JP2008267294A - Control system of internal combustion engine - Google Patents

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JP2008267294A
JP2008267294A JP2007112351A JP2007112351A JP2008267294A JP 2008267294 A JP2008267294 A JP 2008267294A JP 2007112351 A JP2007112351 A JP 2007112351A JP 2007112351 A JP2007112351 A JP 2007112351A JP 2008267294 A JP2008267294 A JP 2008267294A
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Satoshi Watanabe
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology capable of further surely restraining the deterioration in emission in a state of recognizing that an exhaust emission control catalyst of an internal combustion engine is deteriorated or possibly deteriorated. <P>SOLUTION: This control system of the internal combustion engine can advance the ignition timing of a spark plug forward more than MBT being the ignition timing capable of substantially maximizing torque of the internal combustion engine, and restrains an increase in HC in exhaust gas by advancing the ignition timing forward more than MBT (S104), when recognizing that the exhaust emission control catalyst of the internal combustion engine is deteriorated (S102), in cold starting (S101). <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、火花点火式の内燃機関を制御するシステムに関する。   The present invention relates to a system for controlling a spark ignition type internal combustion engine.

自動車の内燃機関から排出される排気中の有害成分(例えば、HC,CO,NOx)の規制が強化されるに伴い、排気中の有害成分を排気浄化触媒によって浄化する技術が提案されている。ここで、排気浄化触媒としては、代表的なものにNOxの還元と、HC,COの酸化処理を同時に処理する三元触媒などを例示できる。   As regulations on harmful components (for example, HC, CO, NOx) in exhaust discharged from an internal combustion engine of an automobile are strengthened, a technology for purifying harmful components in exhaust with an exhaust purification catalyst has been proposed. Here, a typical example of the exhaust purification catalyst is a three-way catalyst that simultaneously processes NOx reduction and HC and CO oxidation.

この排気浄化触媒は、経年変化や熱劣化によりその浄化能力が劣化する場合があり、排気浄化触媒の浄化能力が劣化した場合には、排気中のHCなどの浄化効率が低下し、内燃機関におけるエミッションが悪化する場合があった。   This exhaust purification catalyst may have its purification capability deteriorated due to secular change or thermal degradation. When the purification capability of the exhaust purification catalyst deteriorates, the purification efficiency of HC or the like in the exhaust gas decreases, and the internal combustion engine Emissions sometimes worsened.

一方従来、火花点火式の内燃機関において、点火時期を、MBT(Minimum spark advance for Best Torque)より前へ進角させることにより、冷却水の温度上昇を促進し、以
て内燃機関の暖機性を向上させる技術が知られている(例えば、特許文献1を参照。)。上記した従来の技術は内燃機関の暖機性は考慮しているものの、内燃機関のエミッションを向上させる点については考慮されていない。
特開2000−240547号公報 特開2006−057494号公報 特開2001−059444号公報
On the other hand, in the conventional spark ignition type internal combustion engine, the ignition timing is advanced ahead of MBT (Minimum spark advance for Best Torque), thereby promoting the temperature rise of the cooling water, and thus the warming up of the internal combustion engine. There is known a technique for improving (see, for example, Patent Document 1). Although the above-described conventional technology considers the warm-up property of the internal combustion engine, it does not consider the point of improving the emission of the internal combustion engine.
JP 2000-240547 A JP 2006-057494 A JP 2001-059444 A

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気浄化触媒の劣化または劣化の可能性が認められた状態において、エミッションの悪化をより確実に抑制できる技術を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and a purpose thereof is a technology that can more reliably suppress deterioration of emissions in a state where deterioration or possibility of deterioration of an exhaust purification catalyst of an internal combustion engine is recognized. Is to provide.

本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関におけるトルクが略最大となる点火時期であるMBTより前まで点火時期を進角させることができる内燃機関の制御システムにおいて、内燃機関の排気浄化触媒について劣化または劣化の可能性が検出された場合に、点火時期をMBTより前へ進角させることにより排気中のHCの増大を抑制することを最大の特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides an internal combustion engine control system capable of advancing the ignition timing before MBT, which is the ignition timing at which the torque in the internal combustion engine becomes substantially maximum. The greatest feature is to suppress the increase in HC in the exhaust gas by advancing the ignition timing before the MBT when the purification catalyst is deteriorated or the possibility of deterioration is detected.

より詳しくは、火花点火式の内燃機関の点火時期をMBTより前へ進角させる過進角手段と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ該排気通路を通過する排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の浄化能力の劣化または劣化の可能性を判定する浄化能力劣化判定手段と、を備え、
前記浄化能力劣化判定手段が前記排気浄化触媒の浄化能力が劣化しているまたは劣化の可能性があると判定した場合には、前記過進角手段により前記点火時期をMBTより前へ進角させることを特徴とする。
More specifically, an over-advance means for advancing the ignition timing of the spark ignition type internal combustion engine before MBT,
An exhaust purification catalyst that is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and purifies exhaust gas passing through the exhaust passage;
Purification capacity deterioration determination means for determining deterioration or possibility of deterioration of the purification capacity of the exhaust purification catalyst,
When the purification capacity deterioration determining means determines that the purification capacity of the exhaust purification catalyst has deteriorated or is likely to deteriorate, the ignition timing is advanced before MBT by the over-advance angle means. It is characterized by that.

ここで、内燃機関の気筒内の壁面に付着した燃料または付着する前の燃料(以下、これらを総称して「筒内付着燃料」と称する。)が、燃焼に供されることなく未燃のまま気筒
内から排出される場合がある。その際、内燃機関の排気系に配置された排気浄化触媒が経年変化や熱劣化によって浄化能力が低下した状態にあると、前記した未燃燃料成分が触媒において浄化されずに外部に放出される場合があった。その結果、エミッションが悪化する場合があった。
Here, the fuel adhering to the wall surface in the cylinder of the internal combustion engine or the fuel before adhering (hereinafter collectively referred to as “in-cylinder adhering fuel”) is not burned without being used for combustion. In some cases, the cylinder is discharged from the cylinder. At that time, if the exhaust purification catalyst disposed in the exhaust system of the internal combustion engine is in a state in which the purification capability is lowered due to aging or thermal deterioration, the above-mentioned unburned fuel component is released to the outside without being purified in the catalyst. There was a case. As a result, emission may be deteriorated.

これに対し、本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、火花点火式の内燃機関において点火時期がMBTより前へ進角(以下、「過進角」と称する)されると、気筒内から排出される未燃燃料成分(例えば、HC。以下では単純に「HC」と略す。)が著しく減少することが見出された。   In contrast, as a result of the inventor's earnest experiment and verification, when the ignition timing is advanced to the front of MBT (hereinafter referred to as “over-advanced angle”) in a spark ignition type internal combustion engine, the cylinder It has been found that unburned fuel components (eg, HC; hereinafter simply abbreviated as “HC”) discharged from within are significantly reduced.

これは、点火時期が過進角された場合は、圧縮上死点前に燃焼する混合気の量が増加するため、混合気の燃焼による昇圧・昇温効果がピストンの上昇動作による昇圧・昇温効果に加わって気筒内の圧力(以下、「筒内圧」と称する)及び筒内温度のピーク値が高められ、筒内付着燃料、および/または気筒内の壁面に付着する前の燃料の気化及び酸化が促進されることに因ると考えられる。   This is because, when the ignition timing is over-advanced, the amount of the air-fuel mixture that burns before compression top dead center increases. In addition to the temperature effect, the pressure in the cylinder (hereinafter referred to as “in-cylinder pressure”) and the peak value of the in-cylinder temperature are increased, and the fuel adhering to the cylinder and / or the fuel before adhering to the wall surface in the cylinder is vaporized. It is considered that the oxidation is promoted.

そこで、本発明に係る内燃機関の制御システムは、内燃機関において排気浄化触媒の浄化能力の劣化しているまたは、劣化の可能性があると判定された場合に、内燃機関の点火時期を過進角させることにより内燃機関から排出されるHCの低減を図ることとした。   In view of this, the control system for an internal combustion engine according to the present invention causes the ignition timing of the internal combustion engine to advance excessively when it is determined that the purification capability of the exhaust purification catalyst has deteriorated or is likely to deteriorate in the internal combustion engine. The HC discharged from the internal combustion engine is reduced by making the angle.

