JP2016169710A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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昌吾 樋口
Shogo Higuchi
昌吾 樋口
哲郎 大西
Tetsuro Onishi
哲郎 大西
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

CONSTITUTION: Each of oxygen concentration sensors 52 and 54 has a zirconia element and detects the oxygen concentration of an exhaust passage 34 for air-fuel ratio control. An ECU 64 measures the resistance value of a zirconia element ZE1 thereby to detect the temperature drop quantity of the zirconia element for a fuel cut period, and adjust the rich injection quantity of a fuel on the basis of a temperature drop quantity. A rich injection is executed after the lapse of a fuel cut period, so that the oxygen having been occluded in a catalyst 50 for the fuel cut period is consumed.EFFECT: A rich injection quantity after the lapse of a fuel cut period can be highly precisely controlled.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、燃料カット期間に排気浄化触媒(以下、単に「触媒」と言う。)に吸蔵された酸素を消費するべく燃料カット期間の経過後に燃料のリッチ噴射を行う内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to rich injection of fuel after the elapse of the fuel cut period so as to consume oxygen stored in an exhaust purification catalyst (hereinafter simply referred to as “catalyst”) during the fuel cut period. The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.

燃料カット機能を有する車両では、燃料噴射は、下り坂などでアクセルペダルから足が離されたときに停止され、アクセルペダルが再度踏み込まれたときに再開される。ただし、燃料噴射が停止されると、酸素が触媒に吸蔵され、窒素酸化物の還元能力つまり浄化能力が低下する。そこで、通常は、燃料噴射の再開時にリッチ噴射を実行し、触媒の浄化能力を回復させるようにしている。   In a vehicle having a fuel cut function, fuel injection is stopped when the foot is released from the accelerator pedal on a downhill or the like, and is restarted when the accelerator pedal is depressed again. However, when the fuel injection is stopped, oxygen is occluded in the catalyst, and the reduction ability, that is, the purification ability of nitrogen oxides is reduced. Therefore, normally, rich injection is executed when fuel injection is resumed to recover the purification ability of the catalyst.

これに関連して、特許文献1では、コーストストップ条件が成立した場合に内燃機関の燃焼が停止され、内燃機関の回転が停止する直前に燃料が噴射される。燃料噴射量は触媒に吸着した酸素の量に基づいて調整され、これによって燃料カットによる触媒の過酸素状態を適切に解消することができる。   In relation to this, in Patent Document 1, combustion of the internal combustion engine is stopped when the coast stop condition is satisfied, and fuel is injected immediately before the rotation of the internal combustion engine is stopped. The fuel injection amount is adjusted based on the amount of oxygen adsorbed on the catalyst, whereby the overoxygen state of the catalyst due to fuel cut can be appropriately eliminated.

特開2013−189951号公報JP 2013-189951 A

しかし、特許文献1では、触媒に吸着した酸素の量の検出方法が詳しく開示されておらず、燃料のリッチ噴射量を高精度で調整することができない。   However, Patent Document 1 does not disclose a method for detecting the amount of oxygen adsorbed on the catalyst in detail, and the rich injection amount of fuel cannot be adjusted with high accuracy.

それゆえに、この発明の主たる目的は、燃料カット期間の経過後のリッチ噴射量を高精度に制御することができる、内燃機関の制御装置を提供することである。   Therefore, a main object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can control the rich injection amount after the fuel cut period has passed with high accuracy.

この発明に係る内燃機関の制御装置は、燃料カット期間に触媒に吸蔵された酸素を消費するべく燃料カット期間の経過後に燃料のリッチ噴射を行う内燃機関の制御装置において、ジルコニア素子を有し、空燃比制御のために排気系の酸素濃度を検知する酸素濃度センサ、ジルコニア素子の抵抗値を測定して燃料カット期間におけるジルコニア素子の温度低下量を検出する検出手段、および検出手段によって検出された温度低下量に基づいて燃料のリッチ噴射量を調整する調整手段を備える。   The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes a zirconia element in a control apparatus for an internal combustion engine that performs rich injection of fuel after the elapse of the fuel cut period so as to consume oxygen stored in the catalyst during the fuel cut period. Detected by an oxygen concentration sensor that detects the oxygen concentration of the exhaust system for air-fuel ratio control, a detecting means that measures the resistance value of the zirconia element and detects the temperature drop of the zirconia element during the fuel cut period, and a detecting means Adjusting means for adjusting the fuel rich injection amount based on the temperature decrease amount is provided.

