JP2016183607A - Controller of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の運転制御を司る制御装置に関する。 The present invention relates to a control device that controls operation of an internal combustion engine.
車両に搭載された内燃機関において、その運転状況に応じて燃料噴射を一時中断する燃料カットを行うことが知られている(例えば、下記特許文献を参照)。通常、アクセルペダルの踏込量が0または0に近い閾値以下となり、かつエンジン回転数が燃料カット許可回転数以上あるときに、燃料カットを開始する。そして、アクセルペダルの踏込量が閾値を上回った、エンジン回転数が燃料カット復帰回転数まで低下した等の何れかの条件が成立したときに、燃料カットを終了、燃料噴射を再開する。 In an internal combustion engine mounted on a vehicle, it is known to perform a fuel cut that temporarily interrupts fuel injection in accordance with the driving situation (see, for example, the following patent document). Normally, fuel cut is started when the accelerator pedal depression amount is 0 or less than a threshold value close to 0 and the engine speed is equal to or higher than the fuel cut permission speed. When one of the conditions such as the accelerator pedal depression amount exceeding the threshold value or the engine speed decreasing to the fuel cut return speed is satisfied, the fuel cut is finished and the fuel injection is restarted.
上述の通り、燃料カット終了条件には、エンジン回転数の低下が含まれている。燃料カットの期間を少しでも引き延ばして燃費性能を向上させるには、燃料カット中のエンジン回転の減速を遅らせる必要がある。そのために、アクセルペダルの踏込量が0またはほぼ0である燃料カット中にスロットルバルブを敢えて開き、内燃機関の吸気抵抗ひいてはポンピングロスを低減させるようにしている。 As described above, the fuel cut end condition includes a decrease in the engine speed. In order to extend the fuel cut period as much as possible to improve fuel efficiency, it is necessary to delay the deceleration of the engine rotation during the fuel cut. For this purpose, the throttle valve is deliberately opened during fuel cut when the amount of depression of the accelerator pedal is 0 or almost 0, thereby reducing the intake resistance of the internal combustion engine and hence the pumping loss.
内燃機関が惰性で回転を続ける燃料カット中は、燃料成分を含まない空気が気筒から排気通路を経由して排気浄化用の触媒に流入する。これにより、触媒に多量の酸素が吸着し、同触媒によるNOxの還元能力が低下する。NOxの還元能力を回復させるには、触媒に吸蔵されている酸素を速やかに放出、消費させる必要がある。 During a fuel cut in which the internal combustion engine continues to rotate due to inertia, air that does not contain a fuel component flows from the cylinder into the exhaust purification catalyst via the exhaust passage. As a result, a large amount of oxygen is adsorbed on the catalyst, and the NO x reduction ability of the catalyst is reduced. To recover the reducing ability of NO x, the catalyst quickly release the oxygen stored in, it is necessary to consume.
そこで、燃料カットの終了後、燃料噴射量を増量補正して混合気の空燃比をリッチ化し、燃料カット中に触媒に吸蔵された酸素の放出を促すことが従来より行われてきた(例えば、下記特許文献を参照)。 Therefore, after the fuel cut is completed, it has been conventionally performed to increase the fuel injection amount to enrich the air-fuel ratio of the air-fuel mixture and to promote the release of oxygen stored in the catalyst during the fuel cut (for example, (See the following patent document).
燃料カット終了後の燃料噴射量の増量補正中に気筒から触媒に流入するガスの流量は常時一定ではなく、運転者によるアクセルペダルの操作等に応じて刻々と変化し得る。それ故、増量補正中に混合気の空燃比をある一定の目標リッチ空燃比に保っていると、単位時間あたり触媒に流入するCOやCmHn(炭化水素)成分の量が、触媒に流入するガスの流量に依存して大きく増減することとなる。 The flow rate of the gas flowing from the cylinder into the catalyst during the increase correction of the fuel injection amount after the end of the fuel cut is not always constant, and can change every moment according to the operation of the accelerator pedal by the driver. Therefore, if the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is maintained at a certain target rich air-fuel ratio during the increase correction, the amount of CO or C m H n (hydrocarbon) component flowing into the catalyst per unit time is reduced in the catalyst. Depending on the flow rate of the inflowing gas, it will greatly increase or decrease.