これによれば、内燃機関の排気浄化触媒の浄化能力が低下した際に、点火時期が過進角されることによって筒内温度のピーク値が高められ、気筒内における筒内付着燃料の酸化または気化が促進されるので、内燃機関から排出されるHCの量が低減する。そうすると、排気浄化触媒の浄化能力が低下した場合であっても、排気浄化触媒で浄化されずに外部に放出されるHCを低減することができる。その結果、エミッションの悪化を抑制することができる。   According to this, when the purification capacity of the exhaust purification catalyst of the internal combustion engine is reduced, the peak value of the in-cylinder temperature is increased by over-advancing the ignition timing, and oxidation of in-cylinder attached fuel in the cylinder or Since vaporization is promoted, the amount of HC discharged from the internal combustion engine is reduced. Then, even if the purification capability of the exhaust purification catalyst is reduced, it is possible to reduce HC released to the outside without being purified by the exhaust purification catalyst. As a result, emission deterioration can be suppressed.

また、本発明においては、前記排気浄化触媒の暖機時において、
前記浄化能力劣化判定手段が前記排気浄化触媒の浄化能力が劣化していると判定した場合には、
前記過進角手段によって、前記点火時期をMBTより前であって、前記内燃機関の気筒内の圧力がTDC付近で最高となる点火時期まで進角させるようにしてもよい。
In the present invention, when the exhaust purification catalyst is warmed up,
When the purification capability deterioration determining means determines that the purification capability of the exhaust purification catalyst has deteriorated,
The over-advance means may advance the ignition timing to an ignition timing that is before MBT and at which the pressure in the cylinder of the internal combustion engine is highest near TDC.

ここで、冷間時において排気浄化触媒の暖機を行う場合、一般的には内燃機関における点火時期を遅角するとともに吸入空気量を増量する制御が行なわれることが多い。これは、内燃機関から排出されるHCが増加したとしてもより早期に排気浄化触媒を暖機させることで、トータルとしての外部へのHCの放出量を低減しようとするものである。しかし、このような制御を行った場合、排気浄化触媒の浄化能力が低下した状態においては、暖機による大幅な浄化能力の改善が見込めないため、トータルとしての外部へのHCの放出量が却って増加してしまう場合があった。   Here, when the exhaust purification catalyst is warmed up in the cold state, generally, control is often performed to retard the ignition timing in the internal combustion engine and increase the intake air amount. This is intended to reduce the total amount of released HC to the outside by warming up the exhaust purification catalyst earlier even if HC discharged from the internal combustion engine increases. However, when such control is performed, in a state where the purification capacity of the exhaust purification catalyst is lowered, since a significant improvement in purification capacity due to warm-up cannot be expected, the total amount of HC released to the outside There was a case where it increased.

そこで、本発明においては、排気浄化触媒の暖機時において、浄化能力劣化判定手段が排気浄化触媒の浄化能力が劣化していると判定した場合には、内燃機関の点火時期をMBTより前の点火時期であって、内燃機関の気筒内の圧力がTDC付近で最高となる点火時期まで進角させることとした。   Therefore, in the present invention, when the purification capacity deterioration determining means determines that the purification capacity of the exhaust purification catalyst has deteriorated when the exhaust purification catalyst is warmed up, the ignition timing of the internal combustion engine is set to be earlier than MBT. The ignition timing is advanced to an ignition timing at which the pressure in the cylinder of the internal combustion engine becomes maximum near TDC.

ここで、内燃機関の点火時期をMBTより前の点火時期であって、内燃機関の気筒内の圧力がTDC付近で最高となる点火時期まで進角させた場合には、内燃機関の燃焼室温度のピーク値を略最高とすることができることが分かっている。従って、本発明においては、内燃機関から排出されるHCの量を最も効率よく低減することができる。   Here, when the ignition timing of the internal combustion engine is an ignition timing before MBT, and the ignition pressure is advanced to an ignition timing at which the pressure in the cylinder of the internal combustion engine becomes maximum near TDC, the combustion chamber temperature of the internal combustion engine It has been found that the peak value of can be made substantially high. Therefore, in the present invention, the amount of HC discharged from the internal combustion engine can be reduced most efficiently.

そうすると、排気浄化触媒の浄化能力が低下しており且つ、排気浄化触媒の暖機中という不利な条件でも、排気浄化触媒で浄化されずに外部に放出されるHCの量をより確実に低減することができる。   As a result, the amount of HC released outside without being purified by the exhaust purification catalyst is more reliably reduced even under the disadvantageous condition that the exhaust purification catalyst has a reduced purification capacity and the exhaust purification catalyst is warming up. be able to.

また、本発明によれば、前記内燃機関の燃焼室への燃料供給を停止する燃料カット手段をさらに備え、
前記排気浄化触媒の温度が所定温度以上であることが検出されることにより、前記浄化能力劣化判定手段が、所定のリーン雰囲気の状態では前記排気浄化触媒の浄化能力が劣化する可能性があると判定した場合には、
前記燃料カット手段による前記燃焼室への燃料供給の停止を禁止するとともに、前記過進角手段により前記内燃機関の点火時期をMBTより前へ進角させるようにしてもよい。
In addition, according to the present invention, further comprising a fuel cut means for stopping fuel supply to the combustion chamber of the internal combustion engine,
When it is detected that the temperature of the exhaust purification catalyst is equal to or higher than a predetermined temperature, the purification capability deterioration determining means may deteriorate the purification capability of the exhaust purification catalyst in a predetermined lean atmosphere. If judged,
While stopping the fuel supply to the combustion chamber by the fuel cut means may be prohibited, the ignition timing of the internal combustion engine may be advanced ahead of MBT by the over advance means.

ここで、排気浄化触媒が所定温度以上の高温の状態で、例えばアクセルがOFFされたことによって燃料がカットされ、排気浄化触媒の雰囲気がリーンになった場合について考える。このような状態が長時間継続すると排気浄化触媒が高温且つ過酸素濃度の状態となり、触媒中の貴金属においてシンタリングが生じ、排気浄化触媒が劣化する可能性がある。   Here, a case is considered in which the fuel is cut and the atmosphere of the exhaust purification catalyst becomes lean, for example, when the accelerator is turned off while the exhaust purification catalyst is at a high temperature that is equal to or higher than a predetermined temperature. If such a state continues for a long time, the exhaust purification catalyst becomes a high temperature and peroxygen concentration state, sintering may occur in the noble metal in the catalyst, and the exhaust purification catalyst may deteriorate.

これを抑制するため、排気浄化触媒が所定温度以上の高温の状態では、従来からアクセルがOFFされた場合にも、燃料カットを禁止して、失火が生じない程度の吸気と燃料とを燃焼室に供給し、燃焼を継続する触媒劣化抑制制御を実施することが多かった。   In order to suppress this, when the exhaust purification catalyst is at a temperature higher than the predetermined temperature, even if the accelerator is turned off, the fuel cut is prohibited and the intake air and fuel are not allowed to misfire. In many cases, the catalyst deterioration suppression control for continuing the combustion is performed.

そして、この場合は、大量の酸素が排気浄化触媒に流入しても劣化が促進されない程度の温度まで排気浄化触媒の温度が低下した時点で、燃料カットを実行することとしていた。また、触媒劣化抑制制御を行う場合には、これと併せて、内燃機関における点火時期はMBTより遅角側に制御して発生トルクを低下させ、減速感が損なわれないようにすることが多かった。   In this case, the fuel cut is executed when the temperature of the exhaust purification catalyst is lowered to a temperature at which deterioration is not promoted even if a large amount of oxygen flows into the exhaust purification catalyst. In addition, when performing catalyst deterioration suppression control, in conjunction with this, the ignition timing in the internal combustion engine is often controlled to be retarded from the MBT to reduce the generated torque so that the feeling of deceleration is not impaired. It was.

