JP2014231792A - Engine controller and engine control method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は車両に搭載されるエンジンの制御装置及び制御方法に関する。 The present invention relates to a control device and a control method for an engine mounted on a vehicle.
エンジンの排気浄化装置として、三元触媒及びNOx吸着触媒が用いられている。NOx吸着触媒は、排ガス中の酸素濃度が過多である場合にNOxを吸着し、酸素濃度が低下するとNOxを放出する。この特性を利用して、三元触媒及びNOx吸着触媒を隣接して配置することで、空燃比状態がリーンの場合はNOxを吸着し、空燃比状態がストイキまたはリッチとなった場合にNOxを放出して三元触媒により浄化還元させている。 A three-way catalyst and a NOx adsorption catalyst are used as an engine exhaust purification device. The NOx adsorption catalyst adsorbs NOx when the oxygen concentration in the exhaust gas is excessive, and releases NOx when the oxygen concentration decreases. By utilizing this characteristic, the three-way catalyst and the NOx adsorption catalyst are arranged adjacent to each other so that NOx is adsorbed when the air-fuel ratio is lean, and NOx is adsorbed when the air-fuel ratio becomes stoichiometric or rich. Released and purified and reduced by a three-way catalyst.
このような排気浄化装置を備えるエンジンの制御において、低負荷時に燃料カットを行った場合には、吸気された低温の空気がそのまま排気されるため、触媒の酸素ストレージ量が増加すると共に、触媒の温度が低下して触媒の浄化性能が低下する。これを防止するために、燃料カット時に触媒温度が低下したことを判定した場合に、燃料カットを終了して、空燃比をリッチに制御するエンジンの燃料制御装置(特許文献1参照)が知られている。 In the control of an engine equipped with such an exhaust purification device, when fuel cut is performed at low load, the intake low temperature air is exhausted as it is. The temperature decreases and the purification performance of the catalyst decreases. In order to prevent this, when it is determined that the catalyst temperature has decreased during fuel cut, there is known an engine fuel control device (see Patent Document 1) that ends the fuel cut and controls the air-fuel ratio to be rich. ing.
前述の従来技術では、触媒の酸素ストレージ量の適正化と触媒温度を低下させない目的で、燃料カットを終了したときに空燃比をリッチに変更している。このため、排気中の粒子状物質(PM)及び粒子状物質個数濃度(PN)が増加する。また、燃料がリッチとなることで、排気中のCOが増加する。これらが増加することにより、触媒の浄化効率が低下するという問題がある。 In the above-described conventional technology, the air-fuel ratio is changed to rich when the fuel cut is completed for the purpose of optimizing the oxygen storage amount of the catalyst and not reducing the catalyst temperature. For this reason, the particulate matter (PM) and the particulate matter number concentration (PN) in the exhaust gas increase. Moreover, CO in exhaust gas increases because the fuel becomes rich. When these increase, there exists a problem that the purification efficiency of a catalyst falls.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされてものであり、燃料カットを行うことで燃費を向上させるエンジンにおいて、燃料カットを終了して燃料を再び噴射するときにも、触媒の浄化効率を低下させないエンジンの制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and in an engine that improves fuel efficiency by performing fuel cut, the catalyst purification efficiency can also be achieved when fuel cut is terminated and fuel is injected again. An object of the present invention is to provide an engine control device that does not lower the engine.
本発明は、車両を駆動し、排気を浄化する触媒と、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射装置とが備えられたエンジンにおいて、前記燃料噴射装置を制御して前記エンジンの動作を制御するエンジンの制御装置に適用される。前記制御装置は、車両の運転状態に基づき、前記燃料噴射装置の燃料噴射を停止する燃料停止手段を備え、燃料停止手段により前記気筒への燃料の噴射が停止された後、燃料の噴射を再開する場合は、前記車両の運転状態に基づいて、前記エンジンが理論空燃比または希薄燃焼となるように決定した噴射量で、前記燃料噴射装置に燃料を噴射させると共に、気筒の排気行程で、前記燃料噴射装置に燃料を噴射させることを特徴とする。 The present invention relates to an engine provided with a catalyst for driving a vehicle and purifying exhaust gas, and a fuel injection device for injecting fuel into a cylinder. The engine controls the operation of the engine by controlling the fuel injection device. It is applied to the control device. The control device includes fuel stop means for stopping fuel injection of the fuel injection device based on a driving state of the vehicle, and restarts fuel injection after fuel injection to the cylinder is stopped by the fuel stop means. In the case where the engine is operated, the fuel is injected into the fuel injection device at an injection amount determined so that the engine is in the stoichiometric air-fuel ratio or lean combustion based on the operation state of the vehicle, and in the exhaust stroke of the cylinder, Fuel is injected into the fuel injection device.
