JP2013181517A - Internal combustion engine control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気通路に設けられた電気加熱式触媒を備える内燃機関の制御システムに関する。 The present invention relates to an internal combustion engine control system including an electrically heated catalyst provided in an exhaust passage.
従来、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化触媒として、通電されることで発熱する発熱体によって触媒が加熱される電気加熱式触媒(Electrically Heated Catalyst:以下、EHCと称する場合もある)が開発されている。 Conventionally, as an exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, an electrically heated catalyst (hereinafter also referred to as EHC) in which the catalyst is heated by a heating element that generates heat when energized has been developed. Has been.
また、特許文献1には、内燃機関から排出される粒子状物質(Particulate Matter:以下、PMと称する)を燃焼させる触媒コンバータと、内燃機関からのPMの排出量が所定水準を超える粒子状物質過多状態にあると判定された場合に、内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリッチな空燃比と理論空燃比よりリーンな空燃比との間で所定の周期で変動させる空燃比パータベーション制御を実行する空燃比パータベーション手段と、内燃機関が粒子状物質過多状態にないと判定された場合に、内燃機関の空燃比を理論空燃比の近傍に維持させる空燃比制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置が開示されている。また、特許文献2にも、空燃比パータベーション制御に関する技術が開示されている。
特許文献3には、エンジンが通常運転の状態で制御される通常モードと排気通路に設けられたフィルタを昇温させてPMを燃焼除去する強制再生モードとの間での制御モードの切り換えを、エンジンの燃料無噴射状態が発生したとき許可する技術が開示されている。 In Patent Document 3, switching of the control mode between a normal mode in which the engine is controlled in a normal operation state and a forced regeneration mode in which the filter provided in the exhaust passage is heated to remove PM by combustion, A technique for permitting when an engine non-injection state occurs is disclosed.
特許文献4には、内燃機関の排気通路に設けられた三元触媒コンバータに流入する排気の空燃比をリッチ空燃比とリーン空燃比間で強制的に変動させる空燃比変調手段と、三元触媒コンバータのCO吸蔵機能によるCO吸蔵能力と相関のあるCO吸蔵量相関値に応じて空燃比変調手段の変調特性を変更する変調特性変更手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置が開示されている。 Patent Document 4 discloses an air-fuel ratio modulation means for forcibly changing the air-fuel ratio of exhaust flowing into a three-way catalytic converter provided in an exhaust passage of an internal combustion engine between a rich air-fuel ratio and a lean air-fuel ratio, and a three-way catalyst. Disclosed is an internal combustion engine exhaust gas purification device comprising modulation characteristic changing means for changing a modulation characteristic of an air-fuel ratio modulation means in accordance with a CO storage amount correlation value that correlates with a CO storage capability of a converter. Yes.
EHCにおいては、通電によって発熱する発熱体と、該発熱体の収容するケースとの間に、電気を絶縁する絶縁部材が設けられる。この絶縁部材を設けることで、発熱体とケースとの間が短絡することを抑制することができる。 In the EHC, an insulating member that insulates electricity is provided between a heating element that generates heat when energized and a case that the heating element accommodates. By providing this insulating member, it is possible to suppress a short circuit between the heating element and the case.
しかしながら、EHCにおいて、絶縁部材の端部は排気に晒されている。そのため、絶縁部材の端部に、排気に含まれる導電性のPMが付着する。その結果、絶縁部材の端部にPMが堆積すると、発熱体とケースとの間が該PMによって短絡する虞がある。このようなPMに起因する発熱体とケースとの間の短絡を抑制するためには、絶縁部材の端部に堆積したPMを除去する必要がある。 However, in EHC, the end of the insulating member is exposed to the exhaust. Therefore, the conductive PM contained in the exhaust adheres to the end of the insulating member. As a result, when PM accumulates at the end of the insulating member, there is a risk that the PM is short-circuited between the heating element and the case. In order to suppress such a short circuit between the heating element and the case due to PM, it is necessary to remove PM deposited on the end portion of the insulating member.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、EHCの絶縁部材の端部に堆積したPMをより好適に除去することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to more suitably remove PM deposited on an end portion of an EHC insulating member.
本発明は、前回の空燃比パータベーション制御の実行終了後における、EHCの温度がPMの酸化温度以上の状態で実行されたフューエルカット制御の実行時間の積算値又はその実行回数に基づいて、次の空燃比パータベーション制御の実行開始時期、空燃比の振幅、又は、実行時間の長さの少なくともいずれかを調整するものである。 The present invention is based on the integrated value of the execution time of fuel cut control executed in the state where the temperature of EHC is equal to or higher than the oxidation temperature of PM after the end of execution of the previous air-fuel ratio perturbation control or the number of executions thereof. The air-fuel ratio perturbation control execution start timing, the air-fuel ratio amplitude, or the length of the execution time is adjusted.
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の制御システムは、
通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、前記発熱体を収容するケースと、前記発熱体と前記ケースとの間に設けられ電気を絶縁する絶縁部材と、を有する電気加熱式触媒が排気通路に設けられており、
通常運転時には空燃比が理論空燃比近傍に制御される内燃機関の制御システムであって、
減速運転時に前記内燃機関における燃料噴射を停止するフューエルカット制御を実行するフューエルカット制御実行部と、
前記電気加熱式触媒の前記絶縁部材の端部に堆積した粒子状物質を酸化させるべく、前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリッチな空燃比と理論空燃比よりリーンな空燃比との間で所定の周期で変動させる空燃比パータベーション制御を実行する空燃比パータベーション制御実行部と、
前記空燃比パータベーション制御実行部による前回の空燃比パータベーション制御の実行終了後における、前記電気加熱式触媒の温度が粒子状物質の酸化温度以上の状態で前記フューエルカット制御実行部によってフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値又はその実行回数に基づいて、前記空燃比パータベーション制御実行部による次の空燃比パータベーション制御の実行時期、空燃比の振幅、又は、実行時間の長さの少なくともいずれかを調整する。
More specifically, the control system for an internal combustion engine according to the present invention is:
Electric heating comprising: a heating element that generates heat when energized and heats the catalyst by generating heat; a case that houses the heating element; and an insulating member that is provided between the heating element and the case to insulate electricity. Type catalyst is provided in the exhaust passage,
An internal combustion engine control system in which the air-fuel ratio is controlled in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio during normal operation,
A fuel cut control execution unit for executing fuel cut control for stopping fuel injection in the internal combustion engine during deceleration operation;
The air-fuel ratio of the internal combustion engine is set between an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio and an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio in order to oxidize particulate matter deposited on the end of the insulating member of the electrically heated catalyst. An air-fuel ratio perturbation control execution unit for executing air-fuel ratio perturbation control that fluctuates in a predetermined cycle at
Fuel cut control is performed by the fuel cut control execution unit when the temperature of the electrically heated catalyst is equal to or higher than the oxidation temperature of the particulate matter after the previous execution of the air / fuel ratio perturbation control by the air / fuel ratio perturbation control execution unit. The execution time of the next air-fuel ratio perturbation control by the air-fuel ratio perturbation control execution unit, the amplitude of the air-fuel ratio, or the execution based on the integrated value of the execution time of the control or the number of executions thereof Adjust at least one of the lengths of time.
フューエルカット制御が実行されると、EHCに供給される酸素量が増加する。そのため、EHCの温度がPMの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御が実行されると、絶縁部材の端部に堆積したPMを酸化させ除去することができる。特に、絶縁部材の下流側端部は、フューエルカット制御が実行されてもEHCの熱容量によって温度が低下し難いため、該下流側端部に堆積したPMの酸化が促進され易い。 When the fuel cut control is executed, the amount of oxygen supplied to the EHC increases. Therefore, when fuel cut control is executed in a state where the temperature of EHC is equal to or higher than the oxidation temperature of PM, PM deposited on the end portion of the insulating member can be oxidized and removed. In particular, since the temperature at the downstream end of the insulating member does not easily decrease due to the heat capacity of EHC even if fuel cut control is executed, oxidation of PM deposited on the downstream end is likely to be promoted.
また、空燃比パータベーション制御を実行すると、EHCに供給される酸素量を増加させることができ且つEHCの温度を上昇させることができる。そのため、絶縁部材の端部に堆積したPMを酸化させ除去することができる。ただし、EHCの下流側には酸素が供給され難いため、空燃比パータベーション制御を実行しても、絶縁部材の下流側端部に堆積したPMの酸化は促進され難い。 When air-fuel ratio perturbation control is executed, the amount of oxygen supplied to the EHC can be increased and the temperature of the EHC can be increased. Therefore, PM deposited on the end portion of the insulating member can be oxidized and removed. However, since it is difficult to supply oxygen to the downstream side of the EHC, even if air-fuel ratio perturbation control is executed, oxidation of PM deposited on the downstream end of the insulating member is difficult to be promoted.
ここで、絶縁部材の上流側端部又は下流側端部のいずれか一方のみにおけるPM堆積量が増加した場合でも、発熱体とケースとの間が該PMによって短絡する虞がある。そのため、空燃比パータベーション制御を実行することで、絶縁部材の上流側端部に堆積したPMを除去しても、絶縁部材の下流側端部に堆積したPMが十分に除去されなければ、発熱体のケースとの間の短絡を抑制することは困難である。しかも、空燃比パータベーション制御が実行されると、EHCの温度が上昇するため、該EHCの劣化を促進させる虞がある。 Here, even when the PM accumulation amount at only one of the upstream end and the downstream end of the insulating member increases, there is a possibility that the heating element and the case are short-circuited by the PM. Therefore, if the PM deposited on the upstream end of the insulating member is removed by executing the air-fuel ratio perturbation control, if the PM deposited on the downstream end of the insulating member is not sufficiently removed, heat is generated. It is difficult to suppress a short circuit with the body case. Moreover, when the air-fuel ratio perturbation control is executed, the temperature of the EHC rises, which may promote the deterioration of the EHC.
そこで、本発明では、空燃比パータベーション制御実行部による前回の空燃比パータベ
ーション制御の実行終了後における、EHCの温度がPMの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御実行部によってフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値又はその実行回数に基づいて、空燃比パータベーション制御実行部による次の空燃比パータベーション制御の実行時期、空燃比の振幅、又は、実行時間の長さの少なくともいずれかを調整する。
Therefore, in the present invention, the fuel cut control is executed by the fuel cut control execution unit when the EHC temperature is equal to or higher than the oxidation temperature of PM after the previous execution of the air / fuel ratio perturbation control by the air / fuel ratio perturbation control execution unit. The execution time of the next air-fuel ratio perturbation control by the air-fuel ratio perturbation control execution unit, the amplitude of the air-fuel ratio, or the length of the execution time based on the integrated value of the execution time of the control or the number of times of execution Adjust at least one of the above.