しかし、上記のような、触媒劣化抑制制御と、点火時期をMBTより遅角側にする制御との組合せにおいては、排気浄化触媒の温度が高温に維持される時間が長くなり、燃料カットに移行できる程度まで排気浄化触媒の温度が低下するのに時間がかかるため、燃費の点で不利となる場合があった。また、排気浄化触媒の温度が高温に維持される時間が長くなるので、触媒の劣化抑制の点からも不利となる場合があった。   However, in the combination of the catalyst deterioration suppression control and the control for setting the ignition timing to the retard side from the MBT as described above, the time during which the temperature of the exhaust purification catalyst is maintained at a high temperature becomes longer, and the process shifts to fuel cut. Since it takes time to lower the temperature of the exhaust purification catalyst to the extent possible, it may be disadvantageous in terms of fuel consumption. Further, since the time during which the temperature of the exhaust purification catalyst is maintained at a high temperature becomes longer, it may be disadvantageous in terms of suppressing the deterioration of the catalyst.

これに対し、本発明においては、排気浄化触媒の温度が所定温度以上であり、浄化能力劣化判定手段が、アクセルがOFFされた状態などのリーン雰囲気の状態では排気浄化触媒の浄化能力が劣化する可能性があると判定した場合には、内燃機関の燃焼室への燃料供給の停止を禁止するとともに、過進角手段により内燃機関の点火時期をMBTより前へ進角させるようにした   In contrast, in the present invention, the purification performance of the exhaust purification catalyst deteriorates when the temperature of the exhaust purification catalyst is equal to or higher than the predetermined temperature and the purification capability deterioration determination means is in a lean atmosphere such as the accelerator is turned off. When it is determined that there is a possibility, the stop of fuel supply to the combustion chamber of the internal combustion engine is prohibited, and the ignition timing of the internal combustion engine is advanced ahead of MBT by the over-advance means.

そうすれば、まず燃料カットを禁止することで、大量の酸素が排気浄化装置に流入することを抑制できる。また、内燃機関の点火時期をMBTより前へ進角させることにより排気浄化触媒に流入するHCを低減できるとともに、内燃機関における発生トルクを低下させ、且つ排気ガス温度を低下させることができる。従って、運転者に与える減速感を維持できるとともに、排気浄化触媒の温度を速やかに低下させることができる。   Then, by prohibiting the fuel cut, a large amount of oxygen can be prevented from flowing into the exhaust purification device. Further, by advancing the ignition timing of the internal combustion engine ahead of MBT, it is possible to reduce HC flowing into the exhaust purification catalyst, reduce the generated torque in the internal combustion engine, and reduce the exhaust gas temperature. Therefore, the feeling of deceleration given to the driver can be maintained, and the temperature of the exhaust purification catalyst can be quickly reduced.

そうすると、燃料カットに移行するまでの時間を短縮することができるので、燃費を向上させることができ、より確実に排気浄化触媒の劣化を抑制することができる。なお、上記において所定温度とは、排気浄化触媒がこの温度以上の状態で、大量の酸素が流入する
ことにより、当該排気浄化触媒の浄化能力が劣化するおそれが生じると判断される閾値としての触媒温度であり、予め実験などによって求められる。また、所定のリーン雰囲気とは、燃料カットにより排気の酸素濃度が上昇した状態を意味する。
If it does so, since time until it transfers to a fuel cut can be shortened, a fuel consumption can be improved and deterioration of an exhaust gas purification catalyst can be suppressed more reliably. Note that, in the above, the predetermined temperature is a catalyst as a threshold value that is determined that there is a possibility that the purification ability of the exhaust purification catalyst is deteriorated when a large amount of oxygen flows when the exhaust purification catalyst is at or above this temperature. The temperature, which is obtained in advance by experiments or the like. In addition, the predetermined lean atmosphere means a state in which the oxygen concentration of exhaust gas has increased due to fuel cut.

また、本発明においては、火花点火式の内燃機関の点火時期をMBTより前へ進角させる過進角手段と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ排気通路を通過する排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記内燃機関に係る所定の減速状態においては、前記内燃機関の燃焼室への燃料供給を停止する燃料カット手段と、を備え、
前記所定の減速状態において、前記排気浄化触媒が所定温度以上の高温状態である場合には、前記排気浄化触媒の浄化能力の劣化を抑制するために前記燃料カット手段による前記燃焼室への燃料供給の停止を禁止するとともに、前記過進角手段によって前記内燃機関の点火時期をMBTより前へ進角させるようにしてもよい。
Further, in the present invention, over-advance means for advancing the ignition timing of the spark ignition type internal combustion engine before MBT,
An exhaust purification catalyst for purifying exhaust gas that is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine and passes through the exhaust passage;
A fuel cut means for stopping fuel supply to a combustion chamber of the internal combustion engine in a predetermined deceleration state related to the internal combustion engine;
In the predetermined deceleration state, when the exhaust purification catalyst is in a high temperature state equal to or higher than a predetermined temperature, fuel supply to the combustion chamber by the fuel cut means is performed in order to suppress deterioration of the purification capability of the exhaust purification catalyst. May be prohibited, and the ignition timing of the internal combustion engine may be advanced before MBT by the over advance angle means.

これによっても、排気浄化触媒が所定温度以上の高温状態で所定の減速状態となった場合に、燃料カットを禁止して、大量の酸素が排気浄化触媒に流入することを抑制できる。また、内燃機関の点火時期をMBTより前へ進角させることにより排気浄化触媒に流入するHCを低減できるとともに、発生トルクを低下させ、且つ排気ガス温度を低下させることができる。従って、運転者に与える減速感を維持することができるとともに、排気浄化触媒の温度を速やかに低下させることができる。   This also prohibits the fuel cut when the exhaust purification catalyst is in a predetermined deceleration state at a high temperature that is equal to or higher than the predetermined temperature, thereby suppressing a large amount of oxygen from flowing into the exhaust purification catalyst. Further, by advancing the ignition timing of the internal combustion engine ahead of MBT, HC flowing into the exhaust purification catalyst can be reduced, the generated torque can be reduced, and the exhaust gas temperature can be reduced. Therefore, the feeling of deceleration given to the driver can be maintained, and the temperature of the exhaust purification catalyst can be quickly reduced.

なお、ここにおいて所定の減速状態とは、例えばアクセルOFFや、車輌の最高速度リミッタであり、燃料カットを伴う減速状態を意味している。また、所定温度とは、排気浄化触媒がこの温度以上の状態で、大量の酸素が流入することにより、当該排気浄化触媒の浄化能力が劣化するおそれが生じると判断される閾値としての触媒温度であり、予め実験などによって求められる。   Here, the predetermined deceleration state is, for example, an accelerator-off state or a vehicle maximum speed limiter, which means a deceleration state with a fuel cut. The predetermined temperature is a catalyst temperature as a threshold at which it is judged that there is a possibility that the purification ability of the exhaust purification catalyst will deteriorate when a large amount of oxygen flows when the exhaust purification catalyst is above this temperature. Yes, it is obtained in advance through experiments.

なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。   The means for solving the problems in the present invention can be used in combination as much as possible.

本発明によれば、内燃機関の排気浄化触媒の劣化または劣化の可能性が認められた状態において、エミッションの悪化をより確実に抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to more reliably suppress the deterioration of emissions in a state where the deterioration or possibility of deterioration of the exhaust purification catalyst of the internal combustion engine is recognized.

以下、本発明の具体的な実施形態について図に基づいて説明する。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施例における内燃機関の制御システムの概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、複数の気筒2を有する4ストロークサイクルの火花点火式の内燃機関(ガソリンエンジン)である。内燃機関1の気筒2は、吸気ポート3を介して吸気通路30に接続されるとともに、排気ポート4を介して排気通路40に接続されている。   FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine control system according to the present embodiment. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a four-stroke cycle spark ignition type internal combustion engine (gasoline engine) having a plurality of cylinders 2. The cylinder 2 of the internal combustion engine 1 is connected to the intake passage 30 through the intake port 3 and is connected to the exhaust passage 40 through the exhaust port 4.

吸気ポート3には、気筒2内へ向かって燃料を噴射する燃料噴射弁5が設けられている。吸気通路30には、該吸気通路30内を流通する空気量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より下流の吸気通路30には、該吸気通路30内の圧力(吸気圧)を測定する吸気圧センサ7が設けられている。スロットル弁6より上流の吸気通路30には、該吸気通路30を流れる空気量を測定するエアフローメータ8が設けられている。   The intake port 3 is provided with a fuel injection valve 5 that injects fuel into the cylinder 2. The intake passage 30 is provided with a throttle valve 6 that controls the amount of air flowing through the intake passage 30. An intake pressure sensor 7 that measures the pressure (intake pressure) in the intake passage 30 is provided in the intake passage 30 downstream of the throttle valve 6. An air flow meter 8 that measures the amount of air flowing through the intake passage 30 is provided in the intake passage 30 upstream of the throttle valve 6.