燃料カット期間におけるジルコニア素子の温度低下量を検出することで、触媒の温度が正確に判明する。これによって、燃料カット期間の経過後のリッチ噴射量を高精度に制御することができる。また、酸素濃度センサという既存のデバイスで対応できるため、精度を高めるためのコストを抑制することができる。   By detecting the amount of temperature decrease of the zirconia element during the fuel cut period, the temperature of the catalyst can be accurately determined. Thus, the rich injection amount after the fuel cut period has elapsed can be controlled with high accuracy. Moreover, since it can respond with the existing device called an oxygen concentration sensor, the cost for improving a precision can be suppressed.

この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。   The above object, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.

この実施例の車両の要部構成の一部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a part of principal part structure of the vehicle of this Example. この実施例の車両の要部構成の他の一部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other part of principal part structure of the vehicle of this Example. (A)起電力を発生させるときの酸素濃度センサの設定状態の一例を示す図解図であり、(B)は抵抗を測定するときの酸素濃度センサの設定状態の一例を示す図解図である。(A) It is an illustration figure which shows an example of the setting state of an oxygen concentration sensor when generating an electromotive force, (B) is an illustration figure which shows an example of the setting state of an oxygen concentration sensor when measuring resistance. 燃料カット時の吸入空気量と外気温と触媒の温度低下量との関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between the amount of intake air at the time of fuel cut, outside temperature, and the temperature fall amount of a catalyst. アイドルストップ時間と触媒の温度低下量との関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between idle stop time and the temperature fall amount of a catalyst. 触媒温度と酸素吸蔵量との関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between catalyst temperature and oxygen storage amount. (A)は燃料カット期間を示す波形図であり、(B)は燃料カット期間における積算吸入空気量の変化の一例を示す波形図であり、(C)は吸気管の壁面に付着するために増量される燃料量の変化の一例を示す波形図である。(A) is a waveform diagram showing a fuel cut period, (B) is a waveform diagram showing an example of a change in integrated intake air amount during the fuel cut period, and (C) is attached to the wall surface of the intake pipe. It is a wave form diagram showing an example of change of the amount of fuel increased. 図1に示すECUの動作の一部を示すフロー図である。It is a flowchart which shows a part of operation | movement of ECU shown in FIG. 図1に示すECUの動作の他の一部を示すフロー図である。It is a flowchart which shows a part of other operation | movement of ECU shown in FIG. 図1に示すECUの動作のその他の一部を示すフロー図である。It is a flowchart which shows a part of other operation | movement of ECU shown in FIG.

図1および図2を参照して、この実施例の車両10は、予混合燃焼方式を採用する4ストローク型のエンジン(内燃機関)12を動力源として備える。気筒14に設けられた燃焼室16には、吸気弁18を介して吸気通路(吸気系)32が接続され、排気弁20を介して排気通路(排気系)34が接続される。なお、図1では単一の気筒14しか示していないが、エンジン12は複数の気筒14,14,…を有する。吸気通路32は、吸気弁18の上流の位置で各気筒14に分岐する。   Referring to FIGS. 1 and 2, a vehicle 10 of this embodiment includes a four-stroke engine (internal combustion engine) 12 that employs a premixed combustion system as a power source. An intake passage (intake system) 32 is connected to the combustion chamber 16 provided in the cylinder 14 through an intake valve 18, and an exhaust passage (exhaust system) 34 is connected through an exhaust valve 20. 1, only a single cylinder 14 is shown, but the engine 12 has a plurality of cylinders 14, 14,. The intake passage 32 branches to each cylinder 14 at a position upstream of the intake valve 18.

吸気通路32には、バルブモータ40によって開度が調整される単一のスロットルバルブ36と、吸気通路32に燃料を噴射するべく各気筒14に割り当てられた燃料噴射装置38とが設けられる。スロットルバルブ36よりも下流でかつ燃料噴射装置38よりも上流の位置(吸気通路32の分岐位置)には、空気流量を平準化するためのサージタンク42が設けられる。   The intake passage 32 is provided with a single throttle valve 36 whose opening degree is adjusted by the valve motor 40 and a fuel injection device 38 assigned to each cylinder 14 to inject fuel into the intake passage 32. A surge tank 42 for leveling the air flow rate is provided at a position downstream of the throttle valve 36 and upstream of the fuel injection device 38 (a branch position of the intake passage 32).