EHCの温度がPMの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値又はその実行回数は、絶縁部材の下流側端部に堆積したPMの除去量と相関がある。そのため、EHCの温度がPMの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値又はその実行回数に基づいて、次の空燃比パータベーション制御の実行時期を調整することで、次のパータベーション制御を好適な時期に実行することができる。 When fuel cut control is executed in a state where the EHC temperature is equal to or higher than the oxidation temperature of PM, the integrated value of the execution time of the control or the number of executions thereof is the removal amount of PM accumulated at the downstream end of the insulating member. There is a correlation. Therefore, the execution time of the next air-fuel ratio perturbation control is determined based on the integrated value of the execution time of the control when the fuel cut control is executed in a state where the temperature of the EHC is equal to or higher than the oxidation temperature of PM or the number of executions thereof. By adjusting, the next perturbation control can be executed at a suitable time.
また、空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅及びその実行時間は、絶縁部材の上流側端部に堆積したPMの除去量と相関がある。そのため、EHCの温度がPMの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値又はその実行回数に基づいて、次の空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅又は次の空燃比パータベーション制御の実行時間の長さを調整することで、フューエルカット制御が実行されることで除去された絶縁部材の下流側端部におけるPMの除去量と、次の空燃比パータベーション制御が実行されることで除去される絶縁部材の上流側端部におけるPMの除去量を対応させることができる。 Further, the amplitude of the air-fuel ratio and the execution time in the air-fuel ratio perturbation control have a correlation with the amount of PM removed deposited on the upstream end of the insulating member. Therefore, the air-fuel ratio in the next air-fuel ratio perturbation control is based on the integrated value of the execution time of the fuel cut control when the fuel cut control is executed in a state where the EHC temperature is equal to or higher than the oxidation temperature of PM or the number of executions thereof. By adjusting the amplitude or the length of the execution time of the next air-fuel ratio perturbation control, the amount of PM removed at the downstream end of the insulating member removed by executing the fuel cut control and the next empty air-fuel ratio perturbation control are adjusted. The PM removal amount at the upstream end portion of the insulating member that is removed by executing the fuel ratio perturbation control can be made to correspond.
従って、本発明によれば、不要な空燃比パータベーション制御の実行を抑制しつつ、EHCの絶縁部材の端部に堆積したPMを除去することができる。その結果、EHCの劣化を抑制しつつ、PMに起因する発熱体とケースとの間の短絡を抑制することができる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to remove PM deposited at the end of the insulating member of the EHC while suppressing execution of unnecessary air-fuel ratio perturbation control. As a result, it is possible to suppress a short circuit between the heating element and the case due to PM while suppressing deterioration of EHC.
本発明に係る内燃機関の制御システムにおいては、空燃比パータベーション制御実行部による前回の空燃比パータベーション制御の実行終了後における、EHCの温度がPMの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御実行部によってフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値が所定積算時間以上の場合、又は、その実行回数が所定回数以上の場合に、空燃比パータベーション制御実行部による次の空燃比パータベーション制御を実行してもよい。 In the control system for an internal combustion engine according to the present invention, the fuel cut control execution unit is in a state where the EHC temperature is equal to or higher than the oxidation temperature of PM after the previous execution of the air / fuel ratio perturbation control by the air / fuel ratio perturbation control execution unit. When the integrated value of the execution time of the control when the fuel cut control is executed is equal to or longer than the predetermined integration time, or when the execution count is equal to or more than the predetermined number of times, the air-fuel ratio perturbation control execution unit performs the next empty The fuel ratio perturbation control may be executed.
ここで、所定積算時間は、フューエルカット制御が実行されることにより絶縁部材の下流側端部においてPMが十分に除去されたと判断できるフューエルカット制御の実行時間の積算値であってもよい。また、所定回数は、フューエルカット制御が実行されることにより絶縁部材の下流側端部においてPMが十分に除去されたと判断できるフューエルカット制御の実行回数であってもよい。 Here, the predetermined integration time may be an integration value of the execution time of the fuel cut control in which it can be determined that PM is sufficiently removed at the downstream end portion of the insulating member by executing the fuel cut control. Further, the predetermined number of times may be the number of executions of the fuel cut control that can be determined that the PM is sufficiently removed at the downstream end portion of the insulating member by executing the fuel cut control.
上記によれば、フューエルカット制御が実行されることにより絶縁部材の下流側端部においてPMが除去された状態で、次の空燃比パータベーション制御が実行され、それによって、絶縁部材の上流側端部においてPMが除去される。換言すれば、絶縁部材の下流側端部にPMが十分に除去されていない状態で、次の空燃比パータベーション制御が実行されることが抑制される。従って、不要な空燃比パータベーション制御の実行を抑制しつつ、EHCの絶縁部材の端部に堆積したPMを除去することができる。 According to the above, the next air-fuel ratio perturbation control is executed in a state where PM is removed at the downstream end portion of the insulating member by executing the fuel cut control, thereby the upstream end of the insulating member. PM is removed in the part. In other words, the next air-fuel ratio perturbation control is suppressed from being executed in a state where PM is not sufficiently removed at the downstream end of the insulating member. Therefore, it is possible to remove PM deposited on the end portion of the insulating member of the EHC while suppressing execution of unnecessary air-fuel ratio perturbation control.
本発明に係る内燃機関の制御システムにおいては、空燃比パータベーション制御実行部による前回の空燃比パータベーション制御の実行終了後における、EHCの温度がPMの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御実行部によってフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値が大きいときは該制御の実行時間の積算値が小さ
いときに比べて、又は、該制御の実行回数が多いときは該制御の実行回数が少ないときに比べて、空燃比パータベーション制御実行部による次の空燃比パータベーション制御の空燃比の振幅を大きくしてもよい。
In the control system for an internal combustion engine according to the present invention, the fuel cut control execution unit is in a state where the EHC temperature is equal to or higher than the oxidation temperature of PM after the previous execution of the air / fuel ratio perturbation control by the air / fuel ratio perturbation control execution unit. When the integrated value of the execution time of the control when the fuel cut control is executed is greater than when the integrated value of the execution time of the control is small, or when the execution number of the control is large As compared with the case where the number of executions of the air-fuel ratio is small, the air-fuel ratio amplitude of the next air-fuel ratio perturbation control by the air-fuel ratio perturbation control execution section may be increased.
また、本発明に係る内燃機関の制御システムにおいては、空燃比パータベーション制御実行部による前回の空燃比パータベーション制御の実行終了後における、EHCの温度がPMの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御実行部によってフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値が大きいときは該制御の実行時間の積算値が小さいときに比べて、又は、該制御の実行回数が多いときは該制御の実行回数が少ないときに比べて、空燃比パータベーション制御実行部による次の空燃比パータベーション制御の実行時間を長くしてもよい。 In the control system for an internal combustion engine according to the present invention, the fuel cut control is performed in a state where the temperature of EHC is equal to or higher than the oxidation temperature of PM after the end of the previous execution of the air-fuel ratio perturbation control by the air-fuel ratio perturbation control execution unit. When the integrated value of the execution time of the control when the fuel cut control is executed by the execution unit is large compared to when the integrated value of the execution time of the control is small, or when the number of executions of the control is large The execution time of the next air-fuel ratio perturbation control by the air-fuel ratio perturbation control execution unit may be made longer than when the number of times of execution of the control is small.
これらによれば、フューエルカット制御が実行されることで除去された絶縁部材の下流側端部におけるPMの除去量と、次の空燃比パータベーション制御が実行されることで除去される絶縁部材の上流側端部におけるPMの除去量とを対応させることができる。 According to these, the PM removal amount at the downstream end portion of the insulating member removed by executing the fuel cut control and the insulating member removed by executing the next air-fuel ratio perturbation control. The amount of PM removed at the upstream end can be made to correspond.
また、内燃機関の通常運転時においては、絶縁部材の上流側端部へのPMの付着量が、その下流側端部へのPMの付着量よりも多い。そのため、絶縁部材の上流側端部におけるPM堆積量はその下流側端部におけるPM堆積量よりも多くなり易い。また、フューエルカット制御が実行されると、絶縁部材の上流側端部の温度はその下流側端部の温度よりも低下し易い。そのため、フューエルカット制御が実行されても、絶縁部材の上流側端部に堆積したPMは、その下流側端部に堆積したPMに比べて除去され難い。 Further, during normal operation of the internal combustion engine, the amount of PM attached to the upstream end of the insulating member is larger than the amount of PM attached to the downstream end thereof. Therefore, the amount of PM deposited at the upstream end of the insulating member tends to be larger than the amount of PM deposited at the downstream end. Further, when the fuel cut control is executed, the temperature of the upstream end portion of the insulating member is likely to be lower than the temperature of the downstream end portion thereof. Therefore, even if fuel cut control is executed, PM deposited on the upstream end of the insulating member is less likely to be removed than PM deposited on the downstream end.
そこで、本発明においては、空燃比パータベーション制御実行部が、空燃比パータベーション制御の実行開始後、EHCの絶縁部材の上流側端部におけるPM堆積量が該絶縁部材の下流側端部におけるPM堆積量よりも所定堆積量差以上少なくなるまで、該空燃比パータベーション制御を継続してもよい。 Therefore, in the present invention, after the air-fuel ratio perturbation control execution unit starts executing the air-fuel ratio perturbation control, the PM accumulation amount at the upstream end portion of the EHC insulating member is equal to the PM accumulation amount at the downstream end portion of the insulating member. The air-fuel ratio perturbation control may be continued until the predetermined accumulation amount difference becomes smaller than the accumulation amount.
これによれば、空燃比パータベーション制御の実行終了後に、絶縁部材の上流側端部におけるPM堆積量が増加した場合でも、或いは、EHCの温度がPMの酸化温度以上の時にフューエルカット制御が実行されることで絶縁部材の下流側端部に堆積したPMが除去された場合でも、絶縁部材の上流側端部に残留するPM量とその下流側端部に残留するPM量との差を小さくすることができる。つまり、絶縁部材の上流側端部におけるPM堆積量とその下流側端部におけるPM堆積量との両方が発熱体のケースとの間の短絡を抑制することができる程度に十分に減少した状態とすることができる。 According to this, after the execution of the air-fuel ratio perturbation control, the fuel cut control is executed even when the PM accumulation amount at the upstream end of the insulating member increases or when the EHC temperature is equal to or higher than the oxidation temperature of PM. As a result, even when the PM accumulated at the downstream end of the insulating member is removed, the difference between the PM amount remaining at the upstream end of the insulating member and the PM amount remaining at the downstream end is reduced. can do. That is, a state in which both the PM deposition amount at the upstream end portion of the insulating member and the PM deposition amount at the downstream end portion thereof are sufficiently reduced to suppress a short circuit with the case of the heating element. can do.