一方、排気通路40には、排気浄化装置9が配置されている。排気浄化装置9は、三元触媒などの触媒を排気浄化触媒として具備し、所定の活性温度域にある時に排気を浄化する。排気通路40における排気浄化装置9の上流側には、排気浄化装置9に流入する排気の空燃比を測定する空燃比センサ21が設けられている。また、排気通路40における排気浄化装置9の下流側には、排気浄化装置9から排出される排気の酸素濃度を測定するOセンサ22及び、排気浄化装置9から排出される排気の温度を測定することで、排気浄化装置9内の触媒の温度を検出する触媒温度センサ23が設けられている。 On the other hand, an exhaust purification device 9 is disposed in the exhaust passage 40. The exhaust purification device 9 includes a catalyst such as a three-way catalyst as an exhaust purification catalyst, and purifies exhaust when it is in a predetermined activation temperature range. An air-fuel ratio sensor 21 that measures the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification device 9 is provided on the upstream side of the exhaust purification device 9 in the exhaust passage 40. Further, on the downstream side of the exhaust purification device 9 in the exhaust passage 40, an O 2 sensor 22 that measures the oxygen concentration of the exhaust discharged from the exhaust purification device 9 and the temperature of the exhaust discharged from the exhaust purification device 9 are measured. Thus, a catalyst temperature sensor 23 for detecting the temperature of the catalyst in the exhaust purification device 9 is provided.

また、内燃機関1には、気筒2内に臨む吸気ポート3の開口端を開閉する吸気弁10と、気筒2内に臨む排気ポート4の開口端を開閉する排気弁11が設けられている。これら吸気弁10と排気弁11は、吸気側カムシャフト12と排気側カムシャフト13によりそれぞれ開閉駆動される。   Further, the internal combustion engine 1 is provided with an intake valve 10 that opens and closes an open end of the intake port 3 facing the cylinder 2 and an exhaust valve 11 that opens and closes an open end of the exhaust port 4 facing the cylinder 2. The intake valve 10 and the exhaust valve 11 are driven to open and close by an intake camshaft 12 and an exhaust camshaft 13, respectively.

気筒2の上部には、該気筒2内の混合気に点火する点火プラグ14が配置されている。また、気筒2内にはピストン15が摺動自在に挿入されている。ピストン15はコネクティングロッド16を介してクランクシャフト17と接続されている。   A spark plug 14 for igniting the air-fuel mixture in the cylinder 2 is disposed at the upper part of the cylinder 2. A piston 15 is slidably inserted into the cylinder 2. The piston 15 is connected to the crankshaft 17 via a connecting rod 16.

クランクシャフト17の近傍には、該クランクシャフト17の回転角度を検出するクランクポジションセンサ18が配置されている。更に、内燃機関1には、該内燃機関1を循環する冷却水の温度を測定する水温センサ19が取り付けられている。   A crank position sensor 18 that detects a rotation angle of the crankshaft 17 is disposed in the vicinity of the crankshaft 17. Furthermore, a water temperature sensor 19 for measuring the temperature of the cooling water circulating through the internal combustion engine 1 is attached to the internal combustion engine 1.

このように構成された内燃機関1には、ECU20が併設されている。ECU20は、CPU、ROM、RAM等を備えた電子制御ユニットである。このECU20は、前述したクランクポジションセンサ18、水温センサ19、空燃比センサ21、Oセンサ22及び、触媒温度センサ23等の各種センサと電気的に接続され、各種センサの測定値を入力可能になっている。 The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 20. The ECU 20 is an electronic control unit that includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The ECU 20 is electrically connected to various sensors such as the crank position sensor 18, the water temperature sensor 19, the air-fuel ratio sensor 21, the O 2 sensor 22, and the catalyst temperature sensor 23, and can input measurement values of the various sensors. It has become.

ECU20は、前記した各種センサの測定値に基づいて燃料噴射弁5、スロットル弁6、点火プラグ14を電気的に制御する。   The ECU 20 electrically controls the fuel injection valve 5, the throttle valve 6, and the spark plug 14 based on the measured values of the various sensors described above.

ここで、内燃機関1の冷間始動時における排気浄化装置9の暖機制御について考える。すなわち、内燃機関1の冷間始動時においては、排気浄化装置9の温度も低下しているため、排気浄化装置9内の触媒が活性化しておらず、この状態でHCやNOxが内燃機関1
から排出されたとしてもこれらを充分に浄化することが困難となる。
Here, the warm-up control of the exhaust emission control device 9 when the internal combustion engine 1 is cold started will be considered. That is, when the internal combustion engine 1 is cold-started, the temperature of the exhaust purification device 9 is also lowered, so that the catalyst in the exhaust purification device 9 is not activated, and in this state HC and NOx are exchanged with the internal combustion engine 1.
Even if it is discharged from the water, it is difficult to sufficiently purify them.

従って、内燃機関1の冷間始動時においては、排気浄化装置9を可及的早期に暖機する必要がある。この排気浄化装置9の暖機のために、従来より、内燃機関1の冷間始動時のアイドル運転において、点火プラグ14の点火時期を遅角させるとともに吸入空気量を増加させる制御が行なわれていた。すなわち、点火プラグ14の点火時期を遅角させて排気温度を上昇させるとともに排気の量を増加させ、排気浄化装置9に供給する熱エネルギを増加させる制御を行っていた。   Therefore, when the internal combustion engine 1 is cold-started, it is necessary to warm up the exhaust purification device 9 as early as possible. In order to warm up the exhaust purification device 9, conventionally, in the idling operation at the time of cold start of the internal combustion engine 1, control for delaying the ignition timing of the spark plug 14 and increasing the intake air amount has been performed. It was. In other words, the ignition timing of the spark plug 14 is retarded to raise the exhaust gas temperature and to increase the amount of exhaust gas so that the heat energy supplied to the exhaust gas purification device 9 is increased.

次に、経年変化や熱劣化によって排気浄化装置9の浄化能力が劣化している場合について考える。排気浄化装置9の浄化能力が劣化した状態で、上述のように、内燃機関1の冷間始動時のアイドル運転において、点火プラグ14の点火時期を遅角させるとともに吸入空気量を増加させる制御が行なわれた場合、内燃機関1から排出されるHCの量が増加するのに対し、排気浄化装置9の浄化能力は低下しているので、排気浄化装置9で浄化されずに外部に放出されてしまうHCの量が増加してしまうおそれがあった。   Next, consider the case where the purification capability of the exhaust emission control device 9 has deteriorated due to secular change or thermal deterioration. In the idling operation at the time of cold start of the internal combustion engine 1 with the purification ability of the exhaust purification device 9 deteriorated, as described above, the control for retarding the ignition timing of the spark plug 14 and increasing the intake air amount is performed. When this is done, the amount of HC discharged from the internal combustion engine 1 is increased, whereas the purification capacity of the exhaust purification device 9 is reduced, so that it is discharged outside without being purified by the exhaust purification device 9. There was a risk that the amount of HC would increase.

これに対し、本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、火花点火式の内燃機関において点火時期がMBTより前へ進角(以下、「過進角」と称する)されると、気筒内から排出されるHCが著しく減少することが見出された。   In contrast, as a result of the inventor's earnest experiment and verification, when the ignition timing is advanced to the front of MBT (hereinafter referred to as “over-advanced angle”) in a spark ignition type internal combustion engine, the cylinder It has been found that HC discharged from within is significantly reduced.

これは、点火時期が過進角された場合は、圧縮上死点前に燃焼する混合気の量が増加するため、混合気の燃焼による昇圧・昇温効果がピストン15の上昇動作による昇圧・昇温効果に加わって気筒2内の圧力(以下、「筒内圧」と称する)及び筒内温度のピーク値が高められ、筒内付着燃料、および/または気筒2内の壁面に付着する前の燃料の気化及び酸化が促進されることに因ると考えられる。   This is because when the ignition timing is over-advanced, the amount of the air-fuel mixture combusted before the compression top dead center increases. In addition to the temperature increase effect, the peak value of the pressure in the cylinder 2 (hereinafter referred to as “in-cylinder pressure”) and the in-cylinder temperature is increased, and before adhering to the in-cylinder attached fuel and / or the wall surface in the cylinder 2. This is thought to be due to the acceleration of fuel vaporization and oxidation.