イグニッションキー(図示せず)によってIGオン操作が行われると、ECU(制御装置)64は、エンジン12を始動するべく図2に示すリレー76をオンする。バッテリ78の電力はオン状態のリレー76を介してスタータ70に供給され、スタータ70はバッテリ78の電力によってクランキングを実行する。これによって、エンジン12が始動する。   When an IG ON operation is performed by an ignition key (not shown), the ECU (control device) 64 turns on the relay 76 shown in FIG. 2 to start the engine 12. The electric power of the battery 78 is supplied to the starter 70 through the relay 76 in the on state, and the starter 70 performs cranking by the electric power of the battery 78. As a result, the engine 12 is started.

アイドル状態では、スロットルバルブ36は、アイドル状態を維持できる開度を示すように、バルブモータ40によって調整される。吸入空気量および燃料噴射装置38の燃料噴射量は、スロットルバルブ36の開度によって規定される。空気と燃料とを混合した混合気は、後述するリッチ噴射時を除いて、理論空燃比を示す。この状態からアクセルペダル44が踏み込まれると、バルブモータ40によってスロットルバルブ36が開かれる。これによって、理論空燃比を保ちつつ吸入空気量および燃料噴射装置38の燃料噴射量が増大する。   In the idle state, the throttle valve 36 is adjusted by the valve motor 40 so as to indicate an opening degree at which the idle state can be maintained. The intake air amount and the fuel injection amount of the fuel injection device 38 are defined by the opening degree of the throttle valve 36. An air-fuel mixture obtained by mixing air and fuel exhibits a stoichiometric air-fuel ratio except during rich injection described later. When the accelerator pedal 44 is depressed from this state, the throttle valve 36 is opened by the valve motor 40. As a result, the intake air amount and the fuel injection amount of the fuel injection device 38 increase while maintaining the stoichiometric air-fuel ratio.

なお、予混合燃料方式では、燃料噴射装置38から噴射された燃料は、吸気通路32の壁面に吹き付けられる。壁面に付着した燃料は吸気通路32の熱や吸入空気の熱によって気化し、これによって混合気が生成される。   In the premixed fuel system, the fuel injected from the fuel injection device 38 is sprayed on the wall surface of the intake passage 32. The fuel adhering to the wall surface is vaporized by the heat of the intake passage 32 and the heat of the intake air, thereby generating an air-fuel mixture.

混合気は、吸気弁18が開かれたときに燃焼室16に供給される。供給された混合気は、コンロッド24を介してクランクシャフト26と結合されたピストン22が上死点に達する直前に、図示しない点火プラグによって点火される。ピストン22は、混合気の爆発によって上下動し、これによってクランクシャフト26が回転する。   The air-fuel mixture is supplied to the combustion chamber 16 when the intake valve 18 is opened. The supplied air-fuel mixture is ignited by a spark plug (not shown) immediately before the piston 22 connected to the crankshaft 26 via the connecting rod 24 reaches the top dead center. The piston 22 moves up and down by the explosion of the air-fuel mixture, whereby the crankshaft 26 rotates.

クランクシャフト26にはフライホイール28が装着され、クランクシャフト26の回転数つまりエンジン12の回転数のぶれはフライホイール28によって抑制される。なお、エンジン12の回転数は、フライホイール28の近傍に設けられたロータリエンコーダ46によって測定される。   A flywheel 28 is attached to the crankshaft 26, and fluctuations in the rotational speed of the crankshaft 26, that is, the rotational speed of the engine 12 are suppressed by the flywheel 28. The rotational speed of the engine 12 is measured by a rotary encoder 46 provided in the vicinity of the flywheel 28.

クランクシャフト26の回転力は、図2に示すトルクコンバータ66および無段変速機68を介して、ドライブシャフト(図示せず)に伝達される。これによって、車両10が前進または後進する。クランクシャフト26の回転力はまた、ベルト72を介してオルタネータ74の回転軸74sに伝達される。回転軸74sの回転力は電力に変換され、変換された電力はバッテリ78に蓄えられる。   The rotational force of the crankshaft 26 is transmitted to a drive shaft (not shown) via the torque converter 66 and the continuously variable transmission 68 shown in FIG. As a result, the vehicle 10 moves forward or backward. The rotational force of the crankshaft 26 is also transmitted to the rotating shaft 74s of the alternator 74 via the belt 72. The rotational force of the rotating shaft 74s is converted into electric power, and the converted electric power is stored in the battery 78.