本発明によれば、排気行程で所定量の燃料を噴射してこれを触媒において活性化させることにより、燃料カットのため過多となった触媒の酸素ストレージ量を適正な量に戻すことができるので、触媒を活性化させることができ、触媒の浄化効率を低下させることがない。このとき、エンジンを理論空燃比または希薄燃焼で駆動させるので、排ガスのPMやPNを増加させることがない。 According to the present invention, by injecting a predetermined amount of fuel in the exhaust stroke and activating it in the catalyst, the oxygen storage amount of the catalyst that has become excessive due to fuel cut can be returned to an appropriate amount. The catalyst can be activated and the purification efficiency of the catalyst is not reduced. At this time, since the engine is driven by the stoichiometric air-fuel ratio or lean combustion, PM and PN of the exhaust gas are not increased.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態のエンジン10を中心としたエンジン制御システム1の構成を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an
エンジン10は、シリンダブロック11とシリンダヘッド12とから構成される。エンジン10は、シリンダ(気筒)13において吸気管20からの空気に燃料を噴射すると共にこれを圧縮、燃焼させることでピストン14を押し下げ、クランクシャフト15を回転させて駆動力を得る。燃焼後の排ガスは、排気管30から排出される。エンジン10は例えばディーゼルエンジンである。
The
エンジン10の駆動はエンジンコントロールユニット(ECU)50により制御される。
Driving of the
シリンダヘッド12には、吸気弁25と、排気弁35と、直噴インジェクタ41と、点火プラグ42とが備えられる。シリンダブロック11には、冷却水が流通するウォータージャケット16が形成され、冷却水の温度を検出する水温センサ17が備えられる。クランクシャフト15には、クランクシャフトの回転位置を検出するクランク角センサ18が備えられる。
The
吸気管20には、エアフィルタ21と、エアフロメータ22と、電制スロットル弁23と、コレクタ24とが備えられる。吸気管20は、シリンダヘッド12の吸気弁25を介して気筒13へと連通する。
The
エアフィルタ21は、吸気中の塵埃を除去する。エアフロメータ22は吸気管を流れ気筒13に吸気される吸気空気量Qaを検出する。電制スロットル弁23は、ECU50により制御され、吸気空気量Qaを制御する。コレクタ24は吸気管20の途中で断面積が変化する構造を有し、吸気慣性効果を向上させる。
The
排気管30には、空燃比センサ31と、触媒32と、触媒温度センサ33とが備えられる。排気管30は、シリンダヘッド12の排気弁35を介して気筒13へと連通する。
The
空燃比センサ31は、排ガス中の酸素濃度を検出し、検出された値に基づいてエンジン10の空燃比AFを検出する。触媒32は、排ガス中のNOx、CO、HC等を酸化、還元することにより無害な窒素、水、二酸化炭素等へと浄化する。触媒温度センサ33は、触媒32の触媒温度Tcatを検出する。
The air-
触媒32は、NOx吸着触媒と三元触媒とを備えている。NOx吸着触媒は、排ガス中の酸素濃度が高い場合にNOxを吸着し、酸素濃度が低下するとNOxを放出する特性を有する。この特性を利用して、触媒32において、NOx吸着触媒及び三元触媒を隣接して配置して、空燃比状態がリーンの場合はNOxを吸着し、空燃比状態がストイキまたはリッチとなった場合にNOxを放出させる。このとき、三元触媒により排ガス中のHC、CO等とNOxが反応することで、H2O、N2、CO2等の無害な物質へと還元、浄化される。
The
ECU50は、エアフロメータ22、水温センサ17、クランク角センサ18、空燃比センサ31、触媒温度センサ33及びスロットル及びアクセル開度センサ51等が検出した信号を取得する。ECU50は、これら取得した各信号に基づいて、電制スロットル弁23の開度と燃料噴射のタイミング及びパルス幅とを決定する。この決定に基づいて電制スロットル弁23及び直噴インジェクタ41を制御することにより、エンジン10の動作を制御する。
The
次に、このように構成されたエンジン制御システム1の動作を説明する。
Next, the operation of the
本発明の実施形態のエンジン制御システム1は、NOx吸着触媒及び三元触媒とから構成される触媒32の触媒温度及び酸素ストレージ量によってもエンジン10の制御を行う。
The
ECU50は、前述のように、エアフロメータ22、水温センサ17、クランク角センサ18、空燃比センサ31、触媒温度センサ33及びスロットル及びアクセル開度センサ51からの信号に基づいてエンジン10を制御する。
As described above, the ECU 50 controls the
走行中、燃費向上のためエンジン10への燃料の供給を停止する燃料カットが行われる。例えば走行中にアクセルペダルの足離し(アクセルOFF)された場合など、車両は慣性により走行するためエンジン10の駆動力は必要ない。燃料カットを行う場合は、ECU50は、直噴インジェクタ41を制御して燃料の供給を停止する。このとき、エンジン10においては、気筒13では燃焼が起こらず、吸気管20から空気がそのまま排気管30へと排気される。
During traveling, a fuel cut is performed to stop the supply of fuel to the
燃料カットの後、アクセルペダルが踏み込まれるなど加速が要求された場合は、ECU50は再び燃料を供給して、エンジン10を駆動させる。
When acceleration is requested, for example, when the accelerator pedal is depressed after the fuel cut, the
燃料カットの間は、吸気管20から吸気された空気がそのまま排気管30へと排気されるため、触媒32の温度が低下する。触媒32の温度が低下すると触媒の浄化効率が低下する。また、燃料カットの間は、吸気された空気がそのまま排気管30へと排気されるため、酸素が消費されず、NOx吸着触媒の酸素ストレージ量が過多となる。
During the fuel cut, the air taken in from the
このため、燃料カットの後、燃料を供給してエンジン10の駆動を再開した場合には、触媒32の温度が低下しているため、触媒の浄化効率が低下する。さらに、NOx吸着触媒の酸素ストレージ量が過多となった場合は、NOxの吸着量が低下すため、触媒32の活性が低いことと併せて、特にNOxの浄化効率が低下する。
For this reason, when fuel is supplied and the driving of the
これに対して、燃料カットリカバー時の燃料をリッチ化して、触媒32の温度を上昇させ酸素ストレージ量を減少させることができる。しかし、燃料のリッチ化により、PM、PN、CO等が増加する可能性がある。
On the other hand, the fuel at the time of fuel cut recovery can be enriched to increase the temperature of the