図2は、気筒2における点火時期によって、気筒2内の種々のパラメータとクランク角との関係が変化する様子を示したグラフである。横軸は内燃機関1のクランク角、縦軸は、気筒2内の各パラメータを示す。図2においては、点火プラグ14の点火がMBTより前に進角(以下、「過進角」と称する)側で行われた場合のグラフを実線で、点火がMBTで行われた場合のグラフを破線で、点火が圧縮上死点(TDC)で行われた場合のグラフを一点鎖線で示している。   FIG. 2 is a graph showing how the relationship between various parameters in the cylinder 2 and the crank angle changes depending on the ignition timing in the cylinder 2. The horizontal axis represents the crank angle of the internal combustion engine 1, and the vertical axis represents each parameter in the cylinder 2. In FIG. 2, the graph when the ignition of the spark plug 14 is performed on the advance side (hereinafter referred to as “over-advance angle”) before the MBT is indicated by a solid line, and the graph when the ignition is performed by the MBT. Is indicated by a broken line, and a graph when ignition is performed at the compression top dead center (TDC) is indicated by a one-dot chain line.

点火時期が過進角された場合は、点火時期がMBTに設定された場合及び点火時期が圧縮上死点(TDC)に設定された場合に比べ、圧縮上死点前に燃焼される混合気の量が多くなる。このため、混合気の燃焼により発生する熱エネルギのピーク(図2中の熱発生率、発生熱量、及び燃焼質量割合を参照)が圧縮上死点前へシフトする。   When the ignition timing is over-advanced, the air-fuel mixture burned before the compression top dead center is compared to when the ignition timing is set to MBT and when the ignition timing is set to compression top dead center (TDC). The amount of increases. For this reason, the peak of heat energy generated by the combustion of the air-fuel mixture (see the heat generation rate, generated heat amount, and combustion mass ratio in FIG. 2) shifts to before the compression top dead center.

よって、混合気の燃焼による昇温・昇圧効果と、ピストンの上昇動作(下死点から上死点へ向かう動作)による圧縮効果との相乗効果により、圧縮行程から膨張行程までの期間における筒内圧及び筒内温度のピーク値が大幅に上昇する。なお、点火時期のMBTより前への過進角はECU20の指令によって実行されるので、本実施例において過進角手段はECU20を含んで構成される。   Therefore, in-cylinder pressure during the period from the compression stroke to the expansion stroke is obtained by a synergistic effect of the temperature increase / pressure increase effect due to the combustion of the air-fuel mixture and the compression effect due to the piston ascending operation (operation from bottom dead center to top dead center) In addition, the peak value of the in-cylinder temperature increases significantly. Note that, since the excessive advance angle of the ignition timing before the MBT is executed according to a command from the ECU 20, the excessive advance means includes the ECU 20 in this embodiment.

本実施例においては、上述の現象を利用して、排気浄化装置9が劣化している場合における内燃機関1の冷間始動時に、内燃機関1の点火時期をMBTよりさらに進角させることにより、内燃機関1から排出されるHCの量を低減して、排気浄化装置9で浄化されずに外部に放出されるHCの量を低減することとした。   In the present embodiment, by using the above-described phenomenon, the ignition timing of the internal combustion engine 1 is further advanced from the MBT at the cold start of the internal combustion engine 1 when the exhaust purification device 9 is deteriorated. The amount of HC discharged from the internal combustion engine 1 is reduced, and the amount of HC released outside without being purified by the exhaust purification device 9 is reduced.

図3には、気筒2における点火時期とトルク及び、筒内最高温度との関係のグラフを示す。横軸は点火プラグ14の点火時期、縦軸はトルク及び筒内最高温度である。図3から分かるように、内燃機関1で発生するトルクは、点火時期をMBTとした場合が最も大きくなる。点火時期をMBTの前へ進角していくと、トルクは低下していく一方、筒内最高温度は上昇し、ST1で最高となる。   FIG. 3 shows a graph of the relationship between the ignition timing and torque in the cylinder 2 and the maximum in-cylinder temperature. The horizontal axis represents the ignition timing of the spark plug 14, and the vertical axis represents the torque and the maximum temperature in the cylinder. As can be seen from FIG. 3, the torque generated in the internal combustion engine 1 is greatest when the ignition timing is MBT. As the ignition timing is advanced to the front of MBT, the torque decreases while the in-cylinder maximum temperature increases and reaches the highest in ST1.

このように、点火時期をMBTより前まで進角させることにより、筒内最高温度を上昇させることができ、内燃機関1の冷間始動時に内燃機関1から排出されるHCの量を低減でき、排気浄化装置9の劣化に起因するエミッションの悪化を抑制できる。   Thus, by advancing the ignition timing to before MBT, the in-cylinder maximum temperature can be increased, and the amount of HC discharged from the internal combustion engine 1 when the internal combustion engine 1 is cold started can be reduced. It is possible to suppress the deterioration of the emission due to the deterioration of the exhaust purification device 9.

なお、本実施例において点火時期を過進角させる際の目標の点火時期は、特に、図4に示すような、TDCにおいて筒内圧が最高になるような点火時期とした。この点火時期は、図3において、筒内最高温度が最も高くなる点火時期であるST1に相当することが分かっており、点火時期をこのように定めることで、最も効率よく内燃機関1から排出されるHCの量を低減することができる。   In the present embodiment, the target ignition timing when the ignition timing is over-advanced is particularly an ignition timing at which the in-cylinder pressure becomes maximum at TDC as shown in FIG. It is known that this ignition timing corresponds to ST1 that is the ignition timing at which the maximum in-cylinder temperature becomes the highest in FIG. 3, and by setting the ignition timing in this way, it is most efficiently discharged from the internal combustion engine 1. It is possible to reduce the amount of HC.

但し、点火時期を過剰に進角させ、運転状態によって定まる失火限界点火時期(ST2
)を超えてしまうと、失火の危険性が大きくなるので、点火時期が失火限界点火時期(ST2)より進角側とならないようにする必要がある。また、同様に、点火時期が、運転状態によって定まるノック限界点火時期(ST3)より進角側となると、ノッキングが発生する危険性が大きくなるので、点火時期がノック限界点火時期より進角側にならないようにする必要がある。従って、本実施例においては、図3の下段のグラフにも示すように、ST1、ST2、ST3をそれぞれ導出し、この3つの点火時期のうち最も遅角側の点火時期まで、点火プラグ14の点火時期を進角させることとした。図5には、それぞれ、内燃機関1の運転状態とST1、ST2、ST3との関係のマップの基礎となるグラフの例を示す。
However, the ignition timing is excessively advanced, and the misfire limit ignition timing (ST2) determined by the operating state.
), The risk of misfire increases, so it is necessary to prevent the ignition timing from being advanced from the misfire limit ignition timing (ST2). Similarly, if the ignition timing is advanced from the knock limit ignition timing (ST3) determined by the operating state, the risk of knocking increases, so the ignition timing is advanced from the knock limit ignition timing. It is necessary not to become. Accordingly, in this embodiment, as shown in the lower graph of FIG. 3, ST1, ST2, and ST3 are derived, respectively, and the ignition plug 14 of the spark plug 14 is reached up to the most retarded ignition timing among the three ignition timings. The ignition timing was advanced. FIG. 5 shows examples of graphs that serve as the basis of maps of the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and ST1, ST2, and ST3, respectively.

次に、図6には、本実施例における触媒劣化時暖機ルーチンについてのフローチャートを示す。本ルーチンは、ECU20のROMに記憶されたプログラムであり、内燃機関1の稼動中はECU20によって、所定期間毎に実行される。   Next, FIG. 6 shows a flowchart of the catalyst deterioration warm-up routine in this embodiment. This routine is a program stored in the ROM of the ECU 20, and is executed by the ECU 20 every predetermined period while the internal combustion engine 1 is in operation.

