JP2010059873A - 内燃機関の排気浄化のための制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 触媒のHC被毒を抑制することによりエミッションを良好に維持することができる内燃機関の制御装置を提供すること。
【解決手段】 制御装置は、排ガス浄化のための触媒を備えた内燃機関に適用される。制御装置は、触媒の暖機が完了した後(ステップ620にて「Yes」と判定される場合)であってフューエルカット運転が実行されるまでの期間(ステップ650にて「No」と判定される場合)において、触媒に流入する炭化水素の量を低減する運転を実行する(ステップ660)。
【選択図】 図6
【解決手段】 制御装置は、排ガス浄化のための触媒を備えた内燃機関に適用される。制御装置は、触媒の暖機が完了した後(ステップ620にて「Yes」と判定される場合)であってフューエルカット運転が実行されるまでの期間(ステップ650にて「No」と判定される場合)において、触媒に流入する炭化水素の量を低減する運転を実行する(ステップ660)。
【選択図】 図6
Description
本発明は、排ガスを浄化するための触媒装置を備えた内燃機関の制御装置に関する。
従来から、排ガスを浄化する触媒装置を排気通路に備えた内燃機関が提案されている。この用途に用いられる触媒装置の多くには、三元触媒(以下、単に「触媒」とも称呼する。)が使用される。一般に、三元触媒は、セラミック等からなる担持体に触媒成分(白金及びロジウム等の貴金属)及び酸素吸蔵物質(CeO2等)を担持している。触媒は、触媒成分の温度がその活性温度以上であり、且つ、触媒に流入する排ガスの空燃比が理論空燃比であるとき、排ガス中の未燃物(HC,CO等)と窒素酸化物(NOx)との酸化還元反応を促進し、これらを同時に高い浄化率にて浄化することができる。
しかし、内燃機関の冷機始動直後においては触媒の温度はその活性温度より低く、触媒の温度が活性温度に到達するまでの期間(以下、「暖機期間」とも称呼する。)、触媒はその排ガス浄化能力を十分に発揮することができない。即ち、この暖機期間においては、触媒は、未燃物及び窒素酸化物を十分に浄化することができない。そこで、従来の内燃機関の制御装置の一つは、触媒の暖機期間における点火時期を暖機期間終了後の点火時期よりも遅角し、排ガス中の未燃物(HC,CO等)の量を低減するようになっている(例えば、特許文献1を参照)。
しかしながら、発明者は、上記暖機期間が終了した後であっても触媒がその排ガス浄化能力を十分に発揮できない場合があることを見出した。以下、この点について述べる。
上述したように、触媒は、排ガス中の未燃物(HC,CO等)と窒素酸化物(NOx)との酸化還元反応を促進する。この酸化還元反応においては、担持体に担持された触媒成分(上述の貴金属等)が酸化還元反応の活性点(触媒活性点)となる。適正な効率にて酸化還元反応を進行させるには、触媒活性点における酸素濃度を適切な値に保つことが重要である。そこで、触媒は、CeO2等の酸素吸蔵物質をその担持体に担持している。
酸素吸蔵物質は、空燃比が理論空燃比よりもリーン側である排ガス(以下、「リーン側空燃比ガス」とも称呼する。)が触媒に流入するときに酸素を吸蔵するとともに、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側である排ガス(以下、「リッチ側空燃比ガス」とも称呼する。)が触媒に流入するときに触媒活性点に酸素を放出することにより、触媒活性点における酸素濃度の調節を行うと考えられている。
酸素吸蔵物質のこのような機能は、酸素吸蔵能力(OSC(Oxygen Storage Capacity)、酸素ストレージ能力)と称呼される。酸素吸蔵物質は、その温度が所定の温度以上(以下、「酸素移動可能温度」とも称呼する。)であるとき、酸素をその物質内で容易に移動させることができる。酸素移動可能温度は、例えば400℃程度である。
上述したように、触媒温度が酸素移動可能温度よりも低いとき(例えば、上述の暖機期間)、酸素吸蔵物質はその酸素吸蔵能力を十分に発揮することができない。即ち、触媒温度が酸素移動可能温度よりも低いとき、その触媒が吸蔵することができる酸素量の最大値(以下、「酸素吸蔵可能量」とも称呼する。)は、触媒温度が酸素移動可能温度以上である場合の酸素吸蔵可能量よりも小さい。従って、例えば、このような状態の触媒にリッチ側空燃比ガスが流入した場合、リッチ側空燃比ガス中の未燃物(HC,CO等)の酸化反応に伴って酸素吸蔵物質に吸蔵されていた酸素が消費され、酸素吸蔵物質の吸蔵酸素量がゼロ近傍にまで減少する場合がある(以下、この状態を「還元状態」とも称呼する。)。
この還元状態にある触媒にリッチ側空燃比ガスが更に流入し続けた場合、触媒成分及び酸素吸蔵物質の周囲を未燃物の一つである炭化水素(HC)が被覆する現象が生じる(以下、この現象を「HC被毒」とも称呼する。)。HC被毒が生じた場合、触媒成分が被覆されることによって触媒活性点の数が低下し、酸素吸蔵物質が被覆されることによって酸素吸蔵能力が低下する。これらの被覆が進行し、触媒に重度のHC被毒が生じた場合、触媒はその排ガス浄化性能を十分に発揮できない状態となる(以下、この状態を「半死活状態」とも称呼する。)。
一方、暖機期間が終了した後(即ち、触媒温度がその活性温度以上となった場合)においても、上述のHC被毒によって触媒が半死活状態に至る場合がある。
例えば、排ガス中の窒素酸化物(NOx)を低減させること等を目的とし、機関の空燃比は「理論空燃比よりも若干リッチ側の空燃比」に制御される場合がある(以下、この制御を「弱リッチ制御」とも称呼する。)。この弱リッチ制御が長時間継続された場合、触媒に流入する排ガスの空燃比の中心(平均)は、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比になる。従って、暖機期間が終了した後(即ち、触媒温度がその活性温度以上となった後)であっても、弱リッチ制御が長時間継続されると、触媒に流入する過剰な未燃物の酸化反応に伴って酸素吸蔵物質の吸蔵酸素量が減少し、HC被毒が生じる。触媒に重度のHC被毒が生じた場合、上記同様に触媒は半死活状態となる。
例えば、排ガス中の窒素酸化物(NOx)を低減させること等を目的とし、機関の空燃比は「理論空燃比よりも若干リッチ側の空燃比」に制御される場合がある(以下、この制御を「弱リッチ制御」とも称呼する。)。この弱リッチ制御が長時間継続された場合、触媒に流入する排ガスの空燃比の中心(平均)は、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比になる。従って、暖機期間が終了した後(即ち、触媒温度がその活性温度以上となった後)であっても、弱リッチ制御が長時間継続されると、触媒に流入する過剰な未燃物の酸化反応に伴って酸素吸蔵物質の吸蔵酸素量が減少し、HC被毒が生じる。触媒に重度のHC被毒が生じた場合、上記同様に触媒は半死活状態となる。
触媒が重度のHC被毒によって半死活状態になった場合、暖機期間が終了した後であっても、その触媒は排ガスを十分に浄化することができない。この結果、機関のエミッションが悪化するという問題が生じる。
触媒の「半死活状態」及び「半死活状態に至るまでのHC被毒状態」(以下、これらの状態を便宜的に「HC被毒・半死活状態」とも称呼する。)は、触媒に多量の酸素を供給することによって解消することができる。触媒に多量の酸素を供給する代表的な運転として、機関への燃料供給が停止された運転である「フューエルカット運転」が挙げられる。
しかしながら、一般に、フューエルカット運転は、機関の運転状態が所定の運転状態となったとき(例えば、機関が搭載された車両が減速中であるとき等)に実行される。従って、運転者の意図とは無関係な「触媒の状態のみ」に基づいてフューエルカット運転を行うとドライバビリティが悪化する虞がある。従って、触媒がHC被毒・半死活状態となった場合、フューエルカット運転を任意に実行することによりそのHC被毒・半死活状態を解消することは困難である。
更に、一般に、暖機期間及び暖機期間終了直後においてはフューエルカット運転が実行され難い。この点につき、以下に説明する。
フューエルカット運転の開始条件は、一般に、「スロットルバルブ開度が実質的にゼロであり、且つ、機関回転速度NEが所定の閾値回転速度以上である場合」である。更に、フューエルカット運転によって機関回転速度が過度に低下しないように、暖機期間及び暖機期間終了直後における閾値回転速度の値は、暖機期間終了後に十分な時間が経過した基本運転時における閾値回転速度よりも大きい値に設定されている。従って、基本運転時に比較し、これらの期間においてはフューエルカット運転は実行され難い。
フューエルカット運転の開始条件は、一般に、「スロットルバルブ開度が実質的にゼロであり、且つ、機関回転速度NEが所定の閾値回転速度以上である場合」である。更に、フューエルカット運転によって機関回転速度が過度に低下しないように、暖機期間及び暖機期間終了直後における閾値回転速度の値は、暖機期間終了後に十分な時間が経過した基本運転時における閾値回転速度よりも大きい値に設定されている。従って、基本運転時に比較し、これらの期間においてはフューエルカット運転は実行され難い。
一方、触媒に酸素を供給するための別の運転として、触媒にリーン側空燃比ガスを供給する運転である「リーン運転」が挙げられる。しかしながら、リーン運転時の排ガスがその単位体積あたりに含む酸素量は、フューエルカット運転時の排ガスがその単位体積あたりに含む酸素量に比較して少ない。従って、リーン運転を実行することにより触媒のHC被毒・半死活状態を解消するには、フューエルカット運転を実行することによりそれらを解消する場合に比較して長い時間を要する。更に、触媒に長時間に亘ってリーン側空燃比ガスを供給し続けると、エミッションが悪化する虞もある。
このように、触媒の暖機期間及び暖機期間終了以降において触媒がHC被毒・半死活状態となった場合、この状態を長期間に亘り解消することができず、その結果、未燃物(HC,CO等)及び窒素酸化物(NOx)の排出量が増大するという問題が生じる。
本発明は、上記課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的は、食媒がHC被毒によって半死活状態となることを抑制し、もって、機関のエミッションを良好に維持することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
より具体的に述べると、本発明の内燃機関の第1の制御装置は、
排気通路に配設された触媒を有する内燃機関に適用される。
排気通路に配設された触媒を有する内燃機関に適用される。
この制御装置は、
(1)前記触媒の温度が所定の許容温度以上であるか否かを判定する触媒温度判定手段と、
(2)所定の「フューエルカット開始条件」が成立するか否かを判定するとともに、同フューエルカット開始条件が成立している期間(即ち、フューエルカット運転実行中)において所定の「フューエルカット復帰条件」が成立するか否かを判定するフューエルカット運転条件判定手段と、
(3)前記フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット開始条件が成立すると判定された時点から同フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット復帰条件が成立すると判定される時点までの期間、前記機関への燃料供給を停止するフューエルカット運転を実行するフューエルカット運転実行手段と、
を備える。
(1)前記触媒の温度が所定の許容温度以上であるか否かを判定する触媒温度判定手段と、
(2)所定の「フューエルカット開始条件」が成立するか否かを判定するとともに、同フューエルカット開始条件が成立している期間(即ち、フューエルカット運転実行中)において所定の「フューエルカット復帰条件」が成立するか否かを判定するフューエルカット運転条件判定手段と、
(3)前記フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット開始条件が成立すると判定された時点から同フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット復帰条件が成立すると判定される時点までの期間、前記機関への燃料供給を停止するフューエルカット運転を実行するフューエルカット運転実行手段と、
を備える。
更に、この制御装置は、
(4)前記触媒温度判定手段により前記触媒の温度が前記許容温度以上であると判定されているときに前記フューエルカット運転が実行された場合、「有効フューエルカット運転履歴」が存在すると記録するフューエルカット運転履歴記録手段と、
(5)「前記フューエルカット運転が実行されていない」ときに前記触媒温度判定手段により「前記触媒の温度が前記許容温度以上であると判定された」場合、
(5−1)前記有効フューエルカット運転履歴が存在すると「記録されていれば」前記機関の運転状態に基づいて決定される第1の態様に従う「基本運転」を実行するとともに、
(5−2)同有効フューエルカット運転履歴が存在すると「記録されていなければ」前記触媒に流入する炭化水素量を前記基本運転時に前記触媒に流入する炭化水素量よりも低減するための第2の態様に従う「炭化水素低減運転」を実行する運転状態制御手段と
を備える。
(4)前記触媒温度判定手段により前記触媒の温度が前記許容温度以上であると判定されているときに前記フューエルカット運転が実行された場合、「有効フューエルカット運転履歴」が存在すると記録するフューエルカット運転履歴記録手段と、
(5)「前記フューエルカット運転が実行されていない」ときに前記触媒温度判定手段により「前記触媒の温度が前記許容温度以上であると判定された」場合、
(5−1)前記有効フューエルカット運転履歴が存在すると「記録されていれば」前記機関の運転状態に基づいて決定される第1の態様に従う「基本運転」を実行するとともに、
(5−2)同有効フューエルカット運転履歴が存在すると「記録されていなければ」前記触媒に流入する炭化水素量を前記基本運転時に前記触媒に流入する炭化水素量よりも低減するための第2の態様に従う「炭化水素低減運転」を実行する運転状態制御手段と
を備える。
上記構成によれば、「触媒の温度が所定の許容温度以上である」と判定されているときに「フューエルカット運転」が実行された場合に限り、「有効フューエルカット運転履歴が存在する」と記録される。換言すれば、触媒の温度が所定の許容温度にまで到達していない期間(例えば、上述の暖機期間)においては、仮にフューエルカット運転が実行されたとしても、有効フューエルカット運転履歴が存在するとは記録されない。つまり、「有効フューエルカット運転履歴」は、「暖機期間終了後にフューエルカット運転が実行され、そのフューエルカット運転が実行される時点までに触媒に生じたHC被毒が解消された」ことを示す指標である。
更に、上記構成によれば、有効フューエルカット運転履歴が存在するか否かに基づいて機関の運転状態が制御される。具体的に述べると、フューエルカット運転が実行されていない期間(即ち、フューエルカット開始条件が成立すると判定されていない期間)に触媒の温度が所定の許容温度以上であると判定された場合(例えば、触媒の暖機期間終了後においてフューエルカット運転を実行することができない場合)、有効フューエルカット運転履歴が存在すると「記録されている」場合には後述する「基本運転」が実行され、有効フューエルカット運転履歴が存在すると「記録されていない」場合には後述する「炭化水素低減運転」が実行される。
上述したように、触媒のHC被毒・半死活状態を解消する「フューエルカット運転」は、暖機期間の終了直後に常に実行されるとは限らない。そこで、上記構成においては、「暖機期間が終了した時点」から「暖機期間終了後における初回のフューエルカット運転が実行される時点」までの期間(即ち、触媒がHC被毒・半死活状態となる可能性が大きい期間)において、触媒に流入する炭化水素(HC)の量を低減する「炭化水素低減運転」を実行する。これにより、触媒のHC被毒を抑制して触媒が半死活状態になることをできる限り防ぐことができる。この結果、エミッションを良好に維持することができる。
ここで、「基本運転」とは、機関の運転状態(例えば、機関回転数、機関に吸入された空気の質量流量、負荷、冷却水温度、及び、機関を搭載した車両の速度等)の中で炭化水素の発生に影響を及ぼすパラメータを所定の値とする運転を指す。パラメータの「所定の値」は、機関に要求される出力及び応答性能、燃費、触媒の排ガス浄化性能、及び、触媒が半死活状態に至るまでの推定時間等を考慮した適値に設定することができる。
触媒の温度の「許容温度」は、触媒に含まれる貴金属が排ガスの酸化還元反応を促進する機能を十分に発現するために必要な「貴金属の活性温度」に基づく値である。即ち、「許容温度」は、例えば、貴金属の活性温度そのものであってもよく、貴金属の活性温度から所定温度を減じた温度(その温度よりも低下した場合、触媒の排気浄化率が許容できない程度まで低下する温度)等に設定することができる。或いは、「許容温度」は、上述した「酸素移動可能温度」を考慮して決定されてもよい。
「フューエルカット開始条件」は、上述したように、例えば、「スロットル弁開度TAが実質的にゼロであり、且つ、機関回転速度NEが所定の閾値回転速度NEfcth以上である場合」と設定することができる。
また、「フューエルカット復帰条件」は、例えば、「スロットルバルブ開度TAがゼロよりも大きい場合、又は、機関回転速度NEが閾値回転速度NEfcthよりも所定回転速度ΔNだけ小さい回転速度よりも小さい場合の少なくとも一つが成立する場合」と設定することができる。ここで、機関回転閾値速度NEfcth及び所定回転速度ΔNは、機関の排気量、機関の回転速度が過度に低下することのない回転速度、及び、燃費等を考慮した適値とすることができる。
また、「フューエルカット復帰条件」は、例えば、「スロットルバルブ開度TAがゼロよりも大きい場合、又は、機関回転速度NEが閾値回転速度NEfcthよりも所定回転速度ΔNだけ小さい回転速度よりも小さい場合の少なくとも一つが成立する場合」と設定することができる。ここで、機関回転閾値速度NEfcth及び所定回転速度ΔNは、機関の排気量、機関の回転速度が過度に低下することのない回転速度、及び、燃費等を考慮した適値とすることができる。
本発明の内燃機関の第2の制御装置は、
排気通路に配設された触媒を有する内燃機関に適用される。
排気通路に配設された触媒を有する内燃機関に適用される。
この制御装置は、
(1)前記触媒の温度が所定の許容温度以上であるか否かを判定する触媒温度判定手段と、
(2)所定の「フューエルカット開始条件」が成立するか否かを判定するとともに、同フューエルカット開始条件が成立している期間(即ち、フューエルカット運転実行中)において所定の「フューエルカット復帰条件」が成立するか否かを判定するフューエルカット運転条件判定手段と、
(3)前記フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット開始条件」が成立すると判定された時点から同フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット復帰条件が成立すると判定される時点までの期間、前記機関への燃料供給を停止するフューエルカット運転を実行するフューエルカット運転実行手段と、
を備える。
(1)前記触媒の温度が所定の許容温度以上であるか否かを判定する触媒温度判定手段と、
(2)所定の「フューエルカット開始条件」が成立するか否かを判定するとともに、同フューエルカット開始条件が成立している期間(即ち、フューエルカット運転実行中)において所定の「フューエルカット復帰条件」が成立するか否かを判定するフューエルカット運転条件判定手段と、
(3)前記フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット開始条件」が成立すると判定された時点から同フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット復帰条件が成立すると判定される時点までの期間、前記機関への燃料供給を停止するフューエルカット運転を実行するフューエルカット運転実行手段と、
を備える。
更に、この制御装置は、
(4)前記触媒温度判定手段により前記触媒の温度が前記許容温度以上であると判定されているときに前記フューエルカット運転が実行された場合、「有効フューエルカット運転履歴」が存在すると記録するフューエルカット運転履歴記録手段と、
(5)前記触媒温度判定手段により前記触媒の温度が前記許容温度以上であると判定された時点である「第1基準時点」以降に前記機関に吸入された空気の流量を積算することにより得られる「第1積算流量」を求める第1流量積算手段と、
(6)「前記第1基準時点以降」において、前記フューエルカット運転が実行される毎に「ゼロ」に設定されて前記フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット復帰条件が成立すると判定された時点である「第2基準時点」以降に前記機関に吸入された空気の流量を積算することにより得られる「第2積算流量」を求める第2流量積算手段と、
(7)「前記フューエルカット運転が実行されていない」ときに前記触媒温度判定手段により「前記触媒の温度が前記許容温度以上である」と判定された場合、
(7−1)前記有効フューエルカット運転履歴が存在すると「記録されていなければ」、
前記第1積算流量が所定の第1許容流量よりも「小さい」場合に前記機関の運転状態に基づいて決定される第1の態様に従う「基本運転」を実行するとともに、前記第1積算流量が前記第1許容流量「以上」である場合に前記触媒に流入する炭化水素量を前記基本運転時に前記触媒に流入する炭化水素量よりも低減するための第2の態様に従う「炭化水素低減運転」を実行し、
