JP2009156108A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
内燃機関の排気通路には、排気エミッション向上の観点により排気に含まれる有害物質を浄化する排気浄化装置が設けられるのが一般である。そして、この排気浄化装置が排気浄化触媒を具備する場合に、排気浄化触媒の昇温、排気浄化触媒における排気中の有害物質(例えばNOx、PM等)の浄化、排気浄化触媒の浄化能力の回復等を図るべく同触媒に対して還元剤を供給する場合がある。 In general, the exhaust passage of the internal combustion engine is provided with an exhaust purification device that purifies harmful substances contained in the exhaust from the viewpoint of improving exhaust emissions. When this exhaust purification device includes an exhaust purification catalyst, the temperature of the exhaust purification catalyst is increased, the harmful substances (for example, NOx, PM, etc.) in the exhaust in the exhaust purification catalyst are purified, and the purification capability of the exhaust purification catalyst is restored. In some cases, a reducing agent is supplied to the catalyst to achieve the above.
例えば、排気浄化装置が吸蔵還元型NOx触媒を具備する場合、同触媒に吸蔵されるNOxやSOxの吸蔵量が増加すると浄化能力が低下する。従って、還元剤(例えば、燃料の未燃成分)の供給によって吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気の空燃比を低下させることで、同触媒の浄化能力を回復させる回復処理(例えば、NOx還元処理、SOx被毒回復処理等)が行われる。 For example, when the exhaust purification device includes an NOx storage reduction catalyst, the purification capacity decreases as the storage amount of NOx or SOx stored in the catalyst increases. Therefore, by reducing the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst by supplying a reducing agent (for example, an unburned component of the fuel), recovery processing (for example, NOx reduction processing) for recovering the purification ability of the catalyst. , SOx poisoning recovery processing, etc.) are performed.
また、排気浄化装置に酸化能を有する触媒(以下、「酸化触媒」とも称する)と排気中の微粒子物質(PM)を捕集するパティキュレートフィルタ(以下、「フィルタ」と称する)とを具備する場合、上記触媒に対する還元剤の供給によってフィルタを昇温させ、該フィルタに堆積したPMを酸化除去するPM再生処理が行われる。 Further, the exhaust purification device includes a catalyst having an oxidizing ability (hereinafter also referred to as “oxidation catalyst”) and a particulate filter (hereinafter referred to as “filter”) that collects particulate matter (PM) in the exhaust gas. In this case, a PM regeneration process is performed in which the temperature of the filter is raised by supplying the reducing agent to the catalyst, and the PM deposited on the filter is oxidized and removed.
ここで排気浄化触媒に対して還元剤を供給する際に、内燃機関の排気通路に設置される空燃比センサの検出値に基づき還元剤の供給量がフィードバック制御される場合がある。この空燃比センサを好適に作動させるには、同センサの温度を高温(例えば650乃至750℃程度)の活性温度以上に保持しないと空燃比を好適に検出することができない。従って、上記空燃比センサには同センサを昇温するためのヒータが付設されるのが一般であり、該ヒータへの通電量が調節されることで同センサの温度が調節される。 Here, when the reducing agent is supplied to the exhaust purification catalyst, the supply amount of the reducing agent may be feedback controlled based on the detection value of the air-fuel ratio sensor installed in the exhaust passage of the internal combustion engine. In order for this air-fuel ratio sensor to operate properly, the air-fuel ratio cannot be detected properly unless the temperature of the sensor is maintained at a high temperature (for example, about 650 to 750 ° C.) or higher. Therefore, the air-fuel ratio sensor is generally provided with a heater for raising the temperature of the sensor, and the temperature of the sensor is adjusted by adjusting the energization amount to the heater.
ところで、内燃機関が搭載される車両がいわゆるアイドリングストップ機能を有するエコラン車や、ハイブリッド車である場合には内燃機関が自動停止される場合がある。例えば、上記車両が信号待ちの際など一時停車する場合には内燃機関が自動停止され、停車中の車両が発進するときには内燃機関が自動的に再始動されることで、内燃機関の燃費向上を図ることができる。 By the way, when the vehicle on which the internal combustion engine is mounted is an eco-run vehicle having a so-called idling stop function or a hybrid vehicle, the internal combustion engine may be automatically stopped. For example, the internal combustion engine is automatically stopped when the vehicle stops temporarily, such as when waiting for a signal, and the internal combustion engine is automatically restarted when the stopped vehicle starts to improve the fuel efficiency of the internal combustion engine. You can plan.
特許文献1には、内燃機関が自動停止されている間も空燃比センサに付設されたヒータへの通電を継続し、内燃機関の自動停止中に空燃比センサが不活性状態になることを抑制する技術が公開されている。この従来技術においては、車両が再発進する際における内燃機関の再始動直後から排気の空燃比を検出することができる。
しかしながら、上記従来技術では、内燃機関が稼働中か停止中かに関わらず空燃比センサを活性状態に維持するため、ヒータへの通電に係る電力消費量が過大となってしまう。 However, in the above prior art, the air-fuel ratio sensor is maintained in an active state regardless of whether the internal combustion engine is operating or stopped, so that the amount of power consumed for energizing the heater becomes excessive.
一方、ヒータへの通電量の低減を図るべく内燃機関の自動停止中における空燃比センサの温度を単に低くするだけでは、内燃機関の再始動後における空燃比センサの活性時期が遅くなってしまう。その結果、空燃比の検出を開始できる時期が遅れ、空燃比の検出要求に対する応答性の確保が困難となってしまう。 On the other hand, simply reducing the temperature of the air-fuel ratio sensor during the automatic stop of the internal combustion engine in order to reduce the energization amount of the heater will delay the activation timing of the air-fuel ratio sensor after the restart of the internal combustion engine. As a result, the time at which the detection of the air-fuel ratio can be started is delayed, and it becomes difficult to ensure responsiveness to the air-fuel ratio detection request.
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関の自動停止中におけるヒータへの通電量の低減と、内燃機関の再始動後における空燃比の検出要求に対する応答性の確保と、を両立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 prior art. The object of the present invention is to reduce the amount of current supplied to the heater during the automatic stop of the internal combustion engine and to detect the air-fuel ratio after the internal combustion engine is restarted. It is to provide a technology that can ensure both responsiveness to requests.
上記目的を達成するための本発明にかかる内燃機関の制御装置は以下の手段を採用した。
すなわち、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化触媒と、
前記排気通路に設けられる空燃比センサと、
前記空燃比センサを昇温するヒータと、
前記ヒータへの通電量を制御して前記空燃比センサの温度を目標温度に制御する温度制御手段と、
前記内燃機関の自動停止条件が成立したときに該内燃機関を自動停止させ且つ該自動停止条件が解除されたときに該内燃機関を再始動させる自動制御手段と、
前記自動制御手段が前記内燃機関を自動停止させる場合に、該内燃機関が再始動されてから前記空燃比センサに初めて空燃比の検出要求が出されるまでの検出非要求期間を推定する期間推定手段と、
を備え、
前記内燃機関の自動停止中における前記目標温度は、前記検出非要求期間が長いほど低温側に設定されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention employs the following means.
That is, an exhaust purification catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine,
An air-fuel ratio sensor provided in the exhaust passage;
A heater for raising the temperature of the air-fuel ratio sensor;
Temperature control means for controlling the energization amount to the heater to control the temperature of the air-fuel ratio sensor to a target temperature;
Automatic control means for automatically stopping the internal combustion engine when the automatic stop condition for the internal combustion engine is satisfied and restarting the internal combustion engine when the automatic stop condition is canceled;
When the automatic control means automatically stops the internal combustion engine, period estimation means for estimating a detection non-request period from when the internal combustion engine is restarted until the first air-fuel ratio detection request is issued to the air-fuel ratio sensor When,
With
The target temperature during the automatic stop of the internal combustion engine is set to a lower temperature side as the detection non-request period is longer.