図1に戻って、混合気を燃焼した後の空気つまり燃焼ガスは、排気弁20が開かれたときに燃焼室16から排出され、排気通路34を介してマフラー48に供給される。マフラー48に設けられた触媒50は、燃焼ガスに含まれる一酸化炭素,炭化水素および窒素酸化物を酸化・還元し、水,二酸化炭素および窒素を生成する。車両10からは、こうして浄化されたガスが排出される。   Returning to FIG. 1, the air after burning the air-fuel mixture, that is, the combustion gas, is discharged from the combustion chamber 16 when the exhaust valve 20 is opened, and is supplied to the muffler 48 through the exhaust passage 34. The catalyst 50 provided in the muffler 48 oxidizes and reduces carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides contained in the combustion gas to generate water, carbon dioxide and nitrogen. From the vehicle 10, the gas thus purified is discharged.

排気通路34のうち触媒50の上流側の位置には酸素濃度センサ52が設けられ、排気通路34のうち触媒50の下流側の位置には酸素濃度センサ54が設けられる。ECU64は、酸素濃度センサ52および54の検知結果に基づいて、燃料噴射量を理論空燃比に対応する量に調整する。   An oxygen concentration sensor 52 is provided at a position upstream of the catalyst 50 in the exhaust passage 34, and an oxygen concentration sensor 54 is provided at a position downstream of the catalyst 50 in the exhaust passage 34. The ECU 64 adjusts the fuel injection amount to an amount corresponding to the theoretical air-fuel ratio based on the detection results of the oxygen concentration sensors 52 and 54.

図3(A)〜図3(B)を参照して、酸素濃度センサ52および54の各々は、ジルコニア素子ZE1と、図示しないヒータとを有する。図3(A)はヒータがオン状態のときの動作を示し、図3(B)はヒータがオフ状態のときの動作を示す。   Referring to FIGS. 3A to 3B, each of oxygen concentration sensors 52 and 54 includes zirconia element ZE1 and a heater (not shown). 3A shows the operation when the heater is on, and FIG. 3B shows the operation when the heater is off.

図3(A)では、ジルコニア素子ZE1は高温に保たれ、イオン伝導性を示す。これによって、酸素濃度の高い大気側から酸素濃度の低い排気ガス側に向かう酸素イオン流が発生する。 酸素イオンは負の電荷となるため、ジルコニア素子ZE1の両端電極間に起電力が発生する。こうして発生した起電力の値によって、酸素濃度が判明する。   In FIG. 3A, the zirconia element ZE1 is kept at a high temperature and exhibits ionic conductivity. As a result, an oxygen ion flow is generated from the atmosphere with a high oxygen concentration toward the exhaust gas with a low oxygen concentration. Since oxygen ions are negatively charged, an electromotive force is generated between both end electrodes of the zirconia element ZE1. The oxygen concentration is determined by the value of the electromotive force generated in this way.

図3(B)では、低温のジルコニア素子ZE1に電流が供給される。ジルコニア素子ZE1の両端電極間の電圧値Vを供給電流値Iで割り算すると、ジルコニア素子ZE1の抵抗値が求められる。ジルコニア素子ZE1の抵抗値は温度依存性を示すため、ジルコニア素子ZE1の抵抗値が求められると、ジルコニア素子ZE1の温度が判明する。   In FIG. 3B, a current is supplied to the low-temperature zirconia element ZE1. When the voltage value V between the both end electrodes of the zirconia element ZE1 is divided by the supply current value I, the resistance value of the zirconia element ZE1 is obtained. Since the resistance value of the zirconia element ZE1 shows temperature dependence, when the resistance value of the zirconia element ZE1 is obtained, the temperature of the zirconia element ZE1 is determined.

図1に戻って、車両10が坂を下り始めたときや交差点で減速するときにアクセルペダル56から足が離されると、ECU64は、燃料カット条件が満足されたとみなし、燃料カットを実行する。これによって、燃料噴射装置38からの燃料の噴射が停止される。車両10が停止する前にアクセルペダル56が再度踏み込まれると、ECU64は、燃料噴射条件が満足されたとみなし、燃料噴射を再開する。燃料噴射装置38は燃料を噴射し、これによって車両10が加速する。   Returning to FIG. 1, when the vehicle 10 starts to go down a hill or decelerates at an intersection, when the foot is released from the accelerator pedal 56, the ECU 64 considers that the fuel cut condition is satisfied and executes the fuel cut. As a result, fuel injection from the fuel injection device 38 is stopped. If the accelerator pedal 56 is depressed again before the vehicle 10 stops, the ECU 64 assumes that the fuel injection conditions are satisfied and restarts the fuel injection. The fuel injection device 38 injects fuel, which accelerates the vehicle 10.