本ルーチンが実行されると、まずS101において冷間始動時かどうかが判定される。具体的には、冷却水温センサ19の出力信号をECU20に読み込み、予め定められた判定温度と比較することによって判定してもよい。S101において冷間始動時でないと判定された場合には、そのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、S101において冷間始動時であると判定された場合には、S102に進む。   When this routine is executed, it is first determined in S101 whether or not it is a cold start. Specifically, it may be determined by reading the output signal of the coolant temperature sensor 19 into the ECU 20 and comparing it with a predetermined determination temperature. If it is determined in S101 that it is not during a cold start, this routine is immediately terminated. On the other hand, if it is determined in S101 that the engine is cold starting, the process proceeds to S102.

S102においては、排気浄化装置9の触媒の浄化能力が劣化していると判定済みか否かが判定される。具体的には、排気浄化装置9の上流側の空燃比センサ21と、排気浄化装置9の下流側のOセンサ22との出力信号から得られる、排気浄化装置9の前後におけるHC濃度の差に基づいて、前回の内燃機関1の運転中において触媒の浄化能力の劣化が検出されていたかどうかによって判定してもよい。ここで、触媒の浄化能力が劣化していると判定済みでないとされた場合には、S103に進む。一方、触媒の浄化能力が劣化していると判定済みであるとされた場合には、S104に進む。 In S102, it is determined whether or not it is determined that the catalyst purification capacity of the exhaust purification device 9 has deteriorated. Specifically, the difference in the HC concentration before and after the exhaust purification device 9 obtained from the output signals of the air-fuel ratio sensor 21 upstream of the exhaust purification device 9 and the O 2 sensor 22 downstream of the exhaust purification device 9. Based on the above, determination may be made based on whether or not deterioration of the purification capacity of the catalyst has been detected during the previous operation of the internal combustion engine 1. Here, when it is determined that the purification ability of the catalyst has not been deteriorated, the process proceeds to S103. On the other hand, if it is determined that the purification capacity of the catalyst has deteriorated, the process proceeds to S104.

S103においては、内燃機関1における点火プラグ14の点火時期が遅角されるとともに、吸入空気量が増加される。これにより、排気浄化装置9に排気から供給される熱エネルギを増加させる。すなわち、内燃機関1からのHC排出量を増加させてでも、早期に触媒を暖機する制御を選択する。なお、ここで吸入空気量を制御することによって内燃機関1のアイドル回転数をフィードバック制御し、触媒暖機時に適正な目標アイドル回転数に維持するようにしてもよい。S103の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。   In S103, the ignition timing of the spark plug 14 in the internal combustion engine 1 is retarded and the intake air amount is increased. Thereby, the thermal energy supplied from the exhaust gas to the exhaust gas purification device 9 is increased. That is, even if the amount of HC emission from the internal combustion engine 1 is increased, the control for warming up the catalyst at an early stage is selected. Here, it is also possible to feedback control the idle speed of the internal combustion engine 1 by controlling the intake air amount so as to maintain an appropriate target idle speed when the catalyst is warmed up. When the process of S103 is completed, this routine is temporarily ended.

S104においては、内燃機関1における点火プラグ14の点火時期をMBTより前まで進角させて、気筒2内の温度のピーク値を高めて、内燃機関1から排出されるHCの量自体を減少させる。これにより、排気浄化装置9の触媒の浄化能力が劣化していたとしてもHCが排気浄化装置9で浄化されずに外部に放出されることを抑制する。なお、ここでも、点火時期を過進角させるとともに吸入空気量を制御することによって、内燃機関1のアイドル回転数をフィードバック制御し、触媒暖機時に適正な目標アイドル回転数に維持するようにしてもよい。その場合のアイドル回転数は例えば1500rpm程度でもよい。S104の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。   In S104, the ignition timing of the spark plug 14 in the internal combustion engine 1 is advanced to a point before MBT, the peak value of the temperature in the cylinder 2 is increased, and the amount of HC discharged from the internal combustion engine 1 itself is reduced. . Thereby, even if the purification capacity of the catalyst of the exhaust purification device 9 is deteriorated, HC is prevented from being released to the outside without being purified by the exhaust purification device 9. In this case, too, the ignition timing is over-advanced and the intake air amount is controlled so that the idle speed of the internal combustion engine 1 is feedback-controlled so that the target idle speed is maintained at an appropriate value when the catalyst is warmed up. Also good. In this case, the idle speed may be about 1500 rpm, for example. When the process of S104 is completed, this routine is temporarily ended.

以上、説明したように、本実施例においては、排気浄化装置9の触媒の浄化能力が劣化したと判定されている場合には、冷間始動時において点火時期をMBTの前まで進角させることとした。これにより、浄化能力が劣化しておりさらに暖機未完了の触媒に導入されるHCの量を減少させることができ、外部に排出されるHCの量を低減することができる。   As described above, in the present embodiment, when it is determined that the catalyst purification capacity of the exhaust purification device 9 has deteriorated, the ignition timing is advanced to before MBT at the cold start. It was. As a result, the amount of HC introduced into the catalyst whose purification capacity has deteriorated and has not been warmed up can be reduced, and the amount of HC discharged to the outside can be reduced.

なお、本実施例の触媒劣化時暖機ルーチンにおいてS102の処理を実行するECU20は、本実施例において浄化能力劣化判定手段を構成する。   Note that the ECU 20 that executes the process of S102 in the catalyst deterioration warm-up routine of the present embodiment constitutes a purification capacity deterioration determining means in the present embodiment.

次に、本発明の実施例2について説明する。本実施例においては、排気浄化装置の温度が高温の状態で、大量の酸素が流入すると浄化能力が劣化するおそれがあると判断される場合には、アクセルがOFFされたとしてもすぐに燃料カットを行なわず、燃焼室への燃料供給を継続しながら点火時期をMBTより前に進角させて排気温度を低下させる例について説明する。なお、本実施例における内燃機関1及びその吸排気系、制御系は図1に示したものと同等である。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, when it is determined that there is a possibility that the purification performance may deteriorate if a large amount of oxygen flows in when the temperature of the exhaust purification device is high, even if the accelerator is turned off, the fuel cut is performed immediately. An example in which the exhaust gas temperature is lowered by advancing the ignition timing before MBT while continuing to supply the fuel to the combustion chamber without performing the above will be described. The internal combustion engine 1 and its intake / exhaust system and control system in this embodiment are the same as those shown in FIG.

ここで、排気浄化装置9の触媒の温度が高温の状態で、アクセルがOFFされたような場合について考える。このような場合は、そのまま燃料カットを行なうと大量の酸素が排気浄化装置9の触媒に流入するので、触媒中の貴金属がシンタリングを起こすなどの理由で触媒が劣化するおそれがある。そこで、従来このような場合には、内燃機関1の燃焼室への燃料供給を継続して触媒への過剰な酸素流入を抑制しつつ、点火プラグ14の点火時期を遅角して減速感を得る制御を行なっていた。そして、触媒の温度が徐々に低下した時点で燃料カットを行うこととしていた。   Here, consider a case where the accelerator is turned off while the temperature of the catalyst of the exhaust purification device 9 is high. In such a case, if the fuel cut is performed as it is, a large amount of oxygen flows into the catalyst of the exhaust gas purification device 9, so that there is a possibility that the catalyst deteriorates because the noble metal in the catalyst causes sintering. Therefore, conventionally, in such a case, the fuel supply to the combustion chamber of the internal combustion engine 1 is continued to suppress excessive oxygen inflow to the catalyst, and the ignition timing of the spark plug 14 is retarded to provide a feeling of deceleration. I was getting control. The fuel is cut when the temperature of the catalyst gradually decreases.

しかし、この従来の制御においては、点火時期の遅角によって排気温度も上昇し、触媒が高温に曝される期間が長くなり、燃料カットを実行できるようになるまでの期間が長くなるおそれがあった。そうすると、燃料カットに移行するまでにおける燃費の観点及び触媒の劣化という観点からも不利となる場合があった。   However, in this conventional control, the exhaust gas temperature also rises due to the retard of the ignition timing, the period during which the catalyst is exposed to a high temperature becomes longer, and there is a possibility that the period until the fuel cut can be executed becomes longer. It was. If it does so, it may become disadvantageous also from the viewpoint of the fuel consumption before changing to fuel cut, and a viewpoint of deterioration of a catalyst.