本発明の実施形態では、次のような制御を行うことによって、燃料カット後の燃料カットリカバーにおいて、触媒32の浄化効率を向上させると共に、PM、PN、CO等の増加を抑制するように構成した。
In the embodiment of the present invention, the following control is performed to improve the purification efficiency of the
図2は、本発明の実施形態のECU50が実行する燃料供給制御のフローチャートである。このフローチャートは、ECU50において実行される他の処理と並行して所定の周期(例えば10ms)で実行される。
FIG. 2 is a flowchart of fuel supply control executed by the
まず、図2に示すフローチャートが実行されると、ステップS1において、ECU50は、アクセル開度センサ51からアクセル開度APOを、エアフロメータ22から吸入空気量Qaを、クランク角センサ18からエンジン回転速度Neを取得する。また、ECU50は、空燃比センサ31から空燃比AFを、触媒温度センサ33から触媒温度Tcatを取得する。なお、触媒温度Tcatは、吸入空気量Qa、エンジン回転速度Ne及び水温センサ17が検出したエンジン冷却水温度に基づいて推定してもよい。
When the flowchart shown in FIG. 2 is executed, in step S1, the
次に、ステップS2において、ECU50は、吸入空気量Qaとエンジン回転速度Neとに基づいて、予め記憶されている燃料噴射マップに基づいて、基本燃料噴射パルス幅Tpを算出する。基本燃料噴射パルス幅Tpは、吸入空気量Qaとエンジン回転速度Neとで求まるエンジン10の動作が、理論空燃比となるように決定される。
Next, in step S2, the
次に、ステップS3において、ECU50は、吸入空気量Qaとエンジン回転速度Neと空燃比AFとに基づいて、触媒32における酸素ストレージ量OSCを算出する。吸入空気量Qaは排ガス流量とほぼ等しいので、排ガス流量と空燃比AFとから、触媒32に流入する酸素量又は触媒32の酸素を消費する還元剤(例えば、HC、CO等)の量を推定できる。ECU50は、これらの値に基づいて触媒32における酸素の量を積算することにより、酸素ストレージ量OSCを算出する。
Next, in step S3, the
次に、ステップS4において、ECU50は、燃料カットフラグfFCが0であるか否かを判定する。燃料カットフラグfFCは、燃料カットが実行されるときに1がセットされ、燃料カットが実行されないときはリセットされて0となる。なお、エンジン10の始動時には燃料カットフラグfFCはリセットされて0となっている。
Next, in step S4, the
燃料カットフラグfFCがリセットされている(0である)場合は、ステップS5に移行し、燃料カットフラグfFCに1がセットされている場合は、ステップS7に移行する。 If the fuel cut flag fFC is reset (0), the process proceeds to step S5, and if 1 is set in the fuel cut flag fFC, the process proceeds to step S7.
燃料カットフラグfFCがリセットされている場合は、ステップS5において、ECU50は、燃料カットを実行する条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、ステップS1で取得したアクセル開度APOが0よりも大きい場合、又は、ステップS1で取得したエンジン回転速度Neが燃料カット実行許可回転速度Neth1よりも小さい場合は、ECU50は燃料カット実行条件が不成立であると判定する。この場合は、燃料カットフラグfFCが0のまま、ステップS6に移行する。なお、燃料カット実行許可回転速度Neth1は、例えばエンジン10の最低回転速度付近に設定される。
When the fuel cut flag fFC is reset, in step S5, the
アクセル開度APOが0、かつ、エンジン回転速度Neが燃料カット実行許可回転速度Neth1以上である場合は、ECU50は燃料カット実行条件が成立したと判定して、ステップS8に移行する。
If the accelerator opening APO is 0 and the engine rotational speed Ne is equal to or higher than the fuel cut execution permission rotational speed Neth1, the
ステップS6では、燃料カットを行わず、エンジン10の駆動が行われる。ECU50は、ステップS2で取得した基本燃料噴射パルス幅Tpに、空燃比フィードバック補正係数αを乗じて燃料噴射パルス幅Tiを算出する。
In step S6, the
燃料噴射パルス幅Tiは、吸気行程中に行われる通常の燃料噴射であって、ECU50が直噴インジェクタ41に実際に指令する駆動パルスの幅である。空燃比フィードバック補正係数αは、触媒32における酸素ストレージ量OSCが50[%]になるように、現在の酸素ストレージ量OSCと50[%]との偏差に応じて算出される。なお、エンジン10のいずれかの気筒において排気行程における燃料噴射(排気行程噴射)を行うことが設定されている場合(排気行程燃料噴射パルス幅Texhが0以外に設定されている場合)は、α=1に設定される。
The fuel injection pulse width Ti is normal fuel injection performed during the intake stroke, and is the width of the drive pulse that the
このステップS6の処理の後、図2に示すフローチャートの処理を一旦終了して、他の処理に戻る。 After the process of step S6, the process of the flowchart shown in FIG. 2 is temporarily terminated and the process returns to the other processes.
ステップS4において燃料カットフラグfFCが1にセットされている場合は、ステップS7に移行して、ECU50は、燃料カットを継続して実行する条件が成立したか否かを判定する。具体的には、ステップS1で取得したアクセル開度APOが0、かつ、ステップS1で取得したエンジン回転速度Neが燃料カットリカバー回転速度Neth2よりも大きい場合は、ECU50は、燃料カットを継続して実行すると判定する。この場合は、燃料カットフラグが1にセットされたまま、ステップS8に移行する。
When the fuel cut flag fFC is set to 1 in step S4, the process proceeds to step S7, and the
アクセル開度APOが0よりも大きい場合、又は、エンジン回転速度Neが燃料カットリカバー回転速度Neth2よりも小さい場合は、ECU50は、燃料カット実行条件が不成立であると判定する。この場合は、ECU50は、燃料カットリカバー条件が成立した判定して、ステップS10に移行する。
When the accelerator opening APO is larger than 0, or when the engine rotational speed Ne is smaller than the fuel cut recovery rotational speed Neth2, the
なお、燃料カットリカバー回転速度Neth2は、燃料カット実行許可回転速度Neth1よりも大きな値に設定される。 The fuel cut recovery rotational speed Neth2 is set to a value larger than the fuel cut execution permission rotational speed Neth1.