また、内燃機関を搭載した車両の速度が大きいほど、内燃機関の運転状態が減速運転となりフューエルカット制御実行部によってフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間が長くなり易い。そのために、該フューエルカット制御が実行されることによる絶縁部材の下流側端部に堆積したPMの除去が促進され易い。また、EHCに流入する排気の温度が高いほど、EHCの温度も高くなる。そのため、内燃機関の運転状態が減速運転となりフューエルカット制御が実行されたときに、絶縁部材の下流側端部に堆積したPMの除去が促進され易い。 In addition, as the speed of the vehicle equipped with the internal combustion engine increases, the operation state of the internal combustion engine becomes a decelerating operation, and the execution time of the control when the fuel cut control execution unit executes the fuel cut control tends to increase. Therefore, removal of PM deposited on the downstream end portion of the insulating member due to execution of the fuel cut control is facilitated. Further, the higher the temperature of the exhaust gas flowing into the EHC, the higher the EHC temperature. Therefore, when the operation state of the internal combustion engine is decelerated and fuel cut control is executed, removal of PM accumulated on the downstream end of the insulating member is easily promoted.
そこで、本発明においては、空燃比パータベーション制御実行部が、内燃機関を搭載した車両の速度が大きいときは該車両の速度が小さいときに比べて、又は、EHCに流入する排気の温度が高いときは該排気の温度が低いときに比べて、空燃比パータベーション制御の実行時間を長くしてもよい。 Therefore, in the present invention, the air-fuel ratio perturbation control execution unit has a higher temperature of the exhaust gas flowing into the EHC when the speed of the vehicle equipped with the internal combustion engine is larger than when the speed of the vehicle is small. In some cases, the execution time of the air-fuel ratio perturbation control may be made longer than when the temperature of the exhaust gas is low.
空燃比パータベーション制御の実行時間を長くすると、該空燃比パータベーション制御
が実行されることで除去される絶縁部材の上流側端部に堆積したPMの除去量をより多くすることができる。従って、上記によれば、パータベーション制御の実行終了後にフューエルカット制御が実行された場合に絶縁部材の下流側端部に堆積したPMの除去が促進され易いときほど、該空燃比パータベーション制御を実行することによる絶縁部材の上流側端部に堆積したPMの除去を促進させておくことができる。その結果、空燃比パータベーション制御の実行終了後に、EHCの温度がPMの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御が実行されることで絶縁部材の下流側端部に堆積したPMが除去された場合に、絶縁部材の上流側端部及び下流側端部に残留するPM量の差をより小さくすることができる。
When the execution time of the air-fuel ratio perturbation control is lengthened, it is possible to increase the removal amount of PM deposited on the upstream end portion of the insulating member that is removed by executing the air-fuel ratio perturbation control. Therefore, according to the above, when the fuel cut control is executed after the completion of the perturbation control, the removal of the PM accumulated on the downstream end of the insulating member is facilitated, and the air-fuel ratio perturbation control is performed. It is possible to promote removal of PM deposited on the upstream end portion of the insulating member. As a result, after the execution of the air-fuel ratio perturbation control is completed, PM accumulated on the downstream end of the insulating member is removed by performing fuel cut control in a state where the EHC temperature is equal to or higher than the oxidation temperature of PM. In addition, the difference in the amount of PM remaining at the upstream end and the downstream end of the insulating member can be further reduced.
また、本発明においては、空燃比パータベーション制御実行部が、内燃機関を搭載した車両の速度が大きいときは該車両の速度が小さいときに比べて、又は、EHCに流入する排気の温度が高いときは該排気の温度が低いときに比べて、前記所定堆積量差を大きくしてもよい。前記所定堆積量を大きくすると、空燃比パータベーション制御の実行時間が長くなる。そのため、上記と同様の効果を得ることができる。 In the present invention, the air-fuel ratio perturbation control execution unit has a higher temperature of the exhaust gas flowing into the EHC when the speed of the vehicle equipped with the internal combustion engine is higher than when the speed of the vehicle is low. In some cases, the predetermined accumulation amount difference may be made larger than when the temperature of the exhaust gas is low. When the predetermined accumulation amount is increased, the execution time of the air-fuel ratio perturbation control becomes longer. Therefore, the same effect as described above can be obtained.
本発明によれば、不要な空燃比パータベーション制御の実行を抑制しつつ、EHCの絶縁部材の端部に堆積したPMを除去することができる。 According to the present invention, it is possible to remove PM deposited on the end of the insulating member of the EHC while suppressing execution of unnecessary air-fuel ratio perturbation control.
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に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。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.
<実施例1>
[内燃機関の吸排気系及びEHCの概略構成]
図1は、本実施例に係る内燃機関の吸排気系及びEHCの概略構成を示す図である。
<Example 1>
[Schematic configuration of intake and exhaust system and EHC of internal combustion engine]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an intake / exhaust system and an EHC of an internal combustion engine according to the present embodiment.
本実施例に係るEHC1は、内燃機関10の排気管2に設けられている。内燃機関10は、車両駆動用のガソリンエンジンである。内燃機関10には、冷却水の温度を検出する水温センサ21が設けられている。内燃機関10の吸気管11には、エアフローメータ12及びスロットル弁13が設けられている。エアフローメータ12は内燃機関10の吸入
空気量を検出するセンサである。スロットル弁13は内燃機関1の吸入空気量を調整する。
The
排気管2におけるEHC1より上流側には空燃比センサ22及び第1排気温度センサ23が設けられている。排気管2におけるEHC1より下流側には第2排気温度センサ24が設けられている。空燃比センサ22は、内燃機関1から排出される排気の空燃比を検出するセンサである。第1及び第2排気温度センサ23,24は、排気の温度を検出するセンサである。尚、図1における矢印は、排気管2における排気の流れ方向を示している。
An air-
EHC1は、触媒担体3、ケース4、マット5、内管6、及び電極7を備えている。触媒担体3はケース4に収容されている。触媒担体3は、円柱状に形成されており、その中心軸が排気管2の中心軸Aと同軸となるように設置されている。中心軸Aは、排気管2、触媒担体3、内管6、及びケース4で共通の中心軸である。触媒担体3には三元触媒31が担持されている。尚、触媒担体3に担持される触媒は、三元触媒に限られるものではなく、酸化触媒、吸蔵還元型NOx触媒、又は選択還元型NOx触媒であってもよい。
The
触媒担体3は、通電されると電気抵抗となって発熱する材料によって形成されている。触媒担体3の材料としては、SiCを例示することができる。触媒担体3は、排気の流れる方向(すなわち、中心軸Aの方向)に伸び且つ排気の流れる方向と垂直な断面がハニカム状をなす複数の通路を有している。この通路を排気が流通する。尚、中心軸Aと直交する方向の触媒担体3の断面形状は楕円形等であっても良い。 The catalyst carrier 3 is formed of a material that generates electric resistance and generates heat when energized. An example of the material of the catalyst carrier 3 is SiC. The catalyst carrier 3 has a plurality of passages extending in the direction in which the exhaust flows (that is, in the direction of the central axis A) and having a cross section perpendicular to the direction in which the exhaust flows in a honeycomb shape. Exhaust gas flows through this passage. The cross-sectional shape of the catalyst carrier 3 in the direction orthogonal to the central axis A may be an ellipse or the like.
