JP2010151078A

JP2010151078A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2010151078A
Application number: JP2008332399A
Authority: JP
Inventors: Arisuke Kawamura; 有輔川村; Yasuyuki Takama; 康之高間
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2010-07-08

Abstract

【課題】センサを用いることなく下流触媒の状態を推定できる内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
【解決手段】内燃機関の制御装置は、エンジン２の排気通路２０に配置された上流触媒３８及び下流触媒３８と、エンジン２の低負荷運転時においてストイキに対応した燃料噴射量よりも増大した燃料噴射量の増量分に相関したパラメータを積算し、算出結果に基づいて下流触媒４０が還元雰囲気であるか否かを推定するＥＣＵ４と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１乃至３には、内燃機関の触媒からの異臭の発生を抑制する技術が開示されている。異臭の発生は、排気に含まれる硫化水素などの硫黄化合物を原因としている。硫黄被毒した触媒が還元雰囲気下に置かれることにより、触媒に吸蔵された硫黄成分が離脱して、硫黄成分と排気中の炭化水素が反応して硫黄化合物が生成される。

特開２００５−３５１１２６号公報特開２００５−１６３６１４号公報特開２００６−３４９０２５号公報

減速時などの低負荷運転時でのエンジンストールを防止するために、燃料噴射量が増量制御される場合がある。例えば短時間内に内燃機関の運転状態が加減速を繰り返した場合には、燃料噴射量の増量に起因して排気の空燃比がリッチ側になる恐れがある。このような理由によって触媒が還元雰囲気下に置かれ、硫黄化合物が発生しやすい状況となる恐れがある。特に、燃料カットの頻度や燃料カットの期間が短い内燃機関においては、触媒が還元雰囲気下に置かれやすい。触媒が還元雰囲気にあるか否かの判定は、触媒よりも下流側に空燃比センサ又は酸素センサを設けることにより可能である。しかしながら、内燃機関の排気通路には上流触媒と下流触媒とを備えたものがあり、一般的に下流触媒よりも下流側には上記のようなセンサは設けられていない。

本発明の目的は、センサを用いることなく下流触媒の状態を推定できる内燃機関の制御装置を提供することである。

上記目的は、排気通路に配置された上流触媒及び下流触媒と、内燃機関の低負荷運転時においてストイキに対応した燃料噴射量よりも増大した燃料噴射量の増量分に相関したパラメータを積算する積算手段と、前記積算手段の算出結果に基づいて前記下流触媒が還元雰囲気であるか否かを推定する推定手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置によって達成できる。

低負荷運転時での燃料噴射量の増量分に相関したパラメータの積算値を算出することにより、下流触媒が還元雰囲気であるか否かを推定できる。従って、センサを設ける必要はない。

本発明によれば、センサを用いることなく下流触媒の状態を推定できる内燃機関の制御装置を提供できる。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。

図１は、本実施例に係る内燃機関の制御装置の構成を示した模式図である。内燃機関の制御装置は、エンジン２とＥＣＵ４を備えている。エンジン２には、燃料噴射バルブ１２と、点火プラグ１４とがそれぞれ設けられている。エンジン２には、吸気通路２０と排気通路３６とが接続している。尚、図１において吸気弁及び排気弁は省略してある。

排気通路３６には、排気ガスを浄化する上流触媒（スタートキャタリスト）３８と下流触媒（ＮＯｘ吸蔵触媒）４０とが設けられている。また、排気通路３６には、上流触媒３８の上流側に、空燃比センサ６４が、上流触媒３８と下流触媒４０との間に酸素センサ６６が配置されている。空燃比センサ６４、酸素センサ６６からの出力信号はＥＣＵ４に送信される。ＥＣＵ４は、エンジン２の低負荷運転時において燃料噴射量の増量分に相関したパラメータを積算する積算手段に相当する。またＥＣＵ４は、積算手段の算出結果に基づいて下流触媒が還元雰囲気であるか否かを推定する推定手段に相当する。

次に、ＥＣＵ４が実行する異臭対策処理について説明する。図２は、ＥＣＵ４が実行する異臭対策処理の一例を示したフローチャートである。

ＥＣＵ４は、下流触媒４０の硫黄吸着量が所定値以上であり、かつ下流触媒４０の温度が所定値以上であるが判定する（ステップＳ１）。下流触媒４０の硫黄吸着量が多くかつ下流触媒４０の温度が高い場合には、下流触媒４０に吸着した硫黄成分が下流触媒４０から離脱しやすいからである。

尚、下流触媒４０の硫黄吸着量は、燃料中の硫黄濃度と燃料消費量とに基づいて推定される。その他公知の方法によって下流触媒４０の硫黄吸着量を推定してもよい。また、下流触媒４０の温度は、下流触媒４０に温度センサを取付けることによって検出してもよいが、その他公知の方法により推定してもよい。

ＥＣＵ４は、ステップＳ１において否定判定の場合にはこの一連の処理を終了する。肯定判定の場合には、ＥＣＵ４は、エンジン２の運転状態が、加減速走行の繰り返しにより下流触媒４０の状態が還元雰囲気であるか否かを判定する（ステップＳ２）。下流触媒４０の状態が還元雰囲気である場合には、下流触媒４０に吸着した硫黄が離脱して硫黄化合物が生成されて異臭の原因となるからである。