燃料カットを継続して実行すると判定した場合は、ステップS8に移行し、ECU50は、燃料カットフラグfFCが1にセットされていない場合は1にセットする。次に、ステップS9に移行し、ECU50は、燃料噴射パルス幅Tiを0に設定する。これにより直噴インジェクタ41から燃料が噴射されなくなり、燃料カットが行われる。
When it is determined that the fuel cut is to be continuously executed, the process proceeds to step S8, and the
このステップS9の処理の後、図2に示すフローチャートの処理を一旦終了して、他の処理に戻る。 After the process of step S9, the process of the flowchart shown in FIG. 2 is temporarily terminated and the process returns to the other processes.
ステップS7で燃料カットリカバー条件が成立したと判定された場合は、ステップS10に移行し、燃料カットリカバー処理を行う。まず、ECU50は、燃料カットフラグfFCをリセットして0に設定する。
When it is determined in step S7 that the fuel cut recovery condition is satisfied, the process proceeds to step S10, and the fuel cut recovery process is performed. First, the
次に、ステップS11では、ECU50は、ステップS3で算出した現在の酸素ストレージ量OSCに基づいて、OSC要求増量分パルス幅Toscを算出する。OSC要求増量分パルス幅Toscは、燃料カットの実行により過多となった触媒32の酸素ストレージ量OSCを50[%]に戻すために必要な燃料噴射量を規定する燃料噴射パルス幅である。ECU50は、予め記憶されているマップを参照して、酸素ストレージ量OSCに対応するOSC要求増量分パルス幅Toscを算出する。
Next, in step S11, the
次に、ステップS12において、ECU50は、決定したOSC要求増量分パルス幅Toscが、直噴インジェクタ41の最小燃料噴射パルス幅Tminよりも大きいか否かを判断する。
Next, in step S <b> 12, the
直噴インジェクタ41は、燃料噴射パルス幅が最小燃料噴射パルス幅Tminより短くなると正確な量の燃料を噴射することができない。そこで、ECU50は、ステップS11で決定されたOSC要求増量分パルス幅Toscが最小燃料噴射パルス幅Tminよりも大きいか否かを判定する。
The
OSC要求増量分パルス幅Toscが最小燃料噴射パルス幅Tminよりも大きいと判定した場合は、直噴インジェクタ41によりOSC要求増量分パルス幅Toscによる燃料噴射を正確に制御できる。この場合はステップS13に移行する。OSC要求増量分パルス幅Toscが最小燃料噴射パルス幅Tmin以下であると判定した場合は、直噴インジェクタ41によりOSC要求増量分パルス幅Toscによる燃料噴射が正確に制御できない。この場合はステップS17に移行する。
When it is determined that the OSC required increase pulse width Tosc is larger than the minimum fuel injection pulse width Tmin, the
ステップS13では、ECU50は、ステップS1で取得した触媒温度Tcatが、所定温度Tcatthよりも高いか否かを判定する。なお、所定温度Tcatthは例えば600℃程度に設定される。
In step S13, the
触媒32は、触媒温度Tcatが高いほど触媒の活性度が高まり、排気の浄化効率が向上する。ステップS13において、触媒温度Tcatが所定温度Tcatthより高い場合は、排気温度が低い場合にも触媒32が十分に活性化して必要な反応を起こすことができる。すなわち、温度の低い空気と共にポスト噴射された燃料が触媒32に流入した場合にも、触媒32において、燃料とストレージ酸素との反応が起こり、酸素ストレージ量OSCを所望の値(50[%])に戻すことができる。
In the
この場合は、ステップS14に移行し、ECU50は、燃料カットリカバー条件が成立してから最も早く排気行程となる気筒の排気行程燃料噴射パルス幅Texhを、OSC要求増量分パルス幅Toscに設定する。これにより、燃料カットリカバー条件が成立してから最も早く排気行程となる気筒の排気行程で、排気行程噴射が実行される。
In this case, the process proceeds to step S14, and the
排気行程噴射された燃料は、温度の低い空気と共に排気浄化触媒へ流入する。触媒32では、触媒温度Tcatが所定温度Tcatthより高いので、燃料とストレージ酸素との反応が起こり、酸素ストレージ量OSCを所望の値(50[%])に戻すことができる。排気行程噴射を実施した後は、ECU50は、当該気筒の排気行程燃料噴射パルス幅Texhを0にリセットする。
The fuel injected in the exhaust stroke flows into the exhaust purification catalyst together with air having a low temperature. In the
一方、ステップS13において、触媒温度Tcatが所定温度Tcatth以下の場合は、触媒32が十分に活性化されていない。そのため、触媒32において十分な反応を起こすために、温度の高い既燃ガスを排ガスとして送る。
On the other hand, in step S13, when the catalyst temperature Tcat is equal to or lower than the predetermined temperature Tcatth, the
この場合はステップS15に移行し、ECU50は、燃料カットリカバー条件が成立してから最も早く燃焼する気筒の排気行程燃料噴射パルス幅Texhを、OSC要求増量分パルス幅Toscに設定する。これにより、燃料カットリカバー条件が成立してから最も早く燃焼する気筒で排気行程噴射が実行される。
In this case, the process proceeds to step S15, and the
この場合、排気行程噴射に先立って吸気行程噴射が行われ、当該吸気行程噴射燃料が燃焼した後の既燃ガス中に排気行程噴射が行われるので、温度の高い排ガスと共に燃料が触媒32に送られる。これにより、触媒32の温度が低い場合にも、温度が高い排ガスにより触媒32が活性される。この結果、触媒32において、燃料とストレージ酸素との反応が起こり、酸素ストレージ量OSCを所望の値(50[%])に戻すことができる。排気行程噴射を実施した後は、ECU50は、当該気筒の排気行程燃料噴射パルス幅Texhを0にリセットする。
In this case, the intake stroke injection is performed prior to the exhaust stroke injection, and the exhaust stroke injection is performed in the burned gas after the intake stroke injected fuel burns, so that the fuel is sent to the