また、ブレーキペダル58の踏み込みによって車両10が停止すると、ECU64は、アイドルストップ条件が満足されたとみなし、アイドリングを停止する。この状態でブレーキペダル58から足が離されると、ECU64は、アイドルスタート条件が満足されたとみなし、リレー76をオンする。この結果、クランキングが実行され、アイドリングが再開される。   Further, when the vehicle 10 is stopped by depressing the brake pedal 58, the ECU 64 considers that the idle stop condition is satisfied and stops idling. When the foot is released from the brake pedal 58 in this state, the ECU 64 considers that the idle start condition is satisfied and turns on the relay 76. As a result, cranking is executed and idling is resumed.

このように、車両10は、燃料カット条件が満足されたときにエンジン12への燃料の噴射を中断する燃料カット機能を有し、さらにアイドルストップ条件が満足されたときにアイドリングを停止するアイドルストップ機能を有する。   Thus, the vehicle 10 has a fuel cut function that interrupts the injection of fuel into the engine 12 when the fuel cut condition is satisfied, and further, the idle stop that stops idling when the idle stop condition is satisfied. It has a function.

ただし、燃料カットが実行されると、吸気通路32の壁面に付着した燃料が気化して減少ないし消失する。また、燃料成分を含まない空気が触媒50に供給され、触媒50の温度に依存する量の酸素が触媒50に吸蔵される。触媒50による窒素酸化物の還元能力つまり浄化能力は、触媒50に酸素が吸蔵されることで低下する。   However, when the fuel cut is executed, the fuel adhering to the wall surface of the intake passage 32 is vaporized and decreases or disappears. Further, air containing no fuel component is supplied to the catalyst 50, and an amount of oxygen depending on the temperature of the catalyst 50 is occluded in the catalyst 50. The reduction ability of nitrogen oxides by the catalyst 50, that is, the purification ability, is reduced by the oxygen stored in the catalyst 50.

ここで、吸気通路32の壁面に付着する燃料量ならびに触媒50の浄化能力は、燃料噴射の再開時にリッチ噴射を実行することで回復する。しかし、リッチ噴射のために上乗せすべき燃料量を適正化するには、吸気通路32の壁面への燃料の付着状態および触媒50への酸素の吸蔵状態を正確に検出する必要がある。   Here, the amount of fuel adhering to the wall surface of the intake passage 32 and the purification ability of the catalyst 50 are recovered by executing rich injection when fuel injection is resumed. However, in order to optimize the amount of fuel to be added for rich injection, it is necessary to accurately detect the state of fuel adhering to the wall surface of the intake passage 32 and the state of oxygen storage in the catalyst 50.

そこで、この実施例では、図4〜図6に示すグラフを参照した図8〜図10のフロー図に従う処理をECU64に実行させるようにしている。   Therefore, in this embodiment, the ECU 64 is caused to execute processing according to the flowcharts of FIGS. 8 to 10 with reference to the graphs shown in FIGS.

なお、図4のグラフは、燃料カット時の吸入空気量と外気温と触媒50の温度低下量との関係を示す。図5のグラフは、アイドルストップ時間と触媒50の温度低下量との関係を示す。図6のグラフは、触媒50の温度と触媒50に吸蔵された酸素の量との関係を示す。また、図8〜図10に示すフロー図に対応する制御プログラムは、ECU64に設けられた不揮発性のメモリ64mに記憶される。   The graph of FIG. 4 shows the relationship between the intake air amount, the outside air temperature, and the temperature decrease amount of the catalyst 50 when the fuel is cut. The graph of FIG. 5 shows the relationship between the idle stop time and the temperature decrease amount of the catalyst 50. The graph of FIG. 6 shows the relationship between the temperature of the catalyst 50 and the amount of oxygen stored in the catalyst 50. A control program corresponding to the flowcharts shown in FIGS. 8 to 10 is stored in a nonvolatile memory 64m provided in the ECU 64.