(7−2)前記有効フューエルカット運転履歴が存在すると「記録されていれば」、
前記第2積算流量が所定の第2許容流量よりも「小さい」場合に前記「基本運転」を実行するとともに、前記第2積算流量が前記第2許容流量「以上」である場合に前記「炭化水素低減運転」を実行する運転状態制御手段と
を備える。
(4)前記触媒温度判定手段により前記触媒の温度が前記許容温度以上であると判定されているときに前記フューエルカット運転が実行された場合、「有効フューエルカット運転履歴」が存在すると記録するフューエルカット運転履歴記録手段と、
(5)前記触媒温度判定手段により前記触媒の温度が前記許容温度以上であると判定された時点である「第1基準時点」以降に前記機関に吸入された空気の流量を積算することにより得られる「第1積算流量」を求める第1流量積算手段と、
(6)「前記第1基準時点以降」において、前記フューエルカット運転が実行される毎に「ゼロ」に設定されて前記フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット復帰条件が成立すると判定された時点である「第2基準時点」以降に前記機関に吸入された空気の流量を積算することにより得られる「第2積算流量」を求める第2流量積算手段と、
(7)「前記フューエルカット運転が実行されていない」ときに前記触媒温度判定手段により「前記触媒の温度が前記許容温度以上である」と判定された場合、
(7−1)前記有効フューエルカット運転履歴が存在すると「記録されていなければ」、
前記第1積算流量が所定の第1許容流量よりも「小さい」場合に前記機関の運転状態に基づいて決定される第1の態様に従う「基本運転」を実行するとともに、前記第1積算流量が前記第1許容流量「以上」である場合に前記触媒に流入する炭化水素量を前記基本運転時に前記触媒に流入する炭化水素量よりも低減するための第2の態様に従う「炭化水素低減運転」を実行し、
(7−2)前記有効フューエルカット運転履歴が存在すると「記録されていれば」、
前記第2積算流量が所定の第2許容流量よりも「小さい」場合に前記「基本運転」を実行するとともに、前記第2積算流量が前記第2許容流量「以上」である場合に前記「炭化水素低減運転」を実行する運転状態制御手段と
を備える。
上記構成によれば、上述した本発明の第1の制御装置と同様、「触媒の温度が所定の許容温度以上である」と判定されているときに「フューエルカット運転」が実行された場合に限り、「有効フューエルカット運転履歴が存在する」と記録される。更に、上記構成によれば、有効フューエルカット運転履歴が存在するか否かに基づいて後述する「積算流量」及び「積算流量の許容量(許容流量)」が設定されるとともに、設定された「積算流量」と「許容流量」との関係に基づいて機関の運転態様が制御される。
具体的に述べると、フューエルカット運転が実行されていない期間(即ち、フューエルカット開始条件が成立すると判定されていない期間)に触媒の温度が所定の許容温度以上であると判定されたとき(例えば、触媒の暖機期間終了後においてフューエルカット運転を実行することができないとき)、有効フューエルカット運転履歴が存在すると「記録されていない」場合には「暖機期間が終了した時点(第1基準時点)」以降に機関に吸入された空気の流量が積算されることにより「積算流量(第1積算流量)」が設定される。
そして、この第1積算流量が所定の許容流量(第1許容流量)よりも「小さい」場合には「基本運転」が実行され、この第1積算流量が第1許容流量「以上」である場合には後述する「炭化水素低減運転」が実行される。
一方、フューエルカット運転が実行されていない期間に触媒の温度が所定の許容温度以上であると判定されたとき、有効フューエルカット運転履歴が存在すると「記録されている」場合、「第2積算流量」が運転状態の決定のために使用される。
そして、この第2積算流量が所定の許容流量(第2許容流量)よりも「小さい」場合には「基本運転」が実行され、この第2積算流量が第2許容流量「以上」である場合には後述する「炭化水素低減運転」が実行される。
ここで、上記「第1積算流量」は、機関の始動時にゼロに設定され、上記「第1基準時点」以降に機関に吸入される空気の流量が積算されることにより増加する。また、上記「第2積算流量」は、上記フューエルカット運転が実行される毎にゼロに設定され、上記「第2基準時点」以降に機関に吸入される空気の流量が積算されることにより増加する。
上述したように、触媒の暖機期間が終了した後であっても触媒がHC被毒・半死活状態となる場合がある。そこで、上記制御装置は、触媒がHC被毒・半死活状態となる可能性の大きさを「第1積算流量」又は「第2積算流量」に基づいて評価する。
「第1積算流量」は、触媒の暖機期間が終了した時点以降に機関に流入する空気の積算流量であり、「暖機期間終了後に触媒に生じるHC被毒の程度」を示す値である。そして、上記構成においては、この第1積算流量が第1許容流量以上となる場合、触媒がHC被毒・半死活状態となる可能性が大きいと判断される。そこで、この場合、触媒に流入する炭化水素(HC)の量を低減する「炭化水素低減運転」が実行される。
また、「第2積算流量」は、暖機期間終了後において実行されたフューエルカット運転が停止(復帰)した時点以降に機関に流入する空気の積算流量であり、「フューエルカット運転停止(復帰)後に触媒に生じるHC被毒の程度」を示す値である。そして、上記構成においては、この第2積算流量が第2許容流量以上となる場合にも、触媒がHC被毒・半死活状態となる可能性が大きいと判断される。そこで、この場合にも、触媒に流入する炭化水素(HC)の量を低減する「炭化水素低減運転」が実行される。
従って、上記構成により、触媒のHC被毒の度合いを的確に評価するとともに、触媒のHC被毒の度合いが高くなると判断される場合に触媒に流入する炭化水素(HC)の量を低減する運転を実行することができる。これにより、触媒が半死活状態になることをできる限り防ぐことができる。その結果、炭化水素の量を低減する運転により発生する他の問題(例えば、燃費の悪化、機関の出力低下等)を出来る限り回避しつつ、エミッションを良好に維持することができる。
上述した第2の制御装置において、「基本運転」、触媒の温度の「許容温度」、「フューエルカット開始条件」及び「フューエルカット復帰条件」は、上述した本発明の第1の制御装置と同様に設定することができる。
また、「第1許容流量」は、例えば、第1積算流量がこの第1許容流量に達したときにHC被毒によって触媒が期待される排ガス浄化性能を発揮できなくなると判断できる値に設定することができる。「第2許容流量」は、例えば、第1許容流量と同様、第2積算流量がこの第2許容流量に達したときにHC被毒によって触媒が期待される排ガス浄化性能を発揮できなくなると判断できる値に設定することができる。
上述した制御装置において、
前記運転状態制御手段は、
(A)前記機関の始動時の冷却水温が所定の許容始動温度より低いか否か、
(B)前記燃料の揮発度が所定の許容揮発度より低いか否か、及び、
(C)燃料のエタノール濃度が所定の許容濃度より大きいか否か
からなる「炭化水素低減運転禁止条件」のうちの「少なくとも一つ」が成立するときに前記炭化水素低減運転の実行を禁止するように構成されることが好適である。
前記運転状態制御手段は、
(A)前記機関の始動時の冷却水温が所定の許容始動温度より低いか否か、
(B)前記燃料の揮発度が所定の許容揮発度より低いか否か、及び、
(C)燃料のエタノール濃度が所定の許容濃度より大きいか否か
からなる「炭化水素低減運転禁止条件」のうちの「少なくとも一つ」が成立するときに前記炭化水素低減運転の実行を禁止するように構成されることが好適である。
上記「炭化水素低減運転禁止条件」のうちの「少なくとも一つ」が成立するときに後述する「炭化水素低減運転」を実行した場合、機関の燃焼状態が悪化する虞がある。このとき、この機関の燃焼状態の悪化等に伴い、炭化水素の発生量が逆に増加する場合がある。そこで、上記構成においては、上記炭化水素低減運転禁止条件のうちの少なくとも一つが成立する場合、炭化水素低減運転は実行されない。
上記構成により、予期しない燃焼状態の悪化を避けることができる。これにより、炭化水素の発生をより確実に抑制し、触媒のHC被毒を抑制して触媒が半死活状態になることを出来る限り防ぐことができる。この結果、エミッションを良好に維持することができる。
上記構成において、冷却水温の「許容始動温度」、燃料の揮発度の「許容揮発度」、及び、燃料のエタノール濃度の「許容濃度」は、機関が使用される環境及び触媒の排ガス浄化性能等を考慮した適値に設定することができる。
(好ましい態様)
本発明の内燃機関の制御装置は、以下に述べるような好ましい態様にて実施することができる。以下では、特に、上述した「炭化水素低減運転」の好ましい態様について説明する。
本発明の内燃機関の制御装置は、以下に述べるような好ましい態様にて実施することができる。以下では、特に、上述した「炭化水素低減運転」の好ましい態様について説明する。
<態様1>
上述した制御装置において、
前記機関が、
燃焼室と吸気通路とを連通・遮断する吸気弁と、
前記吸気弁よりも上流の前記吸気通路に燃料を噴射する「ポート噴射手段」と
を備えるとき、
前記運転状態制御手段は、
前記吸気弁により前記燃焼室と前記吸気通路とが遮断されている期間において前記ポート噴射手段から燃料を噴射する、或いは、前記吸気弁により前記燃焼室と前記吸気通路とが連通されている期間であって前記吸気弁の周辺を通過して前記燃焼室から前記吸気通路へ吹き返される既燃ガスが存在しない状態において前記ポート噴射手段から燃料を噴射することにより前記「基本運転」を実行するとともに、
前記吸気弁により前記燃焼室と前記吸気通路が連通されている期間であって前記吸気通路へ吹き返される前記既燃ガスが存在する状態にて「前記既燃ガスに向けて前記ポート噴射手段から燃料を噴射する」ことにより前記「炭化水素低減運転」を実行するように構成される。
上述した制御装置において、
前記機関が、
燃焼室と吸気通路とを連通・遮断する吸気弁と、
前記吸気弁よりも上流の前記吸気通路に燃料を噴射する「ポート噴射手段」と
を備えるとき、
前記運転状態制御手段は、
前記吸気弁により前記燃焼室と前記吸気通路とが遮断されている期間において前記ポート噴射手段から燃料を噴射する、或いは、前記吸気弁により前記燃焼室と前記吸気通路とが連通されている期間であって前記吸気弁の周辺を通過して前記燃焼室から前記吸気通路へ吹き返される既燃ガスが存在しない状態において前記ポート噴射手段から燃料を噴射することにより前記「基本運転」を実行するとともに、
前記吸気弁により前記燃焼室と前記吸気通路が連通されている期間であって前記吸気通路へ吹き返される前記既燃ガスが存在する状態にて「前記既燃ガスに向けて前記ポート噴射手段から燃料を噴射する」ことにより前記「炭化水素低減運転」を実行するように構成される。
上述したように、触媒がHC被毒・半死活状態となる可能性が大きい期間において、触媒に流入する炭化水素(HC)の量を低減する「炭化水素低減運転」を実行することにより、エミッションを良好に維持することができる。炭化水素の発生の原因の一つとして、燃焼室内壁及びピストンリング周辺等への燃料の付着(以下、「燃料付着」とも称呼する。)が挙げられる。この燃料付着を抑制することにより、触媒に流入する炭化水素を低減することができる。
上記態様1においては、「ポート噴射手段」を有する機関に対して本発明の制御装置が適用される。具体的には、上記態様1においては、燃焼室から吸気通路へ吹き返される既燃ガスに向けてポート噴射手段から燃料が噴射されることにより「炭化水素低減運転」が実行される。これにより、噴射された燃料が高温の既燃ガスに接触することによって燃料の霧化が促進される。更に、空気及び霧化が促進された燃料が吸気通路から燃焼室内へ同時に吸引されることにより、燃料と空気との混合も促進される。これらにより、上述の燃料付着を抑制することができる。この結果、触媒に流入する炭化水素を低減することができる。
ここで、例えば、上記機関が吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を順に行う4サイクル機関であって吸気弁及び排気弁を有する場合、「既燃ガスの吹き返し」は、吸気弁及び排気弁の開閉のタイミングを各行程の推移に応じて調整することにより制御することができる。
<態様2>
上述した制御装置において、
前記機関が、
燃焼室と吸気通路とを連通・遮断する吸気弁と、
前記吸気弁よりも上流の前記吸気通路に燃料を噴射する「ポート噴射手段」と
を備えるとき、
前記運転状態制御手段は、
前記吸気弁により前記燃焼室と前記吸気通路とが連通されている期間であって前記吸気弁の周辺を通過して前記燃焼室から前記吸気通路へ吹き返される既燃ガスが存在しない状態において前記ポート噴射手段から燃料を噴射することにより前記「基本運転」を実行するとともに、
「前記吸気弁により前記燃焼室と前記吸気通路が遮断されている期間において前記吸気弁周辺に向けて前記ポート噴射手段から燃料を噴射する」ことにより前記「炭化水素低減運転」を実行するように構成される。
上述した制御装置において、
前記機関が、
燃焼室と吸気通路とを連通・遮断する吸気弁と、
前記吸気弁よりも上流の前記吸気通路に燃料を噴射する「ポート噴射手段」と
を備えるとき、
前記運転状態制御手段は、
前記吸気弁により前記燃焼室と前記吸気通路とが連通されている期間であって前記吸気弁の周辺を通過して前記燃焼室から前記吸気通路へ吹き返される既燃ガスが存在しない状態において前記ポート噴射手段から燃料を噴射することにより前記「基本運転」を実行するとともに、
「前記吸気弁により前記燃焼室と前記吸気通路が遮断されている期間において前記吸気弁周辺に向けて前記ポート噴射手段から燃料を噴射する」ことにより前記「炭化水素低減運転」を実行するように構成される。
上記態様2においても、「ポート噴射手段」を有する機関に対して本発明の制御装置が適用される。具体的には、上記態様2においては、吸気弁により燃焼室と吸気通路が遮断されている期間(即ち、吸気弁が閉弁している期間)において吸気弁周辺に向けてポート噴射手段から燃料が噴射されることにより「炭化水素低減運転」が実行される。
これにより、噴射された燃料が高温の吸気弁及び吸気弁周辺の部材に接触することによって燃料の霧化が促進される。更に、空気及び霧化が促進された燃料が吸気通路から燃焼室内に同時に吸引されることにより、燃料と空気との混合も促進される。これらにより、上述の燃料付着を抑制することができる。この結果、触媒に流入する炭化水素を低減することができる。
<態様3>
上述した制御装置において、
前記機関が
吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を順に行う4サイクル機関であって、燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射手段を備えるとき、
前記運転状態制御手段は、
前記「圧縮行程」において前記筒内噴射手段から前記燃焼室内に燃料を噴射することにより前記「基本運転」を実行するとともに、
前記「吸気行程」において前記筒内噴射手段から前記燃焼室内に燃料を噴射することにより前記「炭化水素低減運転」を実行するように構成される。
上述した制御装置において、
前記機関が
吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を順に行う4サイクル機関であって、燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射手段を備えるとき、
前記運転状態制御手段は、
前記「圧縮行程」において前記筒内噴射手段から前記燃焼室内に燃料を噴射することにより前記「基本運転」を実行するとともに、
前記「吸気行程」において前記筒内噴射手段から前記燃焼室内に燃料を噴射することにより前記「炭化水素低減運転」を実行するように構成される。
上記態様3においては、「筒内噴射手段」を有する機関に対して本発明の制御装置が適用される。具体的には、上記態様3においては、機関の吸気行程において筒内噴射手段から燃料が噴射されることにより「炭化水素低減運転」が実行される。
これにより、「圧縮行程」において燃料を噴射する場合に比べ、噴射された燃料と燃焼室内に吸入された空気とが接触する時間が長くなる。更に、このとき、燃焼室内に吸入されて激しく流動する空気の中に燃料が噴射される。これらにより、燃料と空気との混合が促進されるとともに燃料の霧化も促進される。この結果、上述の燃料付着を抑制することができる。従って、触媒に流入する炭化水素を低減することができる。
<態様4>
上述した制御装置において、
前記機関が、
吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を順に行う4サイクル機関であって、燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射手段を備えるとき、
前記運転状態制御手段は、
前記吸気行程及び前記圧縮行程のうちの少なくとも一つの行程において前記筒内噴射手段から前記燃焼室内に燃料を第1噴射回数噴射することにより前記「基本運転」を実行するとともに、
「前記吸気行程及び前記圧縮行程のうちの少なくとも一つの行程」において前記筒内噴射手段から前記燃焼室内に燃料を「前記第1噴射回数よりも大きい第2噴射回数」噴射することにより前記「炭化水素低減運転」を実行するように構成される。
上述した制御装置において、
前記機関が、
吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を順に行う4サイクル機関であって、燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射手段を備えるとき、
前記運転状態制御手段は、
前記吸気行程及び前記圧縮行程のうちの少なくとも一つの行程において前記筒内噴射手段から前記燃焼室内に燃料を第1噴射回数噴射することにより前記「基本運転」を実行するとともに、
「前記吸気行程及び前記圧縮行程のうちの少なくとも一つの行程」において前記筒内噴射手段から前記燃焼室内に燃料を「前記第1噴射回数よりも大きい第2噴射回数」噴射することにより前記「炭化水素低減運転」を実行するように構成される。
上記態様4においては、「筒内噴射手段」を有する機関に対して本発明の制御装置が適用される。具体的には、上記態様4においては、機関の吸気行程及び圧縮行程のうちの少なくとも一つの行程において筒内噴射手段から燃料が「基本運転時の噴射回数よりも大きい噴射回数」噴射されることにより「炭化水素低減運転」が実行される。
これにより、基本運転時の噴射回数(例えば、一回のみ)にて燃料を噴射する場合に比べ、噴射された燃料と燃焼室内に吸入された空気とがより均一に混合される。更に、このとき、燃料は流動する空気の中に順次噴射される。これらにより、燃料と空気との混合が促進されるとともに燃料の霧化も促進される。この結果、上述の燃料付着を抑制することができる。従って、触媒に流入する炭化水素を低減することができる。
ここで、基本運転時及び炭化水素低減運転時の「燃料噴射の回数」及び「燃料噴射の時期」は、例えば、排ガス中の炭化水素の量、機関に要求される出力及び燃費等を考慮した適値に設定することができる。
<態様5>
上述した制御装置において、
前記機関が、
吸気弁よりも上流の吸気通路に燃料を噴射する「ポート噴射手段」と、
燃焼室内に燃料を噴射する「筒内噴射手段」と
を備えるとき、
前記運転状態制御手段は、
前記ポート噴射手段から噴射される燃料の量であるポート噴射量と前記筒内噴射手段から噴射される燃料の量である筒内噴射量との割合である「噴射割合」を、前記「基本運転」時の前記機関の運転状態に基づいて決定される「基本噴射割合」よりも「前記ポート噴射量が大きくなる側」に設定することにより前記「炭化水素低減運転」を実行するように構成される。
上述した制御装置において、
前記機関が、
吸気弁よりも上流の吸気通路に燃料を噴射する「ポート噴射手段」と、
燃焼室内に燃料を噴射する「筒内噴射手段」と
を備えるとき、
前記運転状態制御手段は、
前記ポート噴射手段から噴射される燃料の量であるポート噴射量と前記筒内噴射手段から噴射される燃料の量である筒内噴射量との割合である「噴射割合」を、前記「基本運転」時の前記機関の運転状態に基づいて決定される「基本噴射割合」よりも「前記ポート噴射量が大きくなる側」に設定することにより前記「炭化水素低減運転」を実行するように構成される。
上記態様5においては、「ポート噴射手段」及び「筒内噴射手段」を有する機関に対して本発明の制御装置が適用される。具体的には、上記態様5においては、ポート噴射量と筒内噴射量との割合である「噴射割合」を「基本噴射割合」よりも「ポート噴射量が大きくなる側」に設定することにより「炭化水素低減運転」が実行される。
ポート噴射手段から噴射された燃料は、空気と混合されながら燃焼室内に吸引され、空気と共に燃焼室内に拡散する。一方、筒内噴射手段から噴射された燃料は、燃焼室内に吸入された後の空気と混合される。従って、一般に、ポート噴射手段から噴射された燃料は、筒内噴射手段から噴射された燃料に比べて空気と接触する時間が長くなるので、筒内噴射手段から噴射された燃料よりも空気中に分散され易い。
これにより、ポート噴射量の割合を大きくすることにより、燃料と空気との混合が促進されるとともに燃料の霧化も促進される。この結果、上述の燃料付着を抑制することができる。従って、触媒に流入する炭化水素を低減することができる。
ここで、「噴射割合」としては、例えば、排ガス中の炭化水素の量、機関に要求される出力及び燃費等を考慮した適値に設定することができる。ただし、筒内噴射手段の異常加熱を防ぐこと、及び、筒内噴射手段への既燃物の付着を防ぐ等の観点から、筒内噴射量を小さくし過ぎることは好ましくない。