触媒に吸蔵された過剰な酸素をパージするためには、単に酸素濃度の低いガスを触媒に供給するだけでは不十分であり、適当な量のCOまたはCmHnを触媒に供給することが必要となる。単位時間あたり触媒に流入するCOまたはCmHnの量が不足した場合、触媒内の酸素過多の雰囲気が緩和されず、触媒におけるNOxの還元能率が瞬時的に低下してNOxの排出増を招いてしまう。逆に、単位時間あたり触媒に流入するCOまたはCmHnの量が多すぎると、触媒におけるCO及びHCの酸化能率が瞬時的に低下して、CO及びHCの排出増を招くこととなる。 In order to purge excess oxygen stored in the catalyst, it is not sufficient to simply supply a gas having a low oxygen concentration to the catalyst. It is necessary to supply an appropriate amount of CO or C m H n to the catalyst. Necessary. If the amount of CO or C m H n flowing into the catalyst per unit time is insufficient, the atmosphere of excess oxygen in the catalyst is not relaxed, the discharge reduction efficiency of the NO x in the catalyst is instantaneously reduced to NO x It will increase. On the other hand, if the amount of CO or C m Hn flowing into the catalyst per unit time is too large, the oxidation efficiency of CO and HC in the catalyst is instantaneously reduced, leading to an increase in CO and HC emissions. .
本発明は、以上の問題に初めて着目してなされたものであり、燃料カット終了後の燃料噴射量の増量補正中におけるエミッションの悪化を抑制することを所期の目的としている。 The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problem for the first time, and an object thereof is to suppress the deterioration of the emission during the fuel injection amount increase correction after the end of the fuel cut.
本発明では、燃料カット条件の成立に伴い燃料噴射を一時中止する燃料カットを実施し、燃料カット終了条件の成立に伴い燃料カットを終了するとともに燃料噴射量の増量補正を行うものであって、前記増量補正中、気筒から排気浄化用の触媒に流入するガスの流量の多寡に応じて触媒に流入するガスの空燃比の目標値を変更する内燃機関の制御装置を構成した。 In the present invention, the fuel cut that temporarily stops the fuel injection with the establishment of the fuel cut condition is performed, the fuel cut is ended with the establishment of the fuel cut end condition, and the fuel injection amount is increased and corrected, During the increase correction, the control device for the internal combustion engine is configured to change the target value of the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst according to the flow rate of the gas flowing from the cylinder into the exhaust purification catalyst.
排気通路における触媒の上流に設置されているO2センサの出力電圧を目標値に収束させる空燃比フィードバック制御を実施するシステムにおいては、前記増量補正中、気筒から触媒に流入するガスの流量の多寡に応じて前記出力電圧の目標値を変更することにより、触媒に流入するガスの空燃比の目標値を変更することができる。 In a system that performs air-fuel ratio feedback control for converging the output voltage of the O 2 sensor installed upstream of the catalyst in the exhaust passage to a target value, the flow rate of gas flowing from the cylinder into the catalyst during the increase correction is large. Accordingly, the target value of the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst can be changed by changing the target value of the output voltage according to the above.
前記出力電圧の目標値は、(定数/気筒から触媒に流入するガスの流量)に基づいて定めることが簡便である。 It is easy to determine the target value of the output voltage based on (constant / flow rate of gas flowing from the cylinder into the catalyst).
本発明によれば、燃料カット終了後の燃料噴射量の増量補正中におけるエミッションの悪化を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the deterioration of the emission during the fuel injection amount increase correction after the end of the fuel cut.
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、火花点火式の4ストロークエンジンであり、複数の気筒1(図1には、そのうち一つを図示している)を具備している。各気筒1の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ11を設けている。また、各気筒1の燃焼室の天井部に、点火プラグ12を取り付けてある。点火プラグ12は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of an internal combustion engine for a vehicle in the present embodiment. The internal combustion engine in the present embodiment is a spark ignition type four-stroke engine and includes a plurality of cylinders 1 (one of which is shown in FIG. 1). In the vicinity of the intake port of each cylinder 1, an injector 11 for injecting fuel is provided. A
吸気を供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポートへと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、電子スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配置している。
The intake passage 3 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port of each cylinder 1. On the intake passage 3, an
排気を排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させた結果発生した排気ガスを各気筒1の排気ポートから外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42及び排気浄化用の三元触媒41を配置している。 The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust gas generated as a result of burning the fuel in the cylinder 1 from the exhaust port of each cylinder 1 to the outside. An exhaust manifold 42 and an exhaust purification three-way catalyst 41 are disposed on the exhaust passage 4.