上記構成において内燃機関の自動停止条件が成立したときに該内燃機関は自動停止され、自動停止条件が解除されたときに内燃機関は再始動される。本発明における自動停止条件とは、内燃機関の自動停止を行う条件でありエコラン車やハイブリッド車が一時停車するときに成立する。また、自動停止条件は、ハイブリッド車の運転条件が車両の動力源を内燃機関のみ或いは内燃機関と電気モータとに分担させる状態から、上記動力源を電気モータのみに分担させる状態に移行する場合にも成立する。そして、一時停車している車両の再発進時のように内燃機関の自動停止条件が成立しなくなる時に、自動停止条件が解除されることで内燃機関が自動的に再始動される。 In the above configuration, the internal combustion engine is automatically stopped when the automatic stop condition is established, and the internal combustion engine is restarted when the automatic stop condition is canceled. The automatic stop condition in the present invention is a condition for automatically stopping the internal combustion engine, and is satisfied when the eco-run vehicle or the hybrid vehicle is temporarily stopped. The automatic stop condition is when the driving condition of the hybrid vehicle shifts from a state where the power source of the vehicle is shared only by the internal combustion engine or the internal combustion engine and the electric motor to a state where the power source is shared only by the electric motor. Also holds. Then, when the automatic stop condition of the internal combustion engine is no longer satisfied, such as when the vehicle that is temporarily stopped is restarted, the internal combustion engine is automatically restarted by releasing the automatic stop condition.
ここで、内燃機関の自動停止中においては、内燃機関から排気は排出されないため空燃比センサに対する空燃比の検出要求は出されず、少なくとも内燃機関が再始動されてから出されることになる。 Here, during the automatic stop of the internal combustion engine, the exhaust gas is not discharged from the internal combustion engine. Therefore, the air-fuel ratio sensor is not requested to detect the air-fuel ratio, and is issued at least after the internal combustion engine is restarted.
本発明では、内燃機関を自動停止させる場合に、該内燃機関が再始動されてから空燃比センサに初めて空燃比の検出要求が出されるまでの検出非要求期間が推定される。そして、内燃機関の自動停止中における目標温度を検出非要求期間が長いほど低温側に設定することとした。これによれば、推定される検出非要求期間が短い場合には空燃比センサの目標温度が高温側に設定されるので、検出非要求期間の範囲内で空燃比センサを活性させることができる。従って、空燃比センサに対する空燃比の検出要求への応答性を確保することができる。 In the present invention, when the internal combustion engine is automatically stopped, the detection non-request period from when the internal combustion engine is restarted until the first air-fuel ratio detection request is issued to the air-fuel ratio sensor is estimated. The target temperature during the automatic stop of the internal combustion engine is set to the lower temperature side as the detection non-request period is longer. According to this, since the target temperature of the air-fuel ratio sensor is set to the high temperature side when the estimated detection non-request period is short, the air-fuel ratio sensor can be activated within the range of the detection non-request period. Therefore, the responsiveness to the air-fuel ratio detection request for the air-fuel ratio sensor can be ensured.
また、推定される検出非要求期間が長い場合には、内燃機関の再始動後における空燃比の検出要求に対する応答性を良好に確保しつつ自動停止中における空燃比センサの温度が不必要に高温に維持されることを抑制できる。つまり、内燃機関の自動停止中におけるヒ
ータへの通電量を好適に低減することができる。
Also, if the estimated non-request period is long, the air-fuel ratio sensor temperature during the automatic stop is unnecessarily high while ensuring good response to the air-fuel ratio detection request after restarting the internal combustion engine. Can be suppressed. That is, the energization amount to the heater during the automatic stop of the internal combustion engine can be suitably reduced.
なお、内燃機関の自動停止中の目標温度は、検出非要求期間が長くなるに従って連続的に低温側に変更されても良いし、段階的に変更されても良い。 Note that the target temperature during the automatic stop of the internal combustion engine may be continuously changed to the low temperature side as the detection non-request period becomes longer, or may be changed in stages.
以上のように、本発明によれば内燃機関の自動停止中におけるヒータへの通電量の低減と内燃機関の再始動後における空燃比の検出要求に対する応答性の確保とを好適に両立させることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to suitably achieve both reduction of the energization amount to the heater during the automatic stop of the internal combustion engine and ensuring responsiveness to the detection request of the air-fuel ratio after the restart of the internal combustion engine. it can.
ここで、内燃機関の自動停止中は排気が排出されないため排気浄化触媒の触媒床温は経時的に低下する。そして、内燃機関の自動停止期間が長引くことによって触媒床温の低下が顕著となると、排気浄化触媒の活性が失われる場合がある。本発明の空燃比センサに対する空燃比の検出要求は、少なくとも排気浄化触媒が活性している状態のときに出されても良い。 Here, since the exhaust is not discharged during the automatic stop of the internal combustion engine, the catalyst bed temperature of the exhaust purification catalyst decreases with time. If the decrease in the catalyst bed temperature becomes significant due to the prolonged automatic stop period of the internal combustion engine, the activity of the exhaust purification catalyst may be lost. The air-fuel ratio detection request for the air-fuel ratio sensor of the present invention may be issued at least when the exhaust purification catalyst is active.
例えば、排気浄化触媒に対して還元剤を供給する際に排気の空燃比を検出する場合には、空燃比の検出要求は排気浄化触媒が活性している状態で出される。そして、内燃機関の自動停止中に排気浄化触媒の活性が失われた場合、内燃機関の再始動後において同触媒が再活性するまでに暫く時間が掛かる場合がある。 For example, when detecting the air-fuel ratio of exhaust when supplying the reducing agent to the exhaust purification catalyst, the air-fuel ratio detection request is issued in a state where the exhaust purification catalyst is active. If the activity of the exhaust purification catalyst is lost during the automatic stop of the internal combustion engine, it may take some time for the catalyst to reactivate after the internal combustion engine is restarted.
ここで、内燃機関の自動停止中における排気浄化触媒の触媒床温と検出非要求期間との関係は、触媒床温が低いほど内燃機関の再始動後に排気浄化触媒が活性する時期が遅くなるため、検出非要求期間が長くなる。 Here, the relationship between the catalyst bed temperature of the exhaust purification catalyst and the detection non-request period during the automatic stop of the internal combustion engine is that the lower the catalyst bed temperature, the later the timing at which the exhaust purification catalyst is activated after the internal combustion engine is restarted. The detection non-request period becomes longer.
そこで、空燃比センサに対する空燃比の検出要求は少なくとも排気浄化触媒が活性している状態のときに出される場合には、検出非要求期間は内燃機関の自動停止中における排気浄化触媒の触媒床温が低いほど長い期間として推定されると好適である。 Therefore, if the air-fuel ratio detection request to the air-fuel ratio sensor is issued at least when the exhaust purification catalyst is active, the detection non-request period is the catalyst bed temperature of the exhaust purification catalyst during the automatic stop of the internal combustion engine. It is preferable that the lower period is estimated as a longer period.