<態様6>
上述した制御装置において、
前記機関が、
所定の点火指示信号に応じて燃焼室に供給される混合気に点火する点火手段
を備えるとき、
前記運転状態制御手段は、
前記点火手段に対して前記点火指示信号を送信することにより前記点火手段によって前記混合気に点火する点火時期を、前記「基本運転」時の前記機関の運転状態に基づいて決定される基本点火時期よりも「遅角側」の時期である遅角点火時期に設定することにより前記「炭化水素低減運転」を実行するように構成される。
上述した制御装置において、
前記機関が、
所定の点火指示信号に応じて燃焼室に供給される混合気に点火する点火手段
を備えるとき、
前記運転状態制御手段は、
前記点火手段に対して前記点火指示信号を送信することにより前記点火手段によって前記混合気に点火する点火時期を、前記「基本運転」時の前記機関の運転状態に基づいて決定される基本点火時期よりも「遅角側」の時期である遅角点火時期に設定することにより前記「炭化水素低減運転」を実行するように構成される。
触媒に流入する炭化水素を低減する別の方法として、排ガスの温度を高めることにより排ガス中での炭化水素の燃焼(以降、「後燃え」とも称呼する。)を促進することが挙げられる。上記態様6においては、点火時期を基本点火時期よりも「遅角側」の点火時期に設定することにより「炭化水素低減運転」が実行される。これにより、通常の点火時期に点火する場合に比べて排ガス温度が上昇する。この結果、炭化水素の後燃えが促進される。従って、触媒に流入する炭化水素を低減することができる。
ここで、「基本点火時期」及び点火時期の「遅角の大きさ」は、例えば、排ガス中の炭化水素の量、機関に要求される出力及び燃費等を考慮した適値に設定することができる。
以下、本発明による内燃機関の制御装置の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態に係る制御装置(以下、「第1制御装置」とも称呼する。)について説明する。
以下、本発明の第1実施形態に係る制御装置(以下、「第1制御装置」とも称呼する。)について説明する。
<装置の概要>
図1は、第1制御装置が適用される内燃機関10の一例を示す概略断面図である。図1は、第1制御装置を吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を順に行う4サイクル火花点火式多気筒(4気筒)内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。なお、図1は、特定気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。
図1は、第1制御装置が適用される内燃機関10の一例を示す概略断面図である。図1は、第1制御装置を吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を順に行う4サイクル火花点火式多気筒(4気筒)内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。なお、図1は、特定気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。
この内燃機関10は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース及びオイルパン等を含むシリンダブロック部20と、シリンダブロック部20の上に固定されるシリンダヘッド部30と、シリンダブロック部20にガソリン混合気を供給するための吸気系統40と、シリンダブロック部20からの排ガスを外部に放出するための排気系統50と、を含んでいる。
シリンダブロック部20は、シリンダ21、ピストン22、コンロッド23及びクランク軸24を含んでいる。ピストン22はシリンダ21内を往復動し、ピストン22の往復動がコンロッド23を介してクランク軸24に伝達され、これにより同クランク軸24が回転するようになっている。シリンダ21の壁面及びピストン22の上面は、シリンダヘッド部30の下面とともに燃焼室25を形成している。
シリンダヘッド部30は、燃焼室25に連通した吸気ポート31、吸気ポート31を開閉する吸気弁32、吸気弁32を駆動するインテークカムシャフトを含むとともに同インテークカムシャフトの位相角及びリフト量を連続的に変更する可変吸気タイミング装置33、可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、燃焼室25に連通した排気ポート34、排気ポート34を開閉する排気弁35、排気弁35を駆動するエキゾーストカムシャフト36、点火プラグ37、点火プラグ37に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ38及び燃料を吸気ポート31内に噴射するインジェクタ(燃料噴射手段)39を備えている。
なお、機関10は、上記インジェクタ39に代えて或いは上記インジェクタ39に加えて、燃料を燃焼室25内に直接噴射する筒内インジェクタ(図示省略)を備えてもよい。
吸気系統40は、吸気ポート31に連通し同吸気ポート31とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管41、吸気管41の端部に設けられたエアフィルタ42及び吸気管41内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットルバルブ43を備えている。スロットルバルブ43は、DCモータからなるスロットルバルブアクチュエータ43aにより吸気管41内で回転駆動されるようになっている。
排気系統50は、各気筒の排気ポート34に一端が接続された複数の枝部を含むエキゾーストマニホールド51、各エキゾーストマニホールド51の枝部の他端であって総ての枝部が集合している集合部に接続されたエキゾーストパイプ52、エキゾーストパイプ52に配設された触媒53を備えている。排気ポート34、エキゾーストマニホールド51及びエキゾーストパイプ52は、排気通路を構成している。
なお、排気系統50は、触媒53に加えて、エキゾーストパイプ52の触媒53よりも下流側に下流側触媒(図示省略)を備えてもよい。
触媒53(上記下流側触媒が配設される場合、触媒53及び下流側触媒のそれぞれ。以下、同様。)は、所謂、ジルコニア等のセラミックからなる担持体に「白金等の貴金属からなる触媒成分」及び「セリア(CeO2)等の酸素吸蔵物質」を担持する三元触媒装置(排気浄化触媒)である。触媒53は、触媒物質の温度が活性温度以上であり、且つ、触媒53に流入するガスの空燃比が理論空燃比である場合、未燃物(HC,CO等)と窒素酸化物(NOx)との酸化還元反応を促進し、流入するガスを浄化する。
一方、この制御装置は、熱線式エアフローメータ61、スロットルポジションセンサ62、カムポジションセンサ63、クランクポジションセンサ64、水温センサ65、上流側空燃比センサ66、下流側空燃比センサ67及びアクセル開度センサ68を備えている。
エアフローメータ61は、吸気管41内を流れる吸入空気の質量流量(機関10に単位時間あたりに吸入される空気の質量。本発明においては、単に「流量」とも称呼する。)Gaに応じた信号を出力するようになっている。
スロットルポジションセンサ62は、スロットルバルブ43の開度(スロットルバルブ開度)を検出し、スロットルバルブ開度TAを表す信号を出力するようになっている。
スロットルポジションセンサ62は、スロットルバルブ43の開度(スロットルバルブ開度)を検出し、スロットルバルブ開度TAを表す信号を出力するようになっている。
カムポジションセンサ63は、インテークカムシャフトが90°回転する毎に(即ち、クランク軸24が180°回転する毎に)一つのパルスを有する信号(G2信号)を発生するようになっている。
クランクポジションセンサ64は、クランク軸24が10°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸24が360°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、後述する電気制御装置70によって機関回転速度NEに変換される。
水温センサ65は、内燃機関10の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。
クランクポジションセンサ64は、クランク軸24が10°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸24が360°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、後述する電気制御装置70によって機関回転速度NEに変換される。
水温センサ65は、内燃機関10の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。
上流側空燃比センサ66は排気通路に配設されている。上流側空燃比センサ66の配設位置は、エキゾーストマニホールド51の枝部の集合部又はその集合部よりも下流側である。上流側空燃比センサ66は限界電流式の酸素濃度センサである。上流側空燃比センサ66は、排気通路であって上流側空燃比センサ66が配設されている部位を流れるガスの空燃比(従って、触媒53に流入するガスの空燃比、及び、機関に供給される混合気の空燃比)に応じた出力値を出力するようになっている。
上流側空燃比センサ66の出力値は、ガスの空燃比が大きくなる(リーン側空燃比となる)ほど増大する。上流側空燃比センサ66は、ガスの空燃比の変化に対して出力が連続的に変化する広域空燃比センサである。
下流側空燃比センサ67は、排気通路であって触媒53よりも下流側に配設されている。なお、下流側触媒が配設される場合、下流側空燃比センサ67は、触媒53と下流側触媒との間の排気通路に配設されることが好適である。下流側空燃比センサ67は、周知の起電力式の酸素濃度センサ(安定化ジルコニアを用いた周知の濃淡電池型の酸素濃度センサ)である。下流側空燃比センサ67は、排気通路であって下流側空燃比センサ67が配設されている部位を流れるガスの空燃比(機関に供給される混合気の空燃比の時間的平均値)に応じた出力値を出力するようになっている。
下流側空燃比センサ67の出力値は、ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチのとき最大出力値(例えば、約0.9V)となり、ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンのとき最小出力値(例えば、約0.1V)となり、ガスの空燃比が理論空燃比であるとき最大出力値と最小出力値の略中間の出力値(中間電圧、例えば、約0.5V)となる。下流側空燃比センサ67この出力値は、ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比からリーンな空燃比へと変化する際に最大出力値から最小出力値へと急変し、ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比からリッチな空燃比へと変化する際に最小出力値から最大出力値へと急変する。
後述する電気制御装置70は、上流側空燃比センサ66からの出力値とガスの空燃比との関係を示したテーブル(マップ)、及び、下流側センサ67からの出力値とガスの空燃比との関係を示したテーブル(マップ)を記憶している。電気制御装置70は、それらテーブルに上流側空燃比センサ66及び下流側空燃比センサ67の出力値を適用することによってガスの空燃比を検出するようになっている。以下、上流側空燃比センサ66の出力値とこのテーブルとによって取得される空燃比を上流側空燃比とも称呼し、下流側空燃比センサ67の出力値とこのテーブルとによって取得される空燃比を下流側空燃比とも称呼する。
アクセル開度センサ68は、運転者によって操作されるアクセルペダルAPの操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
電気制御装置70は、互いにバスで接続されたCPU71、ROM72、RAM73、バックアップRAM74、及び、ADコンバータを含むインターフェース75等からなるマイクロコンピュータである。
インターフェース75は、前記センサ61〜68と接続され、CPU71にセンサ61〜68からの信号を供給するようになっている。更に、インターフェース75は、CPU71の指示に応じて各アクチュエータ(可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、イグナイタ38、インジェクタ39及びスロットルバルブアクチュエータ43a等)に駆動信号(指示信号)を送出するようになっている。
次に、上述したように構成された第1制御装置の作動について説明する。
<制御の概要>
第1制御装置は、機関10の運転状態を示すパラメータ(アクセルペダル開度Accp、機関回転速度NE、及び、筒内吸入空気量Mc等)に基づいて機関の運転態様(後述するフューエルカット運転、運転モードA、運転モードB、及び、運転モードC)を決定する。そして、第1制御装置は、決定された運転態様に従う運転を実行するようにインターフェース75を介して各アクチュエータ等に指示を与える。
第1制御装置は、機関10の運転状態を示すパラメータ(アクセルペダル開度Accp、機関回転速度NE、及び、筒内吸入空気量Mc等)に基づいて機関の運転態様(後述するフューエルカット運転、運転モードA、運転モードB、及び、運転モードC)を決定する。そして、第1制御装置は、決定された運転態様に従う運転を実行するようにインターフェース75を介して各アクチュエータ等に指示を与える。
以下、機関10の運転状態及びこの運転状態に基づいて決定される運転態様につき、図2に示すタイムチャートを参照して説明する。
図2は、機関10が冷間始動された後、その運転態様が随時変化する様子の一例を示すタイムチャートである。機関10が時刻t0において冷間始動された後、触媒53の温度(以下、「触媒温度TempC」とも称呼する。)は徐々に上昇し、時刻t3において触媒閾値温度TempCth(上述した活性温度)に到達する。即ち、時刻t3において触媒53の暖機期間が終了する。触媒温度TempCは、時刻t3以降も上昇を続けて所定の定常温度に到達する。その後、触媒温度TempCはこの定常温度近傍の温度に維持される。
ここで、触媒温度TempCが触媒閾値温度TempCthに到達した時点(時刻t3)において、触媒53の暖機が完了したか否かを示す指標である暖機判定フラグXTCの値は「0」から「1」に変更される。暖機判定フラグXTCの値は、触媒温度TempCが触媒閾値温度TempCth以上であるときに「1」に維持される。
上述したように、触媒53がその活性温度に到達するまでの期間(即ち、暖機期間)、触媒53はその排ガス浄化性能を十分に発揮することができない。そこで、第1制御装置は、この暖機期間(時刻t0から時刻t3までの期間)においては、「触媒53に流入する未燃物及び窒素酸化物を低減する運転態様、又は、触媒53の暖機を促進する運転態様」(後述する「運転モードC」。図2では「C」と表示。)に従う運転を実行する。
ここで、暖機期間が終了した後(時刻t3以降)、機関10が上述した「弱リッチ制御」に基づいた運転を継続すると仮定する。この場合、上述したように、触媒53に流入する排ガスの空燃比の中心(平均)は理論空燃比よりもリッチ側の空燃比になる。従って、弱リッチ制御が長時間継続されると、触媒53に流入する過剰な未燃物の酸化反応に伴って触媒53中の酸素吸蔵物質に吸蔵されていた酸素が消費される。その結果、触媒53にHC被毒が生じる。そして、触媒に重度のHC被毒状態が生じると触媒53は半死活状態となり、触媒53はその排ガス浄化性能を十分に発揮できなくなる。このHC被毒は、フューエルカット運転を実行することにより解消することができる。
そこで、第1制御装置は、暖機期間が終了した時点(時刻t3)から暖機期間終了後における初回のフューエルカット運転が実行される時点(時刻t4)までの期間、「触媒53に流入する炭化水素の量を低減する運転態様」(後述する「運転モードB」。図2では「B」と表示。)に従う運転を実行する。運転モードBに従う運転が実行されることにより、触媒53が半死活状態に陥るまでの時間が延長される。
その後、時刻t4から時刻t5までの期間において「フューエルカット運転」(図2では「F/C」と表示。)が実行されると仮定する。図2に示すように、フューエルカット運転が実行される期間、フューエルカット運転を実行するか否かを示す指標であるフューエルカットフラグXFCの値は「1」に設定される。
更に、このフューエルカット運転が実行された時点(時刻t4)にて、触媒53のHC被毒を解消する点において有効なフューエルカット運転が実行されたか否かを示す指標である有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値が「0」から「1」に変更される。上述したように、暖機期間中の触媒53はその酸素吸蔵性能を十分に発揮できない。従って、暖機期間にフューエルカット運転が実行されたとしても、フューエルカット運転が停止された後の短時間にて触媒53に再びHC被毒が生じる可能性が大きい。そこで、暖機期間中にフューエルカット運転が実行された場合(図2の時刻t1を参照。)、第1制御装置は有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値を「0」に維持する。
一方、暖機期間が終了した時点(時刻t3)よりも後にフューエルカット運転が実行されている期間(時刻t4から時刻t5までの期間)、触媒53に多量の酸素が供給される。その結果、触媒53のHC被毒は解消される。従って、第1制御装置は、このフューエルカット運転が停止された時点(時刻t5)から次回のフューエルカット運転が実行される時点(時刻t6)までの期間において、「機関10の運転状態(負荷、及び、機関10を搭載した車両の速度等)に基づいて決定される運転態様」(後述する「運転モードA」。図2では「A」と表示。)に従う運転を実行する。そして、第1制御装置は、時刻t6以降においてもフューエルカット運転又は運転モードAに従う運転を実行する。
このように、第1制御装置は、触媒53の暖機期間が終了した時点から最初のフューエルカット運転が実行されるまでの間、機関10から排出され触媒53に流入する炭化水素の量を低減する制御を実行する。これにより、触媒53がHC被毒によって半死活状態に陥ることを出来るだけ回避することができる。更に、最初のフューエルカット運転が終了した時点以降においては、暖機期間終了後に触媒53に生じたHC被毒が解消されていると考えられる。そこで、第1制御装置は通常の運転(運転モードA)を行う。これにより、機関10のエミッションを良好に維持するとともに、炭化水素の量を低減する運転により発生する他の問題(例えば、燃費の悪化等)を回避することができる。なお、触媒53に加えて下流側触媒が配設される場合、上記制御が行われることにより、触媒53のHC被毒を抑制することができるだけでなく下流側触媒のHC被毒を抑制することもできる。
<運転モード>
以下、上述したフューエルカット運転、運転モードA、運転モードB、及び、運転モードCについて説明する。
以下、上述したフューエルカット運転、運転モードA、運転モードB、及び、運転モードCについて説明する。
「フューエルカット運転」とは、機関10への燃料供給(燃料噴射)を停止する運転である。
第1実施形態において、「運転モードA」とは、上記フューエルカット運転、後述する運転モードB及び運転モードC以外の運転態様であって、ある時点での機関10の運転状態(負荷、機関回転速度、及び、機関10を搭載した車両の速度等)に基づいて決定される通常運転を実行するための運転態様である。具体的には、例えば、以下の運転態様(A−1)乃至(A−6)が挙げられる。
(A−1)吸気弁32により燃焼室25と吸気管41とが遮断されている期間においてインジェクタ39から燃料を噴射する運転態様。
(A−2)吸気弁32により燃焼室25と吸気管41とが連通されている期間であって吸気弁32の周辺を通過して燃焼室25から吸気管41へ吹き返される既燃ガスが存在しない状態においてインジェクタ39から燃料を噴射する運転態様。
(A−3)機関10が吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を順に行う4サイクル機関であって、インジェクタ39に代えて燃焼室25内に燃料を直接噴射する筒内インジェクタ(図示省略)を有する場合(以下、「4サイクル直噴機関である場合」と称呼する。)、圧縮行程において筒内インジェクタから燃焼室25内に燃料を噴射する運転態様。
(A−4)機関10が4サイクル直噴機関である場合、吸気行程及び圧縮行程のうちの少なくとも一つの行程において筒内インジェクタから燃焼室25内に燃料を所定の噴射回数Aだけ噴射する運転態様。ここで、「所定回数A」は、下記(B−4)に述べる回数よりも少ない回数であればよく、例えば1回のみとすることができる。
(A−5)機関10がインジェクタ39と筒内インジェクタ(図示省略)とを有する4サイクル直噴機関である場合、インジェクタ39から噴射される燃料の量(噴射量P)と筒内インジェクタから噴射される燃料の量(噴射量D)との割合を所定の噴射割合Aとする運転態様。ここで、「噴射割合A」は、下記(B−5)に述べる割合よりも噴射量Dが大きくなる割合であればよく、例えば、噴射量P:噴射量Dを3:7とすることができる。