排気通路4における触媒41の上流及び下流には、排気通路を流通するガスの空燃比を検出するための空燃比センサ43、44を設置する。空燃比センサ43、44はそれぞれ、排気ガスの空燃比に対して非線形な出力特性を有するO2センサであってもよく、排気ガスの空燃比に比例した出力特性を有するリニアA/Fセンサであってもよい。本実施形態では、触媒41の上流側及び下流側の各空燃比センサ43、44について、排気ガス中の酸素濃度に応じた電圧信号を出力するO2センサを想定している。O2センサ43、44の出力電圧f、gの特性は、理論空燃比近傍の一定範囲(ウィンドウ)では空燃比に対する出力の変化率が大きく急峻な傾きを示し、それよりも空燃比が大きいリーン領域では低位飽和値に漸近し、空燃比が小さいリッチ領域では高位飽和値に漸近する、いわゆるZ特性曲線を描く。 Air-fuel ratio sensors 43 and 44 for detecting the air-fuel ratio of the gas flowing through the exhaust passage are installed upstream and downstream of the catalyst 41 in the exhaust passage 4. Each of the air-fuel ratio sensors 43 and 44 may be an O 2 sensor having a non-linear output characteristic with respect to the air-fuel ratio of the exhaust gas, or a linear A / F sensor having an output characteristic proportional to the air-fuel ratio of the exhaust gas. There may be. In the present embodiment, an O 2 sensor that outputs a voltage signal corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas is assumed for each of the upstream and downstream air-fuel ratio sensors 43 and 44 of the catalyst 41. The characteristics of the output voltages f and g of the O 2 sensors 43 and 44 show that the output change rate with respect to the air-fuel ratio has a large and steep slope in a certain range (window) near the theoretical air-fuel ratio, and the air-fuel ratio is larger than that. A so-called Z characteristic curve is drawn, which gradually approaches the low saturation value in the region and gradually approaches the high saturation value in the rich region where the air-fuel ratio is small.
外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置2は、いわゆる高圧ループEGRを実現するものであり、排気通路4における触媒41の上流側と吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流側とを連通するEGR通路21と、EGR通路21上に設けたEGRクーラ22と、EGR通路21を開閉し当該EGR通路21を流れるEGRガスの流量を制御するEGRバルブ23とを要素とする。EGR通路21の入口は、排気通路4における排気マニホルド42またはその下流の所定箇所に接続している。EGR通路21の出口は、吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク33に接続している。
The external EGR (Exhaust Gas Recirculation) device 2 realizes a so-called high pressure loop EGR, and an
本実施形態の内燃機関の制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。 An ECU (Electronic Control Unit) 0 serving as a control device for an internal combustion engine according to the present embodiment is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like.
ECU0の入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号b、アクセルペダルの踏込量をアクセル開度(いわば、要求負荷)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、吸気通路3(特に、サージタンク33)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号d、内燃機関の温度を示唆する冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号e、触媒41の上流側における排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ43から出力される空燃比信号f、触媒41の下流側における排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ44から出力される空燃比信号g、吸気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号h等が入力される。
The input interface of the
ECU0の出力インタフェースからは、点火プラグ12のイグナイタ13に対して点火信号i、インジェクタ11に対して燃料噴射信号j、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k、EGRバルブ23に対して開度操作信号l等を出力する。
From the output interface of the
ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ECU0は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、hを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒1に充填される吸気(新気)量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、要求EGR率(または、EGR量)、点火タイミング等といった各種運転パラメータを決定する。ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、lを出力インタフェースを介して印加する。
The processor of the
ECU0は、気筒1に充填される混合気の空燃比、ひいては気筒1から排出され触媒41へと導かれる排気ガスの空燃比をフィードバック制御する。ECU0は、まず、気筒1に充填される吸気(新気)の量に見合った基本噴射量TPを決定する。次いで、この基本噴射量TPを、触媒41の上流側の空燃比に応じて定まるフィードバック補正係数FAFで補正し、さらには内燃機関の状況に応じて定まる各種補正係数Kやインジェクタ36の無効噴射時間TAUVをも加味して、最終的な燃料噴射時間(インジェクタ11に対する通電時間)Tを算定する。燃料噴射時間Tは、
T=TP×FAF×K+TAUV
となる。そして、燃料噴射時間Tだけインジェクタ11に信号jを入力、インジェクタ11を開弁して燃料を噴射させる。
The
T = TP × FAF × K + TAUV
It becomes. Then, the signal j is input to the injector 11 for the fuel injection time T, and the injector 11 is opened to inject fuel.
