JP2011196296A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒の劣化判定の精度が向上した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】本実施例の内燃機関の制御装置は、アクセル開度を検出するアクセル開度検出センサ１０と、排気通路３上に設けられた過給気５のタービン５００をバイパスして排気通路３に連結されたバイパス通路３０と、バイパス通路３０を開閉する開閉弁３１と、バイパス通路３０上に設けられた触媒３２と、触媒３２に燃料を供給可能な燃料供給手段４０と、触媒３２に流入する前後での排気の温度を検出可能な温度センサ１７、１８と、バイパス通路３０を開いて触媒３２に燃料を供給した後の温度センサ１７、１８の検出結果に基づいて触媒３２の劣化を判定する劣化判定処理を実行し、劣化判定処理の実行の要求があった場合に劣化判定処理の実行を禁止し、アクセル開度に応じて劣化判定処理の禁止を解除するＥＣＵ８と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１には、排気通路上に設けられた過給気のタービンをバイパスして前記排気通路に連結されたバイパス通路と、バイパス通路に設けられた触媒とを備えた装置が開示されている。また、このような触媒に燃料を供給して、触媒に流入する前後の排気の温度に基づいて触媒の劣化を判定する技術がある。

特開２００４−０９２４１３号公報

内燃機関の運転状態によっては、燃料噴射量は吸入空気量、触媒に供給される燃料量などが刻々と変化する場合がある。このような場合に触媒の劣化判定処理を行うと、劣化判定の精度が低下する恐れがある。

そこで、触媒の劣化判定の精度が向上した内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。

上記課題は、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、排気通路上に設けられた過給気のタービンをバイパスして前記排気通路に連結されたバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉する開閉弁と、前記バイパス通路上に設けられた触媒と、前記触媒に燃料を供給可能な燃料供給手段と、前記触媒に流入する前後での排気の温度を検出可能な温度検出手段と、前記バイパス通路を開いて前記触媒に燃料を供給した後の前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記触媒の劣化を判定する劣化判定処理を実行する判定手段と、前記劣化判定処理の実行の要求があった場合において前記劣化判定処理の実行を禁止し、アクセル開度に応じて前記劣化判定処理の禁止を解除する制御手段と、を備えた内燃機関の制御装置によって達成できる。

アクセル開度に応じて劣化判定処理の禁止が解除されるので、運転状態に応じて劣化判定処理が禁止又は解除される。これにより、劣化判定の精度が低下し得る運転状態において劣化判定処理が実行されることが防止される。よって、劣化判定の精度が低下し得る状況下での劣化判定処理の実行は回避され、触媒の劣化判定の精度が向上する。

触媒の劣化判定の精度が向上した内燃機関の制御装置を提供できる。

本実施例の内燃機関の制御装置を示す図である。 ＥＣＵが実行する制御の一例を示したフローチャートである。

図１は、本実施例の内燃機関の制御装置を示す図である。内燃機関１には、排気通路３と吸気通路４が接続されている。排気通路３の途中には、過給機５のタービンハウジング５０が配置されている。排気通路３においてタービンハウジング５０より上流の部位と下流の部位は、バイパス通路３０によって連通している。排気通路３において、バイパス通路３０の接続部よりも下流側にはメイン触媒２０が設けられている。メイン触媒２０の前後には排気の温度を検出するための温度センサ１３、１４が設けられている。

バイパス通路３０には、開閉弁３１、触媒３２、温度センサ１７、１８が配置されている。温度センサ１７、１８は、触媒３２の前後に配置されている。温度センサ１７、１８は、触媒３２に流入する前後での排気の温度を検出する。触媒３２は、炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化して浄化する酸化触媒である。触媒３２は酸化触媒に限定されず、燃料が供給された場合に燃料が酸化反応して温度が上昇する触媒であればよい。触媒３２は、例えば三元触媒やＮＯｘ触媒であってもよい。

排気通路３には燃料添加弁４０が設けられている。燃料添加弁４０は、排気通路３とバイパス通路３０とが連通した部分よりも上流側に設けられている。開閉弁３１がバイパス通路３０を開いている場合、燃料添加弁４０から噴射された燃料の一部は、バイパス通路３０を通過して触媒３２に供給される。燃料添加弁４０による燃料噴射はＥＣＵ８からに指令に基づいて実行される。

吸気通路４の途中には、過給機５のコンプレッサハウジング５１が配置されている。吸気通路４においてコンプレッサハウジング５１より下流には、インタークーラ６が配置されている。インタークーラ６より下流の吸気通路４には、スロットル弁７が配置されている。スロットル弁７より下流の吸気通路４には、吸気圧センサ１１が取り付けられている。

過給機５においては、タービンハウジング５０とその内部に配設されたタービン５００により遠心式タービンが構成され、コンプレッサハウジング５１とその内部に配設されたコンプレッサ５０１により遠心式コンプレッサが構成される。タービン５００及びコンプレッサ５０１はタービンシャフトにより同軸に連結され、排気ガスによってタービン５００が回転駆動されたとき、コンプレッサ５０１も回転駆動され、吸気通路４内の吸気を過給するようになっている。