詳細には、ＥＣＵ４は、規定された期間内に、低負荷運転時で燃料噴射量が増量された期間の積算値を算出し、その積算値が所定値以上の場合には、ＥＣＵ４は下流触媒４０の状態は還元雰囲気と推定する。積算値が所定値未満の場合には、ＥＣＵ４は下流触媒４０の状態は還元雰囲気ではないと推定する。還元雰囲気と推定された場合には、後述する所定条件を満たす場合には、異臭対策処理が実行される。低負荷運転時で燃料噴射量が増量された期間は、低負荷運転時においてストイキに対応した燃料噴射量よりも増大した燃料噴射量の増量分に相関したパラメータに相当する。

低負荷運転時での燃料噴射量について説明する。低負荷運転時、例えば減速時においては、吸入空気量が少なくなりエンジンストールが発生する場合がある。このようなエンジンストールの発生を防止するために、燃料噴射量をストイキよりもリッチ側となるように燃料噴射量を制御する。このような制御は従来から行われてきた。

図３は、下流触媒４０の状態を推定するためのマップである。このマップは、ＥＣＵ４のＲＯＭに予め記憶されている。このような方法により下流触媒４０の状態が還元状態であるか否かを推定することができる。従って、例えば下流触媒４０よりも下流側に酸素センサや空燃比センサを設ける必要はない。

また、次のような方法によって、ＥＣＵ４は下流触媒４０の状態が還元雰囲気であるか否かを推定してもよい。規定期間内において、低負荷運転時での燃料噴射量の増量分を積算した積算値が所定値以上の場合には、下流触媒４０の状態は還元雰囲気であると推定してもよい。燃料噴射量の増量分とは、低負荷運転時でのストイキに対応した燃料噴射量を超えて増量された燃料分である。これにより下流触媒４０の状態を正確に推定することができ、後述する異臭対策制御の実効頻度が抑制される。

また、次のような方法によって、ＥＣＵ４は下流触媒４０の状態が還元雰囲気であるか否かを推定してもよい。酸素センサ６６の出力値が還元雰囲気を示してから規定期間内で、低負荷運転時での燃料噴射量の増量された期間を積算した積算値、又は燃料噴射量の増量分を積算した積算値が所定値以上の場合には、下流触媒４０の状態は還元雰囲気であると判定してもよい。

尚、上記で説明した積算値は、燃料カットが実行された場合、混合気の空燃比がストイキ状態であって積算吸入空気量が所定値以上の場合には、クリアされる。また、積算値は、後述する異臭対策制御が実行された場合、空燃比がリーンの場合には、減算される。

上記ステップＳ２で否定判定の場合には、ＥＣＵ４は一連の処理を終了する。肯定判定の場合には、ＥＣＵ４は、燃料カット実行中ではなく、かつ低負荷運転時での燃料噴射量の増量制御中ではないことを判定する（ステップＳ３）。

燃料カット中、又は低負荷運転時での燃料噴射量の増量制御中である場合には、ＥＣＵ４は一連の処理を終了する。燃料カット中ではなく、低負荷運転時での燃料噴射量の増量制御中でもない場合には、ＥＣＵ４は、目標空燃比をストイキよりもリーン側に制御する（ステップＳ４）。具体的には、ＥＣＵ４は目標空燃比を１４．７〜１６．０程度に設定する。ステップＳ４が異臭対策制御に相当する。

これにより、下流触媒４０の状態が還元雰囲気となることを抑制して、硫黄化合物の生成を抑制することができる。これにより、下流触媒４０からの異臭の発生を防止できる。尚、上記ステップＳ４で目標空燃比をリーン側に制御することにより、異臭の発生は抑制できるが、その他の排気微粒子などの排出は増大する恐れがある。従って、ステップＳ４のような制御の実効頻度は少ない方がよい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

尚、上記ステップＳ４の実行の前提条件に、エンジン２が搭載された車両が停車中であること、又は停車直前であることを追加してもよい。車両が停車中であること又は停車直前であることは、不図示の車速センサ、スロットル開度センサ、エアフロメータの出力値に基づいて検出可能である。これにより、異臭対策のために空燃比がリーン側に制御される頻度を抑制できる。

図１は、本実施例に係る内燃機関の制御装置の構成を示した模式図である。図２は、ＥＣＵが実行する異臭対策処理の一例を示したフローチャートである。図３は、下流触媒の状態を推定するためのマップである。

符号の説明

２エンジン
４ＥＣＵ
３６排気通路
３８上流触媒
４０下流触媒
６４空燃比センサ
６６酸素センサ

Claims

内燃機関の排気通路に配置された上流触媒及び下流触媒と、
前記内燃機関の低負荷運転時においてストイキに対応した燃料噴射量よりも増大した燃料噴射量の増量分に相関したパラメータを積算する積算手段と、
前記積算手段の算出結果に基づいて前記下流触媒が還元雰囲気であるか否かを推定する推定手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。