触媒41の上流側の空燃比信号fを参照したフィードバック制御は、例えば、内燃機関の冷却水温が所定温度以上であり、燃料カット中でなく、内燃機関の始動から所定時間が経過し、フロントO2センサ43が活性中、吸気圧が正常である、等の諸条件が全て成立している場合に行う。 The feedback control with reference to the air-fuel ratio signal f on the upstream side of the catalyst 41 is performed, for example, when the coolant temperature of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined temperature, the fuel is not being cut, and a predetermined time has elapsed since the start of the internal combustion engine. 2. Performed when all conditions such as the sensor 43 is active and the intake pressure is normal are all satisfied.
図2に示すように、ECU0は、触媒41の上流側のガスの空燃比を検出するセンサであるフロントO2センサ43の出力電圧fを、触媒41の上流側におけるガスの目標空燃比に相当する目標値(目標電圧値。一点鎖線で表す)と比較して、その上流側目標値よりも高ければリッチ、その上流側目標値よりも低ければリーンと判定する。通常、目標値は理論空燃比またはその近傍に対応した値である。
As shown in FIG. 2, the
そして、ECU0は、触媒41の上流側のガスの空燃比の判定結果に基づき、フィードバック補正係数FAFを増減調整する。具体的には、空燃比の判定結果がリーンからリッチに反転した(後述する遅延時間TDRが経過した)時点で、フィードバック補正係数FAFをスキップ値RSMだけ減少させる。加えて、空燃比がリッチであると判定している間、フィードバック補正係数FAFを単位時間(または、制御サイクル、演算サイクル)あたりリーン積分値KIMだけ逓減させる。
Then, the
他方、空燃比の判定結果がリッチからリーンに反転した(後述する遅延時間TDLが経過した)時点で、フィードバック補正係数FAFをスキップ値RSPだけ増加させる。加えて、空燃比がリーンであると判定している間、フィードバック補正係数FAFを単位時間あたりリッチ積分値KIPだけ逓増させる。 On the other hand, the feedback correction coefficient FAF is increased by the skip value RSP when the determination result of the air-fuel ratio is reversed from rich to lean (a delay time TDL described later has elapsed). In addition, while it is determined that the air-fuel ratio is lean, the feedback correction coefficient FAF is increased by the rich integral value KIP per unit time.
フィードバック補正量FAFが減少すると、インジェクタ11による燃料噴射量が絞られて、混合気の空燃比がリーンへと向かう。逆に、フィードバック補正量FAFが増加すると、インジェクタ11による燃料噴射量が上積みされて、混合気の空燃比がリッチへと向かう。 When the feedback correction amount FAF decreases, the fuel injection amount by the injector 11 is reduced, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture moves toward lean. On the contrary, when the feedback correction amount FAF increases, the fuel injection amount by the injector 11 is increased, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes richer.
但し、フロントO2センサ43の出力電圧fが目標電圧値を跨ぐように変動したときには、即時に触媒41の上流側のガスの空燃比の判定結果を反転させるのではなく、遅延時間TDL、TDRの経過を待ってから判定結果を反転させる。即ち、フロントO2センサ43の出力電圧fがリッチからリーンに切り替わった(目標電圧値を下回った)ときには、リーン判定遅延時間TDLの経過の後、空燃比がリッチからリーンに反転したと判断する。並びに、フロントO2センサ43の出力電圧fがリーンからリッチに切り替わった(目標電圧値を上回った)ときには、リッチ判定遅延時間TDRの経過の後、空燃比がリーンからリッチに反転したと判断する。 However, when the output voltage f of the front O 2 sensor 43 fluctuates so as to cross the target voltage value, the determination result of the air-fuel ratio of the gas upstream of the catalyst 41 is not immediately reversed, but the delay times TDL, TDR The judgment result is inverted after waiting for elapse of time. That is, when the output voltage f of the front O 2 sensor 43 is switched from rich to lean (below the target voltage value), it is determined that the air-fuel ratio has been reversed from rich to lean after the lean determination delay time TDL has elapsed. . In addition, when the output voltage f of the front O 2 sensor 43 is switched from lean to rich (exceeding the target voltage value), it is determined that the air-fuel ratio has been reversed from lean to rich after the elapse of the rich determination delay time TDR. .