(A−6)機関10が点火プラグ37によって混合気に点火する点火時期を、所定の点火時期Aとする運転態様。ここで、「点火時期A」は、下記(B−6)に述べる時期よりも進角側の時期であればよく、例えば、MBT(Maximum advance for Best Torque)とすることができる。
(A−2)吸気弁32により燃焼室25と吸気管41とが連通されている期間であって吸気弁32の周辺を通過して燃焼室25から吸気管41へ吹き返される既燃ガスが存在しない状態においてインジェクタ39から燃料を噴射する運転態様。
(A−3)機関10が吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を順に行う4サイクル機関であって、インジェクタ39に代えて燃焼室25内に燃料を直接噴射する筒内インジェクタ(図示省略)を有する場合(以下、「4サイクル直噴機関である場合」と称呼する。)、圧縮行程において筒内インジェクタから燃焼室25内に燃料を噴射する運転態様。
(A−4)機関10が4サイクル直噴機関である場合、吸気行程及び圧縮行程のうちの少なくとも一つの行程において筒内インジェクタから燃焼室25内に燃料を所定の噴射回数Aだけ噴射する運転態様。ここで、「所定回数A」は、下記(B−4)に述べる回数よりも少ない回数であればよく、例えば1回のみとすることができる。
(A−5)機関10がインジェクタ39と筒内インジェクタ(図示省略)とを有する4サイクル直噴機関である場合、インジェクタ39から噴射される燃料の量(噴射量P)と筒内インジェクタから噴射される燃料の量(噴射量D)との割合を所定の噴射割合Aとする運転態様。ここで、「噴射割合A」は、下記(B−5)に述べる割合よりも噴射量Dが大きくなる割合であればよく、例えば、噴射量P:噴射量Dを3:7とすることができる。
(A−6)機関10が点火プラグ37によって混合気に点火する点火時期を、所定の点火時期Aとする運転態様。ここで、「点火時期A」は、下記(B−6)に述べる時期よりも進角側の時期であればよく、例えば、MBT(Maximum advance for Best Torque)とすることができる。
第1実施形態において、「運転モードB」とは、触媒53に流入する炭化水素の量を低減するための運転態様である。具体的には、例えば、以下の運転態様(B−1)乃至(B−6)が挙げられる。
(B−1)吸気弁32により燃焼室25と吸気管41とが連通されている期間であって吸気弁32の周辺を通過して燃焼室25から吸気管41へ吹き返される既燃ガスが存在する状態にてこの既燃ガスに向けてインジェクタ39から燃料を噴射する運転態様。
(B−2)吸気弁32により燃焼室25と吸気管41とが遮断されている期間において吸気弁32周辺に向けてインジェクタ39から燃料を噴射する運転態様。
(B−3)機関10が4サイクル直噴機関である場合、吸気行程において筒内インジェクタから燃焼室25内に燃料を噴射する運転態様。
(B−4)機関10が4サイクル直噴機関である場合、吸気行程及び圧縮行程のうちの少なくとも一つの行程において筒内インジェクタから燃焼室25内に燃料を所定の複数回数Bだけ噴射する運転態様。ここで、燃料の「噴射回数B」は、上記(A−4)に述べる回数よりも多い回数であればよい。
(B−5)機関10がインジェクタ32と筒内インジェクタ(図示省略)とを有する4サイクル直噴機関である場合、インジェクタ32から噴射される燃料の量(噴射量P)と筒内インジェクタから噴射される燃料の量(噴射量D)との割合を所定の噴射割合Bとする運転態様。ここで、「噴射割合B」は、上記(A−5)に述べる噴射割合よりも噴射量Pが大きくなる割合であればよく、例えば、噴射量P:噴射量Dを8:2とすることができる。
(B−6)機関10が点火プラグ37によって混合気に点火する点火時期を、所定の点火時期Bとする運転態様。ここで、「点火時期B」は、上記(A−6)に述べる時期よりも遅角側の時期であればよい。
(B−2)吸気弁32により燃焼室25と吸気管41とが遮断されている期間において吸気弁32周辺に向けてインジェクタ39から燃料を噴射する運転態様。
(B−3)機関10が4サイクル直噴機関である場合、吸気行程において筒内インジェクタから燃焼室25内に燃料を噴射する運転態様。
(B−4)機関10が4サイクル直噴機関である場合、吸気行程及び圧縮行程のうちの少なくとも一つの行程において筒内インジェクタから燃焼室25内に燃料を所定の複数回数Bだけ噴射する運転態様。ここで、燃料の「噴射回数B」は、上記(A−4)に述べる回数よりも多い回数であればよい。
(B−5)機関10がインジェクタ32と筒内インジェクタ(図示省略)とを有する4サイクル直噴機関である場合、インジェクタ32から噴射される燃料の量(噴射量P)と筒内インジェクタから噴射される燃料の量(噴射量D)との割合を所定の噴射割合Bとする運転態様。ここで、「噴射割合B」は、上記(A−5)に述べる噴射割合よりも噴射量Pが大きくなる割合であればよく、例えば、噴射量P:噴射量Dを8:2とすることができる。
(B−6)機関10が点火プラグ37によって混合気に点火する点火時期を、所定の点火時期Bとする運転態様。ここで、「点火時期B」は、上記(A−6)に述べる時期よりも遅角側の時期であればよい。
第1実施形態において、「運転モードC」は、触媒53の暖機期間において触媒53に流入する未燃物及び窒素酸化物を低減するための運転態様、或いは、触媒53の暖機を促進するための運転態様である。具体的には、下記運転態様(C−1)乃至(C−6)が挙げられる。
(C−1)吸気弁32により燃焼室25と吸気管41とが遮断されている期間においてインジェクタ39から燃料を噴射する運転態様。
(C−2)吸気弁32により燃焼室25と吸気管41とが連通されている期間であって吸気弁32の周辺を通過して燃焼室25から吸気管41へ吹き返される既燃ガスが存在しない状態においてインジェクタ39から燃料を噴射する運転態様。
(C−3)機関10が4サイクル直噴機関である場合、圧縮行程において筒内インジェクタから燃焼室25内に燃料を噴射する運転態様。
(C−4)機関10が4サイクル直噴機関である場合、吸気行程及び圧縮行程のうちの少なくとも一つの行程において筒内インジェクタから燃焼室25内に燃料を所定の噴射回数Cだけ噴射する。ここで、燃料の「噴射回数C」は、上記噴射回数A以上であり上記噴射回数Bより小さい噴射回数である。
(C−5)機関10がインジェクタ32と筒内インジェクタ(図示省略)とを有する4サイクル直噴機関である場合、インジェクタ32から噴射される燃料の量(噴射量P)と筒内インジェクタから噴射される燃料の量(噴射量D)との割合を所定の噴射割合Cとする運転態様。ここで、「噴射割合C」は、上記噴射割合Aと上記噴射割合Bとの間の噴射割合であればよく、例えば、噴射量P:噴射量Dを5:5とすることができる。
(C−6)機関10が点火プラグ37によって混合気に点火する点火時期を、所定の点火時期Cとする運転態様。ここで、「点火時期C」は、上記点火時期Bよりも遅角側の時期であればよい。
(C−2)吸気弁32により燃焼室25と吸気管41とが連通されている期間であって吸気弁32の周辺を通過して燃焼室25から吸気管41へ吹き返される既燃ガスが存在しない状態においてインジェクタ39から燃料を噴射する運転態様。
(C−3)機関10が4サイクル直噴機関である場合、圧縮行程において筒内インジェクタから燃焼室25内に燃料を噴射する運転態様。
(C−4)機関10が4サイクル直噴機関である場合、吸気行程及び圧縮行程のうちの少なくとも一つの行程において筒内インジェクタから燃焼室25内に燃料を所定の噴射回数Cだけ噴射する。ここで、燃料の「噴射回数C」は、上記噴射回数A以上であり上記噴射回数Bより小さい噴射回数である。
(C−5)機関10がインジェクタ32と筒内インジェクタ(図示省略)とを有する4サイクル直噴機関である場合、インジェクタ32から噴射される燃料の量(噴射量P)と筒内インジェクタから噴射される燃料の量(噴射量D)との割合を所定の噴射割合Cとする運転態様。ここで、「噴射割合C」は、上記噴射割合Aと上記噴射割合Bとの間の噴射割合であればよく、例えば、噴射量P:噴射量Dを5:5とすることができる。
(C−6)機関10が点火プラグ37によって混合気に点火する点火時期を、所定の点火時期Cとする運転態様。ここで、「点火時期C」は、上記点火時期Bよりも遅角側の時期であればよい。
そして、上述した運転態様(運転モードA、運転モードB、及び、運転モードC)の各具体例は、運転態様を示す符号(A、B、及びC)に続いて付される番号(1乃至6)が同一となる組み合わせにて採用される。つまり、「n」を1〜6の何れかの整数とするとき、第1制御装置は運転モードAとして運転態様(A−n)を採用する場合、運転モードBとして運転態様(B−n)を、運転モードCとして運転態様(C−n)を採用する。例えば、第1制御装置は、運転モードAとして運転態様(A−1)を採用する場合、運転モードBとして運転態様(B−1)を、運転モードCとして運転態様(C−1)を採用する。
なお、相互に矛盾しない範囲において、これらは適宜組み合わされてもよい。例えば、第1制御装置は、運転モードAとして運転態様(A−1)及び(A−6)を採用し、運転モードBとして運転態様(B−1)及び(B−6)を採用し、運転モードCとして運転態様(C−1)及び(C−6)を採用することができる。
<実際の作動>
以下、第1制御装置の実際の作動につき、以下の(1)乃至(3)の期間に場合を分けて説明する。
(1)触媒の暖機が完了するまでの期間(図2における時刻t0から時刻t3までの期間)
(2)触媒の暖機が完了した時点から初回のフューエルカット運転が実行されるまでの期間(同時刻t3から時刻t4までの期間)
(3)初回のフューエルカット運転が実行された時点以降の期間(同時刻t4以降の期間)
以下、第1制御装置の実際の作動につき、以下の(1)乃至(3)の期間に場合を分けて説明する。
(1)触媒の暖機が完了するまでの期間(図2における時刻t0から時刻t3までの期間)
(2)触媒の暖機が完了した時点から初回のフューエルカット運転が実行されるまでの期間(同時刻t3から時刻t4までの期間)
(3)初回のフューエルカット運転が実行された時点以降の期間(同時刻t4以降の期間)
(1)触媒の暖機が完了するまでの期間
第1制御装置の電気制御装置70のCPU71は、図3乃至図6にフローチャートにより示した各ルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。
第1制御装置の電気制御装置70のCPU71は、図3乃至図6にフローチャートにより示した各ルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。
具体的に述べると、CPU71は、所定のタイミングにて図3に示す触媒温度推定ルーチンを実行し、機関始動時の冷却水温TWSを取得するとともに、触媒温度TempCを取得(推定)する。即ち、まず、CPU71は、図3のステップ300から処理を開始してステップ310に進み、現時点が機関10の始動直後であるか否かを判定する。
いま、現時点が機関10が冷間始動された直後であると仮定する。この仮定に従えば、CPU71はステップ310にて「Yes」と判定し、ステップ320に進む。CPU71はそのステップ320にて、水温センサ65の出力値に基づいて始動時冷却水温TWSを取得する。更に、CPU71はステップ320にて、始動時冷却水温TWSと触媒温度TempCとの関係を予め定めた始動時触媒温度推定関数f(TWS)に取得した始動時冷却水温TWSを適用することにより、「機関が冷間始動した時点における触媒温度TempC」を取得(推定)する。始動時触媒温度推定関数f(TWS)は、始動時冷却水温TWSに対して触媒温度TempCが単調に増加する関数として定められている。
次いで、CPU71は図3のステップ330に進み、筒内吸入空気量Mc及び機関回転速度NE対する排気温度Texの関係を予め定めた排気温度テーブルMapTex(Mc,NE)に現時点における筒内吸入空気量Mc及び機関回転速度NEを適用することにより、現時点における排気温度Texを取得(推定)する。
その後、CPU71はステップ340に進み、下記(1)式に従って触媒温度TempCを更新・取得(推定)する。(1)式において、αは0よりも大きく1よりも小さい所定の定数、TempC(k)は更新される前の触媒温度TempC、TempC(k+1)は更新後の触媒温度TempCである。
TempC(k+1)=α・TempC+(1−α)・Tex ・・・(1)
CPU71は、上記(1)式に従って触媒温度TempCを更新・取得(推定)した後、ステップ395に進んで本ルーチンを一旦終了する。
TempC(k+1)=α・TempC+(1−α)・Tex ・・・(1)
CPU71は、上記(1)式に従って触媒温度TempCを更新・取得(推定)した後、ステップ395に進んで本ルーチンを一旦終了する。
更に、CPU71は、所定のタイミングにて図4に示す暖機判定フラグ設定ルーチンを実行し、触媒53の暖機が完了しているか否かを確認する。即ち、CPU71は、図4のステップ400から処理を開始してステップ410に進み、触媒温度TempCが所定の触媒閾値温度TempCth以上であるか否かを判定する。暖機判定フラグXTCは、その値が「0」であるとき、触媒53の暖機が完了していない(暖機期間中である)ことを示す。一方、暖機判定フラグXTCは、その値が「1」であるとき、触媒53の暖機が完了している(暖機期間が終了している)ことを示す。
上記仮定に従えば、現時点は機関10が冷間始動された直後であるので、触媒温度TempCは触媒閾値温度TempCthより小さい。従って、CPU71は、図4のステップ410にて「No」と判定し、ステップ420に進んで暖機判定フラグXTCの値に「0」を設定する。次いで、CPU71は、ステップ495に進んで本ルーチンを一旦終了する。
更に、CPU71は所定のタイミングにて図5に示すフューエルカットフラグ設定ルーチンを実行し、現時点がフューエルカット運転を実行・停止すべき状態であるか否かを確認する。即ち、CPU71は、図5のステップ500から処理を開始してステップ510に進み、フューエルカットフラグXFCの値が「0」であるか否かを判定する。フューエルカットフラグXFCは、その値が「0」であるとき、機関10がフューエルカット運転を実行すべきではない状態であることを示す。一方、フューエルカットフラグXFCは、その値が「1」であるとき、機関10がフューエルカット運転を実行すべき状態であることを示す。フューエルカットフラグXFCの値は、図示しないイグニッション・キー・スイッチがオフからオンに変更されたときに実行されるイニシャルルーチンにおいて「0」に設定されるようになっている。
また、上記イニシャルルーチンが実行されるとき、触媒53の暖機期間終了後に触媒53のHC被毒を解消する点で有効なフューエルカット運転(以下、「有効フューエルカット運転」とも称呼する。)が実行された履歴が存在するか否かを示す有効フューエルカット運転履歴フラグXFChも「0」に設定されるようになっている。有効フューエルカット運転履歴フラグXFChは、その値が「1」であるとき、有効フューエルカット運転が実行された履歴が存在することを示す。一方、有効フューエルカットフラグXFChは、その値が「0」であるとき、有効フューエルカット運転が実行された履歴が存在しないことを示す。
上記仮定に従えば、現時点は機関10が冷間始動された直後である。従って、フューエルカットフラグXFCの値は、上記イニシャルルーチンにおいて設定された「0」である。従って、CPU71は、図5のステップ510にて「Yes」と判定してステップ520以降に進み、後述するフューエルカット開始条件が成立しているか否かを判定する。
第1制御装置においては、フューエルカット開始条件は以下に述べる条件1及び条件2の双方が成立したときにのみ成立する。
(条件1)スロットルバルブ43の開度TAが「ゼロ(又は所定開度TAth以下)」であること。なお、CPU71は、スロットルバルブ43の開度を、アクセルペダル開度Accpが大きくなるほど大きくなるように制御している。また、CPU71は、アクセルペダル開度Accpが閾値開度δであるときにスロットルバルブ43の開度TAが上記所定開度TAthとなるように制御している。
(条件2)機関回転速度NEが「所定の閾値回転速度NEfcth以上」であること。
(条件1)スロットルバルブ43の開度TAが「ゼロ(又は所定開度TAth以下)」であること。なお、CPU71は、スロットルバルブ43の開度を、アクセルペダル開度Accpが大きくなるほど大きくなるように制御している。また、CPU71は、アクセルペダル開度Accpが閾値開度δであるときにスロットルバルブ43の開度TAが上記所定開度TAthとなるように制御している。
(条件2)機関回転速度NEが「所定の閾値回転速度NEfcth以上」であること。
上記仮定に従えば、現時点は機関10が冷間始動された直後である。ここで、更に、機関10が冷間始動された後、「アクセルペダル開度Accpがゼロ」であり、且つ、「機関回転速度NEが閾値回転速度NEfcthより小さい」状態が継続されたと仮定する。このような状態は、例えば、機関10が車両に搭載されているとき、機関10が冷間始動された後に機関10の暖機を目的として車両を停止している場合等に生じる。
CPU71は、図5のステップ520にて、アクセルペダル開度Accpが閾値開度δ以下であるか否かを判定する。上記仮定に従えば、CPU71は、そのステップ520にて「Yes」と判定し、ステップ530に進んで機関回転速度NEが閾値回転速度NEfcth以上であるか否かを判定する。上記仮定に従えば、CPU71は、そのステップ530にて「No」と判定する。その後、CPU71は、ステップ595に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。即ち、上記仮定の下では、フューエルカットフラグXFCの値は上記イニシャルルーチンにて設定された「0」に維持される。
更に、CPU71は、所定のタイミングにて図6に示す運転モード設定ルーチンを実行し、現時点での機関10の状態に基づいて各運転態様を選択する。即ち、CPU71は、図6のステップ600から処理を開始してステップ610に進み、フューエルカットフラグXFCの値が「0」であるか否かを判定する。現時点では、上述したように、フューエルカットフラグXFCの値は「0」である。従って、CPU71は、図6のステップ610にて「Yes」と判定し、ステップ620に進む。そして、CPU71は、そのステップ620にて暖機判定フラグXTCの値が「1」であるか否かを判定する。
現時点では、上述したように、暖機判定フラグXTCの値は「0」である。従って、CPU71は、図6のステップ620にて「No」と判定してステップ630に進み、「運転モードC(ここでは、上記(C−1)の運転態様)」に従う運転を実行するよう上記各アクチュエータ等に指示を与える。その後、CPU71は、ステップ695に進んで本ルーチンを一旦終了する。
その後、触媒温度TempCが触媒閾値温度TempCthに到達するまでの期間(即ち、上述した暖機期間)において、上記フューエルカット開始条件が成立したと仮定する。このような状態は、例えば、上記暖機期間中において、機関10を搭載した車両が、閾値回転速度NEfcth以上の機関回転速度にて運転を行っている状態からアクセルペダル開度Accpがゼロとなる減速を行った場合等において発生する。
上記仮定に従えば、CPU71は、図5のステップ500から処理を開始してステップ510に進んだとき、そのステップ510にて「Yes」と判定し、ステップ520に進む。そして、CPU71は、ステップ520及びステップ530の双方にて「Yes」と判定し、ステップ540に進んでフューエルカットフラグXFCの値を「1」に設定する。次いで、CPU71はステップ550に進み、暖機判定フラグXTCの値が「1」であるか否かを判定する。上記仮定に従えば、暖機判定フラグXTCの値は「0」である。従って、CPU71は、ステップ550にて「No」と判定し、ステップ595に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。このとき、CPU71がステップ560の処理を行わないので、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値は上記イニシャルルーチンにて設定された「0」に維持される。
この状態(フューエルカットフラグXFCの値が「1」に設定された状態)において、CPU71は、図6のステップ600から処理を開始してステップ610に進んだとき、
そのステップ610にて「No」と判定する。そして、CPU71はステップ640に進み、「フューエルカット運転」を実行するよう上記各アクチュエータ等に指示を与える。その後、CPU71はステップ695に進んで本ルーチンを一旦終了する。
そのステップ610にて「No」と判定する。そして、CPU71はステップ640に進み、「フューエルカット運転」を実行するよう上記各アクチュエータ等に指示を与える。その後、CPU71はステップ695に進んで本ルーチンを一旦終了する。
以上に説明したように、この時点にて、フューエルカット運転が実行される。ただし、上述したように、この状態にて(即ち、暖機期間中に)フューエルカット運転が実行されたとしても、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値は「0」に維持される。
また、フューエルカット運転が実行されたとき、後述するフューエルカット復帰条件が成立するまでフューエルカット運転は継続される。この点につき、以下に説明する。
第1制御装置においては、フューエルカット復帰条件は、以下に述べる条件3及び条件4のうちの少なくとも一つが成立したときに成立する。
(条件3)スロットルバルブ開度TAが「ゼロ(又は所定開度以下)」より大きいこと。