そこで、本実施例においては、排気浄化装置9の触媒の温度が高温の状態で、アクセルOFFなど燃料カットの要求が生じた場合に、まず、点火プラグ14の点火時期をMBTより前まで進角させることとした。これにより排気の温度を低下させ、排気浄化装置9の触媒の温度を、大量の酸素が導入されても過剰に昇温しない程度まで低下させてから燃料カットを実行することとした。   Therefore, in the present embodiment, when a fuel cut request such as an accelerator OFF occurs when the temperature of the catalyst of the exhaust purification device 9 is high, first, the ignition timing of the spark plug 14 is advanced to an earlier time than MBT. I decided to let them. Thus, the temperature of the exhaust gas is lowered, and the fuel cut is executed after the temperature of the catalyst of the exhaust gas purification device 9 is lowered to such an extent that it does not rise excessively even when a large amount of oxygen is introduced.

そうすれば、アクセルOFFなど燃料カットの要求が生じた場合に、先ず最初に点火プラグ14の点火時期をMBTより前まで進角させることで、排気の温度を低下させることができ、排気浄化装置9の触媒の温度をより効率的に低下させることができる。また、その際に充分に内燃機関1のトルクを低下させることができ、充分な減速感を得ることができる。   By doing so, when a fuel cut request such as accelerator OFF occurs, first, the ignition timing of the spark plug 14 is advanced to a position before MBT, so that the temperature of the exhaust can be lowered, and the exhaust purification device The temperature of the catalyst of 9 can be reduced more efficiently. Further, at that time, the torque of the internal combustion engine 1 can be sufficiently reduced, and a sufficient feeling of deceleration can be obtained.

そして、より早期に燃料カットが実行可能な状態にできるので、燃費の向上及び排気浄化装置9の触媒の劣化の抑制の観点からも有利である。   And since it can be made the state which can perform fuel cut earlier, it is advantageous also from a viewpoint of improvement in fuel consumption, and suppression of degradation of the catalyst of exhaust gas purification device 9.

図7には、点火プラグ14の点火時期と、内燃機関1のトルク及び排気の温度との関係についてのグラフを示す。図に示すように、内燃機関1のトルクについては、点火プラグ14の点火時期を遅角した場合と同様に、点火プラグ14の点火時期をMBTより前まで進角させた場合にも低下させることができる。また、排気の温度については、点火プラグ14の点火時期をMBTより進角させることにより、より低い温度まで低下させることができる。   FIG. 7 shows a graph regarding the relationship between the ignition timing of the spark plug 14 and the torque and exhaust temperature of the internal combustion engine 1. As shown in the figure, the torque of the internal combustion engine 1 is reduced when the ignition timing of the spark plug 14 is advanced to a point before MBT, as in the case where the ignition timing of the spark plug 14 is retarded. Can do. Further, the exhaust temperature can be lowered to a lower temperature by advancing the ignition timing of the spark plug 14 from the MBT.

次に、図8において、本実施例における触媒高温時燃料カットルーチンについてのフローチャートを示す。本ルーチンは、ECU20のROMに記憶されたプログラムであり、内燃機関1の稼動中はECU20によって、所定期間毎に実行される。   Next, FIG. 8 shows a flowchart of the fuel cut routine at the time of high catalyst temperature in this embodiment. This routine is a program stored in the ROM of the ECU 20, and is executed by the ECU 20 every predetermined period while the internal combustion engine 1 is in operation.

本ルーチンが実行されると、まずS201において、内燃機関1の機関回転数が所定の直接燃料カット禁止回転数以上か否かが判定される。具体的には、クランクポジションセンサ18からの出力信号をECU20に読込み、予め定められた直接燃料カット禁止回転数と比較されることによって判定される。ここで、直接燃料カット禁止回転数とは、機関回転数がこれ以上の場合で排気浄化装置9の触媒の温度が後述する直接燃料カット禁止温度以上の場合には、排気浄化装置9の触媒への流入酸素量が多すぎ、触媒が劣化するおそれがあると考えられる閾値の機関回転数であり、予め実験などによって求められる。ここで、機関回転数が直接燃料カット禁止回転数より低いと判定された場合には、S204に進む。一方、機関回転数が直接燃料カット禁止回転数以上であると判定された場合には、S202に進む。   When this routine is executed, first in S201, it is determined whether or not the engine speed of the internal combustion engine 1 is equal to or greater than a predetermined direct fuel cut prohibition speed. Specifically, it is determined by reading an output signal from the crank position sensor 18 into the ECU 20 and comparing it with a predetermined direct fuel cut prohibiting rotation speed. Here, the direct fuel cut prohibition rotational speed refers to the catalyst of the exhaust purification apparatus 9 when the engine speed is higher than this and the temperature of the catalyst of the exhaust purification apparatus 9 is higher than the direct fuel cut prohibition temperature described later. This is the threshold engine speed at which there is a possibility that the catalyst may deteriorate due to an excessive amount of inflowing oxygen, and is obtained in advance through experiments or the like. If it is determined that the engine speed is lower than the direct fuel cut prohibition speed, the process proceeds to S204. On the other hand, if it is determined that the engine speed is equal to or greater than the direct fuel cut prohibition speed, the process proceeds to S202.

S202においては、排気浄化装置9の触媒の温度が直接燃料カット禁止温度以上か否かが判定される。ここで直接燃料カット禁止温度とは、排気浄化装置9の触媒の温度がこれ以上の場合には、触媒への流入酸素量が多いと触媒が劣化してしまう(逆にいうと、触媒の温度がこれより低い場合には、流入酸素量が多くても触媒が劣化しない)と考えられる閾値としての触媒温度である。ここで、触媒温度が直接燃料カット禁止温度以上と判定された場合にはS203に進む。触媒温度が直接燃料カット禁止温度より低いと判定された場合にはS203をスキップしてS204に進む。   In S202, it is determined whether or not the temperature of the catalyst of the exhaust purification device 9 is equal to or higher than the direct fuel cut prohibition temperature. Here, the direct fuel cut prohibition temperature means that when the temperature of the catalyst of the exhaust purification device 9 is higher than this, the catalyst deteriorates if the amount of oxygen flowing into the catalyst is large (in other words, the temperature of the catalyst). Is lower than this, it is the catalyst temperature as a threshold that is considered that the catalyst does not deteriorate even if the amount of inflowing oxygen is large. If it is determined that the catalyst temperature is equal to or higher than the fuel cut prohibition temperature, the process proceeds to S203. If it is determined that the catalyst temperature is lower than the direct fuel cut prohibition temperature, the process skips S203 and proceeds to S204.

S203においては、点火プラグ14の点火時期をMBTより前まで進角させる。これにより内燃機関1のトルクを低減させるとともに排気温度を低下させる。S203の処理が終了するとS204に進む。   In S203, the ignition timing of the spark plug 14 is advanced to before MBT. Thereby, the torque of the internal combustion engine 1 is reduced and the exhaust temperature is lowered. When the process of S203 ends, the process proceeds to S204.

S204においては、燃料添加弁5から燃焼室への燃料供給を停止して燃料カットを実施する。S204の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。   In S204, the fuel supply from the fuel addition valve 5 to the combustion chamber is stopped and the fuel cut is performed. When the processing of S204 ends, this routine is once ended.

以上、説明したように、本実施例においては、排気浄化装置9の触媒の温度が直接燃料カット禁止温度以上であり、且つ機関回転数が直接燃料カット禁止回転数以上となる場合には、その状態で燃料カットを行うと排気浄化装置9の触媒が劣化する可能性があると判定されるので、点火プラグ14の点火時期をMBTより前まで進角させることとした。   As described above, in the present embodiment, when the temperature of the catalyst of the exhaust purification device 9 is equal to or higher than the direct fuel cut prohibition temperature and the engine speed is equal to or higher than the direct fuel cut prohibition speed, Since it is determined that there is a possibility that the catalyst of the exhaust emission control device 9 is deteriorated if the fuel cut is performed in this state, the ignition timing of the spark plug 14 is advanced to a position before MBT.