リーン判定遅延時間TDL及びリッチ判定遅延時間TDRを設けているのは、O2センサ43の出力信号にノイズが混入した場合に、空燃比のリーン/リッチの判定結果が短期間に複数回反転して燃料噴射量が振動するように増減するチャタリングを起こすことを予防する意図である。 The lean determination delay time TDL and the rich determination delay time TDR are provided because the air / fuel ratio lean / rich determination result is inverted several times in a short time when noise is mixed in the output signal of the O 2 sensor 43. It is intended to prevent chattering that increases or decreases so that the fuel injection amount vibrates.
遅延時間TDL、TDRは、制御中心補正量FACFに応じて増減する。図3に、補正量FACFと遅延時間TDL、TDRとの関係を例示する。補正量FACFが大きくなるほど、リーン判定遅延時間TDL(破線で表す)は短縮され、リッチ判定遅延時間TDR(実線で表す)は延長される。さすれば、フィードバック補正係数FAFが増加から減少に転じる時期が遅れ、減少から増加に転じる時期が早まる。結果、燃料噴射量が平均的に増すこととなり、空燃比フィードバック制御の制御中心がリッチ側に変位する。 The delay times TDL and TDR increase or decrease according to the control center correction amount FACF. FIG. 3 illustrates the relationship between the correction amount FACF and the delay times TDL and TDR. As the correction amount FACF increases, the lean determination delay time TDL (represented by a broken line) is shortened, and the rich determination delay time TDR (represented by a solid line) is extended. In this case, the time when the feedback correction coefficient FAF starts to decrease is delayed, and the time when the feedback correction coefficient FAF starts to increase increases. As a result, the fuel injection amount increases on average, and the control center of the air-fuel ratio feedback control is displaced to the rich side.
翻って、補正量FACFが小さくなるほど、リーン判定遅延時間TDLは延長され、リッチ判定遅延時間TDRは短縮される。さすれば、フィードバック補正係数FAFが増加から減少に転じる時期が早まり、減少から増加に転じる時期が遅れる。結果、燃料噴射量が平均的に減ることとなり、空燃比フィードバック制御の制御中心がリーン側に変位する。 In turn, the smaller the correction amount FACF, the longer the lean determination delay time TDL and the shorter the rich determination delay time TDR. Then, the time when the feedback correction coefficient FAF starts to decrease from the increase is advanced, and the time when the feedback correction coefficient FAF starts to increase is delayed. As a result, the fuel injection amount decreases on average, and the control center of the air-fuel ratio feedback control is displaced to the lean side.
ECU0は、空燃比フィードバック制御中、上記の制御中心補正量FACFをも算出する。この補正量FACFは、触媒41の下流側の空燃比に応じて定まる。触媒41の下流側の空燃比信号gを参照したフィードバック制御は、例えば、冷却水温が所定温度以上であり、空燃比フィードバック制御の開始から所定時間が経過し、フロントO2センサ43及び/またはリアO2センサ44が活性してから所定時間が経過し、アイドル状態で車速が0若しくは0に近い所定値以下であるかまたは非アイドル状態で所定の運転領域にある、等の諸条件が全て成立している場合に行う。
The
図4に示すように、ECU0は、触媒41の下流側のガスの空燃比を検出するセンサであるリアO2センサ44の出力電圧gを、触媒41の下流側におけるガスの目標空燃比に相当する目標値(目標電圧値。鎖線で表す)と比較して、その下流側目標値よりも高ければリッチ、その下流目標値よりも低ければリーンと判定する。この下流側目標値は、フロントO2センサ43の出力信号fと比較される上流側目標値とは一致しないことがある。
As shown in FIG. 4, the
ECU0は、触媒41の下流側のガスの空燃比の判定結果に基づき、制御中心補正量FACFを増減調整する。具体的には、空燃比がリッチであると判定している間、制御中心補正量FACFを単位時間(または、制御サイクル、演算サイクル)あたりリーン積分値FACFKIMだけ逓減させる一方、空燃比がリーンであると判定している間は、制御中心補正量FACFを単位時間あたりリッチ積分値FACFKIPだけ逓増させる。
The
既に述べた通り、制御中心補正量FACFが減少すると、空燃比制御中心はリーンへと向かう。逆に、制御中心補正量FACFが増加すると、空燃比制御中心はリッチへと向かう。 As already described, when the control center correction amount FACF decreases, the air-fuel ratio control center moves toward lean. Conversely, when the control center correction amount FACF increases, the air-fuel ratio control center moves toward rich.