これによれば、内燃機関の自動停止中における排気浄化触媒の触媒床温に応じて検出非要求期間が相違することに鑑み、該自動停止中における空燃比センサの目標温度を触媒床温に応じて設定することができる。従って、内燃機関の自動停止中におけるヒータへの通電量の低減と内燃機関の再始動後における空燃比の検出要求に対する応答性の確保とを、より精度良く実現することができる。つまり、検出非要求期間がより短い場合には確実に該検出非要求期間の範囲内で空燃比センサを活性させ、検出非要求期間が長い場合に可及的にヒータへの通電量の低減を図ることができる。 According to this, in view of the fact that the detection non-request period differs according to the catalyst bed temperature of the exhaust purification catalyst during the automatic stop of the internal combustion engine, the target temperature of the air-fuel ratio sensor during the automatic stop is set according to the catalyst bed temperature. Can be set. Therefore, it is possible to more accurately realize reduction of the energization amount to the heater during the automatic stop of the internal combustion engine and ensuring responsiveness to the air-fuel ratio detection request after the restart of the internal combustion engine. In other words, when the detection non-request period is shorter, the air-fuel ratio sensor is surely activated within the range of the detection non-request period, and when the detection non-request period is long, the energization amount to the heater is reduced as much as possible. You can plan.
また、本発明における排気浄化触媒は吸蔵還元型NOx触媒を含んで構成されていても良い。そして、検出非要求期間は、内燃機関が自動停止されている状態から再始動された後、吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されているNOxを還元するためのNOx還元処理が初めて実施されるまでの期間であっても良い。 Further, the exhaust purification catalyst in the present invention may be configured to include an NOx storage reduction catalyst. In the detection non-request period, after the internal combustion engine is restarted from the state where it is automatically stopped, the NOx reduction process for reducing NOx stored in the NOx storage reduction catalyst is performed for the first time. It may be a period.
NOx還元処理では、吸蔵還元型NOx触媒に流入する排気の空燃比を低下させるべく還元剤が同触媒に対して供給される。その場合、吸蔵還元型NOx触媒から流出した排気や、流入する排気の空燃比を空燃比センサによって検出することで、還元剤の供給量をフィードバック制御することができる。 In the NOx reduction process, a reducing agent is supplied to the catalyst so as to lower the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst. In that case, the supply amount of the reducing agent can be feedback controlled by detecting the exhaust gas flowing out from the NOx storage reduction catalyst and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in by the air-fuel ratio sensor.
ここで、吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されているNOx吸蔵量と検出非要求期間との関係について考える。NOx還元処理は吸蔵還元型NOx触媒のNOx吸蔵能力が飽和する前に行われるため、NOx吸蔵量が多い場合に比べて少ない場合の方がNOx還元処理の実施時期が遅くなる。そこで、本発明における検出非要求期間は、吸蔵還元型NOx触媒
に吸蔵されているNOx吸蔵量が少ないほど長い期間として推定されると好適である。
Here, the relationship between the NOx occlusion amount stored in the NOx storage reduction catalyst and the detection non-request period will be considered. Since the NOx reduction process is performed before the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst is saturated, the NOx reduction process is performed later when the NOx storage amount is small than when the NOx storage amount is large. Accordingly, it is preferable that the detection non-request period in the present invention is estimated as a longer period as the NOx occlusion amount occluded in the NOx storage reduction catalyst decreases.
これによれば、NOx吸蔵量に応じて、検出非要求期間がより適切な期間として推定すれるので、内燃機関の自動停止中における空燃比センサの目標温度をより細やかに精度良く設定することができる。 According to this, since the detection non-request period is estimated as a more appropriate period according to the NOx occlusion amount, the target temperature of the air-fuel ratio sensor during the automatic stop of the internal combustion engine can be set more finely and accurately. it can.
ここで、内燃機関の自動停止中に触媒床温が過度に低下すると排気通路内に凝縮水が生成される場合がある。このように凝縮水が生成された状態で内燃機関が再始動すると、内燃機関から排出された排気の流れによって凝縮水が空燃比センサに導かれ、空燃比センサが被水する場合がある。そして、空燃比センサが被水するさいのセンサ温度が高い場合には、熱衝撃によっていわゆる被水割れが生じる場合がある。言い換えると、空燃比センサが被水する場合であっても、被水する際の同センサの温度が比較的低温であれば熱衝撃が緩和され、被水割れを防ぐことができる。 Here, if the catalyst bed temperature decreases excessively during the automatic stop of the internal combustion engine, condensed water may be generated in the exhaust passage. When the internal combustion engine is restarted in a state where condensed water is generated in this way, the condensed water may be guided to the air-fuel ratio sensor by the flow of exhaust gas discharged from the internal combustion engine, and the air-fuel ratio sensor may be flooded. If the sensor temperature when the air-fuel ratio sensor is wet is high, so-called water cracking may occur due to thermal shock. In other words, even when the air-fuel ratio sensor is flooded, thermal shock can be mitigated and water cracking can be prevented if the temperature of the sensor when flooded is relatively low.
本発明によれば内燃機関の自動停止中における排気浄化触媒の触媒床温が低くなるような凝縮水が生成され易い条件下においては空燃比センサの目標温度を低温側に設定することができるので、空燃比センサの被水割れを好適に抑制することができる。 According to the present invention, the target temperature of the air-fuel ratio sensor can be set to the low temperature side under conditions where condensate is likely to be generated such that the catalyst bed temperature of the exhaust purification catalyst becomes low during the automatic stop of the internal combustion engine. In addition, water cracking of the air-fuel ratio sensor can be suitably suppressed.
また、被水割れの発生をより確実に抑制するための本発明は、内燃機関の自動停止中における排気浄化触媒の触媒床温が凝縮水生成温度以下である場合には、目標温度はセンサ割れ抑制温度以下の温度として設定されることが好ましい。 Further, the present invention for more reliably suppressing the occurrence of water cracking is that the target temperature is a sensor crack when the catalyst bed temperature of the exhaust purification catalyst during the automatic stop of the internal combustion engine is equal to or lower than the condensed water generation temperature. It is preferable that the temperature is set to a temperature not higher than the suppression temperature.
ここで、凝縮水生成温度とは、排気通路内で凝縮水が生成されると判断される触媒床温の上限温度である。そして、センサ割れ抑制温度は、内燃機関の自動停止中に排気通路内に凝縮水が生成されても、被水割れを抑制できる空燃比センサの上限温度である。なお、凝縮水生成温度とセンサ割れ抑制温度とは、予め実験等に基づいて求めておくことができる。 Here, the condensed water generation temperature is an upper limit temperature of the catalyst bed temperature at which it is determined that condensed water is generated in the exhaust passage. The sensor cracking suppression temperature is the upper limit temperature of the air-fuel ratio sensor that can suppress water cracking even if condensed water is generated in the exhaust passage during the automatic stop of the internal combustion engine. Note that the condensed water generation temperature and the sensor cracking suppression temperature can be obtained in advance based on experiments or the like.
本発明によれば、内燃機関の自動停止中における排気浄化触媒の触媒床温が凝縮水生成温度以下となってしまい凝縮水が生成される場合であっても、被水割れの発生を確実に抑制できる。 According to the present invention, even when the catalyst bed temperature of the exhaust purification catalyst during the automatic stop of the internal combustion engine becomes equal to or lower than the condensed water generation temperature and condensed water is generated, the generation of water cracking is ensured. Can be suppressed.
なお、内燃機関の自動停止中における排気浄化触媒の触媒床温が凝縮水生成温度以下となる場合、目標温度はセンサ割れ抑制温度以下の範囲で適宜自由に設定し得る。すなわち、センサ割れ抑制温度以下に設定される目標温度は略一定温度として設定されても良いし、触媒床温が低いほど目標温度が低温側に設定されても良い。 In addition, when the catalyst bed temperature of the exhaust purification catalyst during the automatic stop of the internal combustion engine is equal to or lower than the condensed water generation temperature, the target temperature can be appropriately set within a range equal to or lower than the sensor crack suppression temperature. That is, the target temperature set below the sensor cracking suppression temperature may be set as a substantially constant temperature, or the target temperature may be set to a lower temperature side as the catalyst bed temperature is lower.