触媒担体3の外周面には一対の電極7が接続されている。電極7は、表面電極7a及び軸電極7bによって形成されている。表面電極7aは、触媒担体3の外周面に沿って周方向及び軸方向に延びている。また、表面電極7aは、触媒担体3の外周面に該触媒担体3を挟んで互いに対向するように設けられている。軸電極7bの一端は表面電極7aに接続されている。そして、ケース4内に形成された電極室9を通って軸電極7bの他端がケース4の外側に突出している。
A pair of electrodes 7 are connected to the outer peripheral surface of the catalyst carrier 3. The electrode 7 is formed by a
電極7にはバッテリから供給電力制御部27を介して電気が供給される。電極7に電気が供給されると、触媒担体3に通電される。通電によって触媒担体3が発熱すると、触媒担体3に担持された三元触媒31が加熱され、その活性化が促進される。供給電力制御部27は、電極7への電気の供給(即ち、触媒担体3への通電)のON/OFFの切り換えや供給電力の調整を行う。
Electricity is supplied to the electrode 7 from the battery via the supply
ケース4は、金属によって形成されている。ケース4を形成する材料としては、ステンレス鋼材を例示することができる。ケース4の内壁面と触媒担体3の外周面との間にはマット5が挟み込まれている。つまり、ケース4内において、触媒担体3がマット5によって支持されている。また、マット5には内管6が挟み込まれている。内管6は、中心軸Aを中心とした管状の部材である。マット5が、内管6を挟み込むことで、該内管6によってケース4側と触媒担体3側とに分割されている。
The case 4 is made of metal. As a material for forming the case 4, a stainless steel material can be exemplified. A
マット5は、電気絶縁材によって形成されている。マット5を形成する材料としては、アルミナを主成分とするセラミックファイバーを例示することができる。マット5は、触媒担体3の外周面及び内管6の外周面に巻きつけられている。また、マット5は、上流側部分5aと下流側部分5bとに分割されており、該上流側部分5aと下流側部分5bとの間には空間が形成されている。マット5が、触媒担体3とケース4との間に挟み込まれていることで、触媒担体3に通電したときに、ケース4へ電気が流れることが抑制される。
The
内管6はステンレス鋼材によって形成されている。また、内管6の表面全体には電気絶
縁層が形成されている。電気絶縁層を形成する材料としては、セラミック又はガラスを例示することができる。尚、内管6の本体をアルミナ等の電気絶縁材によって形成してもよい。また、図1に示すように、内管6の上流側端部はマット5の上流側端面から排気中に突出しており、内管6の下流側端部はマット5の下流側端面から排気中に突出している。以下、内管6におけるマット5の端面から排気中に突出している部分を、「突出部」と称する。また、内管6は必ずしも設けられている必要はない。
The
ケース4及び内管6には、軸電極7bを通すために、貫通孔が開けられている。そして、ケース4内における、マット5の上流側部分5aと下流側部分5bとの間の空間によって、電極室9が形成されている。つまり、本実施例においては、マット5の上流側部分5aと下流側部分5bとの間における触媒担体3の外周面全周にわたって電極室9が形成される。尚、マット5を上流側部分5aと下流側部分5bとに分割することなく、マット5の電極7が通る部分にのみ貫通孔を空けることで、電極室となる空間を形成してもよい。
The case 4 and the
ケース4に開けられている貫通孔には、軸電極7bを支持する電極支持部材8が設けられている。この電極支持部材8は電気絶縁材によって形成されており、ケース4と電極7との間に隙間なく設けられている。
An
内燃機関10には電子制御ユニット(ECU)20が併設されている。ECU20には、エアフローメータ12、水温センサ21、空燃比センサ22、第1排気温度センサ23、第2排気温度センサ24が電気的に接続されている。また、ECU20には、アクセル開度センサ25及び車速センサ26も電気的に接続されている。アクセル開度センサ25は、内燃機関1が搭載された車両のアクセル開度を検出するセンサである。車速センサ26は、内燃機関1が搭載された車両の速度を検出するセンサである。そして、各センサの出力値がECU20に入力される。
The
また、ECU20には、スロットル弁13、内燃機関10の燃料噴射弁(図示せず)、及び供給電力制御部27が電気的に接続されている。そして、ECU20によって、これらの装置が制御される。
Further, the
尚、本実施例においては、触媒担体3が本発明に係る発熱体に相当する。ただし、本発明に係る発熱体は触媒を担持する担体に限られるものではなく、例えば、発熱体は触媒の上流側に設置された構造体であってもよい。また、本実施例においては、マット5及び内管6が本発明に係る絶縁部材に相当する。ただし、本発明に係る絶縁部材は、必ずしもマット5及び内管6によって構成されていなくてもよく、触媒担体3を電気的に絶縁できる部材であればよい。例えば、絶縁部材は、マット5のみで構成することもできる。
In this embodiment, the catalyst carrier 3 corresponds to a heating element according to the present invention. However, the heating element according to the present invention is not limited to the carrier supporting the catalyst. For example, the heating element may be a structure installed on the upstream side of the catalyst. In the present embodiment, the
[PM除去制御]
上述したように、EHC1においては、内管6がマット5に挟み込まれている。このような構成により、排気中の水分が凝縮することで発生しマット5内に浸潤した凝縮水によって触媒担体3とケース4との間が短絡するのを抑制することができる。また、内管6の上流側及び下流側の突出部によって、マット5の端面を伝って凝縮水が触媒担体3にまで至ることを抑制することができる。従って、マット5の端面での凝縮水による触媒担体3とケース4との間の短絡も抑制することができる。
[PM removal control]
As described above, the
しかし、内管6の突出部は排気に晒されている。そのため、内管6の突出部には排気中のPMが付着する。PMは導電性を有している。そのため、マット5の端面及び内管6の突出部にPMが堆積すると、触媒担体3とケース4との間が該PMによって短絡する虞がある。このようなPMに起因する触媒担体3とケース4との間の短絡を抑制するためには、内管6の突出部に堆積したPMを除去する必要がある。
However, the protruding portion of the
ここで、本実施例では、減速運転時には、ECU20により、内燃機関10における燃料噴射を停止するフューエルカット制御が実行される。フューエルカット制御が実行されると、内燃機関10からは空気が排出される。そのため、EHC1に供給される酸素量が増加する。従って、EHC1の温度がPMの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御が実行されると、内管6の突出部に堆積したPMを酸化させ除去することができる。
Here, in this embodiment, the fuel cut control for stopping the fuel injection in the
ただし、フューエルカット制御が実行されるとEHC1に供給されるガスの温度が低下する。そのため、内管6の上流側突出部の温度は低下し易く、その温度がPMの酸化温度を下回ると、該上流側突出部に堆積したPMは酸化されなくなる。一方、内管6の下流側突出部は、フューエルカット制御が実行されてもEHC1の熱容量によって温度が低下し難い。そのため、EHC1の温度がPMの酸化温度以上の時にフューエルカット制御が実行されると内管6の下流側突出部に堆積したPMの酸化が促進され易い。
However, when the fuel cut control is executed, the temperature of the gas supplied to the
さらに、本実施例においては、内管6の突出部に堆積したPMを酸化させ除去するために、ECU20によって空燃比パータベーション制御が実行される。内燃機関10では、通常運転時は目標空燃比を理論空燃比として空燃比の制御が行われている。そして、空燃比パータベーション制御では、内燃機関10の空燃比が理論空燃比よりリッチな空燃比と理論空燃比よりリーンな空燃比との間で所定の周期で変動される。該空燃比パータベーション制御は、内燃機関10における燃料噴射量及び燃料噴射時期等を周期的に変化させることで実現される。
Further, in this embodiment, air-fuel ratio perturbation control is executed by the
空燃比パータベーション制御を実行すると、内燃機関10の空燃比が理論空燃比よりもリーン空燃比となったときには、EHC1に酸素が供給されるため、通常運転時よりもEHC1に供給される酸素量が増加する。さらに、EHC1の三元触媒31による未燃燃料成分(HC)の酸化が促進されるため、EHC1の温度をPMの酸化温度以上に上昇させることができる。そのため、空燃比パータベーション制御を実行することで、内管6に堆積したPMを酸化させ除去することができる。
When the air-fuel ratio perturbation control is executed, when the air-fuel ratio of the
ただし、空燃比パータベーション制御を実行することでEHC1に供給される酸素は三元触媒31におけるHCの酸化に消費されるため、EHC1の下流側には供給され難い。そのため、空燃比パータベーション制御によれば、内管6の上流側突出部に堆積したPMの酸化は促進されるが、内管6の下流側突出部に堆積したPMの酸化は促進され難い。
However, since the oxygen supplied to the
そして、空燃比パータベーション制御を実行することで、内管6の上流側突出部に堆積したPMを除去しても、内管6の下流側突出部に堆積したPMが十分に除去されなければ、該内管6の下流側突出部及びマット5の下流側端面に堆積したPMによって触媒担体3とケース4との間が短絡する虞がある。さらには、空燃比パータベーション制御が実行されると、EHC1の温度が上昇するため、該EHC1の劣化を促進させる虞がある。そのため、EHC1の劣化を抑制するためには、不用な空燃比パータベーション制御の実行を抑制する必要がある。
Then, by executing the air-fuel ratio perturbation control, even if the PM deposited on the upstream protruding portion of the
そこで、本実施例では、フューエルカット制御が実行されることで内管6の下流側突出部に堆積したPMが十分に除去された状態にあると判断できるタイミングで、内管6の上流側突出部に堆積したPMを除去すべく空燃比パータベーション制御を実行する。具体的には、前回の空燃比パータベーション制御の実行終了後における、EHC1の温度がPMの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値(以下、この積算値を単にフューエルカット制御の実行時間の積算値と称する)が所定積算時間以上の場合に、次の空燃比パータベーション制御を実行する。換言すれば、フューエルカット制御の実行時間の積算値が所定積算時間に達してない間は、次の空燃比パ
ータベーション制御を実行しない。
Therefore, in the present embodiment, when the fuel cut control is executed, the upstream protrusion of the
ここで、所定積算時間は、フューエルカット制御が実行されることにより内管6の下流側突出部においてPMが十分に除去されたと判断できるフューエルカット制御の実行時間の積算値である。
Here, the predetermined integration time is an integration value of the execution time of the fuel cut control at which it can be determined that PM has been sufficiently removed from the downstream protruding portion of the
上記によれば、内管6の下流側突出部に堆積したPMが十分に除去されていない状態で、次の空燃比パータベーション制御が実行されることが抑制される。従って、不要な空燃比パータベーション制御の実行を抑制しつつ、EHCの絶縁部材の端部に堆積したPMを除去することができる。
According to the above, it is possible to suppress the next air-fuel ratio perturbation control from being executed in a state where PM deposited on the downstream protrusion of the
さらに、フューエルカット制御の実行時間の積算値に基づいて、次の空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅及び次の空燃比パータベーション制御の実行時間の長さを調整する。尚、空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅とは、内燃機関10の空燃比を理論空燃比よりリッチな空燃比とした時の空燃比と、内燃機関10の空燃比を理論空燃比よりリーンな空燃比とした時の空燃比との差のことである。
Further, based on the integrated value of the execution time of the fuel cut control, the amplitude of the air / fuel ratio in the next air / fuel ratio perturbation control and the length of the execution time of the next air / fuel ratio perturbation control are adjusted. Note that the air-fuel ratio amplitude in the air-fuel ratio perturbation control is the air-fuel ratio when the air-fuel ratio of the
ここで、フューエルカット制御の実行時間の積算値が大きいほど、該フューエルカット制御が実行されることで除去された内管6の下流側突出部におけるPMの除去量は多くなる。そして、空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅が大きいほど、また、空燃比パータベーション制御の実行時間が長いほど、該空燃比パータベーション制御の実行によって除去される内管6の上流側突出部におけるPMの除去量は多くなる。
Here, the larger the integrated value of the execution time of the fuel cut control, the larger the PM removal amount in the downstream protruding portion of the
そこで、具体的には、フューエルカット制御の実行時間の積算値が大きいときは該制御の実行時間の積算値が小さいときに比べて、次の空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅を大きくし、また、次の空燃比パータベーション制御の実行時間を長くする。 Therefore, specifically, when the integrated value of the fuel cut control execution time is large, the amplitude of the air-fuel ratio in the next air-fuel ratio perturbation control is made larger than when the integrated value of the control execution time is small. In addition, the execution time of the next air-fuel ratio perturbation control is lengthened.