これらステップS14又はステップS15の処理の後、ステップS16に移行する。ECU50は、燃料噴射パルス幅Tiを基本燃料噴射パルス幅Tpに設定する。すなわち、エンジン10に理論空燃比に対応する燃料を噴射して、エンジン10を運転する。このとき、ECU50は、ステップS11で設定された排気口燃料噴射パルス幅Tcosで、排気行程燃料噴射を行うように制御する。排気行程噴射が行われる気筒は、最も早く排気行程となる気筒、または、最も早く燃焼する気筒のいずれかである。このステップS16の処理の後、図2に示すフローチャートの処理を一旦終了して、他の処理に戻る。
After the process of step S14 or step S15, the process proceeds to step S16. The
なお、ステップS16において、理論空燃比(基本燃料噴射パルス幅Tp)とするのではなく、車両の運転状態に基づいてリーン燃焼(希薄燃焼)とするように燃料噴射パルス幅Tiを決定してもよい。排気行程噴射により触媒32の酸素ストレージ量を適正に戻すことができるので、エンジン10を駆動するための燃料はどのように設定してもよい。燃料噴射量を理論空燃比又はリーン燃焼とすることにより、エンジン10の再始動の燃料のリッチ化を抑制してPM、PN、COの発生を抑制することができる。
Note that, in step S16, the fuel injection pulse width Ti is determined not to be the stoichiometric air-fuel ratio (basic fuel injection pulse width Tp) but to perform lean combustion (lean combustion) based on the operating state of the vehicle. Good. Since the oxygen storage amount of the
前述のステップS12において、OSC要求増量分パルス幅Toscが最小燃料噴射パルス幅Tmin以下と判定した場合は、ステップS17に移行する。 If it is determined in step S12 that the OSC required increase pulse width Tosc is equal to or smaller than the minimum fuel injection pulse width Tmin, the process proceeds to step S17.
OSC要求増量分パルス幅Toscがインジェクタの最小燃料噴射パルス幅Tminより短い場合は噴射量が正確に制御できない。そのため、OSC要求増量分パルス幅Toscを排気行程燃料噴射パルス幅Texhに設定することができない。そこで、ステップS17において、ECU50は、全気筒の排気行程燃料噴射パルス幅Texhを0に設定して、排気行程噴射を行わないように設定する。
When the OSC required increase amount pulse width Tosc is shorter than the minimum fuel injection pulse width Tmin of the injector, the injection amount cannot be accurately controlled. Therefore, the OSC required increase amount pulse width Tosc cannot be set to the exhaust stroke fuel injection pulse width Texh. Therefore, in step S17, the
次に、ステップS18に移行して、ECU50は、基本燃料噴射パルス幅TpにOSC要求増量分パルス幅Toscを加えて燃料噴射パルス幅Tiを算出する。これにより、燃料カットリカバー条件が成立してから最も早く燃焼する気筒の吸気行程噴射が増量される。この場合、OSC要求増量分パルス幅Toscは短いので、吸気行程噴射によって形成される燃焼混合気の空燃比がリッチ限界を超えることはない。このステップS9の処理の後、図2に示すフローチャートの処理を一旦終了して、他の処理に戻る。
Next, in step S18, the
なお、燃焼混合気のリッチ化によってPMが増加する可能性があるので、OSC要求増量分パルス幅Toscを分割して、複数回の吸気行程噴射に上乗せするようにしてもよい。 Since PM may increase due to the enrichment of the combustion air-fuel mixture, the pulse width Tosc corresponding to the OSC required increase amount may be divided and added to a plurality of intake stroke injections.
このような制御によって、燃料カット後の燃料カットリカバー時の制御において、排気行程噴射により、触媒32の酸素ストレージ量OSCを、速やかに適切な値(50[%])へと戻すことができる。
By such control, in the control at the time of fuel cut recovery after fuel cut, the oxygen storage amount OSC of the
このとき、エンジン10を駆動させるための燃料噴射量は理論空燃比又はリーン燃焼とすることができるため、エンジン10に供給される燃料をリッチとすることがないので、排気中のPM、PM、CO等の増加を抑制することができる。
At this time, since the fuel injection amount for driving the
図3は、本発明の実施形態の燃料カット及び燃料カットリカバーの説明図である。なお、図3から図5において、エンジン10が四気筒である場合の例を示す。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the fuel cut and the fuel cut recover according to the embodiment of the present invention. 3 to 5 show examples in which the
図3(A)は、燃料カットが行われていない通常のエンジン10の運転状態を示す。気筒1、気筒2、気筒3及び気筒4において、それぞれ、吸気行程IN、圧縮行程COMP、燃焼行程COMB及び排気行程EXが、順次行われる。各気筒の吸気行程において、直噴インジェクタ41から気筒13内へと噴射が行われる。燃料の噴射量はパルス幅により制御され、このパルス幅は前述のように燃料噴射パルス幅Tiに設定される。
FIG. 3A shows a normal operation state of the
図3(B)は、燃料カットが行われた場合のエンジン10の運転状態を示す。
FIG. 3B shows the operation state of the
図2のステップS5又はステップS7の処理において、燃料カットを行うと判定した場合は、図2のステップS9において、燃料噴射パルス幅Tiが0にリセットされる。これにより、各気筒に燃料が噴射されず、燃料カットが実行される。 If it is determined in step S5 or step S7 in FIG. 2 that fuel cut is to be performed, the fuel injection pulse width Ti is reset to 0 in step S9 in FIG. Thereby, fuel is not injected into each cylinder, and fuel cut is executed.