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.
本発明にあっては、内燃機関の自動停止中におけるヒータへの通電量の低減と、内燃機関の再始動後における空燃比の検出要求に対する応答性の確保と、を両立できる技術を提供することができる。 The present invention provides a technique capable of satisfying both reduction of the energization amount to the heater during the automatic stop of the internal combustion engine and ensuring responsiveness to the detection request of the air-fuel ratio after the restart of the internal combustion engine. Can do.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。尚、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. It should be noted that the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are intended to limit the technical scope of the invention only to those unless otherwise specified. is not.
図1は、本実施例に係る内燃機関1とその排気系の概略構成を示した図である。図1に示す内燃機関1は、4サイクル・ディーゼルエンジンである。また、本実施例における内燃機関1が搭載される車両はエコノミーランニング(エコラン)車である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an
内燃機関1には、排気通路2が接続されている。排気通路2の途中には、吸蔵還元型NOx触媒(以下、「NOx触媒」という)3が備えられている。NOx触媒3は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のNOxを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたNOxを還元する機能を有する。なお、本実施例におけるNOx触媒3は、排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタに担持されている。
An
さらに、本実施例では、NOx触媒3よりも上流の排気通路2を流通する排気中に還元剤たる燃料(軽油)を添加する燃料添加弁4を備えている。ここで、燃料添加弁4は、後述するECU20からの信号により開弁して燃料を噴射する。そして、燃料添加弁4から排気通路2内へ噴射された燃料は、排気通路2の上流から流れてきた排気の空燃比をリッチにすると共に、該NOx触媒3に吸蔵されていたNOxを還元する。
Furthermore, in this embodiment, a fuel addition valve 4 is provided for adding fuel (light oil) as a reducing agent to the exhaust gas flowing through the
また、NOx触媒3には、該NOx触媒3の触媒床温THcを検出する床温検出センサ5が取り付けられている。また、NOx触媒3よりも下流の排気通路2には、該排気通路3内を流れる排気の空燃比に応じた信号を出力する空燃比センサ6が取り付けられている。また、空燃比センサ6には該空燃比センサ6を昇温するためのヒータ7が付設されている。
The NOx catalyst 3 is provided with a bed
さらに、内燃機関1には、該内燃機関1の気筒内に燃料を供給する燃料噴射弁8が備えられている。なお、床温検出センサ5は、NOx触媒3の上流側又は下流側に取り付けられていても良い。
Further, the
また、内燃機関1には、該内燃機関1を始動するスタータモータ9が取付けられている。スタータモータ9はバッテリ(不図示)から供給される電力によって駆動される。スタータモータ9の駆動軸にはピニオンギヤ(不図示)が取付けられており、このピニオンギヤにより内燃機関1のクランクシャフト(不図示)の一端に取り付けられているリングギヤ(不図示)が駆動される。これにより内燃機関1がクランキングされることで、該内燃機関1が始動する。
A starter motor 9 for starting the
以上述べたように構成された内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニットであるECU20が併設されている。このECU20は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態を制御するユニットである。
The
また、ECU20には、上記センサの他、アクセルペダルの踏み込み量に応じた電気信号を出力するアクセル開度センサ11、ブレーキペダルの踏み込み量に応じた電気信号を出力するブレーキ開度センサ12、機関回転数を検出するクランクポジションセンサ13、車両の速度(車速)に応じた電気信号を出力する車速センサ14、シフトレバーの位置を検出するシフトポジションセンサ15が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がECU20に入力される。
In addition to the above sensors, the
一方、ECU20には、燃料噴射弁8、燃料添加弁4、ヒータ7、及びスタータモータ9が電気配線を介して接続されており、ECU20によりこれらが制御される。すなわち、ECU20は燃料噴射弁8及び燃料添加弁4の開閉時期、開弁期間等を制御することが
できる。
On the other hand, the fuel injection valve 8, the fuel addition valve 4, the
また、ECU20は図示しない電源からヒータ7に通電を行うことでヒータ7を加熱し、その熱によって空燃比センサ6を昇温させることができる。更に、ECU20はヒータ7への通電量を制御することが可能であり、これにより空燃比センサ6の温度を制御することができる。また、ECU20はスタータモータ9の駆動軸を駆動することによって内燃機関1を始動することができる。
Further, the
本実施例において、NOx触媒3に吸蔵されているNOxを還元するNOx還元処理を実施する場合、NOx触媒3に流入する排気の空燃比(以下、「流入排気空燃比」という)を目標空燃比に向けて比較的に短い周期でスパイク的(短時間)にリッチとする、所謂リッチスパイク制御を実行する。 In this embodiment, when the NOx reduction process for reducing the NOx stored in the NOx catalyst 3 is performed, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 3 (hereinafter referred to as “inflowing exhaust air-fuel ratio”) is the target air-fuel ratio. In so doing, so-called rich spike control is executed to make the spike rich (short time) in a relatively short cycle.
例えば、NOx還元処理は、ECU20が内燃機関1の運転履歴からNOx触媒3に吸蔵されたNOx吸蔵量を推定し、推定されたNOx吸蔵量が予め設定された閾値以上である場合に行われる。ここでの閾値とは、NOx触媒3が吸蔵可能なNOx量から所定のマージン分だけ減じた値であり、NOx吸蔵量がこの値以上になった場合にNOx還元処理を実行すべきと判断できる値である。
For example, the NOx reduction process is performed when the
また、上記リッチスパイク制御はNOx還元処理を行うときのほかに、NOx触媒3の硫黄被毒(SOx被毒)を回復させるSOx被毒回復処理を行うとき、又はパティキュレートフィルタの温度を上昇させて該フィルタに堆積したPMを酸化除去するPM再生処理を行うときにも実行される。 In addition to the NOx reduction process, the rich spike control performs an SOx poisoning recovery process for recovering the sulfur poisoning (SOx poisoning) of the NOx catalyst 3, or raises the temperature of the particulate filter. This is also performed when PM regeneration processing is performed to oxidize and remove PM deposited on the filter.