本実施形態のECU0は、運転状況に応じて、気筒1への燃料供給を中断する燃料カットを実行する。ECU0は、所定の燃料カット条件が成立したときに、燃料カット即ちインジェクタ11からの燃料噴射を停止する。ECU0は、少なくとも、アクセルペダルの踏込量が0または0に近い閾値以下となり、かつエンジン回転数が燃料カット許可回転数以上あることを以て、燃料カット条件が成立したものと判断する。
The
燃料カット中は、スロットルバルブ32をアクセルペダルの踏込量(0または0に近い)に依拠しない開度に開いておく。この操作は、燃料カット中の内燃機関のポンピングロスを低減してエンジン回転の減速を遅らせるために行う。このときのスロットルバルブ32の開度は、一定値としてもよいし、車速等に応じて増減させてもよいが、何れにせよ比較的大きな開度とする。
During the fuel cut, the
そして、ECU0は、所定の燃料カット終了条件が成立したときに、燃料カットを終了することとし、燃料噴射(及び、点火)を再開する。ECU0は、アクセルペダルの踏込量が閾値を上回った、エンジン回転数が燃料カット復帰回転数まで低下した等のうち何れかを以て、燃料カット終了条件が成立したものと判断する。
Then, the
燃料カット終了条件の成立以後は、スロットルバルブ32の開度を、アクセルペダルの踏込量に応じた開度に追従させることは言うまでもない。
Needless to say, after the fuel cut end condition is satisfied, the opening degree of the
ECU0は、燃料カットの終了後、燃料カット中に触媒41に吸蔵された酸素をパージしてNOxの還元性能を回復させるべく、燃料噴射量の増量補正を行う。ECU0は、フロントO2センサ43の出力信号fを参照するフィードバック制御を通じて、気筒1から触媒41に流入するガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチ化する。即ち、フロントO2センサ43の出力電圧fの目標値を理論空燃比近傍に対応する値よりも引き上げることで、フィードバック補正係数FAFを増加させ、燃料噴射量Tを増量する。触媒41に酸素濃度が低くCOまたはCmHn成分を多く含んだガスが供給されれば、触媒41においてCOまたはCmHnが酸化され、触媒41内の酸素が消費される。結果、触媒41内が酸素過多でなくなり、NOxの還元能率が向上する。
ECU0 after the fuel cut ends, in order to recover the reduced performance of the NO x occluded oxygen in the catalyst 41 is purged during fuel cut, performing increasing correction of the fuel injection amount. The
その上で、本実施形態のECU0は、この燃料噴射量の増量補正中、気筒1から触媒41に流入するガスの流量の多寡に応じて、触媒41に流入するガスの空燃比の目標値を変更する。
The
具体的には、単位時間あたり気筒1から触媒41に流入するガスの量が少ないほど、目標空燃比を引き下げてリッチ化する。逆に言えば、単位時間あたり気筒1から触媒41に流入するガスの量が多いほど、目標空燃比を引き上げてリーン化する。これにより、単位時間あたり触媒41に流入するCOまたはCmHn成分の量が適正な範囲に保たれ、燃料カット中に触媒41に吸蔵された酸素をパージしながら湯外物質NOx、CO及びHCの排出増を抑制することができる。 Specifically, the target air-fuel ratio is lowered and enriched as the amount of gas flowing from the cylinder 1 into the catalyst 41 per unit time is smaller. In other words, as the amount of gas flowing from the cylinder 1 into the catalyst 41 per unit time increases, the target air-fuel ratio is raised and leaned. As a result, the amount of CO or C m H n component flowing into the catalyst 41 per unit time is maintained in an appropriate range, and the hot water substances NO x and CO 2 are purged while purging oxygen stored in the catalyst 41 during the fuel cut. In addition, an increase in HC emissions can be suppressed.
図5に、フロントO2センサ43の入出力特性、並びに、燃料カット終了後の燃料噴射量の増量補正における吸気流量とフロントO2センサ43の出力電圧fの目標値との関係を示している。周知の通り、ジルコニアO2センサ43の起電圧(起電力)と排気ガスの酸素濃度との関係は、下式のネルンスト式によって表される。
E=(RT/4F)ln(Pa/Pb)
EはO2センサ43の起電圧、Rは気体定数、Tは絶対温度、Fはファラデー定数である。Paは、基準となる高い酸素濃度のA室の酸素分圧であり、通常は大気の酸素分圧である。Pbは、低い酸素濃度のB室の酸素分圧、つまりは排気ガスに含まれる酸素の濃度である。
5, input-output characteristics of the front O 2 sensor 43, and shows the relationship between the target value of the output voltage f of the intake air flow and the front O 2 sensor 43 in the increasing correction of the fuel injection amount after the fuel cut ends . As is well known, the relationship between the electromotive voltage (electromotive force) of the zirconia O 2 sensor 43 and the oxygen concentration of the exhaust gas is expressed by the following Nernst equation.