(条件4)機関回転速度NEが「閾値回転速度NEfcthよりも所定回転速度ΔNだけ小さい回転速度(以下、便宜上、「フューエルカット復帰閾値回転速度NEfcre」と称呼する。)よりも小さい」こと。
第1制御装置においては、フューエルカット復帰条件は、以下に述べる条件3及び条件4のうちの少なくとも一つが成立したときに成立する。
(条件3)スロットルバルブ開度TAが「ゼロ(又は所定開度以下)」より大きいこと。
(条件4)機関回転速度NEが「閾値回転速度NEfcthよりも所定回転速度ΔNだけ小さい回転速度(以下、便宜上、「フューエルカット復帰閾値回転速度NEfcre」と称呼する。)よりも小さい」こと。
ここで、上述したようにフューエルカット運転が開始された後、現時点では上記フューエルカット復帰条件が成立していないと仮定する。この仮定に従えば、CPU71は、図5のステップ500から処理を開始してステップ510に進んだとき、そのステップ510にて「No」と判定してステップ570に進み、アクセルペダル開度Accpが閾値開度δより大きいか否かを判定する。
上記仮定に従えば、CPU71はそのステップ570にて「No」と判定してステップ580に進み、機関回転速度NEがフューエルカット復帰閾値回転速度NEfcreより小さいか否かを判定する。上記仮定に従えば、CPU71は、そのステップ580にて「No」と判定し、ステップ595に進んで本ルーチンを一旦終了する。従って、この場合、フューエルカットフラグXFCは「1」に維持される。
このとき、CPU71は、図6ステップ600から処理を開始するとステップ610、ステップ640、及び、ステップ695へと進む。このように、フューエルカット運転が実行されている期間において上記フューエルカット復帰条件が成立しない場合、フューエルカット運転が継続される。
ここで、上記フューエルカット運転復帰条件が成立したと仮定する。このような状況は、例えば、フューエルカット運転の実行中において、機関10に加速が要求された場合(アクセルペダル開度Accpがゼロでなくなったとき)、或いは、車両の減速に伴って機関回転速度NEがフューエルカット復帰閾値回転速度NEfcreよりも小さくなった場合等に生じる。以下では、後者の状況(機関回転速度NEがフューエルカット復帰閾値回転速度NEfcreよりも小さくなった場合)によってフューエルカット復帰条件が成立したと仮定する。
上記仮定に従えば、CPU71は、図5のステップ500から処理を開始すると、ステップ510及びステップ570を経てステップ580に進む。そして、CPU71は、ステップ580にて「Yes」と判定してステップ590に進み、フューエルカットフラグXFCの値を「0」に設定する。その後、CPU71はステップ595に進んで本ルーチンを一旦終了する。
このとき、CPU71は、図6のステップ600から処理を開始してステップ610に進むと、そのステップ610にて「Yes」と判定してステップ620に進む。現時点では、上述したように、暖機判定フラグXTCの値は「0」である。従って、CPU71は、図6のステップ620にて「No」と判定し、ステップ630に進んで「運転モードC」に従う運転を実行するよう上記各アクチュエータ等に指示を与える。即ち、運転モードCに従う運転が再開される。次いで、CPU71はステップ695に進んで本ルーチンを一旦終了する。
以上に説明したように、CPU71は、機関が冷間始動してから暖機期間が終了するまでの期間、運転モードC(ここでは、上記(C−1)の運転態様)に従う運転を実行する。また、この期間においてフューエルカット開始条件が成立した場合、CPU71はフューエルカット運転を実行する。更に、このフューエルカット運転を実行中にフューエルカット復帰条件が成立した場合、CPU71はフューエルカット運転を停止し、運転モードCに従う運転を再開する。
(2)触媒の暖機が完了した時点から初回のフューエルカット運転が実行されるまでの期間
運転モードCに従う運転が再開された後、機関10の運転が継続するとともに触媒53の温度が上昇し、触媒温度TempCが触媒閾値温度TempCth以上となったと仮定する。なお、触媒温度TempCは、CPU71が図3のルーチンを実行する毎に更新・取得(推定)されている。本仮定に従えば、CPU71は、図4のステップ400から処理を開始してステップ410に進んだとき、そのステップ410にて「Yes」と判定する。そして、CPU71は、ステップ430に進んで暖機判定フラグXTCの値を「1」に設定する。その後、CPU71はステップ495に進んで本ルーチンを一旦終了する。
運転モードCに従う運転が再開された後、機関10の運転が継続するとともに触媒53の温度が上昇し、触媒温度TempCが触媒閾値温度TempCth以上となったと仮定する。なお、触媒温度TempCは、CPU71が図3のルーチンを実行する毎に更新・取得(推定)されている。本仮定に従えば、CPU71は、図4のステップ400から処理を開始してステップ410に進んだとき、そのステップ410にて「Yes」と判定する。そして、CPU71は、ステップ430に進んで暖機判定フラグXTCの値を「1」に設定する。その後、CPU71はステップ495に進んで本ルーチンを一旦終了する。
このとき、CPU71は、図6のステップ600から処理を開始してステップ610に進むと、そのステップ610にて「Yes」と判定してステップ620に進む。上述したように、現時点では暖機判定フラグXTCの値は「1」である。従って、CPU71はその620において「Yes」と判定してステップ650に進み、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値が「1」であるか否かを判定する。
現時点では、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値は「0」である。従って、CPU71は図6のステップ650にて「No」と判定し、ステップ660に進む。そして、CPU71は、そのステップ660にて「運転モードB(ここでは、上記(B−1)の運転態様)」に従う運転を実行するよう上記各アクチュエータ等に指示を与える。その後、CPU71はステップ695に進んで本ルーチンを一旦終了する。
ここで、現時点ではフューエルカット開始条件が成立していないと仮定する。この仮定に従えば、CPU71は図5のステップ500から処理を開始すると、ステップ510を経てステップ520以降に進み、そのステップ520又はステップ530にて「No」と判定し、ステップ595に進んで本ルーチンを一旦終了する。即ち、この場合、フューエルカットフラグXFCは「0」に維持される。
このとき、CPU71は、図6のステップ600から処理を開始すると、そのステップ610及びステップ620において「Yes」と判定するとともにステップ650にて「No」と判定し、ステップ660に進む。そして、CPU71は、そのステップ660にて「運転モードB(ここでは、上記(B−1)の運転態様)」に従う運転を実行するよう上記各アクチュエータ等に指示を与える。従って、運転モードBが実行されている期間においてフューエルカット開始条件が成立しない場合、運転モードBに従う運転が継続される。
運転モードBに従う運転が実行されているとき、上記フューエルカット開始条件が成立したと仮定する。本仮定に従えば、CPU71は、図5のステップ500から処理を開始してステップ510に進んだとき、そのステップ510にて「Yes」と判定してステップ520に進む。そして、CPU71は、ステップ520及びステップ530の双方にて「Yes」と判定し、ステップ540に進んでフューエルカットフラグXFCの値を「1」に設定する。次いで、CPU71は、ステップ550に進む。現時点での暖機判定フラグXTCの値は「1」であるので、CPU71は、そのステップ550にて「Yes」と判定してステップ560に進む。CPU71は、そのステップ560にて有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値を「1」に設定し、ステップ595に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
この状態(フューエルカットフラグXFCの値が「1」に設定された状態)においてCPU71が図6のステップ600から処理を開始すると、CPU71は、ステップ610にて「No」と判定し、ステップ640に進んで「フューエルカット運転」を実行するよう上記各アクチュエータ等に指示を与える。その後、CPU71はステップ695に進んで本ルーチンを一旦終了する。
この場合、フューエルカット運転が実行されるとともに、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値が「1」に設定される。この有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値は、この後、機関が停止されるまで「1」に維持される。
以上に説明したように、CPU71は、触媒53の暖機が完了した時点から初回のフューエルカット運転が実行されるまでの期間、運転モードBに従う運転を実行する。そして、運転モードBに従う運転が実行されている期間においてフューエルカット開始条件が成立したとき、フューエルカット運転が実行されるとともに、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値が「1」に設定される。
(3)初回のフューエルカット運転が実行された時点以降の期間
上述したように、フューエルカット運転が実行されたとき、CPU71は、上記フューエルカット復帰条件が成立するまでフューエルカット運転を継続する。ここで、フューエルカット運転が実行されている期間において上記フューエルカット運転復帰条件が成立したと仮定する。
上述したように、フューエルカット運転が実行されたとき、CPU71は、上記フューエルカット復帰条件が成立するまでフューエルカット運転を継続する。ここで、フューエルカット運転が実行されている期間において上記フューエルカット運転復帰条件が成立したと仮定する。
上記仮定に従えば、CPU71は、図5のステップ500から処理を開始すると、ステップ510にて「No」と判定してステップ570に進む。更に、上記仮定に従えば、CPU71は、ステップ570又はステップ580の何れかにて「Yes」と判定してステップ590に進み、そのステップ590にてフューエルカットフラグXFCの値を「0」に設定する。その後、CPU71は、ステップ595に進んで本ルーチンを一旦終了する。
このとき、CPU71は、図6のステップ600から処理を開始すると、ステップ610にて「Yes」と判定してステップ620に進む。現時点では暖機判定フラグXTCの値は「1」であるので、CPU71は、ステップ620にて「Yes」と判定してステップ650に進む。
上述したように、前回のフューエルカット運転が実行された時点にて、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値は「1」に設定されている。従って、CPU71は、そのステップ650にて「Yes」と判定してステップ670に進み、「運転モードA(ここでは、上記(A−1)の運転態様)」に従う運転を実行するように上記各アクチュエータ等に指示を与える。即ち、「運転モードA」に従う運転が開始される。次いで、CPU71はステップ695に進んで本ルーチンを一旦終了する。
更に、運転モードAに従う運転が実行されているとき、フューエルカット開始条件が成立したと仮定する。本仮定に従えば、CPU71は、図5のステップ500から処理を開始したとき、ステップ510にて「Yes」と判定してステップ520に進む。そして、CPU71は、ステップ520及びステップ530の双方にて「Yes」と判定し、ステップ540に進んでフューエルカットフラグXFCの値を「1」に設定する。次いで、CPU71はステップ550に進む。現時点では暖機判定フラグXTCの値は「1」であるので、CPU71は、ステップ550にて「Yes」と判定してステップ560に進み、そのステップ560にて有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値を「1」に設定(更新)する。その後、CPU71は、ステップ595に進んで本ルーチンを一旦終了する。
有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値は、前回の(暖機期間終了後において初回の)フューエルカット運転が実行された時点にて「1」に設定されている。この時点以降にフューエルカット開始条件が成立した場合、上述したようにその値は「1」に更新される。即ち、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値は、「暖機期間終了後において初回のフューエルカット運転」が実行された時点にて「1」に設定され、その時点以降「1」に維持される。
この状態(フューエルカットフラグXFCの値が「1」に設定された状態)において、CPU71は、図6のステップ600から処理を開始すると、ステップ610にて「No」と判定し、ステップ640に進んで「フューエルカット運転」を実行するよう上記各アクチュエータ等に指示を与える。その後、CPU71はステップ695に進んで本ルーチンを一旦終了する。
更に、フューエルカット運転が実行されているとき、上述のフューエルカット復帰条件が成立したと仮定する。このとき、CPU71は、図5のステップ500から処理を開始すると、ステップ510にて「No」と判定し、ステップ570に進む。上記仮定に従えば、CPU71はステップ570又はステップ580の何れかにて「Yes」と判定してステップ590に進み、フューエルカットフラグXFCの値を「0」に設定する。その後、CPU71は、ステップ595に進んで本ルーチンを一旦終了する。
このとき、CPU71は、図6のステップ600から処理を開始すると、ステップ610、ステップ620及びステップ650にて「Yes」と判定してステップ670に進み、「運転モードA」に従う運転を実行するよう上記各アクチュエータ等に指示を与える。即ち、「運転モードA」に従う運転が再開される。次いで、CPU71はステップ695に進んで本ルーチンを一旦終了する。
以上に説明したように、暖機期間終了後に初回のフューエルカット運転が実行され、そのフューエルカット運転の実行中にフューエルカット復帰条件が成立したとき、CPU71は、フューエルカット運転を停止するとともに運転モードAに従う運転を実行する。また、運転モードAに従う運転を実行中にフューエルカット開始条件が成立したとき、CPU71はフューエルカット運転を実行する。更に、このフューエルカット運転を実行中にフューエルカット復帰条件が成立したとき、CPU71は運転モードAに従う運転を再開する。
以上、期間(1)乃至(3)に分けて説明したように、第1制御装置は、
触媒53の温度TempCが所定の許容温度TempCth以上であるか否かを判定する触媒温度判定手段(図4のルーチンを参照。)と、
所定のフューエルカット開始条件(図5のステップ510乃至ステップ530)が成立するか否かを判定するとともに、同フューエルカット開始条件が成立している期間において所定のフューエルカット復帰条件(図5のステップ510、ステップ570及びステップ580)が成立するか否かを判定するフューエルカット運転条件判定手段(図5のルーチン参照。)と、
前記フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット開始条件が成立すると判定される時点から同フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット復帰条件が成立すると判定される時点までの期間、前記機関への燃料供給を停止するフューエルカット運転を実行するフューエルカット運転実行手段(図6のステップ610及びステップ640)と、
を備える。
触媒53の温度TempCが所定の許容温度TempCth以上であるか否かを判定する触媒温度判定手段(図4のルーチンを参照。)と、
所定のフューエルカット開始条件(図5のステップ510乃至ステップ530)が成立するか否かを判定するとともに、同フューエルカット開始条件が成立している期間において所定のフューエルカット復帰条件(図5のステップ510、ステップ570及びステップ580)が成立するか否かを判定するフューエルカット運転条件判定手段(図5のルーチン参照。)と、
前記フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット開始条件が成立すると判定される時点から同フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット復帰条件が成立すると判定される時点までの期間、前記機関への燃料供給を停止するフューエルカット運転を実行するフューエルカット運転実行手段(図6のステップ610及びステップ640)と、
を備える。
更に、第1制御装置は、
前記触媒温度判定手段により触媒53の温度が前記許容温度以上であると判定されているとき(XTC=1のとき)に前記フューエルカット運転が実行された場合、有効フューエルカット運転履歴が存在すると記録する(XFChの値を「1」に設定する)フューエルカット運転履歴記録手段(図5のステップ550及びステップ560)と、
前記フューエルカット運転が実行されていないときに前記触媒温度判定手段により前記触媒53の温度が前記許容温度以上であると判定された場合、前記有効フューエルカット運転履歴が存在すると記録されていれば(図6のステップ610、ステップ620及びステップ650にて「Yes」と判定されたとき)前記機関の運転状態に基づいて決定される第1の態様(運転モードA)に従う基本運転を実行するとともに(図6のステップ670)、同有効フューエルカット運転履歴が存在すると記録されていなければ(図6のステップ610及びステップ620にて「Yes」と判定され、ステップ650にて「No」と判定されたとき)前記触媒に流入する炭化水素量を前記基本運転時に前記触媒に流入する炭化水素量よりも低減するための第2の態様(運転モードB)に従う炭化水素低減運転(図6のステップ660)を実行する運転状態制御手段と
を備える。
前記触媒温度判定手段により触媒53の温度が前記許容温度以上であると判定されているとき(XTC=1のとき)に前記フューエルカット運転が実行された場合、有効フューエルカット運転履歴が存在すると記録する(XFChの値を「1」に設定する)フューエルカット運転履歴記録手段(図5のステップ550及びステップ560)と、
前記フューエルカット運転が実行されていないときに前記触媒温度判定手段により前記触媒53の温度が前記許容温度以上であると判定された場合、前記有効フューエルカット運転履歴が存在すると記録されていれば(図6のステップ610、ステップ620及びステップ650にて「Yes」と判定されたとき)前記機関の運転状態に基づいて決定される第1の態様(運転モードA)に従う基本運転を実行するとともに(図6のステップ670)、同有効フューエルカット運転履歴が存在すると記録されていなければ(図6のステップ610及びステップ620にて「Yes」と判定され、ステップ650にて「No」と判定されたとき)前記触媒に流入する炭化水素量を前記基本運転時に前記触媒に流入する炭化水素量よりも低減するための第2の態様(運転モードB)に従う炭化水素低減運転(図6のステップ660)を実行する運転状態制御手段と
を備える。
従って、第1制御装置は、触媒53がHC被毒を受ける可能性が大きい期間(暖機期間終了後に初回のフューエルカット運転が実行されるまでの期間)において、触媒53に流入する炭化水素(HC)を低減する運転(運転モードB)を実行する。これにより、食媒53がHC被毒によって半死活状態となることをできる限り抑制し、もって、機関のエミッションを良好に維持することができる。また、第1制御装置は、触媒53の暖機期間において、触媒53に流入する未燃物及び窒素酸化物を低減するための運転(運転モードC)を実行する。これにより、暖機期間においても触媒53にHC被毒が生じることを抑制することができる。
(第2実施形態)
以下、本発明の第2実施形態に係る制御装置(以下、「第2制御装置」とも称呼する。)について説明する。
以下、本発明の第2実施形態に係る制御装置(以下、「第2制御装置」とも称呼する。)について説明する。
<装置の概要>
第2制御装置は、第1制御装置が適用される内燃機関と同様の内燃機関(図1を参照。)に適用することができる。従って、第2制御装置が適用される内燃機関については、詳細な説明を省略する。
第2制御装置は、第1制御装置が適用される内燃機関と同様の内燃機関(図1を参照。)に適用することができる。従って、第2制御装置が適用される内燃機関については、詳細な説明を省略する。
<制御の概要>
第2制御装置は、第1制御装置と同様、機関10の運転状態を示すパラメータに基づいて機関の運転態様を決定し、決定された運転態様に従う運転を実行するよう、インターフェース75を介して各アクチュエータ等に指示を与える。
以下、機関10の運転状態及びこの運転状態に基づいて決定される運転態様につき、図7に示すタイムチャートを参照して説明する。
第2制御装置は、第1制御装置と同様、機関10の運転状態を示すパラメータに基づいて機関の運転態様を決定し、決定された運転態様に従う運転を実行するよう、インターフェース75を介して各アクチュエータ等に指示を与える。
以下、機関10の運転状態及びこの運転状態に基づいて決定される運転態様につき、図7に示すタイムチャートを参照して説明する。
図7は、機関10が冷間始動された後、その運転態様が随時変化する様子の一例を示すタイムチャートである。触媒温度TempCは、第1制御装置と同様、機関10が時刻t0にて冷間始動された後に徐々に上昇し、時刻t3にて触媒閾値温度TempCthに到達する(暖機期間終了)。第2制御装置は、第1制御装置と同様、この暖機期間においては「運転モードC」に従う運転を実行する。