次に、本実施例における内燃機関1の自動停止及び再始動にかかる制御について説明する。本実施例における内燃機関1が搭載される車両はエコラン車であり、交差点での信号待ちのように車両が一時的に停車する場合には内燃機関1を自動停止させ、車両が再発進する場合には自動的に内燃機関1を再始動させるアイドリングストップ制御が行われる。
Next, the control concerning the automatic stop and restart of the
ここで、アイドリングストップ制御はECU20によって実行される制御である。アイドリングストップ制御の実行条件であるアイドリングストップ条件は、イグニッションがONの状態で、例えば車速センサ14からの車速検知信号によって車速が「0」であることが検知され、且つブレーキ開度センサ12からのブレーキペダル踏み込み信号によってブレーキペダルの踏み込み操作がなされていることが検知された場合に成立する。アイドリングストップ条件が成立すると、ECU20は燃料噴射弁8に指令を出し、燃料噴射を停止(フューエルカット)させることで内燃機関1を停止させる。本実施例においてはアイドリングストップ条件が本発明における自動停止条件に相当する。
Here, the idling stop control is a control executed by the
一方、ECU20は、内燃機関1が自動停止している状態でアイドリングストップ解除条件が成立すると内燃機関1を再始動させる。アイドリングストップ解除条件は、上記アイドリングストップ条件が成立した後に、ブレーキ開度センサ12からのブレーキペダル踏み込み解除信号によってブレーキペダルの踏み込み解除操作がされたことが検知されることで成立する。アイドリングストップ解除条件が成立するとは、言い換えるとアイドリングストップ条件が成立後、当該条件が成立しない状態に移行することを意味する。
On the other hand, the
アイドリングストップ解除条件が成立すると(自動停止条件の解除に相当)、ECU20は燃料噴射弁8の燃料噴射動作を開始する制御を行うとともにスタータモータ9を作動させてクランキングを行い、内燃機関1を再始動させる。本実施例においては、アイドリングストップ制御を実行するECU20が本発明における自動制御手段に相当する。
When the idling stop cancellation condition is satisfied (corresponding to the cancellation of the automatic stop condition), the
ここで、図2は、アイドリングストップ中及び内燃機関1の再始動後におけるNOx触媒の触媒床温THcの時間推移を例示したタイムチャートである。横軸に示した時間TMissはアイドリングストップ条件が成立した時点を表し、時間TMiseはアイドリングストップ解除条件が成立した時点を表す。また、縦軸には触媒床温THcを示しており、符号THcaはNOx触媒3の活性温度(以下、「触媒活性温度」という)を表すものである。なお、アイドリングストップ中とは、内燃機関1が自動停止されている最中であることを意味する。
Here, FIG. 2 is a time chart illustrating the time transition of the catalyst bed temperature THc of the NOx catalyst during the idling stop and after the
時間TMissにおいてアイドリングストップ制御の実施に伴い、内燃機関1が自動停止されることで高温の排気が排出されなくなると、図示のように触媒床温THcは徐々に低下してゆく。そして、車両の停車時間が長引く等、アイドリングストップが長期に亘り継続されると触媒床温THcが触媒活性温度THcaよりも低い温度まで低下し、NOx触媒3は活性状態から不活性状態に移行する。
As the idling stop control is performed at time TMiss, when the
そして、時間TMiseにおいてアイドリングストップが解除され内燃機関1が再始動されると、該内燃機関1からは高温の排気の排出が開始されるため触媒床温THcは上昇してゆく。そして、触媒床温THcが触媒活性温度THca以上に上昇する時間(以下、「触媒活性開始時間」という)TMcaにNOx触媒3は不活性状態から活性状態に移行する。
When the idling stop is canceled and the
図2を参照して、リッチスパイク制御が行われる時期について考える。ここでは、NOx触媒3に対するNOx還元処理にかかるリッチスパイク制御を例として説明する。リッチスパイク制御は、燃料添加弁4から添加した還元剤としての添加燃料と、NOx触媒3に吸蔵されたNOxとの間で酸化還元反応を起こさせるため、リッチスパイク制御は少なくとも触媒床温THcが触媒活性温度THca以上となっている状態で行う必要がある。 With reference to FIG. 2, the time when rich spike control is performed will be considered. Here, the rich spike control related to the NOx reduction process for the NOx catalyst 3 will be described as an example. In the rich spike control, an oxidation-reduction reaction is caused between the added fuel as the reducing agent added from the fuel addition valve 4 and the NOx occluded in the NOx catalyst 3. Therefore, the rich spike control has at least the catalyst bed temperature THc. It is necessary to carry out in a state where the catalyst activation temperature is THca or higher.
従って、図示のように時間TMiseにおいて触媒床温THcが触媒活性温度THcaよりも低い場合には、少なくともNOx触媒3が活性する触媒活性開始時間TMca以降にリッチスパイク制御が行われることになる。 Therefore, when the catalyst bed temperature THc is lower than the catalyst activation temperature THca at the time TMise as shown in the drawing, the rich spike control is performed at least after the catalyst activation start time TMca in which the NOx catalyst 3 is activated.
本実施例では、リッチスパイク制御が行われる際に空燃比センサ6によって排気の空燃比が検出される。そして、この空燃比センサ6の検出値に基づいて流入排気空燃比が目標空燃比となるように燃料添加弁4による燃料添加量のフィードバック制御が行われる。従って、本実施例における空燃比センサ6による空燃比の検出は、少なくともNOx触媒3が活性している状態で行われると言うこともできる。 In this embodiment, the air-fuel ratio of the exhaust is detected by the air-fuel ratio sensor 6 when rich spike control is performed. Based on the detection value of the air-fuel ratio sensor 6, the fuel addition amount feedback control by the fuel addition valve 4 is performed so that the inflow exhaust air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio. Therefore, it can be said that the air-fuel ratio detection by the air-fuel ratio sensor 6 in the present embodiment is performed at least in a state where the NOx catalyst 3 is active.
ところで、空燃比センサ6はセンサ素子が低温となると不活性状態となり正常に作動することが困難となる。従って、リッチスパイク制御の実行時に排気の空燃比を検出するためには、空燃比センサ6の温度(以下、「空燃比センサ温度」という)THseを例えば650乃至750℃程度の活性温度(以下、「センサ活性温度」という)THseaに維持する必要がある。 By the way, the air-fuel ratio sensor 6 becomes inactive when the sensor element becomes low temperature, and it becomes difficult to operate normally. Therefore, in order to detect the air-fuel ratio of the exhaust gas during the execution of rich spike control, the temperature of the air-fuel ratio sensor 6 (hereinafter referred to as “air-fuel ratio sensor temperature”) THse is set to an activation temperature (hereinafter referred to as 650 to 750 ° C.), for example. It is necessary to maintain THsea (referred to as “sensor activation temperature”).
これに対し、内燃機関1の自動停止後においても空燃比センサ温度THseをセンサ活性温度THseaに維持すれば良いとも考えられるが、この場合にはヒータ7への通電量が過大となるという背反が生じる。
On the other hand, it is considered that the air-fuel ratio sensor temperature THse may be maintained at the sensor activation temperature THsea even after the
そこで、本実施例においては、ECU20はアイドリングストップ中における空燃比センサ温度の目標値(以下、「目標センサ温度」という)THsetを、ヒータ7への通電量の低減と内燃機関1の再始動後における空燃比の検出要求に対する応答性の確保とを両立できるように設定する。以下、アイドリングストップ中における目標センサ温度THs
etについて詳しく説明する。本実施例においては目標センサ温度THsetが本発明における目標温度に相当する。
Therefore, in the present embodiment, the
et will be described in detail. In this embodiment, the target sensor temperature THset corresponds to the target temperature in the present invention.
ここで、内燃機関1が再始動される時間TMiseから空燃比センサ6に対して空燃比の検出要求が初めて出されるまでの期間を検出非要求期間ΔTMと称する。本実施例では、アイドリングストップ条件が成立して内燃機関1を自動停止させる場合に、ECU20は検出非要求期間ΔTMを推定する。そして、内燃機関1のアイドリングストップ中における目標センサ温度THsetを検出非要求期間に基づいて設定することとした。本実施例においては検出非要求期間ΔTMを推定するECU20が本発明における期間推定手段に相当する。
Here, a period from the time TMise when the
次に、アイドリングストップ中の触媒床温THcと検出非要求期間ΔTMと目標センサ温度THsetの関係について説明する。ここで、同じ時刻(例えば、時間TMise)における触媒床温THcが高い場合と低い場合とにおける検出非要求期間ΔTMについて比較する。まず、上記触媒床温THcが低い場合には該触媒床温THcが触媒活性温度THcaまで上昇するまでに時間が掛かる(つまり時間TMiseから触媒活性開始時間TMcaまでの期間が長くなる)。ここで、空燃比センサ6に対する空燃比の検出要求は少なくとも少なくとも触媒活性開始時間TMca以降に出されるため、アイドリングストップ中の触媒床温THcが低い場合には、高い場合と比較して検出非要求期間ΔTMが長くなる。 Next, the relationship between the catalyst bed temperature THc during idling stop, the detection non-request period ΔTM, and the target sensor temperature THset will be described. Here, the detection non-request period ΔTM when the catalyst bed temperature THc is high and low at the same time (for example, time TMise) is compared. First, when the catalyst bed temperature THc is low, it takes time until the catalyst bed temperature THc rises to the catalyst activation temperature THca (that is, the period from the time TMise to the catalyst activation start time TMca becomes longer). Here, since the air-fuel ratio detection request to the air-fuel ratio sensor 6 is issued at least after the catalyst activation start time TMca, when the catalyst bed temperature THc during idling stop is low, detection is not required as compared with the high case. The period ΔTM becomes longer.
