JP2010156309A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気浄化触媒の劣化を抑制する。
【解決手段】本発明は、燃料を噴射する燃料噴射弁２５と、排気通路３０に設けられ、排気を浄化する排気浄化触媒３４と、を備える内燃機関１の燃料噴射制御装置であって、排気温度と空燃比とに基づいて排気浄化触媒３４の温度を推定する触媒温度推定手段（Ｓ４）と、排気浄化触媒３４の推定温度に基づいて燃料噴射弁２５から噴射する燃料噴射量を増量する燃料噴射増量手段（Ｓ１０）と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

従来の内燃機関の燃料噴射制御装置として、排気温度に基づいて排気系（マニホールド壁面）の温度を推定し、排気系の温度が高くなりすぎたときには燃料噴射量を増量し、気化潜熱によって排気温度を低下させるものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−３３８１０号公報

しかしながら、排気浄化触媒の温度は排気温度のみに依存するものではないため、従来の内燃機関の燃料噴射制御装置では、排気浄化触媒の保護という観点からは最適な燃料増量ができていなかった。つまり、排気温度に対して排気浄化触媒が高温になり過ぎて、排気浄化触媒が劣化するという問題点があった。

本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであり、排気浄化触媒の保護を目的とする。

本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、燃料を噴射する燃料噴射弁（２５）と、排気通路（３０）に設けられ、排気を浄化する排気浄化触媒（３４）と、を備える内燃機関（１）の燃料噴射制御装置であって、排気温度と空燃比とに基づいて排気浄化触媒（３４）の温度を推定する触媒温度推定手段（Ｓ４）と、排気浄化触媒（３４）の推定温度に基づいて、燃料噴射弁（２５）から噴射する燃料噴射量を増量する燃料噴射増量手段（Ｓ１０）と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、排気浄化触媒の温度を推定するときに、排気温度の他にも空燃比を考慮するので、排気浄化触媒の温度を精度良く推定することができる。そのため、排気温度に対して排気浄化触媒が高温になり過ぎて排気浄化触媒が劣化するのを抑制できる。

本実施形態によるエンジンの燃料噴射制御装置の概略構成図である。 本実施形態によるエンジンの燃料噴射制御について説明するフローチャートである。 空燃比に基づいて排気温度と触媒温度との温度差を算出するテーブルである。 触媒温度と第２所定温度との温度差に基づいて燃料増量値を算出するテーブルである。

以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるエンジン１の燃料噴射制御装置の概略構成図である。

エンジン１は、シリンダブロック２と、その頂部を覆うシリンダヘッド３と、を備える。

シリンダブロック２には、複数のシリンダ２ａが形成される。シリンダ２ａには、ピストン４が摺動自在に設けられる。これらシリンダブロック２とシリンダヘッド３とピストン４とによって、ペントルーフ形の燃焼室５が区画形成される。燃焼室５の頂壁中心には、点火栓６が設けられる。

シリンダヘッド３には、燃焼室５の頂壁に開口する吸気通路２０と排気通路３０とが形成される。吸気通路２０の開口を吸気バルブ２１が開閉し、排気通路３０の開口を排気バルブ３１が開閉する。

吸気通路２０には、上流から順にエアクリーナ２２と、エアフローセンサ２３と、スロットルバルブ２４と、燃料噴射弁２５とが設けられる。

エアクリーナ２２は、空気中に含まれる異物を除去する。

エアフローセンサ２３は、エンジン１に吸入される空気の流量（吸入空気量）を検出する。

スロットルバルブ２４は、吸入空気量を調節する。スロットルバルブ２４の開度は、スロットルセンサ２６によって検出される。

燃料噴射弁２５は、エンジン運転状態に応じて燃料を噴射する。

排気通路３０には、上流から順に排気温度センサ３２と、空燃比センサ３３と、触媒コンバータ３４と、が設けられる。

排気温度センサ３２は、触媒コンバータ３４の入口に設けられ、排気温度を検出する。

空燃比センサ３３は、触媒コンバータ３４の入口に設けられ、排気中の酸素濃度に基づいて排気の空燃比を検出する。

触媒コンバータ３４は、三元触媒を坦持し、排気に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素(ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害三成分を、酸化及び還元して浄化する。

コントローラ４０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ４０には、エンジン回転速度を検出するクランク角センサ４１からの信号など、エンジン運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。そして、吸入空気量（エンジン負荷）及びエンジン回転速度から燃料噴射量基本値を算出し、各種センサからの入力信号に基づいて燃料噴射量基本値を補正して最終的な燃料噴射量を算出する。以下、コントローラ４０で実行される本実施形態による燃料噴射制御について説明する。

図２は、本実施形態によるエンジン１の燃料噴射制御について説明するフローチャートである。コントローラ４０は、本ルーチンをエンジン１の運転中に所定の演算周期（例えば１０ｍｓ）で実行する。