ここで、第1制御装置と同様、暖機期間が終了した時点(時刻t3)以降に機関10が上述した「弱リッチ制御」に基づいた運転を継続すると仮定する。弱リッチ制御は、例えば、上流側空燃比センサ66の出力値により求められる空燃比(上流側空燃比)を理論空燃比に一致させるメインフィードバック制御を実行するとともに、下流側空燃比センサ66の出力値により求められる空燃比(下流側空燃比)を理論空燃比よりも僅かにリッチ側の空燃比(下流側目標空燃比)に一致させるサブフィードバック制御を行うことにより実現される。下流側目標空燃比は、触媒53の所謂ウインドウの範囲内の空燃比である。これにより、未燃物及び窒素酸化物が触媒53によって浄化され、且つ、機関に供給される混合気の空燃比が僅かにリーン側にずれた場合であっても、その空燃比における触媒53の窒素酸化物の浄化率は高いから、窒素酸化物の排出量を低減することができる。
この時点(時刻t3)以降、第2制御装置は、上述した「運転モードA」に従う運転を実行する。また、第2制御装置は、この時点(時刻t3)以降に機関10に吸入された空気の流量Gaを積算するとともに、積算された流量をフューエルカット運転「前」積算流量Gasc(以下、「F/C前積算流量Gasc」とも称呼する。)として記録する。このF/C前積算流量Gascは時間の経過とともに上昇し、時刻t4にて許容積算流量GA(sc)に到達する。
上述したように、弱リッチ制御に基づいた運転が継続された場合、触媒53にHC被毒が生じる。そして、触媒が53が重度のHC被毒状態となった場合、触媒53が半死活状態となる。そこで、第2制御装置は、F/C前積算流量Gascが許容積算流量GA(sc)に到達した時点(時刻t4)にて、上述した「運転モードB」に従う運転を実行する。上述したように、運転モードBに従う運転が実行されることにより、触媒53が半死活状態に陥るまでの時間が延長される。
その後、時刻t5から時刻t6の期間において「フューエルカット運転」が実行されると仮定する。図7に示すように、フューエルカット運転が実行される期間、フューエルカットフラグXFCの値は「1」に設定される。また、このフューエルカット運転が実行された時点(時刻t5)において、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値が「0」から「1」に設定される。なお、第1制御装置と同様、触媒53の暖機期間中にフューエルカット運転が実行された場合(図7の時刻t1を参照。)、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値は「0」に維持される。
このフューエルカット運転が実行されることにより、触媒53のHC被毒が解消される。従って、第2制御装置は、このフューエルカット運転が停止された時点(時刻t6)から上述した「運転モードA」に従う運転を実行する。また、第2制御装置は、この時点(時刻t6)以降に機関10に吸入された空気の流量Gaを積算するとともに、積算された流量をフューエルカット運転「後」積算流量Gafc(以下、「F/C後積算流量Gafc」とも称呼する。)として記録する。このF/C後積算流量Gafcは時間の経過とともに上昇し、時刻t7にて許容積算流量GA(fc)に到達する。
上述したように、上記フューエルカット運転が実行されることにより、そのフューエルカット運転が実行されるまでに触媒53に生じたHC被毒は解消される。しかし、フューエルカット運転が実行された後に弱リッチ制御に基づいた運転が継続されると、触媒53に再びHC被毒が生じる。そこで、第2制御装置は、F/C後積算流量Gafcが許容積算流量GA(fc)に到達した時点(時刻t7)にて、上述した「運転モードB」に従う運転を実行する。上述したように、運転モードBに従う運転が実行されることにより、触媒53が半死活状態に陥るまでの時間が延長される。
その後、時刻t8から時刻t9の期間においてフューエルカット運転が実行されると、その時点(時刻t8)までに触媒53に生じたHC被毒は解消される。そして、第2制御装置は、このフューエルカット運転が停止された時点(時刻t9)から「運転モードA」に従う運転を再開する。そして、第2制御装置は、時刻t9以降においても時刻t6以降と同様の制御を繰り返す。
なお、第2制御装置は、時刻t6以降にフューエルカット運転が実行される毎に許容積算流量GA(fc)の値をゼロに再設定し、そのフューエルカット運転が停止されて運転モードAに従う運転が再開された時点から再びF/C後積算流量Gafcの積算を行う。
第2制御装置が上述のように機関10の運転態様を制御することにより、触媒53のHC被毒の度合いを的確に評価するとともに、触媒が半死活状態になることを出来る限り防ぐことができる。この結果、機関の出力低下への影響を出来る限り低くしつつ、エミッションを良好に維持することができる。
<運転モード>
第2制御装置は、第1制御装置が行う運転態様(フューエルカット運転、運転モードA、運転モードB、及び、運転モードC)を採用することができる。従って、各運転態様については、詳細な説明を省略する。
第2制御装置は、第1制御装置が行う運転態様(フューエルカット運転、運転モードA、運転モードB、及び、運転モードC)を採用することができる。従って、各運転態様については、詳細な説明を省略する。
<実際の作動>
以下、第2制御装置の実際の作動について説明する。第2制御装置は、上述した各運転態様の選択において第1制御装置における判断指標に加えて「機関10に流入する空気の流量」を考慮する点についてのみ、第1制御装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明を加える。
以下、第2制御装置の実際の作動について説明する。第2制御装置は、上述した各運転態様の選択において第1制御装置における判断指標に加えて「機関10に流入する空気の流量」を考慮する点についてのみ、第1制御装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明を加える。
第2制御装置の作動につき、以下の(1)乃至(3)の期間に場合を分けて説明する。
(1)触媒の暖機が完了するまでの期間(図7における時刻t0から時刻t3までの期間)
(2)触媒の暖機が完了した時点から初回のフューエルカット運転が実行されるまでの期間(同時刻t3から時刻t5までの期間)
(3)初回のフューエルカット運転が実行された時点以降の期間(同時刻t5以降の期間)
(1)触媒の暖機が完了するまでの期間(図7における時刻t0から時刻t3までの期間)
(2)触媒の暖機が完了した時点から初回のフューエルカット運転が実行されるまでの期間(同時刻t3から時刻t5までの期間)
(3)初回のフューエルカット運転が実行された時点以降の期間(同時刻t5以降の期間)
(1)触媒の暖機が完了するまでの期間
第2制御装置の電気制御装置70のCPU71は、図3、図4、及び、図8乃至図11にフローチャートにより示した各ルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。
第2制御装置の電気制御装置70のCPU71は、図3、図4、及び、図8乃至図11にフローチャートにより示した各ルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。
いま、現時点が機関10が冷間始動された直後であると仮定する。第2制御装置のCPU71は、第1制御装置と同様、所定のタイミングにて図3に示す処理を実行することにより、始動時冷却水温TWSを取得するとともに、触媒温度TempCを取得(推定)する。
更に、CPU71は、所定のタイミングにて図4に示す処理を実行することにより、触媒53の暖機が完了しているか否かを確認する。上記仮定に従えば、現時点は機関10が冷間始動された直後であるので、触媒温度TempCは触媒閾値温度TempCthより小さい。従って、CPU71は、図4のステップ400及びステップ410に続くステップ420にて暖機判定フラグXTCの値に「0」を設定し、ステップ495に進んで本ルーチンを一旦終了する。
更に、CPU71は所定のタイミングにて図8に示すフューエルカットフラグ設定ルーチンを実行し、現時点での機関10の運転状態がフューエルカット運転を実行すべき状態であるか否かを確認する。図8に示したルーチンは、ステップ810が追加されている点のみにおいて図5に示したルーチンと相違している。図8において図5に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図5のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらのステップについての詳細な説明は適宜省略される。
第1制御装置と同様、第2制御装置においても、フューエルカットフラグXFCの値及び有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値は、図示しないイグニッション・キー・スイッチがオフからオンに変更されたときに実行されるイニシャルルーチンにおいて「0」に設定されるようになっている。
上記仮定に従えば、現時点は機関10が冷間始動された直後である。従って、フューエルカットフラグXFCの値は、上記イニシャルルーチンにおいて設定された「0」である。従って、CPU71は、図8のステップ800から処理を開始してステップ510に進んだとき、そのステップ510にて「Yes」と判定してステップ520に進む。
ここで、現時点では、上述したフューエルカット開始条件が成立していないと仮定する。本仮定に従えば、CPU71は、図8のステップ520又はステップ530にて「No」と判定し、ステップ895に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。即ち、上記仮定の下では、フューエルカットフラグXFCの値は「0」に維持される。また、ステップ560の処理がなされないので、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値も「0」に維持される。
更に、CPU71は、所定のタイミングにて図9に示す流量積算ルーチンを実行し、機関10に吸入される空気の流量を積算する。即ち、CPU71は、図9のステップ900から処理を開始してステップ910に進み、暖機判定フラグXTCの値が「1」であるか否かを判定する。現時点では暖機判定フラグXTCの値は「0」である。従って、CPU71はそのステップ910にて「No」と判定し、ステップ995に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。即ち、上記仮定の下では、吸入される空気の流量の積算は行われない。
更に、CPU71は、所定のタイミングにて図10に示す許容流量設定ルーチンを実行し、HC被毒の点で触媒53が許容し得る吸入空気の積算流量の上限値を取得する。即ち、CPU71は、図10のステップ1000から処理を開始してステップ1010に進み、暖機判定フラグXTCの値が「1」であるか否かを判定する。現時点では暖機判定フラグXTCの値は「0」である。従って、CPU71はそのステップ1010にて「No」と判定し、ステップ1095に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。即ち、上記仮定の下では、流量の上限値は取得されない。
更に、CPU71は、所定のタイミングにて図11に示す運転モード設定ルーチンを実行し、現時点での機関10の状態に基づいて各運転態様を選択する。即ち、CPU71は、図11のステップ1100から処理を開始してステップ1105に進み、フューエルカットフラグXFCの値が「0」であるか否かを判定する。上述したように、現時点でのフューエルカットフラグXFCの値は「0」である。従って、CPU71はそのステップ1105にて「Yes」と判定してステップ1110に進み暖機判定フラグXTCの値が「1」であるか否かを判定する。
上述したように、現時点での暖機判定フラグXTCの値は「0」である。従って、CPU71は、図11のステップ1110にて「No」と判定してステップ1115に進み、「運転モードC(ここでは、上記(C−1)の運転態様)」に従う運転を実行するよう上記各アクチュエータ等に指示を与える。その後、CPU71はステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。
その後、触媒温度TempCが触媒閾値温度TempCthに到達するまでの期間(即ち、上述した暖機期間)において、上記フューエルカット開始条件が成立したと仮定する。本仮定に従えば、CPU71は、図8のステップ800から処理を開始し、ステップ510乃至ステップ530にて「Yes」と判定し、ステップ540に進んでフューエルカットフラグXFCの値を「1」に設定する。また、上記仮定に従えば、暖機判定フラグXTCの値は「0」である。従って、CPU71は、ステップ550にて「No」と判定し、ステップ895に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
この状態(フューエルカットフラグXFCの値が「1」に設定された状態)において、CPU71は、図11のステップ1100から処理を開始したとき、ステップ1105にて「No」と判定する。そして、CPU71はステップ1120に進み、「フューエルカット運転」を実行するよう上記各アクチュエータ等に指示を与える。その後、CPU71は、ステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。
なお、フューエルカット運転が実行されたとき、第1制御装置と同様、上述したフューエルカット復帰条件が成立するまでフューエルカット運転は継続される。
ここで、フューエルカット運転の実行中にフューエルカット運転復帰条件が成立したと仮定する。本仮定に従えば、CPU71は、図8のステップ800から処理を開始したとき、ステップ510に続くステップ570及びステップ580の何れかにて「Yes」と判定してステップ590に進み、フューエルカットフラグXFCの値を「0」に設定する。次いで、CPU71は、ステップ810に進んでF/C後積算流量Gafcのゼロに設定し、ステップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。
このとき、CPU71が図11のステップ1100から処理を開始すると、ステップ1105にて「Yes」と判定してステップ1110に進む。現時点では、暖機判定フラグXTCの値は「0」である。従って、CPU71は、そのステップ1110にて「No」と判定し、ステップ1115に進んで「運転モードC」に従う運転を実行するよう上記各アクチュエータ等に指示を与える。即ち、運転モードCに従う運転が再開される。次いで、CPU71はステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。
以上に説明したように、CPU71は、機関が冷間始動してから暖機期間が終了するまでの期間、運転モードCに従う運転を実行する。また、この期間においてフューエルカット開始条件が成立した場合、CPU71はフューエルカット運転を実行する。更に、このフューエルカット運転を実行中にフューエルカット復帰条件が成立した場合、CPU71はフューエルカット運転を停止し、運転モードCに従う運転を再開する。
(2)触媒の暖機が完了した時点から初回のフューエルカット運転が実行されるまでの期間
運転モードCに従う運転が継続されると、触媒53の温度は上昇する。ここで、現時点が、触媒温度TempCが触媒閾値温度TempCth以上となった直後であると仮定する。上記仮定に従えば、CPU71は、図4のステップ430に進み、暖機判定フラグXTCの値を「1」に設定する。
運転モードCに従う運転が継続されると、触媒53の温度は上昇する。ここで、現時点が、触媒温度TempCが触媒閾値温度TempCth以上となった直後であると仮定する。上記仮定に従えば、CPU71は、図4のステップ430に進み、暖機判定フラグXTCの値を「1」に設定する。
このとき、CPU71は、図9のステップ900から処理を開始すると、ステップ910にて「Yes」と判定してステップ920に進み、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値が「0」であるか否かを判定する。現時点での有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値は「0」である。従って、CPU71は、そのステップ920にて「Yes」と判定し、ステップ930に進む。そして、CPU71は、そのステップ930にて、下記(2)式に従ってF/C前積算流量Gascを更新・取得する。(2)式において、Gaは現時点にて機関10に吸入される空気の流量、Gasc(k)は更新される前のF/C前積算流量Gasc、Gasc(k+1)は更新後のF/C前積算流量Gascである。
Gasc(k+1)=Gasc(k)+Ga ・・・(2)
CPU71は、上記(2)式に従ってF/C前積算流量Gascを更新・取得した後、ステップ995に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Gasc(k+1)=Gasc(k)+Ga ・・・(2)
CPU71は、上記(2)式に従ってF/C前積算流量Gascを更新・取得した後、ステップ995に進んで本ルーチンを一旦終了する。
更に、このとき、CPU71が図10のステップ1000から処理を開始すると、ステップ1010にて「Yes」と判定してステップ1020に進み、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値が「0」であるか否かを判定する。現時点では、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値は「0」である。従って、CPU71はそのステップ1020にて「Yes」と判定し、ステップ1030に進む。
CPU71は、そのステップ1030にて、触媒温度TempCと許容積算流量ga1との関係を予め定めた許容積算流量テーブルMapga1sc(TempC)に現時点での触媒温度TempCを適用することにより、現時点における許容積算流量ga1を取得する。
この許容積算流量テーブルMapga1sc(TempC)によれば、触媒温度TempCが温度T1よりも小さいとき、許容積算流量ga1はゼロに設定される。また、許容積算流量ga1は、触媒温度TempCが温度T1以上であるときに触媒温度TempCが高くなるにつれて大きくなり、触媒温度TempCが温度T2に到達するときに最大値max1に到達するように設定される。更に、許容積算流量ga1は、触媒温度TempCが温度T2より大きいときに最大値max1を維持するように設定される。
次いで、CPU71は、ステップ1040に進む。CPU71は、そのステップ1040にて、「触媒53の劣化の程度を表す触媒53の最大酸素吸蔵量Cmax」と「補正係数kcmax」との関係を予め定めた補正係数テーブルMapkc(Cmax)に現時点での最大酸素吸蔵量Cmaxを適用することにより、現時点における補正係数kcmaxを取得する。最大酸素吸蔵量Cmaxは、図示しないルーチンにより、周知の手法により算出される。なお、最大酸素吸蔵量Cmaxに代え、触媒53が使用された合計時間及び触媒53に流入した排ガスの総積算量等に基づいて取得される値を用いてもよい。何れにせよ、補正係数テーブルMapkc(x)に使用される変数xは、触媒が劣化するほど(暖機期間終了後の最大酸素吸蔵量Cmaxが小さくなるほど)小さくなる値として求められる値であればよい。
この補正係数テーブルMapkc(Cmax)によれば、最大酸素吸蔵量Cmaxが値C1よりよりも大きいとき、補正係数kcmaxは1.0に設定される。また、補正係数kcmaxは、最大酸素吸蔵量Cmaxが値C1よりも小さいときに最大酸素吸蔵量Cmaxが小さくなるにつれて小さくなり、最大酸素吸蔵量Cmaxがゼロとなるときに最小値k1となるように設定される。
次いで、CPU71は、ステップ1050に進み、下記(3)式に従って補正後許容積算流量GAを取得する。(3)式において、ga1は上記ステップ1030にて取得した許容積算流量ga1、kcmaxは上記ステップ1040にて取得した補正係数kcmaxである。
GA=ga1×kcmax ・・・(3)
CPU71は、上記(3)式に従って補正後許容積算流量GAを取得した後、ステップ1095に進んで本ルーチンを一旦終了する。このようにして求められる補正後許容積算流量GAは、触媒53の現時点における酸素吸蔵能力に応じた値となる。
GA=ga1×kcmax ・・・(3)
CPU71は、上記(3)式に従って補正後許容積算流量GAを取得した後、ステップ1095に進んで本ルーチンを一旦終了する。このようにして求められる補正後許容積算流量GAは、触媒53の現時点における酸素吸蔵能力に応じた値となる。
このとき、CPU71は、図11のステップ1100から処理を開始すると、ステップ1105及びステップ1110にて「Yes」と判定し、ステップ1125に進む。現時点では、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値は「0」である。従って、CPU71はそのステップ1125にて「No」と判定してステップ1130に進み、上述したF/C前積算流量Gascを積算流量Sumに格納する。次いで、CPU71はステップ1135に進み、積算流量Sumが上述した補正後許容積算流量GAよりも小さいか否かを判定する。