これによれば、フューエルカット制御が実行されることで除去された内管6の下流側突出部におけるPMの除去量と、次の空燃比パータベーション制御が実行されることで除去される内管6の上流側突出部におけるPMの除去量とを対応させることができる。従って、内管6の上流側突出部に堆積したPMのみを過剰に多く除去するような、不要な空燃比パータベーション制御の実行を抑制することができる。
According to this, the removal amount of PM in the downstream protruding portion of the
[フューエルカット制御及び空燃比パータベーション制御の制御フロー]
以下、本実施例に係るフューエルカット制御及び空燃比パータベーション制御のフローについて図2及び3に基づいて説明する。図2は、本実施例に係るフューエルカット制御のフローを示すフローチャートである。図3は、本実施例に係る空燃比パータベーション制御のフローを示すフローチャートである。これらのフローは、ECU20に予め記憶されており、ECU20によって繰り返し実行される。
[Control flow of fuel cut control and air-fuel ratio perturbation control]
Hereinafter, the flow of fuel cut control and air-fuel ratio perturbation control according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a flowchart showing a flow of fuel cut control according to the present embodiment. FIG. 3 is a flowchart showing a flow of air-fuel ratio perturbation control according to the present embodiment. These flows are stored in advance in the
図2に示すフローでは、ステップS101において、フューエルカット制御(F/C制御)が実行されているか否かが判別される。尚、フューエルカット制御は、内燃機関10の運転状態を減速運転状態とすべき条件である減速運転条件が成立した場合に実行される。減速運転条件が成立したか否かは、アクセル開度センサ25の検出値に基づいてECU20によって判別される。例えば、ECU20は、アクセル開度センサ25の検出値が零となったときに減速運転条件が成立したと判定してもよい。この場合、アクセル開度センサ25の検出値が零より大きくなると、ECU20は、減速運転条件が不成立となったと判定し、フューエルカット制御の実行を停止する。
In the flow shown in FIG. 2, it is determined in step S101 whether or not fuel cut control (F / C control) is being executed. The fuel cut control is executed when a deceleration operation condition, which is a condition for setting the operation state of the
ステップS101において、肯定判定された場合は次にステップS102の処理が実行
され、否定判定された場合は本フローの実行は一旦終了される。ステップS102においては、EHC1の温度TehcがPMの酸化温度Tpmo以上であるか否かが判別される。尚、EHC1の温度Tehcは、第2排気温度センサ24の検出値に基づいてECU20によって推定される。
If an affirmative determination is made in step S101, the process of step S102 is executed next. If a negative determination is made, the execution of this flow is temporarily terminated. In step S102, it is determined whether or not the temperature Tehc of EHC1 is equal to or higher than the oxidation temperature Tpmo of PM. Note that the temperature Tehc of the
ステップS102において、肯定判定された場合は次にステップS103の処理が実行され、否定判定された場合は本フローの実行は一旦終了される。ステップS102において肯定判定された場合、EHC1の温度TehcがPMの酸化温度Tpmo以上の状態でフューエルカット制御が実行されていると判断できる。ステップS103においては、フューエルカット制御の実行時間の積算値Σtfcが算出される。算出されたフューエルカット制御の実行時間の積算値ΣtfcはECU20に記憶される。
If an affirmative determination is made in step S102, the process of step S103 is executed next, and if a negative determination is made, execution of this flow is temporarily terminated. When an affirmative determination is made in step S102, it can be determined that the fuel cut control is being executed in a state where the temperature Tehc of EHC1 is equal to or higher than the oxidation temperature Tpmo of PM. In step S103, an integrated value Σtfc of execution time of fuel cut control is calculated. The calculated integrated value Σtfc of the fuel cut control execution time is stored in the
図3に示すフローでは、ステップS201において、EHC1の内管6の突出部に堆積したPMの除去要求があるか否かが判別される。例えば、前回の空燃比パータベーション制御の実行終了後における、内燃機関10からのPM排出量の積算値が所定値以上となったときに、PM除去要求ありと判定してもよい。尚、内燃機関10からのPM堆積量は、内燃機関10の運転状態に基づいて推定することができる。また、内燃機関10の運転時間が所定時間に達する毎、または、内燃機関10における燃料噴射量の積算値が所定量に達する毎に、PM除去要求ありと判定してもよい。
In the flow shown in FIG. 3, in step S201, it is determined whether or not there is a request for removing PM accumulated on the protruding portion of the
ステップS201において、肯定判定された場合は次にステップS202の処理が実行され、否定判定された場合は本フローの実行は一旦終了される。ステップS202においては、ECU20に記憶されているフューエルカット制御の実行時間の積算値Σtfcが所定積算時間Σt0以上であるか否かが判別される。所定積算時間Σt0は、実験等によって予め定められており、ECU20に記憶されている。
If an affirmative determination is made in step S201, the process of step S202 is executed next. If a negative determination is made, the execution of this flow is temporarily terminated. In step S202, it is determined whether or not the integrated value Σtfc of the fuel cut control execution time stored in the
ステップS202において、肯定判定された場合は次にステップS203の処理が実行され、否定判定された場合は本フローの実行は一旦終了される。ステップS203においては、フューエルカット制御の実行時間の積算値Σtfcに基づいて、空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅ΔA/F及び空燃比パータベーション制御の実行時間texeが算出される。 If an affirmative determination is made in step S202, the process of step S203 is executed next, and if a negative determination is made, the execution of this flow is temporarily terminated. In step S203, the air-fuel ratio amplitude ΔA / F and the air-fuel ratio perturbation control execution time tex in the air-fuel ratio perturbation control are calculated based on the integrated value Σtfc of the fuel cut control execution time.
ここでは、フューエルカット制御の実行時間の積算値Σtfcが大きいほど、空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅ΔA/Fが大きい値に算出される。また、フューエルカット制御の実行時間の積算値Σtfcが大きいほど、空燃比パータベーション制御の実行時間texeが大きい値に算出される。このような、フューエルカット制御の実行時間の積算値Σtfcと、空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅ΔA/F及び空燃比パータベーション制御の実行時間texeとの関係が、実験等に基づいて予め定められており、マップ又は関数としてECU20に記憶されている。ステップS203においては、このマップ又は関数を用いて、空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅ΔA/F及び空燃比パータベーション制御の実行時間texeが算出される。
Here, the larger the integrated value Σtfc of the fuel cut control execution time is, the larger the air-fuel ratio amplitude ΔA / F in the air-fuel ratio perturbation control is calculated. Further, the larger the integrated value Σtfc of the fuel cut control execution time is, the larger the execution time text of the air-fuel ratio perturbation control is calculated. The relationship between the integrated value Σtfc of the execution time of the fuel cut control, the amplitude ΔA / F of the air / fuel ratio in the air / fuel ratio perturbation control, and the execution time tex of the air / fuel ratio perturbation control is previously determined based on experiments and the like. It is determined and stored in the
次に、ステップS204において、空燃比パータベーション制御が実行される。このとき、空燃比の振幅はステップS203において算出された振幅ΔA/Fに制御される。また、空燃比パータベーション制御の実行開始後、ステップS203において算出された実行時間texeが経過すると、その実行が停止される。 Next, in step S204, air-fuel ratio perturbation control is executed. At this time, the amplitude of the air-fuel ratio is controlled to the amplitude ΔA / F calculated in step S203. In addition, when the execution time tex calculated in step S203 has elapsed after the start of execution of the air-fuel ratio perturbation control, the execution is stopped.
上記フローによれば、PM除去要求があっても、フューエルカット制御の実行時間の積算値Σtfcが所定積算時間Σt0に達していない場合は、空燃比パータベーション制御は実行されない。また、フューエルカット制御の実行時間の積算値Σtfcが大きいとき
は該制御の実行時間の積算値Σtfcが小さいときに比べて、空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅ΔA/Fが大きくされる。また、フューエルカット制御の実行時間の積算値Σtfcが大きいときは該制御の実行時間の積算値Σtfcが小さいときに比べて、空燃比パータベーション制御の実行時間が長くされる。
According to the above flow, even if there is a PM removal request, the air-fuel ratio perturbation control is not executed if the integrated value Σtfc of the fuel cut control execution time has not reached the predetermined integrated time Σt0. Further, when the integrated value Σtfc of the fuel cut control execution time is large, the amplitude ΔA / F of the air-fuel ratio in the air-fuel ratio perturbation control is made larger than when the integrated value Σtfc of the execution time of the control is small. Further, when the integrated value Σtfc of the fuel cut control execution time is large, the execution time of the air-fuel ratio perturbation control is made longer than when the integrated value Σtfc of the control execution time is small.
尚、空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅ΔA/F及び空燃比パータベーション制御の実行時間texeの値を、必ずしも、フューエルカット制御の実行時間の積算値Σtfcに対して連続的に変化させる必要はなく、段階的に変化させてもよい。また、空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅ΔA/F又は空燃比パータベーション制御の実行時間texeのいずれか一方のみを、フューエルカット制御の実行時間の積算値Σtfcに応じて調整してもよい。 Note that the values of the air-fuel ratio amplitude ΔA / F and the air-fuel ratio perturbation control execution time tex in the air-fuel ratio perturbation control need to be continuously changed with respect to the integrated value Σtfc of the fuel cut control execution time. It may be changed step by step. Further, either one of the air-fuel ratio amplitude ΔA / F in the air-fuel ratio perturbation control or the execution time text of the air-fuel ratio perturbation control may be adjusted according to the integrated value Σtfc of the fuel cut control execution time. .
また、本実施例においては、フューエルカット制御の実行時間の積算値に代えて、前回の空燃比パータベーション制御の実行終了後における、EHC1の温度がPMの酸化温度以上の状態で実行されたフューエルカット制御の実行回数(以下、この実行回数を単にフューエルカット制御の実行回数と称する)に基づいて、次の空燃比パータベーション制御の実行時期、空燃比の振幅、又は実行時間の少なくともいずれかを調整してもよい。 Further, in this embodiment, instead of the integrated value of the execution time of the fuel cut control, the fuel executed in the state where the temperature of EHC1 is equal to or higher than the oxidation temperature of PM after the end of the previous execution of the air-fuel ratio perturbation control. Based on the number of times of execution of cut control (hereinafter, this number of times of execution is simply referred to as the number of times of execution of fuel cut control), at least one of the execution time of the next air-fuel ratio perturbation control, the amplitude of the air-fuel ratio, or the execution time is determined. You may adjust.
例えば、PM除去要求があったときに、フューエルカット制御の実行回数が所定回数以上の場合、空燃比パータベーション制御を実行するようにしてもよい。この場合、フューエルカット制御の実行回数が所定回数に達してない間は、次の空燃比パータベーション制御を実行しないこととなる。ここで、所定回数は、フューエルカット制御が実行されることにより内管6の下流側突出部においてPMが十分に除去されたと判断できるフューエルカット制御の実行回数である。この所定回数は、必ずしも複数でなくともよい。
For example, when there is a PM removal request, if the number of executions of the fuel cut control is a predetermined number or more, the air-fuel ratio perturbation control may be executed. In this case, the next air-fuel ratio perturbation control is not executed while the number of executions of the fuel cut control has not reached the predetermined number. Here, the predetermined number of times is the number of executions of the fuel cut control that can be determined that PM has been sufficiently removed from the downstream projecting portion of the
また、フューエルカット制御の実行回数が多いときは該制御の実行回数が少ないときに比べて、空燃比パータベーション制御における空燃比の振幅を大きくしてもよい。また、フューエルカット制御の実行回数が多いときは該制御の実行回数が少ないときに比べて、空燃比パータベーション制御の実行時間を長くしてもよい。 Further, when the number of executions of the fuel cut control is large, the air-fuel ratio amplitude in the air-fuel ratio perturbation control may be made larger than when the number of executions of the control is small. Further, the execution time of the air-fuel ratio perturbation control may be made longer when the number of executions of the fuel cut control is large than when the number of executions of the control is small.