ここで、図3は、アイドリングストップ中における触媒床温THc、検出非要求期間ΔTM、目標センサ温度THsetの関係を例示したマップである。図中には検出非要求期間ΔTMを破線で示し、目標センサ温度THsetを実線で示す。本実施例では、図示のようにアイドリングストップ中の触媒床温THcが低いほど、検出非要求期間ΔTMをより長い期間として推定される。 Here, FIG. 3 is a map illustrating the relationship among the catalyst bed temperature THc, the detection non-request period ΔTM, and the target sensor temperature THset during idling stop. In the figure, the detection non-request period ΔTM is indicated by a broken line, and the target sensor temperature THset is indicated by a solid line. In the present embodiment, as shown in the figure, the detection non-request period ΔTM is estimated as a longer period as the catalyst bed temperature THc during idling stop is lower.
次に、検出非要求期間ΔTMと目標センサ温度THsetとの関係について説明する。検出非要求期間ΔTMは空燃比センサ6に対して空燃比の検出要求が出されないため、空燃比センサ温度THseをセンサ活性温度THseaまで上昇させて空燃比センサ6を活性させる時期は、検出非要求期間ΔTMが長くなるほど遅らせることができる。そこでアイドリングストップ中における目標センサ温度THsetは、検出非要求期間ΔTMが長いほどより低温側に設定される。 Next, the relationship between the detection non-request period ΔTM and the target sensor temperature THset will be described. Since the air-fuel ratio sensor 6 is not requested to detect the air-fuel ratio during the detection non-request period ΔTM, the time when the air-fuel ratio sensor 6 is activated by raising the air-fuel ratio sensor temperature THse to the sensor activation temperature THsea is not required to be detected. It can be delayed as the period ΔTM becomes longer. Therefore, the target sensor temperature THset during idling stop is set to a lower temperature as the detection non-request period ΔTM is longer.
従って、本実施例では、アイドリングストップ中における触媒床温THcがより低いほど、検出非要求期間ΔTMがより長く推定され、目標センサ温度THsetがより低温側に設定される。そして、空燃比センサ温度THseがECU20によって設定された目標センサ温度THsetとなるようにヒータ7への通電量が制御される。
Therefore, in this embodiment, the lower the catalyst bed temperature THc during idling stop, the longer the detection non-request period ΔTM is estimated, and the target sensor temperature THset is set to the lower temperature side. The energization amount to the
これによれば、アイドリングストップ中における触媒床温THcが高いほど目標センサ温度THsetがより高温側に設定されるので、検出非要求期間ΔTMがより短くなる場合においても空燃比センサ6に対して空燃比の検出要求が出されるまでに確実に同センサ6を活性させることができる。つまり、空燃比の検出要求への応答性を好適に確保することができる。 According to this, the higher the catalyst bed temperature THc during idling stop, the higher the target sensor temperature THset is set to the higher temperature side. Therefore, even when the detection non-request period ΔTM becomes shorter, the air-fuel ratio sensor 6 becomes empty. The sensor 6 can be reliably activated before the request for detecting the fuel ratio is issued. That is, it is possible to suitably ensure the responsiveness to the air-fuel ratio detection request.
また、触媒床温THcが低いほど目標センサ温度THsetがより低温側に設定されるので、空燃比の検出要求への応答性を確保しつつヒータ7への通電量を低減できる。なお、図3に示した触媒床温THcと検出非要求期間ΔTM、目標センサ温度THsetの関係は直線的に表されているが曲線的に表されていても良く、これらの関係は予め実験等により求めることができる。
Further, since the target sensor temperature THset is set to a lower temperature as the catalyst bed temperature THc is lower, the energization amount to the
また、アイドリングストップ中の触媒床温THcが低下するに従って、検出非要求期間ΔTMの推定値は段階的に変更されても良いし、連続的に変更されても良い。これに伴い、アイドリングストップ中の触媒床温THcが低下するに従って、目標センサ温度THsetの設定も段階的に変更されても良いし、連続的に変更されても良い。 Further, as the catalyst bed temperature THc during idling stop decreases, the estimated value of the detection non-request period ΔTM may be changed stepwise or may be changed continuously. Accordingly, as the catalyst bed temperature THc during idling stop decreases, the setting of the target sensor temperature THset may be changed stepwise or may be changed continuously.
次に、ECU20がアイドリングストップ中における空燃比センサ温度THseの制御に係るルーチンについて説明する。図4は、本実施例における制御ルーチンを示したフローチャートである。本実施例においては本ルーチンを実行するECU20が本発明における期間推定手段、温度制御手段に相当する。
Next, a routine related to control of the air-fuel ratio sensor temperature THse while the
本ルーチンが実行されると、まずステップS101では、アイドリングストップ中か否かが判定される。アイドリングストップ制御の実行条件、解除条件等については既述のため、その説明は省略する。本ステップにおいて肯定判定された場合(アイドリングストップ中であると判定された場合)には、ステップS102に進み、否定判定された場合には本ルーチンを一旦終了する。 When this routine is executed, it is first determined in step S101 whether or not idling is stopped. Since the idling stop control execution condition, release condition, and the like have already been described, description thereof will be omitted. When an affirmative determination is made in this step (when it is determined that idling is stopped), the process proceeds to step S102, and when a negative determination is made, this routine is once ended.
ステップS102では、床温検出センサ5の出力値に基づいて触媒床温THcを検出する。続くステップS103では、図3で説明したマップを参照し、触媒床温THcに基づいて検出非要求期間ΔTMが推定され、検出非要求期間ΔTMの推定値に基づいて目標センサ温度THsetが演算される。触媒床温THcに基づいて直接的に目標センサ温度THsetを求めても良い。
In step S102, the catalyst bed temperature THc is detected based on the output value of the bed
ステップS104では、空燃比センサ温度THseが目標センサ温度THsetとなるようにヒータ7への通電量が制御される。本ステップの処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。
In step S104, the energization amount to the
本制御によれば、アイドリングストップ中のヒータ7への通電量の低減と内燃機関1の再始動後における空燃比の検出要求に対する応答性の確保とを両立できる。また、本ルーチンは所定期間毎に繰り返し実行されるため、アイドリングストップの継続期間が長くなるほど、ステップS103の処理で求められる目標センサ温度THsetは経時と共に低温側に移行していく。これは、アイドリングストップ中に触媒床温THcが経時的に低下するに従って、目標センサ温度THsetの設定値もより低温側に更新されてゆくからである。従って、本制御を実施することによるヒータ7への通電量の低減効果は、アイドリングストップの継続期間が長くなるほど顕著になる。
According to this control, it is possible to achieve both reduction of the energization amount to the
なお、本実施例では、排気通路2に排気浄化触媒としての吸蔵還元型NOx触媒が配置される場合を例として説明したがこれに限定されるものではない。例えば、酸化触媒や選択還元型NOx触媒等、触媒の種類が相違していても本発明の適用が阻害されることはない。
In this embodiment, the case where the NOx storage reduction catalyst as the exhaust purification catalyst is disposed in the
次に、本実施の形態における実施例2について説明する。なお、本実施例に係る内燃機関1及びその排気系は実施例1と同一であり、その説明は省略する。以下、本実施例のアイドリングストップ中における触媒床温THcと目標センサ温度THsetとの関係について、図5を参照して説明する。
Next, Example 2 in the present embodiment will be described. Note that the
図5は、アイドリングストップ中における触媒床温THc、検出非要求期間ΔTM、目標センサ温度THsetの関係を例示した第二のマップである。図中には図3と同様に検出非要求期間ΔTMを破線で示し、目標センサ温度THsetを実線で示した。 FIG. 5 is a second map illustrating the relationship between the catalyst bed temperature THc, the detection non-request period ΔTM, and the target sensor temperature THset during idling stop. In the figure, similarly to FIG. 3, the detection non-request period ΔTM is indicated by a broken line, and the target sensor temperature THset is indicated by a solid line.