E = (RT / 4F) ln (P a / P b )
E is an electromotive voltage of the O 2 sensor 43, R is a gas constant, T is an absolute temperature, and F is a Faraday constant. P a is the oxygen partial pressure in the chamber A of the high oxygen concentration as a reference, usually an oxygen partial pressure of the atmosphere. P b is the oxygen partial pressure in the B chamber having a low oxygen concentration, that is, the concentration of oxygen contained in the exhaust gas.
単位時間あたり気筒1から触媒41に流入するガスの流量は、単位時間あたり吸気通路3から気筒1に流入する吸気の流量にほぼ等しい。よって、本実施形態では、現在の吸気の流量の多寡に応じて、フロントO2センサ43の出力fの目標電圧値を上下させる。現在の吸気の流量は、そのときのエンジン回転数及びサージタンク33内吸気圧等から、既知の方法に則って推算することが可能である。尤も、内燃機関の吸気通路3に吸気の流量を検出する流量計(エアフローメータ)が設置されているならば、当該流量計を介して現在の吸気の流量を直接計測すればよい。 The flow rate of gas flowing from the cylinder 1 into the catalyst 41 per unit time is substantially equal to the flow rate of intake air flowing into the cylinder 1 from the intake passage 3 per unit time. Therefore, in this embodiment, the target voltage value of the output f of the front O 2 sensor 43 is raised or lowered according to the current intake air flow rate. The current intake air flow rate can be estimated according to a known method from the engine speed at that time, the intake pressure in the surge tank 33, and the like. However, if a flow meter (air flow meter) for detecting the flow rate of intake air is installed in the intake passage 3 of the internal combustion engine, the current intake air flow rate may be directly measured via the flow meter.
図5において、領域Xは吸気の流量即ち排気ガスの流量が比較的多い領域であり、領域Yは吸気の流量が比較的少ない領域である。現在の吸気の流量が領域Yに属しているときのフロントO2センサ43の出力fの目標電圧値は、現在の吸気の流量が領域Xに属しているときの目標電圧値よりも高くなる。即ち、吸気の流量が領域Yに属しているときの目標空燃比は、吸気の流量が領域Xに属しているときの目標空燃比よりもリッチである。 In FIG. 5, a region X is a region where the flow rate of intake air, that is, the flow rate of exhaust gas is relatively large, and a region Y is a region where the flow rate of intake air is relatively small. The target voltage value of the output f of the front O 2 sensor 43 when the current intake air flow rate belongs to the region Y is higher than the target voltage value when the current intake air flow rate belongs to the region X. That is, the target air-fuel ratio when the intake air flow rate belongs to the region Y is richer than the target air-fuel ratio when the intake air flow rate belongs to the region X.
気筒1から触媒41に流入するCOまたはCmHnの量は、(吸気の流量×フロントO2センサ43の出力fの目標電圧値)にほぼ等しいとと考えられる。吸気の流量が多い領域Xにあっては、目標空燃比を少し変化させるだけで触媒41に流入するCOまたはCmHnの量が大きく変動し、触媒41に吸蔵された酸素のパージに対する影響が大である。従って、本実施形態のECU0は、燃料噴射量の増量補正中のフロントO2センサ43の出力fの目標電圧値を、予め適合試験等により決定した定数から、現在の吸気の流量を除することによって求める。その定数は、内燃機関の排気量や触媒41の容量(容積、担持している貴金属量)に依拠する。フロントO2センサ43の出力fの目標電圧値を(定数/気筒から触媒に流入するガスの流量)とすることにより、吸気の流量が比較的多い領域Xでは、吸気の流量の変化に対する目標空燃比の変化が小さくなり、吸気の流量が比較的多い領域Yでは、吸気の流量の変化に対する目標空燃比の変化が領域Xよりも大きくなる。
The amount of CO or C m H n flowing into the catalyst 41 from the cylinder 1 is considered to be approximately equal to (the flow rate of intake air x the target voltage value of the output f of the front O 2 sensor 43). In the region X where the flow rate of intake air is large, the amount of CO or C m H n flowing into the catalyst 41 varies greatly only by slightly changing the target air-fuel ratio, and the influence of the oxygen stored in the catalyst 41 on the purge. Is big. Therefore, the
本実施形態では、燃料カット条件の成立に伴い燃料噴射を一時中止する燃料カットを実施し、燃料カット終了条件の成立に伴い燃料カットを終了するとともに燃料噴射量の増量補正を行うものであって、前記増量補正中、気筒1から排気浄化用の触媒41に流入するガスの流量の多寡に応じて触媒41に流入するガスの空燃比の目標値を変更する内燃機関の制御装置0を構成した。
In this embodiment, a fuel cut that temporarily stops fuel injection is performed when the fuel cut condition is satisfied, and the fuel cut is ended and a fuel injection amount increase correction is performed when the fuel cut end condition is satisfied. The