本実施例に係るEHC1において内管6が設けられておらず、本発明に係る絶縁部材がマット5のみで構成されている場合であっても、マット5の上流側端面又は下流側端面にPMが堆積すると、該PMに起因して触媒担体3とケース4との間が該PMによって短絡する虞がある。そのため、このような構成の場合は、触媒担体3とケース4との間の短絡を抑制するために、マット5の端面に堆積したPMを除去する必要がある。
Even in the case where the
そして、マット5の下流側端面に堆積したPMは、内管6の下流側突出部に堆積したPMと同様、EHC1の温度がPMの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御が実行されると除去される。また、マット5の上流側端面に堆積したPMは、内管6の上流側突出部に堆積したPMと同様、空燃比パータベーション制御を実行することで除去することができる。そのため、このような構成においても、上述した実施例と同様、フューエルカット制御の実行時間の積算値又は実行回数に基づいて、次の空燃比パータベーション制御の実行時期、空燃比の振幅、又は実行時間の少なくともいずれかを調整してもよい。
The PM accumulated on the downstream end face of the
<実施例2>
本実施例に係る内燃機関の吸排気系及びEHCの構成は実施例1と同様である。また、本実施例においても、実施例1と同様、フューエルカット制御及び空燃比パータベーション制御が実行されることで、EHC1の内管6の突出部に堆積したPMが酸化され除去される。以下、本実施例に係る空燃比パータベーション制御について、実施例1と異なる点について説明する。
<Example 2>
The intake / exhaust system and the EHC configuration of the internal combustion engine according to this embodiment are the same as those in the first embodiment. Also in the present embodiment, as in the first embodiment, by performing fuel cut control and air-fuel ratio perturbation control, PM deposited on the protruding portion of the
[空燃比パータベーション制御]
内燃機関10の通常運転時においては、内管6の上流側突出部へのPMの付着量は、内管6の下流側突出部へのPMの付着量よりも多い。そのため、内管6の上流側突出部におけるPM堆積量は内管6の下流側突出部におけるPM堆積量よりも多くなり易い。そのため、空燃比パータベーション制御の実行が終了した時点では、内管6の上流側突出部におけるPM堆積量が内管6の下流側突出部におけるPM堆積量と同等の量まで減少していても、その後の通常運転時に、内管6の上流側突出部におけるPM堆積量が内管6の下流側突出部におけるPM堆積量よりも多くなる可能性が高い。
[Air-fuel ratio perturbation control]
During normal operation of the
また、上述したように、EHC1の温度がPMの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御が実行されても、内管6の上流側突出部に堆積したPMは、内管6の下流側突出部に堆積したPMに比べて除去され難い。そのため、空燃比パータベーション制御の実行が終了した時点では、内管6の上流側突出部におけるPM堆積量が内管6の下流側突出部におけるPM堆積量と同等の量まで減少していても、その後に、EHC1の温度がPMの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御が実行されると、内管6の上流側突出部におけるPM堆積量が内管6の下流側突出部におけるPM堆積量よりもより多くなる可能性が高い。
Further, as described above, even if the fuel cut control is performed in a state where the temperature of
一方、空燃比パータベーション制御によれば、内管6の上流側突出部に堆積したPMの酸化が促進され易い。そこで、本実施例においては、空燃比パータベーション制御を実行した場合、内管6の上流側突出部におけるPM堆積量が内管6の下流側突出部におけるPM堆積量よりも所定堆積量差以上少なくなるまで、該制御の実行を継続する。
On the other hand, according to the air-fuel ratio perturbation control, oxidation of PM deposited on the upstream protruding portion of the
これによれば、空燃比パータベーション制御の実行終了後に、内管6の上流側突出部におけるPM堆積量が増加した場合でも、或いは、EHC1の温度がPMの酸化温度以上の時にフューエルカット制御が実行されることで内管6の下流側突出部に堆積したPMが除去された場合でも、内管6の上流側突出部に残留するPM量と内管6の下流側突出部に残留するPM量との差を小さくすることができる。つまり、内管6の上流側突出部におけるPM堆積量と内管6の下流側突出部におけるPM堆積量との両方が触媒担体3のケース4との間の短絡を抑制することができる程度に十分に減少した状態とすることができる。
According to this, even if the PM accumulation amount in the upstream protruding portion of the
[内管の突出部におけるPM堆積量の算出方法]
ここで、本実施例に係る内管6の突出部におけるPM堆積量の算出方法について図4及び5に基づいて説明する。図4は、本実施例に係る内管6の上流側突出部におけるPM堆積量の算出フローを示すフローチャートである。図5は、本実施例に係る内管6の下流側突出部におけるPM堆積量の算出フローを示すフローチャートである。これらのフローは、ECU20に予め記憶されており、ECU20によって繰り返し実行される。
[Calculation method of the amount of PM deposition on the protruding part of the inner pipe]
Here, a method of calculating the PM accumulation amount in the protruding portion of the
図4に示すフローでは、ステップS301において、水温センサ21によって検出される冷却水温Tw、内燃機関1の空燃比A/F、及びエアフローメータ12によって検出される内燃機関1の吸入空気量Gaに基づいて、内燃機関1からのPM排出量kpm1が算出される。
In the flow shown in FIG. 4, in step S301, based on the cooling water temperature Tw detected by the
冷却水温Twが低いほど、また、空燃比A/Fが低いほど、PMの排出量kpm1は多くなる。また、吸入空気量Gaが多いほど、排気の流量も多くなるため、PMの排出量kpm1は多くなる。このような、冷却水温Tw、混合気の空燃比A/F、及び吸入空気量Gaと、内燃機関1からのPM排出量kpm1との関係は、実験等に基づいて予め求めることができ、ECU20にマップ又は関数として記憶されている。ステップS301では、このマップ又は関数を用いて、内燃機関1からのPM排出量kpm1が算出される。
As the cooling water temperature Tw is lower and the air-fuel ratio A / F is lower, the PM discharge amount kpm1 increases. Further, the larger the intake air amount Ga, the larger the exhaust gas flow rate, so the PM discharge amount kpm1 increases. Such a relationship among the coolant temperature Tw, the air-fuel ratio A / F of the air-fuel mixture, the intake air amount Ga, and the PM discharge amount kpm1 from the
次に、ステップS302において、フューエルカット制御が実行されているか否かが判別される。ステップS302において肯定判定された場合は、次にステップS303の処理が実行される。ステップS303においては、第1排気温度センサ23によって検出されるEHC1に流入する排気の温度Tginに基づいて、フューエルカット制御の実行中における内管6の上流側突出部に堆積したPMの酸化量kpm2Frが算出される。
Next, in step S302, it is determined whether or not fuel cut control is being executed. If an affirmative determination is made in step S302, then the process of step S303 is executed. In step S303, based on the temperature Tgin of the exhaust gas flowing into the
EHC1に流入する排気の温度Tginが高いほど、フューエルカット制御の実行中における内管6の上流側突出部に堆積したPMの酸化量kpm2Frは多くなる。ただし、EHC1に流入する排気の温度TginがPMの酸化温度より低い場合は、このPM酸化量kpm2Frは零となる。このような、EHC1に流入する排気の温度Tginと、フューエルカット制御の実行中における内管6の上流側突出部に堆積したPMの酸化量kpm2Frとの関係は、実験等に基づいて予め求めることができ、ECU20にマップ又は関数として記憶されている。ステップS303では、このマップ又は関数を用いて、フューエルカット制御の実行中における内管6の上流側突出部に堆積したPMの酸化量kpm2Frが算出される。
As the temperature Tgin of the exhaust gas flowing into the
一方、ステップS302において否定判定された場合は、次にステップS304の処理が実行される。ステップS304においては、空燃比パータベーション制御が実行されているか否かが判別される。ステップS304において肯定判定された場合は、次にステップS305の処理が実行される。ステップS305においては、第1排気温度センサ23によって検出されるEHC1に流入する排気の温度Tginに基づいて、空燃比パータベーション制御の実行中における内管6の上流側突出部に堆積したPMの酸化量kpm2Frが算出される。
On the other hand, if a negative determination is made in step S302, the process of step S304 is performed next. In step S304, it is determined whether air-fuel ratio perturbation control is being executed. If an affirmative determination is made in step S304, then the process of step S305 is executed. In step S305, based on the temperature Tgin of the exhaust gas flowing into the
EHC1に流入する排気の温度Tginが高いほど、空燃比パータベーション制御の実行中における内管6の上流側突出部に堆積したPMの酸化量kpm2Frは多くなる。ただし、EHC1に流入する排気の温度Tginが、空燃比パータベーション制御が実行されてもEHC1の温度がPMの酸化温度までは上昇しない温度である所定排気温度以下の場合は、このPM酸化量kpm2Frは零となる。このような、EHC1に流入する排気の温度Tginと、空燃比パータベーション制御の実行中における内管6の上流側突出部に堆積したPMの酸化量kpm2Frとの関係は、実験等に基づいて予め求めることができ、ECU20にマップ又は関数として記憶されている。ステップS305では、このマップ又は関数を用いて、空燃比パータベーション制御における内管6の上流側突出部に堆積したPMの酸化量kpm2Frが算出される。
As the temperature Tgin of the exhaust gas flowing into the
ステップS304において否定判定された場合は、フューエルカット制御もパータベーション制御も実行されていないため、内管6の突出部に堆積したPMは酸化されない。そのため、この場合、次にステップS306において、内管6の上流側突出部に堆積したPMの酸化量kpm2Frとして零が算出される。
If a negative determination is made in step S304, neither fuel cut control nor perturbation control is executed, and therefore PM deposited on the protruding portion of the
ステップS303、S304、又はS306の処理の次には、ステップS307の処理が実行される。ステップS307においては、下記式(1)を用いて、内管6の上流側突出部におけるPM堆積量cpmFrが算出される。
cpmFr(i)=cpmFr(i−1)+kpm1*b−kpm2Fr・・・式(1)
cpmFr(i):今回のPM堆積量
cpmFr(i−1):前回の本フローの実行により算出されたPM堆積量
kpm1:ステップS301で算出されたPM排出量
b:内燃機関1からのPM排出量に対する内管6の上流側突出部に付着するPMの量の
割合を示す係数(尚、係数bの値は内燃機関1の吸入空気量Gaに応じて可変であってもよい。)
kpm2Fr:ステップS303、S304、又はS306で算出されたPMの酸化量
Following the process of step S303, S304, or S306, the process of step S307 is executed. In step S307, the PM accumulation amount cpmFr in the upstream protruding portion of the
cpmFr (i) = cpmFr (i−1) + kpm1 * b−kpm2Fr (1)
cpmFr (i): Current PM accumulation amount cpmFr (i-1): PM accumulation amount calculated by the previous execution of this flow kpm1: PM emission amount calculated in step S301 b: PM emission from the internal combustion engine 1 A coefficient indicating the ratio of the amount of PM adhering to the upstream protruding portion of the
kpm2Fr: PM oxidation amount calculated in step S303, S304, or S306
次に、ステップS308において、ステップS307で算出された値cpmFrが零以上であるか否かが判定される。ステップS308において否定判定された場合、次にステップS310において、内管6の上流側突出部におけるPM堆積量cpmFrの算出値として零が算出される。一方、ステップS308において肯定判定された場合、次にステップS309において、内管6の上流側突出部におけるPM堆積量cpmFrの算出値として、ステップS307で算出されたPM堆積量cpmFrが算出される。
Next, in step S308, it is determined whether or not the value cpmFr calculated in step S307 is greater than or equal to zero. If a negative determination is made in step S308, then in step S310, zero is calculated as the calculated value of the PM accumulation amount cpmFr in the upstream protruding portion of the