まず、図5に示した第二のマップと図3に示したマップとにおける第一の相違点について説明する。図中の横軸に示した符号THcbは、基準温度THcbを表すものである。基準温度THcbは、アイドリングストップ中における触媒床温THcがこの温度以上である場合には、検出非要求期間ΔTMが過度に短くなると判断される触媒温度である。すなわち、この場合には、内燃機関1の再始動後、直ちに空燃比の検出要求が出される可能性が高いことを意味する。
First, the first difference between the second map shown in FIG. 5 and the map shown in FIG. 3 will be described. The symbol THcb shown on the horizontal axis in the figure represents the reference temperature THcb. The reference temperature THcb is a catalyst temperature at which the detection non-request period ΔTM is determined to be excessively short when the catalyst bed temperature THc during idling stop is equal to or higher than this temperature. That is, in this case, it means that there is a high possibility that an air-fuel ratio detection request is issued immediately after the
本実施例では、基準温度THcbとして触媒活性温度THcaを採用することとした。アイドリングストップ中における触媒床温THcが触媒活性温度THcaであれば、内燃機関1の再始動直後にリッチスパイク制御が実行され得るからである。更に、アイドリングストップ中における触媒床温THcが触媒活性温度THca以上である場合には、検出非要求期間ΔTMは零として推定することとした。そして、本実施例における検出非要求期間ΔTMの推定値が零の場合には、目標センサ温度THsetはセンサ活性温度THsea以上の温度として設定される。
In this embodiment, the catalyst activation temperature THca is adopted as the reference temperature THcb. This is because if the catalyst bed temperature THc during idling stop is the catalyst activation temperature THca, rich spike control can be executed immediately after the
これによれば、触媒床温THcが基準温度THcb(例えば、触媒活性温度THca)以上である場合には、検出非要求期間ΔTMの推定値が零となり、目標センサ温度THsetがセンサ活性温度THsea以上の温度に設定される。その結果、いつアイドリングストップ解除条件が成立したとしても、空燃比センサ温度THseがセンサ活性温度THsea以上に維持されるので、内燃機関1の再始動直後から空燃比の検出要求に対して応答することができる。
According to this, when the catalyst bed temperature THc is equal to or higher than the reference temperature THcb (for example, the catalyst activation temperature THca), the estimated value of the detection non-request period ΔTM becomes zero, and the target sensor temperature THset is equal to or higher than the sensor activation temperature THsea. Set to the temperature of. As a result, since the air-fuel ratio sensor temperature THse is maintained at the sensor activation temperature THsea or higher even when the idling stop cancellation condition is satisfied, it is possible to respond to the air-fuel ratio detection request immediately after the
また、図5に示した第二のマップと図3に示したマップとにおける第二の相違点として、触媒床温THcが凝縮水生成温度THcu以下である場合には目標センサ温度THsetがセンサ割れ抑制温度THseu以下となるように設定される。 Further, as a second difference between the second map shown in FIG. 5 and the map shown in FIG. 3, when the catalyst bed temperature THc is equal to or lower than the condensed water generation temperature THcu, the target sensor temperature THset is sensor cracking. The temperature is set to be equal to or lower than the suppression temperature THseu.
アイドリングストップ中の触媒床温THcが過度に低温となると、排気通路2内に凝縮水が生成され易くなる。そして、排気通路2内に凝縮水が生成された状態で内燃機関1が再始動されると、内燃機関1からの排気の流れによって空燃比センサ6が被水してしまう。そして、空燃比センサ温度THseが高い状態で空燃比センサ6が被水してしまうと、熱衝撃によって空燃比センサ6の破損(被水割れ)が生じてしまう。
When the catalyst bed temperature THc during idling stop becomes excessively low, condensed water is easily generated in the
一方、凝縮水によって空燃比センサ6が被水する場合であっても、そのときの空燃比センサ温度THseが十分に低ければ上述の被水割れは生じ難くなる。そこで、本実施例では、触媒床温THcが凝縮水生成温度THcu以下である場合に目標センサ温度THsetをセンサ割れ抑制温度THseu以下の温度として設定することとした。 On the other hand, even when the air-fuel ratio sensor 6 is flooded with condensed water, if the air-fuel ratio sensor temperature THse at that time is sufficiently low, the aforementioned water cracking is unlikely to occur. Therefore, in this embodiment, when the catalyst bed temperature THc is equal to or lower than the condensed water generation temperature THcu, the target sensor temperature THset is set as a temperature equal to or lower than the sensor cracking suppression temperature THseu.
凝縮水生成温度THcuは、排気通路2内で凝縮水が生成されると判断される触媒床温THcの上限温度である。また、センサ割れ抑制温度THseuは、アイドリングストップ中に排気通路2内に凝縮水が生成されても空燃比センサ6が被水割れを起こさないと判断できる空燃比センサ温度THseの上限温度である。凝縮水生成温度THcuとセンサ割れ抑制温度THseuとの関係は、予め実験等に基づいて求めておくことができる。
The condensed water generation temperature THcu is an upper limit temperature of the catalyst bed temperature THc at which it is determined that condensed water is generated in the
これによれば、アイドリングストップが継続されることで排気通路2内に凝縮水が生成される場合においても、目標センサ温度THsetはセンサ割れ抑制温度THseu以下の範囲内で設定されるので、空燃比センサ6の被水割れを抑制することができる。
According to this, even when condensed water is generated in the
なお、第二のマップにおける触媒床温THcが凝縮水生成温度THcu以下の範囲では、目標センサ温度THsetがセンサ割れ抑制温度THseu以下の範囲内で略一定の温
度として設定される例を示しているが、これに限定される趣旨ではない。例えば鎖線で示す関係のように、目標センサ温度THsetがセンサ割れ抑制温度THseu以下の温度として設定される場合であっても、触媒床温THcが低いほど目標センサ温度THsetを低温側に設定することもできる。
In the second map, in the range where the catalyst bed temperature THc is equal to or lower than the condensed water generation temperature THcu, an example is shown in which the target sensor temperature THset is set as a substantially constant temperature within the range equal to or lower than the sensor cracking suppression temperature THseu. However, it is not limited to this. For example, as shown by a chain line, even when the target sensor temperature THset is set as a temperature equal to or lower than the sensor cracking suppression temperature THseu, the lower the catalyst bed temperature THc, the lower the target sensor temperature THset is set. You can also.