図8を参照して、ステップS1では燃料カット条件が満足されたか否かを繰り返し判別する。判別結果がNOからYESに更新されるとステップS3に進み、燃料カットを実行する。これによって、燃料噴射装置38からの燃料の噴射が停止される。ステップS5では、スロットルバルブ36の開度に基づいて単位時間当たりの吸入空気量を算出し、ロータリエンコーダ46の出力に基づいてエンジン12の回転数を算出し、こうして得られた吸入空気量および回転数に基づいて現時点の触媒50の温度を算出する。   Referring to FIG. 8, in step S1, it is repeatedly determined whether or not the fuel cut condition is satisfied. If a determination result is updated from NO to YES, it will progress to step S3 and will perform a fuel cut. As a result, fuel injection from the fuel injection device 38 is stopped. In step S5, the intake air amount per unit time is calculated based on the opening degree of the throttle valve 36, the rotation speed of the engine 12 is calculated based on the output of the rotary encoder 46, and the intake air amount and rotation thus obtained are calculated. The current temperature of the catalyst 50 is calculated based on the number.

ステップS7では、酸素濃度センサ54を図3(B)に示す状態に設定して、ジルコニア素子ZE1の現時点の抵抗値を測定する。なお、酸素濃度センサ54に設けられたヒータがオン状態であれば、ステップS7の処理に先立ってこのヒータをオフする。   In step S7, the oxygen concentration sensor 54 is set to the state shown in FIG. 3B, and the current resistance value of the zirconia element ZE1 is measured. If the heater provided in the oxygen concentration sensor 54 is on, the heater is turned off prior to step S7.

ステップS9では燃料噴射条件が満足されたか否かを判別し、ステップS11ではアイドルストップ条件が満足されたか否かを判別する。ステップS11の判別結果がYESであれば、ステップS13でアイドルストップを実行し、ステップS15でアイドルスタート条件が満足されたか否かを繰り返し判別する。   In step S9, it is determined whether or not a fuel injection condition is satisfied. In step S11, it is determined whether or not an idle stop condition is satisfied. If the decision result in the step S11 is YES, an idle stop is executed in a step S13, and it is repeatedly discriminated whether or not an idle start condition is satisfied in a step S15.

ステップS9の判別結果がYESであるか、或いはステップS15の判別結果がYESであれば、ステップS17に進み、燃料カット中に吸入した空気量をエンジン12の回転数と燃料カットが実行された時間とに基づいて算出する。ステップS19では、温度センサ60を通して外気温を測定する。   If the determination result in step S9 is YES or if the determination result in step S15 is YES, the process proceeds to step S17, and the amount of air sucked during the fuel cut is determined based on the rotational speed of the engine 12 and the time when the fuel cut is executed. Based on and. In step S19, the outside air temperature is measured through the temperature sensor 60.

ステップS21では、ステップS17で算出された空気量とステップS19で測定された外気温とを図4に示すグラフに相当する関数に適用して、燃料カットに起因する触媒50の温度の低下量を算出する。   In step S21, the amount of air temperature calculated in step S17 and the outside air temperature measured in step S19 are applied to a function corresponding to the graph shown in FIG. calculate.

ステップS23ではエンジン12がアイドルストップ状態であるか否かを判別し、判別結果がNOであればそのままステップS29に進む一方、判別結果がYESであればステップS25およびS27で以下の処理を実行してからステップS29に進む。ステップS25では、アイドルストップ時間を時計回路62の出力に基づいて測定する。ステップS27では、測定されたアイドルストップ時間を図5に示すグラフに相当する関数に適用して、アイドルストップに起因する触媒50の温度の低下量を算出する。   In step S23, it is determined whether or not the engine 12 is in an idle stop state. If the determination result is NO, the process proceeds to step S29 as it is. If the determination result is YES, the following processing is executed in steps S25 and S27. Then, the process proceeds to step S29. In step S25, the idle stop time is measured based on the output of the clock circuit 62. In step S27, the measured idle stop time is applied to a function corresponding to the graph shown in FIG. 5 to calculate the amount of decrease in the temperature of the catalyst 50 caused by the idle stop.

ステップS29では、上述したステップS7と同様の処理を実行して、酸素濃度センサ54に設けられたジルコニア素子ZE1の現時点の抵抗値を測定する。ステップS31では、燃料カットと必要に応じて実行されたアイドルストップとに起因するジルコニア素子ZE1の温度の低下量を、ステップS7およびS29の各々で測定された抵抗値に基づいて算出する。   In step S29, the same processing as in step S7 described above is executed, and the current resistance value of the zirconia element ZE1 provided in the oxygen concentration sensor 54 is measured. In step S31, the amount of decrease in the temperature of the zirconia element ZE1 due to the fuel cut and the idling stop executed as necessary is calculated based on the resistance value measured in each of steps S7 and S29.