図5に示すフローでは、ステップS401において、図4に示すフローのステップS301と同様、水温センサ21によって検出される冷却水温Tw、内燃機関1の空燃比A/F、及びエアフローメータ12によって検出される内燃機関1の吸入空気量Gaに基づいて、内燃機関1からのPM排出量kpm1が算出される。
In the flow shown in FIG. 5, the cooling water temperature Tw detected by the
次に、ステップS402において、フューエルカット制御が実行されているか否かが判別される。ステップS402において肯定判定された場合は、次にステップS403の処理が実行される。ステップS403においては、第2排気温度センサ24によって検出されるEHC1から流出する排気の温度Tgoutに基づいて、フューエルカット制御の実行中における内管6の下流側突出部に堆積したPMの酸化量kpm2Rrが算出される。
Next, in step S402, it is determined whether or not fuel cut control is being executed. If an affirmative determination is made in step S402, then the process of step S403 is executed. In step S403, based on the temperature Tgout of the exhaust gas flowing out from the
EHC1から流出する排気の温度Tgoutが高いほど、フューエルカット制御の実行中における内管6の下流側突出部に堆積したPMの酸化量kpm2Rrは多くなる。ただし、EHC1から流出する排気の温度TgoutがPMの酸化温度より低い場合は、このPM酸化量kpm2Rrは零となる。このような、EHC1から流出する排気の温度Tgoutと、フューエルカット制御の実行中における内管6の下流側突出部に堆積したPMの酸化量kpm2Rrとの関係は、実験等に基づいて予め求めることができ、ECU20にマップ又は関数として記憶されている。ステップS403では、このマップ又は関数を用いて、フューエルカット制御の実行中における内管6の下流側突出部に堆積したPMの酸化量kpm2Rrが算出される。
As the temperature Tgout of the exhaust gas flowing out from the
一方、ステップS302において否定判定された場合は、フューエルカット制御が実行されていないため、内管6の下流側突出部に堆積したPMは酸化されない。そのため、この場合、次にステップS404において、内管6の下流側突出部に堆積したPMの酸化量kpm2Rrとして零が算出される。尚、上述したように、空燃比パータベーション制御が実行されたとしても、内管6の下流側突出部に堆積したPMが酸化され難いため、本フローでは、内管6の下流側突出部に堆積したPMが酸化されるのは、フューエルカット制御が実行されているときのみとみなして、内管6の下流側突出部に堆積したPMの酸化量kpm2Rrが算出される。
On the other hand, when a negative determination is made in step S302, the fuel cut control is not executed, and therefore, PM deposited on the downstream protruding portion of the
ステップS403又はS404の処理の次には、ステップS405の処理が実行される。ステップS405においては、下記式(2)を用いて、内管6の下流側突出部におけるPM堆積量cpmRrが算出される。
cpmRr(i)=cpmRr(i−1)+kpm1*c−kpm2Rr・・・式(2)
cpmRr(i):今回のPM堆積量
cpmRr(i−1):前回の本フローの実行により算出されたPM堆積量
kpm1:ステップS401で算出されたPM排出量
c:内燃機関1からのPM排出量に対する内管6の下流側突出部に付着するPMの量の
割合を示す係数(尚、係数cの値は内燃機関1の吸入空気量Gaに応じて可変であってもよい。)
kpm2Fr:ステップS403又はS404で算出されたPMの酸化量
Following the process of step S403 or S404, the process of step S405 is executed. In step S405, the PM deposition amount cpmRr in the downstream protrusion of the
cpmRr (i) = cpmRr (i−1) + kpm1 * c−kpm2Rr (2)
cpmRr (i): Current PM accumulation amount cpmRr (i-1): PM accumulation amount calculated by the previous execution of this flow kpm1: PM emission amount calculated in step S401 c: PM emission from the internal combustion engine 1 A coefficient indicating the ratio of the amount of PM adhering to the protruding portion on the downstream side of the
kpm2Fr: oxidation amount of PM calculated in step S403 or S404
次に、ステップS406において、ステップS405で算出された値cpmRrが零以上であるか否かが判定される。ステップS406において否定判定された場合、次にステップS408において、内管6の下流側突出部におけるPM堆積量cpmRrの算出値として零が算出される。一方、ステップS406において肯定判定された場合、次にステップS407において、内管6の下流側突出部におけるPM堆積量cpmRrの算出値として、ステップS405で算出されたPM堆積量cpmRrが算出される。
Next, in step S406, it is determined whether or not the value cpmRr calculated in step S405 is greater than or equal to zero. If a negative determination is made in step S406, then in step S408, zero is calculated as the calculated value of the PM accumulation amount cpmRr in the downstream protruding portion of the
[空燃比パータベーション制御の制御フロー]
次に、本実施例に係る空燃比パータベーション制御のフローについて図6に基づいて説明する。図6は、本実施例に係る空燃比パータベーション制御のフローを示すフローチャートである。このフローは、ECU20に予め記憶されており、ECU20によって繰り返し実行される。
[Control flow of air-fuel ratio perturbation control]
Next, the flow of air-fuel ratio perturbation control according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing a flow of air-fuel ratio perturbation control according to the present embodiment. This flow is stored in advance in the
本フローでは、ステップS501において、空燃比パータベーション制御が実行されているか否かが判別される。ステップS501において、肯定判定された場合は次にステップS502の処理が実行され、否定判定された場合は本フローの実行は一旦終了される。 In this flow, it is determined in step S501 whether air-fuel ratio perturbation control is being executed. If an affirmative determination is made in step S501, the process of step S502 is executed next. If a negative determination is made, the execution of this flow is temporarily terminated.
ステップS502においては、上述した方法によりそれぞれ算出されECU20に記憶されている、内管6の上流側突出部におけるPM堆積量cpmFr及び内管6の下流側突出部におけるPM堆積量cpmRrが読み込まれる。
In step S502, the PM accumulation amount cpmFr at the upstream protruding portion of the
次に、ステップS503において、第1排気温度センサ23によって検出されるEHC1に流入する排気の温度Tginが、空燃比パータベーション制御が実行されてもEHC1の温度がPMの酸化温度までは上昇しない温度である所定排気温度Tg0より高いか否かが判別される。ステップS503において、肯定判定された場合は次にステップS504の処理が実行され、否定判定された場合はステップS505の処理が実行される。
Next, in step S503, the temperature Tgin of the exhaust gas flowing into the
ステップS504においては、内管6の下流側突出部におけるPM堆積量cpmRrから内管6の上流側突出部におけるPM堆積量cpmFrを減算した値が所定堆積量差Δcpm以上であるか否かが判別される。ステップS504において肯定判定された場合、内管6の上流側突出部におけるPM堆積量cpmFrが内管6の下流側突出部におけるPM堆積量cpmRrよりも所定堆積量差Δcpm以上少なくなったと判断できる。この場合、次にステップS505において、空燃比パータベーション制御の実行が停止される。
In step S504, it is determined whether or not a value obtained by subtracting the PM accumulation amount cpmFr in the upstream protrusion of the
一方、ステップS504において否定判定された場合、内管6の上流側突出部におけるPM堆積量cpmFrは、まだ内管6の下流側突出部におけるPM堆積量cpmRrよりも所定堆積量差Δcpm以上少なくなってはいないと判断できる。この場合、次にステップS506において、空燃比パータベーション制御の実行が継続される。
On the other hand, if a negative determination is made in step S504, the PM accumulation amount cpmFr in the upstream protrusion of the
<実施例3>
本実施例に係る内燃機関の吸排気系及びEHCの構成は実施例1と同様である。また、本実施例においても、実施例1と同様、フューエルカット制御及び空燃比パータベーション制御が実行されることで、EHC1の内管6の突出部に堆積したPMが酸化され除去される。以下、本実施例に係る空燃比パータベーション制御について、実施例1と異なる点について説明する。
<Example 3>
The intake / exhaust system and the EHC configuration of the internal combustion engine according to this embodiment are the same as those in the first embodiment. Also in the present embodiment, as in the first embodiment, by performing fuel cut control and air-fuel ratio perturbation control, PM deposited on the protruding portion of the
[空燃比パータベーション制御]
内燃機関10を搭載した車両の速度が大きいほど、内燃機関10の運転状態が減速運転となりフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間が長くなり易い。そのために、該フューエルカット制御が実行されることによる内管6の下流側突出部に堆積したPMの除去が促進され易い。また、EHC1に流入する排気の温度が高いほど、EHC1の温度も高くなる。そのため、内燃機関1の運転状態が減速運転となりフューエルカット制御が実行されたときに、内管6の下流側突出部に堆積したPMの除去が促進され易い。
[Air-fuel ratio perturbation control]
The higher the speed of the vehicle on which the
そこで、本実施例においては、空燃比パータベーション制御を実行するときに、車速センサに26によって検出される車両の速度及び第1排気温度センサ23によって検出されるEHC1に流入する排気の温度に基づいて、該制御の実行時間の長さを補正する。具体的には、車両の速度が大きいときは車両の速度が小さいときに比べて空燃比パータベーション制御の実行時間を長くする。また、EHC1に流入する排気の温度が高いときは該排気の温度が低いときに比べて空燃比パータベーション制御の実行時間を長くする。
Therefore, in the present embodiment, when the air-fuel ratio perturbation control is executed, the vehicle speed is detected by the
図7は、本実施例に係る、車両の速度(車速)と、空燃比パータベーション制御の実行時間を補正するための補正係数との関係を示す図である。図8は、本実施例に係る、EHC1に流入する排気の温度(流入排気温度)と、空燃比パータベーション制御の実行時間を補正するための補正係数との関係を示す図である。図7又は8に示すように、車両の速度が大きいほど、また、EHC1に流入する排気の温度が高いほど、補正係数の値は大きくなる。そして、本実施例では、これらの補正係数と、予め定められた又はフューエルカット制御の実行時間の積算値に基づいて算出された空燃比パータベーション制御の実行時間の長さとを乗算することで、該空燃比パータベーション制御の実行時間の長さを補正する。これにより、車両の速度が大きいほど、また、EHC1に流入する排気の温度が高いほど、空燃比パータベーション制御の実行時間を長くすることができる。
FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the vehicle speed (vehicle speed) and the correction coefficient for correcting the execution time of the air-fuel ratio perturbation control according to the present embodiment. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the temperature of the exhaust gas flowing into the EHC 1 (inflow exhaust gas temperature) and the correction coefficient for correcting the execution time of the air-fuel ratio perturbation control according to this embodiment. As shown in FIG. 7 or 8, the correction coefficient value increases as the speed of the vehicle increases and as the temperature of the exhaust gas flowing into the
空燃比パータベーション制御の実行時間を長くすると、該空燃比パータベーション制御が実行されることで除去される内管6の上流側突出部に堆積したPMの除去量をより多くすることができる。従って、本実施例によれば、空燃比パータベーション制御の実行終了後にフューエルカット制御が実行された場合に内管6の下流側突出部に堆積したPMの除去が促進され易いときほど、該空燃比パータベーション制御を実行することによる内管6の上流側突出部に堆積したPMの除去を促進させておくことができる。その結果、空燃比パータベーション制御の実行終了後に、EHCの温度がPMの酸化温度以上の状態でフューエルカット制御が実行されることで内管6の下流側突出部に堆積したPMが除去された場合に、内管6の上流側突出部に残留するPM量と内管6の下流側突出部に残留するPM量との差をより小さくすることができる。
