度未満の場合よりも吸入空気量を減少させる第1空気量決定手段と、
を備える内燃機関の制御装置。 - 第1空気量決定手段は、機関回転速度が高いほど吸入空気量の減少分を大きくする、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 第1空気量決定手段は、機関回転速度が所定回転速度以上である場合に、吸入空気量を減少させる、請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。
- 温度取得手段は、触媒温度を機関回転速度及び機関負荷に基づいて推定する、請求項1から3のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
- 温度取得手段は、吸入空気量及び機関回転速度に基づいて演算される基本燃料噴射量を機関負荷として用いる、請求項4に記載の内燃機関の制御装置。
- 取得された触媒の温度を前記第1温度よりも高い第2温度と比較する第2温度比較手段と、
触媒の温度が第2温度以上である場合に、減速時の燃料カットを禁止する燃料カット禁止手段と、
触媒の温度が第2温度以上である場合に、失火を起こさない範囲に吸気空気量を決定する第2空気量決定手段と、
をさらに備える請求項1から5のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。 - 前記第2空気量決定手段は、吸入空気量を、触媒の温度が第1温度未満で減速時の燃料カットを行う場合の吸入空気量と略同一に決定する、
請求項6に記載の内燃機関の制御装置。
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Cited By (2)
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WO2010113307A1 (ja) * | 2009-04-02 | 2010-10-07 | トヨタ自動車株式会社 | 車両の制御装置および制御方法 |
US20100262351A1 (en) * | 2009-04-10 | 2010-10-14 | Dan Nagashima | Engine control system and method for controlling engine air flow during deceleration fuel cut |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010113307A1 (ja) * | 2009-04-02 | 2010-10-07 | トヨタ自動車株式会社 | 車両の制御装置および制御方法 |
CN102369346A (zh) * | 2009-04-02 | 2012-03-07 | 丰田自动车株式会社 | 车辆的控制装置以及控制方法 |
JP5257509B2 (ja) * | 2009-04-02 | 2013-08-07 | トヨタ自動車株式会社 | 車両の制御装置および制御方法 |
US8596041B2 (en) | 2009-04-02 | 2013-12-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device and control method for vehicle |
US20100262351A1 (en) * | 2009-04-10 | 2010-10-14 | Dan Nagashima | Engine control system and method for controlling engine air flow during deceleration fuel cut |
US8219300B2 (en) * | 2009-04-10 | 2012-07-10 | Honda Motor Co., Ltd. | Engine control system and method for controlling engine air flow during deceleration fuel cut |
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