ステップS33では、ステップS21で算出された低下量と必要に応じてステップS27で算出された低下量とステップS5で算出された温度から減算し、かつステップS31で算出された低下量を参照した補正演算を実行して、現時点の触媒50の温度を算出する。ステップS35では、ステップS33で算出された温度を図6に示すグラフに相当する関数に適用して、触媒50の酸素吸蔵量を取得する。ステップS37では、触媒50に吸蔵された酸素の消化に要する燃料の量をステップS35で取得した酸素吸蔵量に基づいて算出する。   In step S33, the amount of decrease calculated in step S21 and the amount of decrease calculated in step S27 and the temperature calculated in step S5 are subtracted as necessary, and the correction is made with reference to the amount of decrease calculated in step S31. The calculation is executed to calculate the current temperature of the catalyst 50. In step S35, the oxygen storage amount of the catalyst 50 is acquired by applying the temperature calculated in step S33 to a function corresponding to the graph shown in FIG. In step S37, the amount of fuel required to digest the oxygen stored in the catalyst 50 is calculated based on the oxygen storage amount acquired in step S35.

ステップS39では、燃料カット期間およびアイドルストップ期間における吸入空気量をスロットルバルブ36の開度に基づいて算出し、外気温を温度センサ60を通して測定し、そして算出された吸入空気量と測定された外気温とに基づいて吸気通路32の壁面に付着させるべき燃料の量を算出する。したがって、ステップS39で算出される燃料量は、車速が速いほど或いは外気温が高いほど増量され、車速が遅いほど或いは外気温が低いほど減量される。   In step S39, the intake air amount during the fuel cut period and the idle stop period is calculated based on the opening of the throttle valve 36, the outside air temperature is measured through the temperature sensor 60, and the calculated intake air amount and the measured outside air amount are measured. The amount of fuel to be attached to the wall surface of the intake passage 32 is calculated based on the temperature. Therefore, the fuel amount calculated in step S39 is increased as the vehicle speed is higher or the outside temperature is higher, and is decreased as the vehicle speed is lower or the outside temperature is lower.

ステップS41では、エンジン12がアイドルストップ状態であるか否かを再度判別し、判別結果がNOであればそのままステップS45に進む一方、判別結果がYESであればステップS43でアイドルスタート(リレー76のオン)を行ってからステップS45に進む。ステップS43の処理の結果、クランキングが実行され、アイドリングが再開される。   In step S41, it is determined again whether or not the engine 12 is in the idling stop state. If the determination result is NO, the process proceeds to step S45 as it is. If the determination result is YES, the idle start (relay 76 of the relay 76 is performed). On), the process proceeds to step S45. As a result of the processing in step S43, cranking is executed and idling is resumed.

ステップS45では、ステップS37およびS39で算出された量の燃料を上乗せしたリッチ噴射を実行する。このとき、酸素濃度センサ52および54は図3(A)に示す状態に設定され(必要であればヒータをオン)、理論空燃比が得られる燃料量が算出される。算出された燃料量には、ステップS37で算出された燃料量とS39で算出された燃料量との合計量に所定の上限値および下限値でガードした燃料量が加算される。燃料噴射装置38からは、こうして求められた量の燃料が噴射される。   In step S45, rich injection in which the amount of fuel calculated in steps S37 and S39 is added is executed. At this time, the oxygen concentration sensors 52 and 54 are set to the state shown in FIG. 3A (the heater is turned on if necessary), and the amount of fuel for obtaining the theoretical air-fuel ratio is calculated. To the calculated fuel amount, the fuel amount guarded with a predetermined upper limit value and lower limit value is added to the total amount of the fuel amount calculated in step S37 and the fuel amount calculated in S39. From the fuel injection device 38, the amount of fuel thus obtained is injected.

この結果、噴射された燃料の一部は吸気通路32の壁面に付着し、噴射された燃料の他の一部は不燃ガスとして触媒50に供給される。図7(A)〜図7(C)を参照して、壁面に付着する燃料の量は、燃料カット期間における積算吸入空気量の増大に応じて増大する。また、触媒50に吸蔵された酸素は、供給された不燃ガスによって消費される。   As a result, a part of the injected fuel adheres to the wall surface of the intake passage 32 and the other part of the injected fuel is supplied to the catalyst 50 as an incombustible gas. Referring to FIGS. 7A to 7C, the amount of fuel adhering to the wall surface increases as the integrated intake air amount increases during the fuel cut period. Further, the oxygen stored in the catalyst 50 is consumed by the supplied incombustible gas.