ステップＳ１において、コントローラ４０は、排気温度センサ３２によって排気温度を検出する。

ステップＳ２において、コントローラ４０は、空燃比センサ３３によって空燃比を検出する。

ステップＳ３において、コントローラ４０は、後述する図３のテーブルを参照して、空燃比に基づいて、排気温度と触媒温度との温度差を算出する。

ステップＳ４において、コントローラ４０は、触媒温度を算出する。具体的には、排気温度にステップＳ３で算出した排気温度と触媒温度との温度差を加算して算出する。

ステップＳ５において、コントローラ４０は、燃料増量フラグｆが１にセットされているか否かを判定する。燃料増量フラグｆは、触媒コンバータ３４に坦持された三元触媒の温度（以下、「触媒温度」という）が第１所定温度より高くなったとき、すなわち、触媒コンバータ３４が劣化するおそれのある温度より高くなったときに１にセットされるフラグである。コントローラ４０は、燃料増量フラグｆが１にセットされていればステップＳ７に処理を移行する。一方で、燃料増量フラグｆが０にセットされていればステップＳ６に処理を移行する。

ステップＳ６において、コントローラ４０は、触媒温度が第１所定温度より高くなったか否かを判定する。コントローラ４０は、触媒温度が第１所定温度より高ければステップＳ８に処理を移行する。一方で、触媒温度が第１所定温度よりも低ければ今回の処理を終了する。

ステップＳ７において、コントローラ４０は、触媒温度が第２所定温度より低くなったか否かを判定する。第２所定温度は、第１所定温度よりも低い温度であり、三元触媒が十分にその作用を発揮できる温度である。コントローラ４０は、触媒温度が第２所定温度よりも低ければステップＳ１１に処理を移行する。一方で、触媒温度が第２所定温度よりも高ければステップＳ８に処理を移行する。

ステップＳ８において、コントローラ４０は、燃料増量フラグｆを１にセットする。

ステップＳ９において、コントローラ４０は、後述する図４のテーブルを参照して、触媒温度と第２所定温度との温度差に基づいて、燃料増量値を算出する。

ステップＳ１０において、コントローラ４０は、燃料増量値に基づいて、燃料噴射量基本値を補正する。

ステップＳ１１において、コントローラ４０は、燃料増量フラグを０にセットする。

図３は、空燃比に基づいて排気温度と触媒温度との温度差を算出するテーブルである。

図３に示すように、空燃比がリーンなときほど排気温度と触媒温度との温度差は大きくなる。

図４は、触媒温度と第２所定温度との温度差に基づいて燃料増量値を算出するテーブルである。

図４に示すように、触媒温度と第２所定温度との温度差が大きいときほど、燃料増量値を大きくする。これにより、素早く触媒温度を第２所定温度まで低下させることができる。

以上説明した本実施形態によれば、触媒温度は排気温度だけでなく空燃比によってもその温度が変化することに着目し、排気温度に基づいて触媒温度を推定する際に、空燃比を考慮した。これにより、触媒温度の推定精度が向上するため、不必要に燃料を増量して排気温度を低下させることを抑制できるので、燃費を向上させることができるとともにエミッションの悪化を抑制できる。

また、触媒温度の推定精度が向上することで、触媒が劣化するおそれのある温度になる前に確実に燃料が増量されるため、触媒コンバータ３４の劣化も抑制することができる。

また、触媒温度と第２所定温度との温度差に基づいて燃料増量値を算出するので、最適な燃料増量を実施でき、素早く触媒温度を低下させることができる。これにより、触媒コンバータ３４の劣化をより抑制することができると共に、燃費を向上させることができる。

また、触媒温度の推定精度が向上することで、触媒温度を管理するために触媒コンバータ３４に直接温度センサを取り付けて、触媒温度を検出する必要がない。触媒温度を触媒コンバータ３４に直接取り付けた温度センサ（熱電対）で検出する場合には、触媒コンバータ３４の内部が高温になるため、温度センサの性能・機能保障が困難であったが、本実施形態によればこのような問題を解決できる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、触媒コンバータ３４に坦持される触媒は、三元触媒に限らず、酸化触媒などであってもよい。

１ エンジン（内燃機関）
２５ 燃料噴射弁
３４ 触媒コンバータ（排気浄化触媒）
Ｓ４ 触媒温度推定手段
Ｓ１０ 燃料噴射増量手段

Claims (4)

1. 燃料を噴射する燃料噴射弁と、
   排気通路に設けられ、排気を浄化する排気浄化触媒と、
   を備える内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
   排気温度と空燃比とに基づいて、前記排気浄化触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、
   前記排気浄化触媒の推定温度に基づいて、前記燃料噴射弁から噴射する燃料噴射量を増量する燃料噴射増量手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記触媒温度推定手段は、前記空燃比がリーンなときほど、前記排気浄化触媒の温度が排気温度に対して高くなっていると推定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記燃料噴射増量手段は、前記排気浄化触媒の温度が所定温度よりも高いときに、前記燃料噴射弁から噴射する燃料噴射量を増量する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記燃料噴射増量手段は、前記排気浄化触媒の推定温度と、前記排気浄化触媒が通常の浄化効率を得られる前記所定温度よりも低い所定の目標温度と、の温度差が大きいときほど、前記燃料噴射弁から噴射する燃料噴射量の増量値を増加させる
   ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

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