JP2018003742A - 内燃機関 - Google Patents
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Abstract
Description
最初に、図1〜図6を参照して本発明の第1実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1実施形態における内燃機関100を概略的に示す図である。図1を参照すると1は機関本体、2はシリンダブロック、3はシリンダブロック2内で往復動するピストン、4はシリンダブロック2上に固定されたシリンダヘッド、5はピストン3とシリンダヘッド4との間に形成された燃焼室、6は吸気弁、7は吸気ポート、8は排気弁、9は排気ポートをそれぞれ示す。吸気弁6は吸気ポート7を開閉し、排気弁8は排気ポート9を開閉する。
排気通路に配置された上流側排気浄化触媒20及び下流側排気浄化触媒24は、いずれも同様な構成を有する。排気浄化触媒20、24は、酸素吸蔵能力を有する三元触媒である。具体的には、排気浄化触媒20、24は、セラミックから成る基材に、触媒作用を有する貴金属(例えば、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)等)及び酸素吸蔵能力を有する物質(例えば、セリア(CeO2))を担持させたものである。排気浄化触媒20、24は、所定の活性温度に達すると、未燃ガス(HC、CO等)と窒素酸化物(NOx)とを同時に浄化する触媒作用に加えて、酸素吸蔵能力を発揮する。
次に、図3及び図4を参照して、本実施形態における空燃比センサ40、41の出力特性について説明する。図3は、本実施形態における空燃比センサ40、41の電圧−電流(V−I)特性を示す図であり、図4は、印加電圧を一定に維持したときの、空燃比センサ40、41周りを流通する排気ガスの空燃比(以下、「排気空燃比」という)と出力電流Iとの関係を示す図である。なお、本実施形態では、両空燃比センサ40、41として同一構成の空燃比センサが用いられる。
内燃機関100は空燃比制御装置を備える。本実施形態ではECU31が空燃比制御装置に相当する。空燃比制御装置は、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガス(以下、単に「流入排気ガス」と称する。)の目標空燃比を設定すると共に、上流側空燃比センサ40の出力空燃比が目標空燃比に一致するように燃焼室5に供給される燃料量をフィードバック制御する。目標空燃比は、下流側空燃比センサ41の出力空燃比等に基づいて設定される。なお、「出力空燃比」とは、空燃比センサ40、41によって検出された空燃比であり、空燃比センサ40、41の出力値に相当する空燃比を意味する。
OED=0.23×(AFup−14.6)×Qi …(1)
ここで、0.23は空気中の酸素濃度、14.6は理論空燃比、Qiは燃料噴射量、AFupは上流側空燃比センサ40の出力空燃比をそれぞれ表している。
また、空燃比制御装置は、内燃機関100の運転中に燃焼室5への燃料供給を停止する燃料カット制御を実行する。具体的には、空燃比制御装置は、燃料カット制御において、燃料噴射弁11からの燃料噴射を停止することで燃焼室5への燃料供給を停止する。燃料カット制御は、燃料カット制御の所定の実行条件が成立しているときに実行される。例えば、燃料カット制御の実行条件は、アクセルペダル42の踏込み量がゼロ又はほぼゼロ(すなわち、機関負荷がゼロ又はほぼゼロ)であり且つ機関回転数がアイドリング時の回転数よりも高い所定の回転数以上であるときに成立する。
上述したように、燃料カット制御が所定時間以上継続されると、上流側排気浄化触媒20及び下流側排気浄化触媒24の酸素吸蔵量が最大となる。上流側排気浄化触媒20及び下流側排気浄化触媒24は、酸素吸蔵量が最大の状態では排気ガス中のNOxを還元浄化することができない。このため、空燃比制御装置は、燃料カット制御の終了後に、流入排気ガスの目標空燃比をリッチ側ストイキ判定空燃比よりもリッチな空燃比に設定する復帰後リッチ制御を実行する。
以下、図5のタイムチャートを参照して、本実施形態における空燃比制御について具体的に説明する。図5は、燃料カット制御の前後における、流入排気ガスの目標空燃比TAF、上流側空燃比センサ40の出力空燃比AFup、下流側空燃比センサ41周りの実際の空燃比、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwn、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAup及び下流側排気浄化触媒24の酸素吸蔵量OSAdwnのタイムチャートである。
以下、図6のフローチャートを参照して、本実施形態における空燃比制御について詳細に説明する。図6は、第1実施形態における空燃比制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは、内燃機関100の始動後、ECU31によって繰り返し実行される。
第2実施形態に係る内燃機関は、以下に説明する点を除いて、基本的に第1実施形態に係る内燃機関の構成及び制御と同様である。このため、以下、本発明の第2実施形態について、第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
以下、図8及び図9のフローチャートを参照して、第2実施形態における空燃比制御について説明する。図8及び図9は、第2実施形態における空燃比制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは、内燃機関100の始動後、ECU31によって繰り返し実行される。
20 上流側排気浄化触媒
24 下流側排気浄化触媒
31 ECU
40 上流側空燃比センサ
41 下流側空燃比センサ
100 内燃機関
Claims (1)
- 排気通路に配置されると共に酸素を吸蔵可能な上流側排気浄化触媒と、
前記排気通路において前記上流側排気浄化触媒の排気流れ方向下流側に配置されると共に、酸素を吸蔵可能な下流側排気浄化触媒と、
前記排気通路において前記上流側排気浄化触媒の排気流れ方向上流側に配置されると共に、該上流側排気浄化触媒に流入する流入排気ガスの空燃比を検出する上流側空燃比センサと、
前記排気通路において前記上流側排気浄化触媒と前記下流側排気浄化触媒との間に配置されると共に、前記上流側排気浄化触媒から流出する流出排気ガスの空燃比を検出する下流側空燃比センサと、
前記流入排気ガスの目標空燃比を設定すると共に、前記上流側空燃比センサによって検出された空燃比が前記目標空燃比に一致するように燃焼室に供給される燃料量をフィードバック制御する空燃比制御装置と
を備えた内燃機関において、
前記空燃比制御装置は、前記下流側空燃比センサによって検出された空燃比が理論空燃比よりもリッチなリッチ側ストイキ判定空燃比と理論空燃比よりもリーンなリーン側ストイキ判定空燃比との間のストイキ判定領域にあるときには、前記流出排気ガスの空燃比が理論空燃比であると判定し、
前記空燃比制御装置は、当該内燃機関の運転中に前記燃焼室への燃料供給を停止する燃料カット制御と、該燃料カット制御の終了後に前記目標空燃比を前記リッチ側ストイキ判定空燃比よりもリッチな空燃比に設定する復帰後リッチ制御とを実行し、該復帰後リッチ制御において、前記上流側空燃比センサによって検出された空燃比が前記リッチ側ストイキ判定空燃比よりもリッチであり且つ前記下流側空燃比センサによって検出された空燃比が前記リーン側ストイキ判定空燃比よりもリーンな切替空燃比以下になったときに前記目標空燃比のリッチ度合を低下させることを特徴とする、内燃機関。
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JP2020045814A (ja) * | 2018-09-19 | 2020-03-26 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
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