これにより、排気浄化装置9の触媒の温度が低下して燃料カットに移行する前から、充分な減速感を得ることができる。また、排気浄化装置9の触媒の温度を早期に低下させ、燃料カットにより早期に移行することができるので、燃費及び触媒の劣化の観点からも有利となる。   Thereby, before the temperature of the catalyst of the exhaust emission control device 9 decreases and shifts to fuel cut, a sufficient feeling of deceleration can be obtained. Further, since the temperature of the catalyst of the exhaust purification device 9 can be lowered early and the fuel can be cut early, it is advantageous from the viewpoint of fuel consumption and catalyst deterioration.

なお、上記の触媒高温時燃料カットルーチンにおいて、S201及びS202の処理を実行するECU20は、浄化能力劣化判定手段を構成する。また、S204の処理を実行するECU20は、燃料カット手段を構成する。また、S202における直接燃料カット禁止温度は、本実施例において所定温度に相当する。   In the above-described catalyst high temperature fuel cut routine, the ECU 20 that executes the processes of S201 and S202 constitutes a purification capability deterioration determining means. Moreover, ECU20 which performs the process of S204 comprises a fuel cut means. Further, the direct fuel cut prohibition temperature in S202 corresponds to a predetermined temperature in the present embodiment.

本発明の実施例における内燃機関及び吸排気系、制御系の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the internal combustion engine, the intake / exhaust system, and the control system in the Example of this invention. 本発明の実施例に係る気筒における点火時期と気筒内の状態との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the ignition timing in the cylinder which concerns on the Example of this invention, and the state in a cylinder. 本発明の実施例に係る気筒における点火時期と内燃機関のトルク及び筒内最高温度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the ignition timing in the cylinder which concerns on the Example of this invention, the torque of an internal combustion engine, and the highest in-cylinder temperature. 本発明の実施例に係る気筒におけるクランク角と筒内圧の関係の、点火時期による相違を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the difference by the ignition timing of the relationship between the crank angle and cylinder pressure in the cylinder which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る内燃機関の運転状態とTDCにおいて筒内圧が最高になるような点火時期、失火限界の点火時期及び、ノック限界の点火時期との関係を示すマップの基準となるグラフの例である。FIG. 5 is a graph serving as a reference of a map showing the relationship between the operating state of the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention and the ignition timing at which the in-cylinder pressure becomes maximum at TDC, the ignition timing at the misfire limit, and the ignition timing at the knock limit. It is an example. 本発明の実施例1に係る触媒劣化時暖機ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the warming-up routine at the time of catalyst deterioration which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2における点火時期と内燃機関のトルク及び排気温度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the ignition timing in Example 2 of this invention, the torque of an internal combustion engine, and exhaust temperature. 本発明の実施例2に係る触媒高温時燃料カットルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the fuel cut routine at the time of the catalyst high temperature which concerns on Example 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・・・内燃機関
2・・・・・気筒
3・・・・・吸気ポート
4・・・・・排気ポート
5・・・・・燃料噴射弁
6・・・・・スロットル弁
7・・・・・吸気圧センサ
8・・・・・エアフローメータ
9・・・・・排気浄化装置
10・・・・吸気弁
11・・・・排気弁
12・・・・吸気側カムシャフト
13・・・・排気側カムシャフト
14・・・・点火プラグ
15・・・・ピストン
16・・・・コネクティングロッド
17・・・・クランクシャフト
18・・・・クランクポジションセンサ
19・・・・水温センサ
20・・・・ECU
21・・・・空燃比センサ
22・・・・Oセンサ
23・・・・触媒温度センサ
30・・・・吸気通路
40・・・・排気通路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 2 ... Cylinder 3 ... Intake port 4 ... Exhaust port 5 ... Fuel injection valve 6 ... Throttle valve 7.・ ・ ・ ・ Intake pressure sensor 8 ・ Air flow meter 9 ・ Exhaust gas purification device 10 ・ ・ ・ ・ Intake valve 11 ・ ・ ・ ・ Exhaust valve 12 ・ ・ ・ ・ Intake side camshaft 13 ・ ・・ ・ Exhaust camshaft 14 ・ ・ ・ ・ Spark plug 15 ・ ・ ・ ・ Piston 16 ・ ・ ・ ・ Connecting rod 17 ・ ・ ・ ・ Crankshaft 18 ・ ・ ・ ・ Crank position sensor 19 ・ ・ ・ ・ Water temperature sensor 20 ・... ECU
21... Air-fuel ratio sensor 22... O 2 sensor 23... Catalyst temperature sensor 30.

Claims (4)

火花点火式の内燃機関の点火時期をMBTより前へ進角させる過進角手段と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ該排気通路を通過する排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の浄化能力の劣化または劣化の可能性を判定する浄化能力劣化判定手段と、を備え、
前記浄化能力劣化判定手段が前記排気浄化触媒の浄化能力が劣化しているまたは劣化の可能性があると判定した場合には、前記過進角手段により前記点火時期をMBTより前へ進角させることを特徴とする内燃機関の制御システム。
Over-advance means for advancing the ignition timing of the spark ignition type internal combustion engine before MBT;
An exhaust purification catalyst that is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and purifies exhaust gas passing through the exhaust passage;
Purification capacity deterioration determination means for determining deterioration or possibility of deterioration of the purification capacity of the exhaust purification catalyst,
When the purification capacity deterioration determining means determines that the purification capacity of the exhaust purification catalyst has deteriorated or is likely to deteriorate, the ignition timing is advanced before MBT by the over-advance angle means. A control system for an internal combustion engine.
前記排気浄化触媒の暖機時において、
前記浄化能力劣化判定手段が前記排気浄化触媒の浄化能力が劣化していると判定した場合には、
前記過進角手段によって、前記点火時期をMBTより前であって、前記内燃機関の気筒内の圧力がTDC付近で最高となる点火時期まで進角させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御システム。
When the exhaust purification catalyst is warmed up,
When the purification capability deterioration determining means determines that the purification capability of the exhaust purification catalyst has deteriorated,
2. The ignition timing according to claim 1, wherein the ignition timing is advanced to an ignition timing at which the pressure in the cylinder of the internal combustion engine becomes maximum near TDC by the over-advance means. Control system for internal combustion engine.
前記内燃機関の燃焼室への燃料供給を停止する燃料カット手段をさらに備え、
前記排気浄化触媒の温度が所定温度以上であることが検出されることにより、前記浄化能力劣化判定手段が、所定のリーン雰囲気の状態では前記排気浄化触媒の浄化能力が劣化する可能性があると判定した場合には、
前記燃料カット手段による前記燃焼室への燃料供給の停止を禁止するとともに、前記過進角手段により前記内燃機関の点火時期をMBTより前へ進角させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御システム。
Fuel cutting means for stopping fuel supply to the combustion chamber of the internal combustion engine,
When it is detected that the temperature of the exhaust purification catalyst is equal to or higher than a predetermined temperature, the purification capability deterioration determining means may deteriorate the purification capability of the exhaust purification catalyst in a predetermined lean atmosphere. If judged,
2. The fuel cut to the combustion chamber by the fuel cut means is prohibited, and the ignition timing of the internal combustion engine is advanced to the front of MBT by the over-advance angle means. Control system for internal combustion engine.
火花点火式の内燃機関の点火時期をMBTより前へ進角させる過進角手段と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ排気通路を通過する排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記内燃機関に係る所定の減速状態においては、前記内燃機関の燃焼室への燃料供給を停止する燃料カット手段と、を備え、
前記所定の減速状態において、前記排気浄化触媒が所定温度以上の高温状態である場合には、前記排気浄化触媒の浄化能力の劣化を抑制するために前記燃料カット手段による前記燃焼室への燃料供給の停止を禁止するとともに、前記過進角手段によって前記内燃機関の点火時期をMBTより前へ進角させることを特徴とする内燃機関の制御システム。
Over-advance means for advancing the ignition timing of the spark ignition type internal combustion engine before MBT;
An exhaust purification catalyst for purifying exhaust gas that is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine and passes through the exhaust passage;
A fuel cut means for stopping fuel supply to a combustion chamber of the internal combustion engine in a predetermined deceleration state related to the internal combustion engine;
In the predetermined deceleration state, when the exhaust purification catalyst is in a high temperature state equal to or higher than a predetermined temperature, fuel supply to the combustion chamber by the fuel cut means is performed in order to suppress deterioration of the purification capability of the exhaust purification catalyst. And the ignition timing of the internal combustion engine is advanced before MBT by the over advance means.
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