If the execution time of the air-fuel ratio perturbation control is lengthened, it is possible to increase the removal amount of PM deposited on the upstream protruding portion of the
尚、本実施例においては、必ずしも、車両の速度及びEHC1に流入する排気の温度の両方に基づいて空燃比パータベーション制御の実行時間を補正する必要はなく、いずれか一方に基づいて該制御の実行時間を補正するようにしてもよい。
In the present embodiment, it is not always necessary to correct the execution time of the air-fuel ratio perturbation control based on both the vehicle speed and the temperature of the exhaust gas flowing into the
[変形例]
ここで、本実施例の変形例について説明する。本変形例においては、空燃比パータベーション制御を実行した場合、実施例2と同様、内管6の上流側突出部におけるPM堆積量が内管6の下流側突出部におけるPM堆積量よりも所定堆積量差以上少なくなるまで、該制御の実行を継続する。
[Modification]
Here, a modification of the present embodiment will be described. In the present modification, when air-fuel ratio perturbation control is performed, the PM accumulation amount at the upstream protrusion of the
そして、本変形例では、空燃比パータベーション制御を実行するときに、車速センサに26によって検出される車両の速度及び第1排気温度センサ23によって検出されるEH
C1に流入する排気の温度に基づいて、所定堆積量差の値を補正する。具体的には、車両の速度が大きいときは車両の速度が小さいときに比べて所定堆積量差を大きくする。また、EHC1に流入する排気の温度が高いときは該排気の温度が低いときに比べて所定堆積量差を大きくする。
In this modification, when the air-fuel ratio perturbation control is executed, the vehicle speed detected by the
Based on the temperature of the exhaust gas flowing into C1, the value of the predetermined accumulation amount difference is corrected. Specifically, when the vehicle speed is high, the predetermined accumulation amount difference is made larger than when the vehicle speed is low. Further, when the temperature of the exhaust gas flowing into the
この場合も、図7に示すような車両の速度に基づいて定まる補正係数及び図8に示すようなEHC1に流入する排気の温度に基づいて定まる補正係数を所定堆積量差に乗算することで、所定堆積量差の値を補正する。これにより、車両の速度が大きいほど、また、EHC1に流入する排気の温度が高いほど、所定堆積量差を大きくすることができる。
Also in this case, the predetermined accumulation amount difference is multiplied by a correction coefficient determined based on the vehicle speed as shown in FIG. 7 and a correction coefficient determined based on the temperature of the exhaust gas flowing into the
所定堆積量差が大きくなると、空燃比パータベーション制御の実行時間が長くなる。そのため、本変形例においても、車両の速度が大きいほど、また、EHC1に流入する排気の温度が高いほど、空燃比パータベーション制御の実行時間を長くすることができる。そのため、上記と同様の効果を得ることができる。
When the predetermined accumulation amount difference increases, the execution time of the air-fuel ratio perturbation control becomes longer. Therefore, also in this modification, the execution time of the air-fuel ratio perturbation control can be lengthened as the speed of the vehicle increases and the temperature of the exhaust gas flowing into the
尚、本変形例においても、必ずしも、車両の速度及びEHC1に流入する排気の温度の両方に基づいて所定堆積量差を補正する必要はなく、いずれか一方に基づいて所定堆積量差を補正するようにしてもよい。
In this modification as well, it is not always necessary to correct the predetermined accumulation amount difference based on both the vehicle speed and the temperature of the exhaust gas flowing into the
また、駆動源として内燃機関と電動モータとを有するハイブリッドシステムを搭載した車両では、車両の減速時に、フューエルカット制御が実行されている内燃機関にドライブシャフトの回転を伝達させることでエンジンブレーキの効果を得るモード(以下、このようなモードをBレンジモードと称する)が選択される場合がある。このようなBレンジモードが選択された場合、フューエルカット制御が実行され易くなる。そのため、EHCの内管の下流側突出部に堆積したPMの除去が促進され易くなる。そこで、Bレンジモードが選択されているときは、空燃比パータベーション制御の実行時間を長くすることで、該空燃比パータベーション制御を実行することによるEHCの内管の上流側突出部に堆積したPMの除去を促進させてもよい。これにより、空燃比パータベーション制御の実行後に内管の上流側突出部に残留するPM量と、フューエルカット制御の実行後に内管の下流側突出部に残留するPM量との差をより小さくすることができる。 In addition, in a vehicle equipped with a hybrid system having an internal combustion engine and an electric motor as a drive source, the effect of engine braking is transmitted by transmitting the rotation of the drive shaft to the internal combustion engine on which fuel cut control is performed when the vehicle is decelerated. (Hereinafter, such a mode is referred to as a B range mode) may be selected. When such a B range mode is selected, the fuel cut control is easily performed. Therefore, the removal of PM deposited on the protruding portion on the downstream side of the EHC inner pipe is facilitated. Therefore, when the B range mode is selected, the air fuel ratio perturbation control is made longer, so that it accumulates in the upstream protruding portion of the inner pipe of the EHC by executing the air fuel ratio perturbation control. PM removal may be promoted. As a result, the difference between the PM amount remaining in the upstream protruding portion of the inner pipe after execution of the air-fuel ratio perturbation control and the PM amount remaining in the downstream protruding portion of the inner pipe after execution of the fuel cut control is made smaller. be able to.
1・・・電気加熱式触媒(EHC)
2・・・排気管
3・・・触媒担体
7・・・電極
10・・内燃機関
11・・吸気管
12・・エアフローメータ
13・・スロットル弁
21・・水温センサ
22・・空燃比センサ
23・・第1排気温度センサ
24・・第2排気温度センサ
25・・アクセル開度センサ
26・・車速センサ
27・・供給電力制御部
31・・三元触媒
1 ... Electric heating catalyst (EHC)
2 ... exhaust pipe 3 ... catalyst carrier 7 ...
Claims (7)
通常運転時には空燃比が理論空燃比近傍に制御される内燃機関の制御システムであって、
減速運転時に前記内燃機関における燃料噴射を停止するフューエルカット制御を実行するフューエルカット制御実行部と、
前記電気加熱式触媒の前記絶縁部材の端部に堆積した粒子状物質を酸化させるべく、前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリッチな空燃比と理論空燃比よりリーンな空燃比との間で所定の周期で変動させる空燃比パータベーション制御を実行する空燃比パータベーション制御実行部と、
前記空燃比パータベーション制御実行部による前回の空燃比パータベーション制御の実行終了後における、前記電気加熱式触媒の温度が粒子状物質の酸化温度以上の状態で前記フューエルカット制御実行部によってフューエルカット制御が実行されたときの該制御の実行時間の積算値又はその実行回数に基づいて、前記空燃比パータベーション制御実行部による次の空燃比パータベーション制御の実行時期、空燃比の振幅、又は、実行時間の長さの少なくともいずれかを調整する内燃機関の制御システム。 Electric heating comprising: a heating element that generates heat when energized and heats the catalyst by generating heat; a case that houses the heating element; and an insulating member that is provided between the heating element and the case to insulate electricity. Type catalyst is provided in the exhaust passage,
An internal combustion engine control system in which the air-fuel ratio is controlled in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio during normal operation,
A fuel cut control execution unit for executing fuel cut control for stopping fuel injection in the internal combustion engine during deceleration operation;
The air-fuel ratio of the internal combustion engine is set between an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio and an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio in order to oxidize particulate matter deposited on the end of the insulating member of the electrically heated catalyst. An air-fuel ratio perturbation control execution unit for executing air-fuel ratio perturbation control that fluctuates in a predetermined cycle at
Fuel cut control is performed by the fuel cut control execution unit when the temperature of the electrically heated catalyst is equal to or higher than the oxidation temperature of the particulate matter after the previous execution of the air / fuel ratio perturbation control by the air / fuel ratio perturbation control execution unit. The execution time of the next air-fuel ratio perturbation control by the air-fuel ratio perturbation control execution unit, the amplitude of the air-fuel ratio, or the execution based on the integrated value of the execution time of the control or the number of executions thereof An internal combustion engine control system that adjusts at least one of the lengths of time.
いときは該車両の速度が小さいときに比べて、又は、前記電気加熱式触媒に流入する排気の温度が高いときは該排気の温度が低いときに比べて、前記空燃比パータベーション制御の実行時間を長くする請求項1から5のいずれか一項に記載の内燃機関の制御システム。 When the speed of the vehicle on which the air-fuel ratio perturbation control execution unit is mounted is high, the speed of the exhaust gas flowing into the electrically heated catalyst is higher when the speed of the vehicle is low or when the speed of the vehicle is low. 6. The control system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein an execution time of the air-fuel ratio perturbation control is made longer than when the temperature of the exhaust gas is low.
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