現時点は、触媒温度TempCが触媒閾値温度TempCth以上となった直後である。そこで、現時点では、積算流量Sumは補正後許容積算流量GAよりも小さい。従って、CPU71はそのステップ1135にて「Yes」と判定してステップ1150に進み、「運転モードA(ここでは、上記(A−1)の運転態様)」に従う運転を実行するよう上記各アクチュエータ等に指示を与える。その後、CPU71はステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。
その後、機関10が運転モードAに従う運転を継続すると、図9のステップ930の処理が繰り返し実行され、F/C前積算流量Gascは徐々に上昇する。いま、F/C前積算流量Gascが補正後許容積算流量GA以上となったと仮定する。
このとき、CPU71は、図11のステップ1100から処理を開始すると、ステップ1105、ステップ1110、及び、ステップ1125を経由してステップ1130に進み、そのステップ1130にてF/C前積算流量Gascを積算流量Sumに格納してステップ1135に進む。上記仮定に従えば、CPU71はそのステップ1135にて「No」と判定し、ステップ1140に進む。そして、CPU71は、そのステップ1140にて「運転モードB(ここでは、上記(B−1)の運転態様)」に従う運転を実行するよう上記各アクチュエータ等に指示を与える。その後、CPU71はステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。
運転モードBに従う運転が実行されているとき、上記フューエルカット開始条件が成立したと仮定する。このとき、CPU71は、図8のステップ800から処理を開始すると、ステップ510乃至ステップ530を経由してステップ540に進み、フューエルカットフラグXFCの値を「1」に設定する。そして、CPU71はステップ550に進み、暖機判定フラグXTCの値が「1」であるか否かを判定する。現時点での暖機判定フラグXTCの値は「1」であるので、CPU71は、ステップ550にて「Yes」と判定してステップ560に進み、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値を「1」に設定する。その後、CPU71はステップ895に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
この状態(フューエルカットフラグXFCの値が「1」に設定された状態)においてCPU71が図11のステップ1100から処理を開始すると、CPU71は、ステップ1105にて「No」と判定する。そして、CPU71は、ステップ1120に進んで「フューエルカット運転」を実行するよう上記各アクチュエータ等に指示を与える。その後、CPU71はステップ1120に進んで本ルーチンを一旦終了する。
以上に説明したように、CPU71は、触媒53の暖機が完了した時点から初回のフューエルカット運転が実行されるまでの期間、F/C前積算流量Gascと補正後許容積算流量GAとの関係に基づいて運転態様を決定する。具体的には、F/C前積算流量Gascが補正後許容積算流量GAよりも小さいとき、CPU71は運転モードAに従う運転を実行する。一方、F/C前積算流量Gascが補正後許容積算流量GA以上であるとき、CPU71は運転モードBに従う運転を実行する。そして、運転モードBに従う運転が実行されている期間においてフューエルカット開始条件が成立したとき、フューエルカット運転が実行されるとともに、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値が「1」に設定される。
(3)初回のフューエルカット運転が実行された時点以降の期間
上述したように、フューエルカット運転が実行されたとき、CPU71は、上記フューエルカット復帰条件が成立するまでフューエルカット運転を継続する。ここで、フューエルカット運転が実行されている期間において上記フューエルカット運転復帰条件が成立したと仮定する。
上述したように、フューエルカット運転が実行されたとき、CPU71は、上記フューエルカット復帰条件が成立するまでフューエルカット運転を継続する。ここで、フューエルカット運転が実行されている期間において上記フューエルカット運転復帰条件が成立したと仮定する。
上記仮定に従えば、CPU71は、図8のステップ800から処理を開始したとき、ステップ570又はステップ580の何れかにて「Yes」と判定してステップ590に進み、そのステップ590にてフューエルカットフラグXFCの値を「0」に設定する。次いで、CPU71はステップ810に進んで、F/C後積算流量Gafcをゼロに設定する。その後、CPU71は、ステップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。
このとき、CPU71は、図9のステップ900から処理を開始すると、ステップ910にて「Yes」と判定してステップ920に進み、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値が「0」であるか否かを判定する。現時点では、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値は「1」である。従って、CPU71は、そのステップ920にて「No」と判定し、ステップ940に進む。
CPU71は、そのステップ940にて、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsがガスの空燃比が理論空燃比であるときの出力値Voxsstにリッチ分ΔV1を加えた値以上であるか否かを判定する。即ち、CPU71は、図9のステップ940にて、触媒53に流入するガスがリッチ側空燃比ガスであるか否かを判定する。ここで、機関10に対し上述した弱リッチ制御が実行されていて、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsが上記出力値Voxsstにリッチ分ΔV1を加えた値以上となっていると仮定する。
上記仮定に従えば、CPU71はそのステップ940にて「Yes」と判定し、ステップ950に進む。そして、CPU71は、そのステップ950にて、下記(4)式に従ってF/C後積算流量Gafcを更新・取得する。(4)式において、Gaは現時点にて機関10に吸入される空気の流量、Gafc(k)は更新される前のF/C後積算流量Gafc、Gafc(k+1)は更新後のF/C後積算流量Gafcである。
Gafc(k+1)=Gafc(k)+Ga ・・・(4)
Gafc(k+1)=Gafc(k)+Ga ・・・(4)
上記(4)式に示すように、触媒53に流入するガスがリッチ側空燃比ガスである場合、更新される前のF/C後積算流量Gafc(k)に機関10に吸入される空気の流量Gaを加えることにより更新後のF/C後積算流量Gafc(k+1)を取得する。CPU71は、上記(4)式に従ってF/C後積算流量Gafcを更新・取得した後、ステップ995に進んで本ルーチンを一旦終了する。
一方、触媒53に流入するガスがリッチ側空燃比ガスではない場合(即ち、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsがガスの空燃比が理論空燃比であるときの出力値Voxsstにリッチ分ΔV1を加えた値よりも小さい場合)、CPU71は図9のステップ940にて「No」と判定し、ステップ960に進む。CPU71は、そのステップ960にて、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsがガスの空燃比が理論空燃比であるときの出力値Voxsstからリーン分ΔV2を減じた値以下であるか否かを判定する。即ち、CPU71は、図9のステップ960にて、触媒53に流入するガスがリーン側空燃比ガスであるか否かを判定する。
ここで、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsがガスの空燃比が上記出力値Voxsstからリーン分ΔV2を減じた値以下である場合、CPU71はステップ960にて「Yes」と判定し、ステップ970に進む。そして、CPU71は、そのステップ970にて、下記(5)式に従ってF/C後積算流量Gafcを更新・取得する。(5)式において用いられるGa、Gafc(k)、及び、Gafc(k+1)は、上記(4)式と同様のパラメータである。
Gafc(k+1)=Gafc(k)−Ga ・・・(5)
Gafc(k+1)=Gafc(k)−Ga ・・・(5)
上記(5)式に示すように、触媒53に流入するガスがリーン側空燃比ガスである場合、更新される前のF/C後積算流量Gafc(k)から機関10に吸入される空気の流量Gaを減じることにより更新後のF/C後積算流量Gafc(k+1)を取得する。CPU71は、上記(4)式に従ってF/C後積算流量Gafcを更新・取得した後、ステップ995に進んで本ルーチンを一旦終了する。
また、下流側空燃比センサ67の出力値Voxsが、ガスの空燃比が理論空燃比であるときの出力値Voxsstにリッチ分ΔV1を加えた値よりも小さく、且つ、ガスの空燃比が上記出力値Voxsstからリーン分ΔV2を減じた値よりも大きいとき、CPU71はステップ960にて「No」と判定し、ステップ995に進んで本ルーチンを一旦終了する。即ち、このとき、F/C後積算流量Gafcの更新は行われない。
以下では、機関10に対し上述した弱リッチ制御が実行されていて、ステップ940にて「Yes」と判定される頻度が、ステップ960にて「Yes」と判定される頻度より高いと仮定する。この場合、F/C後積算流量Gafcは次第に増大する。
このとき、CPU71は、図10のステップ1000から処理を開始すると、ステップ1010にて「Yes」と判定してステップ1020に進む。現時点では、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値は「1」である。従って、CPU71はそのステップ1020にて「No」と判定し、ステップ1060に進む。
CPU71は、そのステップ1060にて、触媒温度TempCと許容積算流量ga1との関係を予め定めた許容積算流量テーブルMapga2sc(TempC)に現時点での触媒温度TempCを適用することにより、現時点における許容積算流量ga2を取得する。
この許容積算流量テーブルMapga2sc(TempC)によれば、上述した許容積算流量テーブルMapga1sc(TempC)と同様、触媒温度TempCが温度T1よりも小さいとき、許容積算流量ga2はゼロに設定される。また、許容積算流量ga2は、触媒温度TempCが温度T1以上であるときに触媒温度TempCが高くなるにつれて大きくなり、触媒温度TempCが温度T3に到達するときに最大値max2に到達するように設定される。更に、許容積算流量ga2は、触媒温度TempCが温度T3より大きいときに最大値max2を維持するように設定される。
なお、上記最大値max2は、上述した許容積算流量テーブルMapga1sc(TempC)の最大値max1よりも大きい値となるよう設定される。これは、現時点は「触媒53の暖機期間終了後にフューエルカット運転が実行された直後」であるので、触媒53のHC被毒は解消されており、従って、より多くの排ガス(リッチ側空燃比ガス)が触媒53を通過するまで触媒53のHC被毒の程度が軽微であるという理由による。
次いで、CPU71はステップ1040に進んで補正係数kcmaxを取得し、ステップ1050に進む。CPU71は、そのステップ1050にて上記(3)式に従って補正後許容積算流量GAを取得する。その後、ステップ1095に進んで本ルーチンを一旦終了する。
このとき、CPU71は、図11のステップ1100から処理を開始すると、ステップ1105にて「Yes」と判定してステップ1110に進む。現時点では暖機判定フラグXTCの値は「1」であるので、CPU71は、ステップ1110にて「Yes」と判定してステップ1125に進み、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値が「1」であるか否かを判定する。
上述したように、前回のフューエルカット運転が実行された時点にて、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値は「1」に設定されている。従って、CPU71は、そのステップ1125にて「Yes」と判定してステップ1145に進み、上述したF/C後積算流量Gafcを積算流量Sumに格納し、ステップ1135に進む。
現時点は、図8のステップ810にてF/C後積算流量Gafcがゼロに設定された直後である。そこで、現時点では、積算流量Sumは許容積算流量GAよりも小さい。従って、CPU71はそのステップ1135にて「Yes」と判定してステップ1150に進み、「運転モードA」に従う運転を実行するよう上記各アクチュエータ等に指示を与える。その後、CPU71はステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。即ち、この時点にて、「運転モードA(ここでは、上記(A−1)の運転態様)」に従う運転が開始される。
その後、機関10が運転モードAに従う運転を弱リッチ制御下にて継続すると仮定する。本仮定に従えば、図9のステップ950の処理が繰り返し実行され、F/C後積算流量Gafcは徐々に上昇する。いま、F/C後積算流量Gafcが補正後許容積算流量GA以上となったと仮定する。このとき、CPU71が図11のステップ1100から処理を開始すると、ステップ1105、ステップ1110、及び、ステップ1125を経由してステップ1145に進み、そのステップ1145にてF/C後積算流量Gafcを積算流量Sumに格納し、ステップ1135に進む。上記仮定に従えば、CPU71はそのステップ1135にて「No」と判定し、ステップ1140に進む。そして、CPU71は、そのステップ1140にて「運転モードB」に従う運転を実行するよう上記各アクチュエータ等に指示を与える。その後、CPU71はステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。
更に、この運転モードBに従う運転が実行されているとき、上記フューエルカット開始条件が成立すると、CPU71は、図8のステップ800から処理を開始したとき、ステップ510乃至ステップ530の総てのステップにて「Yes」と判定し、ステップ540にてフューエルカットフラグXFCの値を「1」に設定し、ステップ550に続くステップ560にて有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値を「1」に設定(更新)する。その後、CPU71はステップ895に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
この状態(フューエルカットフラグXFCの値が「1」に設定された状態)においてCPU71は、図11のステップ1100から処理を開始すると、ステップ1105にて「No」と判定する。そして、CPU71は、ステップ1120に進んで「フューエルカット運転」を実行するよう上記各アクチュエータ等に指示を与える。その後、CPU71はステップ1120に進んで本ルーチンを一旦終了する。
更に、フューエルカット運転が実行されているとき、上述のフューエルカット復帰条件が成立したと仮定する。このとき、CPU71は、図8のステップ570又はステップ580の何れかにて「Yes」と判定してステップ590に進み、フューエルカットフラグXFCの値を「0」に設定する。次いで、CPU71はステップ810に進んで、F/C後積算流量Gafcをゼロに設定(更新)する。即ち、第2制御装置においては、フューエルカット復帰条件が成立した時点にて、F/C後積算流量Gafcはゼロに再設定される。その後、CPU71はステップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。
このとき、CPU71は、図11のステップ1100から処理を開始すると、ステップ1105及びステップ1110の双方にて「Yes」と判定してステップ1125に進み、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値が「1」であるか否かを判定する。
上述したように、前回のフューエルカット運転が実行された時点にて、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値は「1」に設定されている。従って、CPU71は、そのステップ1125にて「Yes」と判定してステップ1145に進み、上述したF/C後積算流量Gafcを積算流量Sumに格納し、ステップ1135に進む。
現時点は、図8のステップ810にてF/C後積算流量Gafcがゼロに再設定された直後である。そこで、現時点では、積算流量Sumは許容積算流量GAよりも小さい。従って、CPU71はそのステップ1135にて「Yes」と判定してステップ1150に進み、「運転モードA」に従う運転を実行するよう上記各アクチュエータ等に指示を与える。その後、CPU71はステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。即ち、この時点にて、「運転モードA」に従う運転が再開される。次いで、CPU71はステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。
以上、説明したように、暖機期間終了後に初回のフューエルカット運転が実行され、そのフューエルカット運転の実行中にフューエルカット復帰条件が成立したとき、CPU71はフューエルカット運転を停止するとともに運転モードAに従う運転を実行する。運転モードAに従う運転が再開された後、機関10に吸入される空気量Gaに応じてF/C後積算流量Gafcが積算される。そして、F/C後積算流量Gafcが補正後許容積算流量GA以上となったとき、運転モードBに従う運転が実行される。更に、運転モードBに従う運転が実行されているときにフューエルカット開始条件が成立すると、フューエルカット運転が実行される。また、フューエルカット復帰条件が成立するとき、運転モードAに従う運転が再開されるとともにF/C後積算流量Gafcがゼロに再設定される。その後、第2制御装置は、上記同様の処理を繰り返す。
以上、期間(1)乃至(3)に分けて説明したように、第2制御装置は、
触媒53の温度TempCが所定の許容温度TempCth以上であるか否かを判定する触媒温度判定手段(図4のルーチンを参照。)と、
所定のフューエルカット開始条件(図8のステップ520及びステップ530)が成立するか否かを判定するとともに、同フューエルカット開始条件が成立している期間において所定のフューエルカット復帰条件(図8のステップ570及びステップ580)が成立するか否かを判定するフューエルカット運転条件判定手段(図8のルーチンを参照。)と、
前記フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット開始条件が成立すると判定される時点から同フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット復帰条件が成立すると判定される時点までの期間、前記機関への燃料供給を停止するフューエルカット運転を実行するフューエルカット運転実行手段(図11のステップ1105及びステップ1120)と、
を備える。
触媒53の温度TempCが所定の許容温度TempCth以上であるか否かを判定する触媒温度判定手段(図4のルーチンを参照。)と、
所定のフューエルカット開始条件(図8のステップ520及びステップ530)が成立するか否かを判定するとともに、同フューエルカット開始条件が成立している期間において所定のフューエルカット復帰条件(図8のステップ570及びステップ580)が成立するか否かを判定するフューエルカット運転条件判定手段(図8のルーチンを参照。)と、
前記フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット開始条件が成立すると判定される時点から同フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット復帰条件が成立すると判定される時点までの期間、前記機関への燃料供給を停止するフューエルカット運転を実行するフューエルカット運転実行手段(図11のステップ1105及びステップ1120)と、
を備える。
更に、第2制御装置は、
前記触媒温度判定手段により前記触媒53の温度が前記許容温度以上であると判定されているとき(XTC=1のとき)に前記フューエルカット運転が実行された場合、有効フューエルカット運転履歴が存在すると記録する(XFChの値を「1」に設定する)フューエルカット運転履歴記録手段(図8のステップ550及びステップ560)と、
「前記触媒温度判定手段により触媒53の温度が前記許容温度以上であると判定された時点である第1基準時点」以降に「前記機関に吸入された空気の流量を積算することにより得られる第1積算流量Gasc」を求める第1流量積算手段(図9のステップ930)と、
前記第1基準時点以降において、前記フューエルカット運転が実行される毎にゼロに設定されて(図8のステップ810)「前記フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット復帰条件が成立すると判定された時点である第2基準時点」以降に「前記機関に吸入された空気の流量を積算することにより得られる第2積算流量Gafc」を求める第2流量積算手段(図9のステップ950)と、