内燃機関１には、電子制御ユニット即ちＥＣＵ８が併設されている。ＥＣＵ８は、クランクポジションセンサ９、アクセル開度センサ１０、吸気圧センサ１１、エアフローメータ１２、温度センサ１３、１４、１７、１８等の各種センサの出力信号に基づいて、スロットル弁７、開閉弁３１、燃料添加弁４０等を制御する。アクセル開度センサ１０は、ドライバにより操作されるアクセルペダルの開度を検出する。

次に、ＥＣＵ８が実行する制御について説明する。図２は、ＥＣＵ８が実行する制御の一例を示したフローチャートである。ＥＣＵ８は、触媒３２の劣化判定処理フラグがオンであるか否かを判定する（ステップＳ１）。劣化判定処理フラグは、劣化判定処理を実行するのに適した条件が満たされたときにオンとなる。劣化判定処理を実行するのに適した条件とは、例えば、内燃機関１の冷却水温度が所定値以上であること（即ち、内燃機関１が暖機後であること）、温度センサ１３によって検出された排気の温度が所定の範囲内にあること、温度センサ１４によって検出された排気の温度が所定の範囲内にあること、エアフローメータ１２によって検出された吸入空気量が所定の範囲内であること、等である。ステップＳ１の判定において否定判定の場合には、ＥＣＵ８は再度ステップＳ１の処理を実行する。

肯定判定の場合、ＥＣＵ８は、触媒３２が活性化温度に至っているか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、ＥＣＵ８は、温度センサ１７、１８の少なくとも一方の検出結果に基づいて触媒３２の温度を推定する。否定判定の場合には、ＥＣＵ８は再度ステップＳ１、Ｓ２の処理を実行する。

肯定判定の場合、ＥＣＵ８は、アクセル開度センサ１０からの検出値に基づいてアクセル開度がゼロであるか否かを判定する（ステップＳ３）。否定判定の場合には、ＥＣＵ８は再度ステップＳ１〜Ｓ３の処理を実行する。

肯定判定の場合、ＥＣＵ８は、開閉弁３１を開く（ステップＳ４）。これにより、触媒３２には排気が導入される。

次に、ＥＣＵ８は、燃料添加弁４０から燃料を噴射させて触媒３２に燃料を供給する（ステップＳ５）。これにより、触媒３２で発熱反応が起こり触媒３２の温度が上昇する。触媒３２が劣化していると、触媒３２で反応する炭化水素（ＨＣ）量が減少するため、触媒３２の温度上昇の度合が小さくなる。従って、触媒３２の温度上昇の度合が小さいほど、触媒３２の劣化の度合は大きい。

次に、ＥＣＵ８は、温度センサ１７、１８の双方の検出結果に基づいて、触媒３２に燃料を供給したことに伴う触媒３２の温度上昇の度合を算出する（ステップＳ６）。具体的には、温度センサ１７により触媒３２で炭化水素（ＨＣ）が反応する前の排気温度を検出し、温度センサ１８により触媒３２で炭化水素（ＨＣ）が反応した後の排気温度を検出する。温度センサ１７、１８のそれぞれの検出結果を比較することにより、触媒３２の温度上昇の度合を算出できる。このように、温度センサ１７、１８は、触媒３２に燃料が供給された場合に触媒３２に流入する前後での排気の温度を検出する。

次に、ＥＣＵ８は、開閉弁３１を閉じて（ステップＳ７）、触媒３２の劣化度を算出する（ステップＳ８）。触媒３２の劣化度は、ステップＳ６で算出した触媒３２の温度上昇と、予め算出された基準値とを比較することにより算出する。触媒３２の劣化度の算出に用いられる基準値は、触媒３２を通過する排気の流量、排気温度、触媒３２に供給される燃料供給量、供給される燃料に含まれる炭化水素（ＨＣ）量、正常状態における触媒３２の炭化水素の浄化率、触媒３２の熱容量などに基づいて、算出されたものである。尚、ステップＳ７とＳ８とを実行する順は逆であってもよい。

上述したように、ステップＳ３において否定判定の場合、ＥＣＵ８は再度ステップＳ１〜Ｓ３の処理を実行する。即ち、触媒３２の劣化判定処理フラグがオンであっても、アクセル開度がゼロに至るまで劣化判定処理の実行は禁止され、アクセル開度がゼロに至った後に劣化判定処理の禁止が解除されて実行される。

このようにＥＣＵ８は、アクセル開度に応じて劣化判定処理の実行の禁止を解除する。これにより、劣化判定の精度が低下し得る運転状態で劣化判定処理が実行されることを回避できる。よって触媒３２の劣化判定の精度が向上する。