図3(C)は、燃料カット後の、燃料カットリカバーのときのエンジン10の運転状態を示す。
FIG. 3C shows the operating state of the
タイミングt1において、図2のステップS7において燃料カットリカバー条件が成立した場合は、図2のステップS10からS16で説明した燃料カットリカバー処理が実行される。ECU50は、ステップS11において酸素ストレージ量OSCに基づいてOSC要求増量分パルス幅Toscを決定し、ステップS12及びステップS13の判定がいずれもYESであれば、ステップS14の処理を実行する。すなわち、最も早く排気行程となる気筒(図3(C)の例では気筒1)において、排気行程燃料噴射パルス幅TexhをOSC要求増量分パルス幅Toscに設定し、排気行程噴射を行う。
At timing t1, when the fuel cut recovery condition is satisfied in step S7 in FIG. 2, the fuel cut recovery process described in steps S10 to S16 in FIG. 2 is executed. In step S11, the
このとき、各気筒における燃料カットリカバーの燃料噴射量は、理論空燃比またはリーン燃焼に対応して設定された基本燃料噴射パルスTpに設定されるので、燃料カットリカバー時の排ガスにPM、PN、CO等が増加することが抑制される。 At this time, the fuel injection amount of the fuel cut recovery in each cylinder is set to the basic fuel injection pulse Tp set corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio or lean combustion. Therefore, PM, PN, An increase in CO and the like is suppressed.
図4は、本発明の実施形態の燃料カットリカバーの説明図である。図4の例は、図2のステップS13において、触媒温度Tcatが所定温度Tcatth以下である場合の例を示す。 FIG. 4 is an explanatory diagram of the fuel cut recover according to the embodiment of the present invention. The example of FIG. 4 shows an example when the catalyst temperature Tcat is equal to or lower than the predetermined temperature Tcatth in step S13 of FIG.
触媒温度Tcatが所定温度Tcatth以下である場合は、S13の判定がNOとなり、ステップS15の処理が実行される。すなわち、最も早く燃焼行程となる気筒(図4例では気筒2)において、排気行程燃料噴射パルス幅TexhをOSC要求増量分パルス幅Toscに設定し、排気行程噴射を行う。
If the catalyst temperature Tcat is equal to or lower than the predetermined temperature Tcatth, the determination in S13 is NO and the process in step S15 is executed. That is, in the cylinder that becomes the earliest combustion stroke (
この場合、エンジン10で燃焼した後の既燃ガス中に排気行程噴射が行われるので、温度の高い排ガスと共に燃料が触媒32に送られる。これにより、触媒32の温度が低い場合にも、温度が高い排ガスにより触媒32が活性され酸素ストレージ量OSCを所望の値(50[%])に戻すことができる。
In this case, since the exhaust stroke injection is performed in the burned gas after burning in the
図4においても、図3(C)と同様に、各気筒における燃料カットリカバーの燃料噴射量は、理論空燃比またはリーン燃焼に対応して設定された基本燃料噴射パルスTpに設定されるので、燃料カットリカバー時の排ガスにPM、PN、CO等が増加することが抑制される。 Also in FIG. 4, as in FIG. 3C, the fuel injection amount of the fuel cut recovery in each cylinder is set to the basic fuel injection pulse Tp set corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio or lean combustion. An increase in PM, PN, CO and the like in the exhaust gas during fuel cut recovery is suppressed.
図5は、本発明の実施形態の燃料カットリカバーの説明図である。図5の例は、図2のステップS12において、OSC要求増量分パルス幅Toscが最小燃料噴射パルス幅Tmin以下と判定した場合の例を示す。 FIG. 5 is an explanatory diagram of the fuel cut recover according to the embodiment of the present invention. The example of FIG. 5 shows an example when it is determined in step S12 of FIG. 2 that the OSC required increase pulse width Tosc is equal to or smaller than the minimum fuel injection pulse width Tmin.
OSC要求増量分パルス幅Toscがインジェクタの最小燃料噴射パルス幅Tminより短い場合は、燃料の噴射量を正確に制御できない。そこで、ECU50は、全気筒の排気行程燃料噴射パルス幅Texhを0に設定して、排気行程噴射を行わないように設定する。
When the OSC required increase amount pulse width Tosc is shorter than the minimum fuel injection pulse width Tmin of the injector, the fuel injection amount cannot be accurately controlled. Therefore, the
そして、ECU50は、基本燃料噴射パルス幅TpにOSC要求増量分パルス幅Toscを加えて燃料噴射パルス幅Tiを算出する。これにより、燃料カットリカバー条件が成立してから最も早く燃焼する気筒の吸気行程噴射が増量される。この増量された燃料により、触媒32の酸素ストレージ量を適正に制御する。なお、OSC要求増量分パルス幅Toscは短いので、吸気行程噴射によって形成される燃焼混合気の空燃比がリッチ限界を超えることはなく、PM、PN、COが増加することが抑制される。
Then, the
図6は、本発明の実施形態の燃料カットリカバーの説明図である。図6に示す例は、図3(C)の変形例であり、排気行程噴射のタイミングの制御に関わる。 FIG. 6 is an explanatory diagram of the fuel cut recover according to the embodiment of the present invention. The example shown in FIG. 6 is a modification of FIG. 3C and is related to the control of the exhaust stroke injection timing.