本実施形態によれば、燃料カット中に触媒41に吸蔵された酸素を、燃料噴射量の増量補正中に適正な速さで消費することができ、触媒41内において瞬時的・局所的な酸素過多の雰囲気の現出や、瞬時的・局所的な酸素欠乏の雰囲気の現出を回避できる。従って、燃料噴射量の増量補正中におけるエミッションの悪化が抑制される。 According to the present embodiment, the oxygen stored in the catalyst 41 during the fuel cut can be consumed at an appropriate speed during the increase correction of the fuel injection amount, and the instantaneous and local oxygen in the catalyst 41 can be consumed. It is possible to avoid the appearance of an excessive atmosphere and the appearance of an instantaneous / local oxygen-deficient atmosphere. Therefore, the deterioration of the emission during the increase correction of the fuel injection amount is suppressed.
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、排気通路4における触媒41の上流に設置されている空燃比センサ43が、ジルコニアO2センサではなくリニアA/Fセンサであったとしても、当該リニアA/Fセンサ43の出力信号fに目標値を設定してガスの空燃比をフィードバック制御することが当然に可能である。そして、燃料カット終了後の燃料噴射量の増量補正においては、気筒1から触媒41に流入するガスの流量が少ないほど目標空燃比を引き下げるように当該目標値を設定し、気筒1から触媒41に流入するガスの流量が多いほど目標空燃比を引き上げるように当該目標値を設定するのである。 The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. For example, even if the air-fuel ratio sensor 43 installed upstream of the catalyst 41 in the exhaust passage 4 is not a zirconia O 2 sensor but a linear A / F sensor, the output signal f of the linear A / F sensor 43 Of course, it is possible to feedback control the air-fuel ratio of the gas by setting the target value. In the increase correction of the fuel injection amount after the end of the fuel cut, the target value is set so as to lower the target air-fuel ratio as the flow rate of the gas flowing from the cylinder 1 into the catalyst 41 decreases. The target value is set so as to raise the target air-fuel ratio as the flow rate of the inflowing gas increases.
その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 Other specific configurations of each part can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、車両に搭載された内燃機関の制御に適用することができる。 The present invention can be applied to control of an internal combustion engine mounted on a vehicle.
0…制御装置(ECU)
1…気筒
11…インジェクタ
3…吸気通路
4…排気通路
41…触媒
43…触媒の上流の空燃比センサ(O2センサ)
b…クランク角信号
d…吸気温・吸気圧信号
f…空燃比信号
j…燃料噴射信号
0 ... Control unit (ECU)
1 ... cylinder 11 ... injector 3 ... fuel ratio sensor upstream of the intake passages 4 exhaust passage 41 ... catalyst 43 ... catalyst (O 2 sensor)
b ... crank angle signal d ... intake air temperature / intake pressure signal f ... air-fuel ratio signal j ... fuel injection signal
Claims (3)
前記増量補正中、気筒から排気浄化用の触媒に流入するガスの流量の多寡に応じて触媒に流入するガスの空燃比の目標値を変更する内燃機関の制御装置。 When the fuel cut condition is satisfied, the fuel cut is temporarily stopped, and the fuel cut is ended when the fuel cut end condition is satisfied, and the fuel injection amount is increased and corrected.
A control apparatus for an internal combustion engine that changes a target value of an air-fuel ratio of gas flowing into the catalyst in accordance with a flow rate of gas flowing from the cylinder into the exhaust purification catalyst during the increase correction.
前記増量補正中、気筒から触媒に流入するガスの流量の多寡に応じて前記出力電圧の目標値を変更する請求項1記載の内燃機関の制御装置。 Air-fuel ratio feedback control is performed to converge the output voltage of the O 2 sensor installed upstream of the catalyst in the exhaust passage to a target value,
2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the target value of the output voltage is changed according to the flow rate of the gas flowing into the catalyst from the cylinder during the increase correction.
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