なお、上述のように所定の上限値および下限値でガードをかけるようにしたのは、増量の過少または過多に起因する燃料噴射量の不安定化を回避するためである。   The reason why the guard is applied at the predetermined upper limit value and the lower limit value as described above is to avoid the instability of the fuel injection amount due to the excessive increase or the excessive increase.

リッチ噴射が完了すると、ステップS47で通常噴射を実行する。燃料噴射装置38からは、理論空燃比が得られる量の燃料が噴射される。これによって、エンジン12が通常状態で稼働する。ステップS47の処理が完了すると、ステップS1に戻る。   When the rich injection is completed, normal injection is executed in step S47. The fuel injection device 38 injects an amount of fuel that provides a stoichiometric air-fuel ratio. As a result, the engine 12 operates in a normal state. When the process of step S47 is completed, the process returns to step S1.

以上の説明から分かるように、酸素濃度センサ52および54の各々は、ジルコニア素子ZE1を有し、空燃比制御のために排気通路34の酸素濃度を検知する。ECU64は、ジルコニア素子ZE1の抵抗値を測定して燃料カット期間におけるジルコニア素子ZE1の温度低下量を検出し(S31)、温度低下量に基づいて燃料のリッチ噴射量を調整する(S35, S37)。リッチ噴射は燃料カット期間の経過後に実行され(S45)、これによって燃料カット期間に触媒50に吸蔵された酸素が消費される。   As can be seen from the above description, each of the oxygen concentration sensors 52 and 54 has the zirconia element ZE1, and detects the oxygen concentration in the exhaust passage 34 for air-fuel ratio control. The ECU 64 measures the resistance value of the zirconia element ZE1 to detect the temperature decrease amount of the zirconia element ZE1 during the fuel cut period (S31), and adjusts the fuel rich injection amount based on the temperature decrease amount (S35, S37). . The rich injection is executed after the fuel cut period has elapsed (S45), whereby oxygen stored in the catalyst 50 during the fuel cut period is consumed.

燃料カット期間におけるジルコニア素子ZE1の温度低下量を検出することで、触媒50の温度が正確に判明する。これによって、燃料カット期間の経過後のリッチ噴射量を高精度に制御することができる。また、酸素濃度センサという既存のデバイスで対応できるため、精度を高めるためのコストを抑制することができる。   By detecting the temperature decrease amount of the zirconia element ZE1 during the fuel cut period, the temperature of the catalyst 50 can be accurately determined. Thus, the rich injection amount after the fuel cut period has elapsed can be controlled with high accuracy. Moreover, since it can respond with the existing device called an oxygen concentration sensor, the cost for improving a precision can be suppressed.

10 …車両
12 …エンジン
16 …燃焼室
32 …吸気通路
34 …排気通路
50 …触媒
52,54 …酸素濃度センサ
60 …温度センサ
62 …時計回路
64 …ECU
ZE1 …ジルコニア素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Vehicle 12 ... Engine 16 ... Combustion chamber 32 ... Intake passage 34 ... Exhaust passage 50 ... Catalyst 52, 54 ... Oxygen concentration sensor 60 ... Temperature sensor 62 ... Clock circuit 64 ... ECU
ZE1 ... Zirconia element

Claims (1)

燃料カット期間に排気浄化触媒に吸蔵された酸素を消費するべく前記燃料カット期間の経過後に燃料のリッチ噴射を行う内燃機関の制御装置において、
ジルコニア素子を有し、空燃比制御のために排気系の酸素濃度を検知する酸素濃度センサ、
前記ジルコニア素子の抵抗値を測定して前記燃料カット期間における前記ジルコニア素子の温度低下量を検出する検出手段、および
前記検出手段によって検出された温度低下量に基づいて前記燃料のリッチ噴射量を調整する調整手段を備える、内燃機関の制御装置。
In a control device for an internal combustion engine that performs rich injection of fuel after the elapse of the fuel cut period in order to consume oxygen stored in the exhaust purification catalyst during the fuel cut period,
An oxygen concentration sensor having a zirconia element and detecting the oxygen concentration of the exhaust system for air-fuel ratio control,
Detecting means for detecting a temperature drop amount of the zirconia element during the fuel cut period by measuring a resistance value of the zirconia element; and adjusting a rich injection amount of the fuel based on the temperature drop amount detected by the detecting means A control device for an internal combustion engine, comprising adjusting means for
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