ECU50は、直噴インジェクタ41を制御して吸気行程噴射及び排気行程噴射を行う。これらの噴射タイミングは、ECU50の内部で実行される制御タイマに基づいて決定される。
The
吸気行程噴射及び排気行程噴射は、類似のタイミングでそれぞれ個別に実行される。そこで、図6に示す例では、他の気筒13の吸気行程噴射と同じタイミング(タイミングtx)で排気行程噴射を行うように構成した。
The intake stroke injection and the exhaust stroke injection are individually executed at similar timings. Therefore, in the example shown in FIG. 6, the exhaust stroke injection is performed at the same timing (timing tx) as the intake stroke injection of the
燃料噴射時期を制御するにために、制御タイマが必要となる。ECUは、各気筒13において、制御タイマに基づいて燃料噴射時期を決定している。このとき、吸気行程噴射だけであれば、異なる気筒13の燃料噴射時期が重なることはないので、一つの制御タイマで全ての気筒13の燃料噴射時期を制御できる。
In order to control the fuel injection timing, a control timer is required. The ECU determines the fuel injection timing in each
一方、排気行程噴射は、ある気筒の吸気行程噴射と他の気筒の排気行程噴射とで、燃料噴射時期が近接して行われるため、吸気行程噴射と排気行程噴射とを、異なる制御タイマによって制御する必要がある。しかしながら、エンジン10において排気行程噴射を行う頻度は少なく、吸気行程噴射と排気行程噴射とは近接したタイミングで行われるので、これら吸気行程噴射と排気行程噴射とを同時に行うように構成してもよい。
On the other hand, in the exhaust stroke injection, the fuel injection timing is close between the intake stroke injection of one cylinder and the exhaust stroke injection of another cylinder, so the intake stroke injection and the exhaust stroke injection are controlled by different control timers. There is a need to. However, since the exhaust stroke injection is not frequently performed in the
このように構成することによってECU50における制御タイマを削減して制御を簡略化し、低コスト化が可能となる。
With this configuration, the control timer in the
以上のように本発明の実施形態では、車両を駆動し、排気を浄化する触媒32と、気筒13内に燃料を噴射する燃料噴射装置としての直噴インジェクタ41とが備えられたエンジン10において、直噴インジェクタ41を制御してエンジン10の動作を制御するエンジンの制御装置としてのECU50に関するものである。
As described above, in the embodiment of the present invention, in the
ECU50は、車両の運転状態(アクセル開度APO、エンジン回転速度Ne等)に基づき、直噴インジェクタ41の燃料噴射を停止する燃料停止手段として構成される。燃料停止手段により気筒13への燃料の噴射が停止された後、燃料の噴射を再開する場合は、車両の運転状態に基づいて、エンジン10が理論空燃比または希薄燃焼となるように決定した噴射量(燃料噴射パルスTi)で、直噴インジェクタ41に燃料を噴射させる。このとき、気筒13の排気行程で、直噴インジェクタ41に所定量の燃料(OSC要求増量分パルス幅Tosc)を噴射させる。
The
このように、燃料カット後、燃料を噴射してエンジン10を駆動させる燃料カットリカバー処理のときに排気行程噴射を行うことにより、燃料カット時に酸素ストレージ量が過多となった触媒32の酸素ストレージ量を適正に戻すことができる。これにより、燃料カットリカバーの触媒32に浄化効率の低下を抑制することができる。
As described above, after performing fuel cut, by performing exhaust stroke injection during the fuel cut recovery process in which fuel is injected to drive the
このとき、エンジン10を駆動するための燃料の噴射量は理論空燃比または希薄燃焼とする。これにより、燃料カットリカバー時に燃料をリッチ化することがなく、排ガス中のPM、PN、CO等の有害な物質の発生を抑制することができる。
At this time, the fuel injection amount for driving the
ECU50は、吸入空気量Qaとエンジン回転速度Neと空燃比AFとに基づいて、触媒32における酸素ストレージ量OSCを算出する触媒酸素貯蔵量検出手段として構成される。ECU50は、触媒酸素貯蔵量検出手段によって検出された触媒32の酸素ストレージ量OSC(酸素貯蔵量)に基づいて、気筒の排気行程で噴射する燃料の排気行程噴射量(OSC要求増量分パルス幅Tosc)を決定する。ECU50は、決定された前記排気行程噴射量の燃料を直噴インジェクタ41に噴射させる。
The
このように、触媒32の酸素ストレージ量に基づいて排気行程噴射の排気行程噴射量を決定するので、触媒32の酸素ストレージ量を速やかに適正とすることができると共に、余分な燃料を噴射することがない。これにより、NOxの排出を抑制できる。
As described above, since the exhaust stroke injection amount of the exhaust stroke injection is determined based on the oxygen storage amount of the
ECU50は、触媒32の触媒温度Tcatを検出する触媒温度検出手段として構成される。ECU50は、触媒温度Tcatが所定温度Tcatthよりも高い場合は、最も早く排気行程となる気筒13の排気行程で、排気行程噴射を行う。
The
このように、触媒32の温度が十分に高い場合は、触媒32が活性化されているため、できるだけ早いタイミングで排気行程噴射を行うことで、触媒32の酸素ストレージ量を適正とすることができる。これにより、NOxの排出を抑制できる。
As described above, when the temperature of the
また一方で、ECU50は、触媒温度Tcatが所定温度Tcatthよりも低い場合は、最も早く燃焼行程となる気筒13の排気行程で、排気行程噴射を行う。
On the other hand, when the catalyst temperature Tcat is lower than the predetermined temperature Tcatth, the
このように、触媒32の温度が低く触媒32が活性化されていない場合は、燃焼後の温度の高い排ガスと共に排気行程噴射を行う。これにより、速やかに触媒32の温度を上昇させて触媒を活性化させ、触媒32の酸素ストレージ量を適正とすることができる。これにより、NOxの排出を抑制できる。
Thus, when the temperature of the
排気行程噴射量であるOSC要求増量分パルス幅Toscが直噴インジェクタ41における最小燃料噴射パルス幅Tmin以下と判定した場合は、噴射量が正確に制御できない。この場合は、ECU50は、排気行程噴射を行わないように設定すると共に、基本燃料噴射パルス幅TpにOSC要求増量分パルス幅Toscを加えて燃料噴射パルス幅Tiを算出する。これにより、吸気行程噴射がリッチ側に増量されて、触媒32の酸素ストレージ量を適正とすることができ、NOxの排出を抑制できる。
If it is determined that the OSC required increase pulse width Tosc, which is the exhaust stroke injection amount, is equal to or less than the minimum fuel injection pulse width Tmin in the
以上説明した本発明の実施形態では、エンジン10を搭載して燃料カットを行う車両を例に説明したが、これに限られない。例えば、モータとエンジン10によって駆動されるハイブリッド自動車において、エンジン10の動作を停止して電動走行を行った後、再びエンジン10を駆動してハイブリッド走行する車両に適用してもよい。
In the above-described embodiment of the present invention, the vehicle in which the
10 エンジン
13 シリンダ(気筒)
17 水温センサ
18 クランク角センサ
23 電制スロットル弁
25 吸気弁
30 排気管
31 空燃比センサ
32 触媒
33 触媒温度センサ
35 排気弁
41 直噴インジェクタ
50 エンジンコントロールユニット(ECU)
51 アクセル開度センサ
10
17
51 Accelerator position sensor
Claims (6)
前記制御装置は、
前記車両の運転状態に基づき、前記燃料噴射装置の燃料噴射を停止する燃料停止手段を備え、
前記燃料停止手段により前記気筒内への燃料の噴射が停止された後、燃料の噴射を再開する場合は、