次に、本実施の形態における実施例3について説明する。なお、本実施例に係る内燃機関1及びその排気系は実施例1と同一であり、その説明は省略する。本実施例では、NOx触媒3に吸蔵されているNOx吸蔵量に応じて、検出非要求期間ΔTMの推定と、アイドリングストップ中における目標センサ温度THsetの設定と、をより細やかに行うこととした。
Next, Example 3 in the present embodiment will be described. Note that the
図6は、NOx触媒3に吸蔵されているNOx吸蔵量、検出非要求期間ΔTM、目標センサ温度THsetの関係を例示した第三のマップである。図中には検出非要求期間ΔTMを破線で示し、目標センサ温度THsetを実線で示す。NOx触媒3に対するNOx還元処理は、NOx吸蔵量が閾値以上となったときに行われるため、NOx吸蔵量がより少ない方がNOx還元処理の実施時期が遅くなる。そこで、図示のように、本実施例ではNOx吸蔵量が少ないほど検出非要求期間ΔTMを長い期間として推定される。従って、NOx吸蔵量が少ないほどアイドリングストップ中における目標センサ温度THsetは低温側に設定される。 FIG. 6 is a third map illustrating the relationship between the NOx occlusion amount occluded in the NOx catalyst 3, the detection non-request period ΔTM, and the target sensor temperature THset. In the figure, the detection non-request period ΔTM is indicated by a broken line, and the target sensor temperature THset is indicated by a solid line. Since the NOx reduction process for the NOx catalyst 3 is performed when the NOx occlusion amount becomes equal to or greater than the threshold value, the smaller the NOx occlusion amount, the later the execution timing of the NOx reduction process. Therefore, as shown in the figure, in this embodiment, the detection non-request period ΔTM is estimated as a longer period as the NOx occlusion amount decreases. Therefore, the smaller the NOx occlusion amount, the lower the target sensor temperature THset during idling stop.
図7は、アイドリングストップ中の目標センサ温度THsetの設定例を示した図である。図中では、NOx吸蔵量が多い場合(破線)と少ない場合(実線)とを比較する。また、図5で用いた符号と同義のものは、同じ符号を付すことで説明を省略する。 FIG. 7 is a diagram illustrating a setting example of the target sensor temperature THset during idling stop. In the figure, the case where the NOx occlusion amount is large (broken line) and the case where it is small (solid line) are compared. Moreover, what is synonymous with the code | symbol used in FIG. 5 attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits description.
図示のように、アイドリングストップ中における触媒床温THcが同じ場合であってもNOx吸蔵量が少ないほど目標センサ温度THsetがより低温側に設定される。本実施例では、目標センサ温度THsetをNOx吸蔵量に応じてより細やかに設定できるので、アイドリングストップ中におけるヒータ7への通電量の低減効果をより顕著に奏することができる。
As shown in the figure, even when the catalyst bed temperature THc during idling stop is the same, the lower the NOx occlusion amount, the lower the target sensor temperature THset is set. In the present embodiment, since the target sensor temperature THset can be set more finely according to the NOx occlusion amount, the effect of reducing the energization amount to the
なお、本実施例ではNOx触媒3のNOx吸蔵量に応じた目標センサ温度THsetの設定方法について説明したが、その他の観点から目標センサ温度THsetを設定することもできる。リッチスパイク制御は、NOx触媒3に対するSOx被毒回復制御や、パティキュレートフィルタに対するPM再生処理が実施される場合にも実行される。 In this embodiment, the method for setting the target sensor temperature THset according to the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 3 has been described. However, the target sensor temperature THset can also be set from other viewpoints. The rich spike control is also executed when SOx poisoning recovery control for the NOx catalyst 3 and PM regeneration processing for the particulate filter are performed.
ここで、SOx吸蔵量が少ないほど内燃機関1の再始動後におけるSOx被毒回復処理の実施時期が遅くなり、PM堆積量が少ないほど内燃機関1の再始動後におけるPM再生処理の実施時期が遅くなる。そこで、NOx触媒3に吸蔵されているSOx吸蔵量が少ないほど検出非要求期間ΔTMをより長い期間として推定し、アイドリングストップ中における目標センサ温度THsetをより低温側に設定すると好適である。同様に、NOx触媒3が担持されているパティキュレートフィルタに堆積しているPM堆積量が少ないほど検出非要求期間ΔTMをより長い期間として推定し、目標センサ温度THsetをより低温側に設定しても良い。
Here, the smaller the SOx occlusion amount, the later the execution timing of the SOx poisoning recovery process after the
これらによれば、SOx吸蔵量やPM堆積量に応じてアイドリングストップ中の目標センサ温度THsetをより細やかに設定することができる。これにより、内燃機関1の再始動後における空燃比の検出要求に対する応答性を確保しつつ、アイドリングストップ中におけるヒータ7への通電量を好適に低減できる。
According to these, the target sensor temperature THset during idling stop can be set more finely according to the SOx occlusion amount and the PM accumulation amount. Thereby, the energization amount to the
また、実施例1乃至3において本発明の実施形態を説明したが、本発明の本旨を逸脱しない範囲内で種々の変更、追加等を加え得る。例えば、本実施の形態にかかる内燃機関1はエコラン車に搭載しているが、ハイブリッド車に搭載しても良いのは勿論である。また、ハイブリッド車の場合には、車両の動力源を内燃機関1のみ、或いは内燃機関1と電気モータとの併用としている運転条件から電気モータのみを動力源とする運転条件に移行する場合にも内燃機関1の自動停止が行われる。従って、車両が走行中においても内燃機関1が自動停止される場合には本発明を適用し、自動停止中における空燃比センサ6の温度に係る制御を好適に行うことができる。
In addition, although the embodiments of the present invention have been described in the first to third embodiments, various changes and additions can be added without departing from the spirit of the present invention. For example, although the
1・・・内燃機関
2・・・排気通路
3・・・吸蔵還元型NOx触媒
4・・・燃料添加弁
5・・・床温検出センサ
6・・・空燃比センサ
7・・・ヒータ
20・・ECU
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記排気通路に設けられる空燃比センサと、
前記空燃比センサを昇温するヒータと、
前記ヒータへの通電量を制御して前記空燃比センサの温度を目標温度に制御する温度制御手段と、
前記内燃機関の自動停止条件が成立したときに該内燃機関を自動停止させ且つ該自動停止条件が解除されたときに該内燃機関を再始動させる自動制御手段と、
前記自動制御手段が前記内燃機関を自動停止させる場合に、該内燃機関が再始動されてから前記空燃比センサに初めて空燃比の検出要求が出されるまでの検出非要求期間を推定する期間推定手段と、
を備え、
前記内燃機関の自動停止中における前記目標温度は、前記検出非要求期間が長いほど低温側に設定されることを特徴とする内燃機関の制御装置。 An exhaust purification catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine;
An air-fuel ratio sensor provided in the exhaust passage;
A heater for raising the temperature of the air-fuel ratio sensor;
Temperature control means for controlling the energization amount to the heater to control the temperature of the air-fuel ratio sensor to a target temperature;
Automatic control means for automatically stopping the internal combustion engine when the automatic stop condition for the internal combustion engine is satisfied and restarting the internal combustion engine when the automatic stop condition is canceled;
When the automatic control means automatically stops the internal combustion engine, period estimation means for estimating a detection non-request period from when the internal combustion engine is restarted until the first air-fuel ratio detection request is issued to the air-fuel ratio sensor When,
With
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the target temperature during the automatic stop of the internal combustion engine is set to a lower temperature side as the detection non-request period is longer.
前記検出非要求期間は、前記内燃機関の自動停止中における前記排気浄化触媒の触媒床温が低いほど長い期間として推定されることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 The air-fuel ratio detection request is issued at least when the exhaust purification catalyst is active,
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the detection non-request period is estimated as a longer period as the catalyst bed temperature of the exhaust purification catalyst during the automatic stop of the internal combustion engine is lower.
前記検出非要求期間は、前記吸蔵還元型NOx触媒に吸蔵されているNOx吸蔵量が少ないほど長い期間として推定されることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。 The exhaust purification catalyst includes an NOx storage reduction catalyst,
The control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the detection non-request period is estimated as a longer period as the NOx occlusion amount stored in the NOx storage reduction catalyst decreases.
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