前記フューエルカット運転が実行されていないときに前記触媒温度判定手段により触媒53の温度TempCが前記許容温度TempCth以上であると判定された場合(図11のステップ1105及びステップ1110にて「Yes」と判定された場合)、
前記有効フューエルカット運転履歴が存在すると記録されていないならば(図11のステップ1125にて「No」と判定されたとき)、
前記第1積算流量Gascが所定の第1許容流量GAよりも小さい場合(図11のステップ1135にて「Yes」と判定された場合)に前記機関の運転状態に基づいて決定される第1の態様(運転モードA)に従う基本運転を実行するとともに(図11のステップ1150)、前記第1積算流量Gascが前記第1許容流量GA以上である場合(図11のステップ1135にて「No」と判定された場合)に触媒53に流入する炭化水素量を前記基本運転時に前記触媒に流入する炭化水素量よりも低減するための第2の態様(運転モードB)に従う炭化水素低減運転を実行し(図11のステップ1140)、
前記有効フューエルカット運転履歴が存在すると記録されているならば(図11のステップ1125にて「Yes」と判定された場合)、
前記第2積算流量Gafcが所定の第2許容流量GAよりも小さい場合(図11のステップ1135にて「Yes」と判定された場合)に前記基本運転を実行するとともに(図11のステップ1150)、前記第2積算流量Gafcが前記第2許容流量GA以上である場合(図11のステップ1135にて「No」と判定された場合)に前記炭化水素低減運転を実行する(図11のステップ1140)運転状態制御手段(図11のルーチンを参照。)と
を備える。
前記触媒温度判定手段により前記触媒53の温度が前記許容温度以上であると判定されているとき(XTC=1のとき)に前記フューエルカット運転が実行された場合、有効フューエルカット運転履歴が存在すると記録する(XFChの値を「1」に設定する)フューエルカット運転履歴記録手段(図8のステップ550及びステップ560)と、
「前記触媒温度判定手段により触媒53の温度が前記許容温度以上であると判定された時点である第1基準時点」以降に「前記機関に吸入された空気の流量を積算することにより得られる第1積算流量Gasc」を求める第1流量積算手段(図9のステップ930)と、
前記第1基準時点以降において、前記フューエルカット運転が実行される毎にゼロに設定されて(図8のステップ810)「前記フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット復帰条件が成立すると判定された時点である第2基準時点」以降に「前記機関に吸入された空気の流量を積算することにより得られる第2積算流量Gafc」を求める第2流量積算手段(図9のステップ950)と、
前記フューエルカット運転が実行されていないときに前記触媒温度判定手段により触媒53の温度TempCが前記許容温度TempCth以上であると判定された場合(図11のステップ1105及びステップ1110にて「Yes」と判定された場合)、
前記有効フューエルカット運転履歴が存在すると記録されていないならば(図11のステップ1125にて「No」と判定されたとき)、
前記第1積算流量Gascが所定の第1許容流量GAよりも小さい場合(図11のステップ1135にて「Yes」と判定された場合)に前記機関の運転状態に基づいて決定される第1の態様(運転モードA)に従う基本運転を実行するとともに(図11のステップ1150)、前記第1積算流量Gascが前記第1許容流量GA以上である場合(図11のステップ1135にて「No」と判定された場合)に触媒53に流入する炭化水素量を前記基本運転時に前記触媒に流入する炭化水素量よりも低減するための第2の態様(運転モードB)に従う炭化水素低減運転を実行し(図11のステップ1140)、
前記有効フューエルカット運転履歴が存在すると記録されているならば(図11のステップ1125にて「Yes」と判定された場合)、
前記第2積算流量Gafcが所定の第2許容流量GAよりも小さい場合(図11のステップ1135にて「Yes」と判定された場合)に前記基本運転を実行するとともに(図11のステップ1150)、前記第2積算流量Gafcが前記第2許容流量GA以上である場合(図11のステップ1135にて「No」と判定された場合)に前記炭化水素低減運転を実行する(図11のステップ1140)運転状態制御手段(図11のルーチンを参照。)と
を備える。
従って、第2制御装置は、触媒がHC被毒・半死活状態となる可能性の大きさを機関10に吸入される空気の流量に基づいて評価し、この可能性が大きい場合に触媒に流入する炭化水素(HC)の量を低減する運転を実行する。これにより、触媒のHC被毒の度合いを的確に評価するとともに、触媒のHC被毒の度合いが高くなると判断される時期に触媒のHC被毒を抑制して触媒が半死活状態になることを出来る限り防ぐことができる。この結果、機関の出力低下への影響を出来る限り低くしつつ、エミッションを良好に維持することができる。
なお、上述した第2制御装置は、触媒53に流入するガスの空燃比に応じて、F/C後積算流量Gafcの値の増減を行うように構成されている(図9のステップ940乃至ステップ970を参照。)。しかし、本発明の制御装置は、触媒53に流入するガスの空燃比に関わらずF/C後積算流量Gafcが常に積算されるように構成されてもよい(即ち、図9のステップ940、ステップ960及びステップ970を削除してもよい)。
また、上述した第2制御装置は、触媒53の暖機期間の終了後にフューエルカット運転が実行されたとき、そのフューエルカット運転が停止される時点にてF/C後積算流量Gafcをゼロに再設定するように構成されている(図8のステップ810を参照。)。しかし、F/C後積算流量Gafcをゼロに再設定するタイミングはこの時点に限られない。即ち、本発明の制御装置は、触媒53の暖機期間の終了後にフューエルカット運転が開始されてからそのフューエルカット運転が停止されるまでの期間のうちの何れかの時点にてF/C後積算流量Gafcがゼロに再設定されるように構成されてもよい。
また、上述した第2制御装置は、許容積算流量テーブル(図10のステップ1030又はステップ1060)にて取得した許容積算流量ga1を補正係数テーブル(図10のステップ1040)にて取得した補正係数kcmaxによって補正するよう構成されている。しかし、本発明の制御装置は、許容積算流量ga1の補正を行わないで許容積算流量ga1そのものに基づいて(即ち、図10のステップ1040を削除して)機関10の運転態様を決定するように構成されてもよい。
また、上述したリッチ分ΔV1及びリーン分ΔV2は、触媒53の排ガス浄化性能及び半死活状態に陥るまでの炭化水素の許容量、機関10から排出される窒素酸化物の量、機関10に要求される燃費等を考慮した適値に設定することができる。
(第3実施形態)
以下、本発明の第3実施形態に係る制御装置(以下、「第3制御装置」とも称呼する。)について説明する。第3制御装置は、そのCPUが図6に示すフローチャートに代わる図12のフローチャートに示す処理を実行する点についてのみ、第1制御装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明を加える。
以下、本発明の第3実施形態に係る制御装置(以下、「第3制御装置」とも称呼する。)について説明する。第3制御装置は、そのCPUが図6に示すフローチャートに代わる図12のフローチャートに示す処理を実行する点についてのみ、第1制御装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明を加える。
第3制御装置は、第1制御装置と同様、図3乃至図5の処理を所定の時間毎に繰り返し実行する。即ち、第3制御装置は、図3の処理により始動時冷却水温TWSを取得するとともに、現時点での触媒温度TempCを取得(推定)する。また、第3制御装置は、図4の処理により、触媒53の暖機が完了しているか否か(暖機期間が終了しているか否か)を確認する。更に、第3制御装置は、図5の処理により、機関10がフューエルカット開始条件或いはフューエルカット復帰条件を満たしているか否かを確認する。
更に、CPU71は所定のタイミングにて図12に示す運転モード設定ルーチンを実行し、現時点での機関10の状態に基づいて各運転態様を選択する。図12に示したルーチンは、ステップ1210乃至ステップ1230が追加されている点においてのみ図6と相違している。図12において図6に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図6のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらのステップについての詳細な説明は適宜省略される。
ここで、現時点が、運転モードCに従う運転が実行されているときに触媒53の暖機が完了した(即ち、図4のルーチンにより暖機判定フラグXTCが「1」に設定された)時点であると仮定する。この時点は、図2の時刻t3に相当する。なお、この時点では、第1制御装置と同様、フューエルカットフラグXFCの値はゼロであり、有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値は「0」である。
上記仮定に従えば、CPU71は、図12のステップ1200から処理を開始してステップ610に進むと、そのステップ610にて「Yes」と判定してステップ620に進む。現時点では暖機判定フラグXTCの値は「1」であるので、CPU71はそのステップ620にて「Yes」と判定してステップ650に進む。更に、現時点での有効フューエルカット運転履歴フラグXFChの値は「0」であるので、CPU71はそのステップ650にて「No」と判定してステップ1210以降に進む。
CPU71は、図12のステップ1210にて、始動時冷却水温TWS(上述したイニシャルルーチンの実行時にCPU71が取り込む冷却水温)が所定の許容始動温度TWSth以上であるか否かを判定する。また、CPU71は、ステップ1210に続くステップ1220にて、燃料の揮発度FVが所定の許容揮発度FVth以上であるか否かを判定する。更に、CPU71は、ステップ1220に続くステップ1230にて、燃料のエタノール濃度ETHCが所定の許容濃度ETHCth以下であるか否かを判定する。
ここで、始動時冷却水温TWSが所定の許容始動温度TWSth以上であり、燃料の揮発度FVが所定の許容揮発度FVth以上であり、且つ、燃料のエタノール濃度ETHCが所定の許容濃度ETHCth以下であると仮定する。本仮定に従えば、CPU71は、図12のステップ1210、ステップ1220及びステップ1230の全てにて「Yes」と判定してステップ660に進み、「運転モードB(ここでは、上記(B−1)の運転態様)」に従う運転を実行するよう上記各アクチュエータ等に指示を与える。その後、CPU71はステップ1295に進んで本ルーチンを一旦終了する。
一方、上記仮定にて述べた、始動時冷却水温TWSが所定の許容始動温度TWSth以上であること(ステップ1210)、燃料の揮発度FVが所定の許容揮発度FVth以上であること(ステップ1220)、及び、燃料のエタノール濃度ETHCが所定の許容濃度ETHCth以下であること(ステップ1230)からなる条件群のうちのいずれか一つの条件(或いは複数の条件)が成立しない場合、CPU71はその条件が成立しないステップにて「No」と判定し、ステップ670に進む。そして、CPU71は「運転モードA(ここでは、上記(A−1)の運転態様)」に従う運転を実行するよう上記各アクチュエータ等に指示を与える。その後、CPU71はステップ1295に進んで本ルーチンを一旦終了する。
即ち、第3制御装置は、第1制御装置にて述べた条件に加え、上記の条件群の全てが成立する場合にのみ、運転モードBに従う運転を実行する。なお、第3制御装置は、フューエルカット運転、運転モードAに従う運転、及び、運転モードCに従う運転については、第1制御装置と同様の条件に基づいて運転態様の選択を行う。
なお、「始動時冷却水温TWS」、「燃料の揮発度FV」及び「燃料のエタノール濃度ETHC」は、周知の手法により取得することができる。
以上、説明したように、第3制御装置は、
機関10の始動時の冷却水温TWSが所定の許容始動温度TWSthより低いか否か、前記燃料の揮発度FVが所定の許容揮発度FVthより低いか否か、及び、燃料のエタノール濃度ETHCが所定の許容濃度ETHCthより大きいか否かからなる炭化水素低減運転禁止条件の(図12のステップ1210、ステップ1220及びステップ1230)うちの少なくとも一つが成立するときに前記炭化水素低減運転の実行を禁止するように構成される(図12のルーチンを参照)。
機関10の始動時の冷却水温TWSが所定の許容始動温度TWSthより低いか否か、前記燃料の揮発度FVが所定の許容揮発度FVthより低いか否か、及び、燃料のエタノール濃度ETHCが所定の許容濃度ETHCthより大きいか否かからなる炭化水素低減運転禁止条件の(図12のステップ1210、ステップ1220及びステップ1230)うちの少なくとも一つが成立するときに前記炭化水素低減運転の実行を禁止するように構成される(図12のルーチンを参照)。
従って、第3制御装置は、第1制御装置において触媒53がHC被毒を受ける可能性が大きいとされる期間(暖機期間終了後に初回のフューエルカット運転が実行されるまでの期間)において、所定の条件が成立する場合にのみ、「運転モードB」に従う運転を実行する。これにより、機関10の予期しない燃焼状態の悪化等を避けることができる。この結果、炭化水素の発生をより確実に抑制し、触媒のHC被毒を抑制して触媒が半死活状態になることを出来る限り防ぐことができる。従って、エミッションを良好に維持することができる。
本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
例えば、第3制御装置に採用した始動時冷却水温TWS、燃料の揮発度FV及び燃料のエタノール濃度ETHCの条件は、第2制御装置に適用することもできる。また、第1制御装置及び第2制御装置において、第3制御装置の始動時冷却水温TWS、燃料の揮発度FV及び燃料のエタノール濃度ETHCの条件のうちの一つ又は二つ以上の条件を採用するように構成してもよい。
例えば、第3制御装置に採用した始動時冷却水温TWS、燃料の揮発度FV及び燃料のエタノール濃度ETHCの条件は、第2制御装置に適用することもできる。また、第1制御装置及び第2制御装置において、第3制御装置の始動時冷却水温TWS、燃料の揮発度FV及び燃料のエタノール濃度ETHCの条件のうちの一つ又は二つ以上の条件を採用するように構成してもよい。
また、上述した第1制御装置乃至第3制御装置は、触媒53の暖機期間中においてもフューエルカット運転が実行されるように構成されている。しかし、本発明の制御装置は、触媒53の暖機期間中においてはフューエルカット運転を禁止するように構成されてもよい。
また、上述した第1制御装置乃至第3制御装置は、触媒53の温度に基づいて暖機期間が終了したか否かを判定している。しかし、本発明の制御装置は、触媒53に加えて上述した下流側触媒が配設されるとき、触媒53及び下流側触媒の双方の温度が各々の許容温度以上となった場合に触媒の暖機期間が終了したと判定するように構成されてもよい。更に、触媒温度TempCは、触媒53に配設された触媒床温度センサから直接検出されてもよい。
10…内燃機関、20…シリンダブロック部、21…シリンダ、22…ピストン、25…燃焼室、30…シリンダヘッド部、31…吸気ポート、32…吸気弁、34…排気ポート、35…排気弁、37…点火プラグ、39…インジェクタ、40…吸気系統、41…吸気管、43…スロットルバルブ、50…排気系統、51…エキゾーストマニホールド、52…エキゾーストパイプ、53…触媒、61…熱線式エアフローメータ、66…上流側空燃比センサ、67…下流側空燃比センサ、70…電気制御装置、71…CPU、74…バックアップRAM。
Claims (3)
- 排気通路に配設された触媒を有する内燃機関に適用され、
前記触媒の温度が所定の許容温度以上であるか否かを判定する触媒温度判定手段と、
所定のフューエルカット開始条件が成立するか否かを判定するとともに、同フューエルカット開始条件が成立している期間において所定のフューエルカット復帰条件が成立するか否かを判定するフューエルカット運転条件判定手段と、
前記フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット開始条件が成立すると判定された時点から同フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット復帰条件が成立すると判定される時点までの期間、前記機関への燃料供給を停止するフューエルカット運転を実行するフューエルカット運転実行手段と、
を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記触媒温度判定手段により前記触媒の温度が前記許容温度以上であると判定されているときに前記フューエルカット運転が実行された場合、有効フューエルカット運転履歴が存在すると記録するフューエルカット運転履歴記録手段と、
前記フューエルカット運転が実行されていないときに前記触媒温度判定手段により前記触媒の温度が前記許容温度以上であると判定された場合、前記有効フューエルカット運転履歴が存在すると記録されていれば前記機関の運転状態に基づいて決定される第1の態様に従う基本運転を実行するとともに、同有効フューエルカット運転履歴が存在すると記録されていなければ前記触媒に流入する炭化水素量を前記基本運転時に前記触媒に流入する炭化水素量よりも低減するための第2の態様に従う炭化水素低減運転を実行する運転状態制御手段と
を備えた制御装置。 - 排気通路に配設された触媒を有する内燃機関に適用され、
前記触媒の温度が所定の許容温度以上であるか否かを判定する触媒温度判定手段と、
所定のフューエルカット開始条件が成立するか否かを判定するとともに、同フューエルカット開始条件が成立している期間において所定のフューエルカット復帰条件が成立するか否かを判定するフューエルカット運転条件判定手段と、
前記フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット開始条件が成立すると判定された時点から同フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット復帰条件が成立すると判定される時点までの期間、前記機関への燃料供給を停止するフューエルカット運転を実行するフューエルカット運転実行手段と、
を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記触媒温度判定手段により前記触媒の温度が前記許容温度以上であると判定されているときに前記フューエルカット運転が実行された場合、有効フューエルカット運転履歴が存在すると記録するフューエルカット運転履歴記録手段と、
前記触媒温度判定手段により前記触媒の温度が前記許容温度以上であると判定された時点である第1基準時点以降に前記機関に吸入された空気の流量を積算することにより得られる第1積算流量を求める第1流量積算手段と、
前記第1基準時点以降において、前記フューエルカット運転が実行される毎にゼロに設定されて前記フューエルカット運転条件判定手段により前記フューエルカット復帰条件が成立すると判定された時点である第2基準時点以降に前記機関に吸入された空気の流量を積算することにより得られる第2積算流量を求める第2流量積算手段と、
前記フューエルカット運転が実行されていないときに前記触媒温度判定手段により前記触媒の温度が前記許容温度以上であると判定された場合、
前記有効フューエルカット運転履歴が存在すると記録されていなければ、
前記第1積算流量が所定の第1許容流量よりも小さい場合に前記機関の運転状態に基づいて決定される第1の態様に従う基本運転を実行するとともに、前記第1積算流量が前記第1許容流量以上である場合に前記触媒に流入する炭化水素量を前記基本運転時に前記触媒に流入する炭化水素量よりも低減するための第2の態様に従う炭化水素低減運転を実行し、
前記有効フューエルカット運転履歴が存在すると記録されていれば、
前記第2積算流量が所定の第2許容流量よりも小さい場合に前記基本運転を実行するとともに、前記第2積算流量が前記第2許容流量以上である場合に前記炭化水素低減運転を実行する運転状態制御手段と
を備えた制御装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の制御装置において、
前記運転状態制御手段は、
前記機関の始動時の冷却水温が所定の許容始動温度より低いか否か、前記燃料の揮発度が所定の許容揮発度より低いか否か、及び、燃料のエタノール濃度が所定の許容濃度より大きいか否かからなる炭化水素低減運転禁止条件のうちの少なくとも一つが成立するときに前記炭化水素低減運転の実行を禁止するように構成された制御装置。
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JP2008226963A JP2010059873A (ja) | 2008-09-04 | 2008-09-04 | 内燃機関の排気浄化のための制御装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013047467A (ja) * | 2011-08-29 | 2013-03-07 | Daihatsu Motor Co Ltd | 内燃機関の制御装置 |
-
2008
- 2008-09-04 JP JP2008226963A patent/JP2010059873A/ja active Pending
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