前記車両の運転状態に基づいて、前記エンジンが理論空燃比または希薄燃焼となるように決定した噴射量で、前記燃料噴射装置に燃料を噴射させると共に、
前記気筒の排気行程で、前記燃料噴射装置に燃料を噴射させることを特徴とするエンジンの制御装置。 In an engine provided with a catalyst for driving a vehicle and purifying exhaust and a fuel injection device for injecting fuel into a cylinder, the engine control device controls the operation of the engine by controlling the fuel injection device. And
The controller is
Fuel stop means for stopping fuel injection of the fuel injection device based on the driving state of the vehicle;
When fuel injection is resumed after the fuel injection into the cylinder is stopped by the fuel stop means,
Injecting the fuel into the fuel injection device at an injection amount determined so that the engine becomes a stoichiometric air-fuel ratio or lean combustion based on the driving state of the vehicle,
An engine control device that causes the fuel injection device to inject fuel during an exhaust stroke of the cylinder.
前記触媒の酸素貯蔵量に基づいて、前記気筒の排気行程で噴射する燃料の排気行程噴射量を決定し、
前記気筒の排気行程で、決定された前記排気行程噴射量の燃料を前記燃料噴射装置に噴射させることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。 The controller is
Based on the oxygen storage amount of the catalyst, determine the exhaust stroke injection amount of fuel to be injected in the exhaust stroke of the cylinder,
2. The engine control device according to claim 1, wherein in the exhaust stroke of the cylinder, fuel of the determined exhaust stroke injection amount is injected into the fuel injection device. 3.
前記制御装置は、
前記触媒の温度を検出する触媒温度検出手段を備え、
前記排気温度検出手段により検出された前記触媒の温度が所定温度よりも高い場合は、
複数の前記気筒のうち、最も早く排気行程となる前記気筒の排気行程で、前記燃料噴射装置に燃料を噴射させることを特徴とする請求項1又は2に記載のエンジンの制御装置。 The fuel injection device is capable of injecting fuel into each of a plurality of cylinders,
The controller is
Comprising catalyst temperature detecting means for detecting the temperature of the catalyst;
When the temperature of the catalyst detected by the exhaust temperature detection means is higher than a predetermined temperature,
3. The engine control device according to claim 1, wherein fuel is injected into the fuel injection device in an exhaust stroke of the cylinder that becomes an exhaust stroke earliest among the plurality of cylinders. 4.
前記排気温度検出手段により検出された前記触媒の温度が所定温度よりも低い場合は、
複数の前記気筒のうち、最も早く燃焼行程となる前記気筒の排気行程で、前記燃料噴射装置に燃料を噴射させることを特徴とする請求項3に記載のエンジンの制御装置。 The controller is
When the temperature of the catalyst detected by the exhaust temperature detection means is lower than a predetermined temperature,
The engine control device according to claim 3, wherein fuel is injected into the fuel injection device during an exhaust stroke of the cylinder that becomes the earliest combustion stroke among the plurality of cylinders.
前記制御装置は、
決定した前記排気行程噴射量に対応する噴射パルス幅が、前記燃料噴射装置の最小の噴射パルス幅よりも小さい場合は、
前記理論空燃比となるように決定された噴射量に決定した前記排気口定噴射量を加算して、前記気筒の吸気行程で、加算された噴射量で前記燃料噴射装置に燃料を噴射させることを特徴とする請求項2に記載のエンジンの制御装置。 The fuel injection device controls a fuel injection amount by a fuel injection pulse,
The controller is
When the injection pulse width corresponding to the determined exhaust stroke injection amount is smaller than the minimum injection pulse width of the fuel injection device,
Adding the determined fixed injection amount to the injection amount determined to be the stoichiometric air-fuel ratio, and causing the fuel injection device to inject fuel at the added injection amount in the intake stroke of the cylinder; The engine control device according to claim 2.
前記車両の運転状態に基づき、前記燃料噴射装置による前記気筒内への燃料の噴射を停止し、
前記気筒内への燃料の噴射が停止された後、燃料の噴射を再開する場合は、
前記車両の運転状態に基づいて、前記エンジンが理論空燃比又は希薄燃焼となるように決定した燃料の噴射量で、前記燃料噴射装置に燃料を噴射させると共に、
前記気筒の排気行程で、前記燃料噴射装置に燃料を噴射させることを特徴とするエンジンの制御方法。 In an engine equipped with a catalyst for driving a vehicle and purifying exhaust gas and a fuel injection device for injecting fuel into a cylinder, the engine control method controls the operation of the engine by controlling the fuel injection device. There,
Based on the driving state of the vehicle, stop fuel injection into the cylinder by the fuel injection device,
When fuel injection is resumed after fuel injection into the cylinder is stopped,
Injecting the fuel into the fuel injection device at a fuel injection amount determined so that the engine becomes a stoichiometric air-fuel ratio or lean combustion based on the driving state of the vehicle,
A method for controlling an engine, wherein fuel is injected into the fuel injection device during an exhaust stroke of the cylinder.
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