特に、運転状態が過渡の状態においては、排気の温度や排気の流量が刻々と変化する。このため過渡の状態において上記劣化判定処理を実行すると、判定精度に影響を与えるおそれがある。ＥＣＵ８は、アクセル開度ゼロに至った後に劣化判定処理を実行する。アクセル開度ゼロの場合には、過渡の状態と比較して排気の温度や排気の流量も比較的安定している。このような状態で劣化判定処理を実行することにより、判定精度が向上する。

また、アクセル開度がゼロに至るまで劣化判定処理の実行は禁止されるので、劣化判定処理実行フラグがオンとなってからアクセル開度がゼロに至るまでの所定期間は劣化判定処理の実行が禁止される。このため、禁止期間においては、開閉弁３１が閉じた状態にあるため、タービン５００へと流入する排気の流量を確保できる。これにより、コンプレッサ５０１により圧縮される吸気の流量も確保され、筒内で圧縮されたガスの温度上昇が確保される。従って、内燃機関１での燃焼状態も安定化する。

また、アクセル開度がゼロの場合とは減速中、又は停車中を示している。減速中には、内燃機関１の燃焼室内に噴射される燃料量はゼロとなる。従って、この時に劣化判定処理を実行しても、内燃機関１の状態に影響を与えない。また、停車中は、開閉弁３１が開いていても、タービン５００、コンプレッサ５０１の回転は低い状態にある。即ち、停車中は吸気を過給していないため、開閉弁３１が開いていても、吸気流量及び排気流量への影響は小さく内燃機関１での燃焼への影響も小さい。このように内燃機関１の状態への影響が少ないときに劣化判定処理を実行される。尚、オートマチック車両においては、内燃機関が減速中にアイドル状態になる場合があり得るが、この場合においても開閉弁３１が開いていても内燃機関での燃焼への影響が小さい。

また、車両が減速中の場合には、排気の温度は略一定の割合で低下する。従って、触媒３２に流入する排気の温度も一定の割合で低下する。このため、触媒３２に燃料を供給したことに起因した排気の温度上昇の度合も精度よく算出することができる。

減速時においては、燃料供給が一時的にカットされるか、又は空燃比がリーン側に制御される場合がある。この場合、排気中の含有酸素量は比較的多くなる。従って、減速時に触媒３２の劣化判定処理を実行することにより、触媒３２に比較的多くの酸素量を供給することができる。これにより、触媒３２が正常の場合での触媒３２の温度上昇の度合と、触媒３２が劣化している場合での触媒３２の温度上昇の度合との差が比較的大きくなる。従って、触媒３２が劣化しているか否かの判定の精度が向上する。

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。

燃料添加弁４０は、触媒３２に燃料を供給可能な位置であればどこに設けられていてもよい。燃料添加弁４０は、バイパス通路３０に設けてもよい。

上記実施例においては、燃料添加弁４０から触媒３２に燃料を供給して触媒３２の劣化判定処理を行った。しかしながら、内燃機関１を駆動するために設けられているインジェクタを利用して触媒３２の劣化判定処理を実行してもよい。この場合、燃料噴射弁にポスト噴射をさせ、空燃比がリッチ側に制御された排気を触媒３２に供給することにより劣化判定処理を実行する。ポスト噴射とは、インジェクタから内燃機関１の燃焼室に膨張行程又は排気行程で燃料を噴射することである。膨張行程又は排気行程で噴射された燃料は燃焼室では燃焼されずに触媒３２へと供給することが可能となる。この場合、内燃機関１に燃料を供給可能なインジェクタが、触媒３２に燃料を供給可能な供給手段に相当する。この場合、燃料添加弁４０は設けなくてもよい。

１ 内燃機関
３ 排気通路
８ ＥＣＵ（判定手段、制御手段）
１０ アクセル開度センサ（アクセル開度検出手段）
１７、１８ 温度センサ（温度検出手段）
３０ バイパス通路
３１ 開閉弁
３２ 触媒
４０ 燃料添加弁（燃料供給手段）

Claims (2)

1. アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
   排気通路上に設けられた過給気のタービンをバイパスして前記排気通路に連結されたバイパス通路と、
   前記バイパス通路を開閉する開閉弁と、
   前記バイパス通路上に設けられた触媒と、
   前記触媒に燃料を供給可能な燃料供給手段と、
   前記触媒に流入する前後での排気の温度を検出可能な温度検出手段と、
   前記バイパス通路を開いて前記触媒に燃料を供給した後の前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記触媒の劣化を判定する劣化判定処理を実行する判定手段と、
   前記劣化判定処理の実行の要求があった場合において前記劣化判定処理の実行を禁止し、アクセル開度に応じて前記劣化判定処理の禁止を解除する制御手段と、を備えた内燃機関の制御装置。
2. 前記制御手段は、アクセル開度がゼロに至ったときに前記劣化判定処理の禁止を解除する、請求項１の内燃機関の制御装置。

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