JP2022117700A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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.
車両に搭載された内燃機関の排気通路には、内燃機関から排出されるHC(炭化水素)、CO(一酸化炭素)、NOx(窒素酸化物)等の物質を浄化する三元触媒等の排気浄化触媒が設けられている。 In the exhaust passage of an internal combustion engine mounted on a vehicle, there is an exhaust gas such as a three-way catalyst that purifies substances such as HC (hydrocarbon), CO (carbon monoxide), and NOx (nitrogen oxide) emitted from the internal combustion engine. A purification catalyst is provided.
この種の排気浄化触媒は、理論空燃比よりもリーンな空燃比にあるときには酸素(O2)を吸蔵してNOxの還元反応を促進させ、理論空燃比よりもリッチな空燃比にあるときには吸蔵した酸素を放出してHC、CO等の酸化反応を促進している。 This type of exhaust purification catalyst stores oxygen (O 2 ) to accelerate the reduction reaction of NOx when the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and stores oxygen (O 2 ) when the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. The oxygen released is released and the oxidation reaction of HC, CO, etc. is accelerated.
ところで、燃料消費量を低減することを目的として、例えば、車両の減速時に内燃機関の気筒に燃料を供給することを停止する燃料カット制御を実施している。 By the way, for the purpose of reducing fuel consumption, for example, fuel cut control is performed to stop the supply of fuel to the cylinders of the internal combustion engine when the vehicle is decelerating.
ところが、燃料カット制御を実施すると、排気浄化触媒に流入する排気中に酸素が多量に含まれ、排気浄化触媒中に吸蔵される酸素が飽和して、燃料カットを解除したときに、NOxの浄化性能が悪化する。 However, when fuel cut control is performed, a large amount of oxygen is contained in the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst, and the oxygen stored in the exhaust purification catalyst becomes saturated. performance deteriorates.
従来、燃料カットの解除後にNOxの浄化性能が低下することを防止するものとして、特許文献1に記載されるエンジンの排気浄化装置が知られている。
Conventionally, an engine exhaust purification device described in
特許文献1に記載される排気浄化装置は、排気浄化触媒のO2ストレージ量を算出し、エンジンの再始動時に前回の運転時に算出された排気浄化触媒のO2ストレージ量に応じて目標空燃比をリッチ側に補正することにより、エンジンの再始動時に排気浄化触媒の酸素吸蔵量を速やかに回復させるようにしている。
The exhaust purification device described in
内燃機関は、使用する燃料の特性や燃焼室の構造等の要因により、排気浄化触媒のO2ストレージ量に応じて目標空燃比をリッチ側に補正すると、失火が発生し易くなることがある。このため、特許文献1に記載される排気浄化装置は、空燃比をリッチ側に補正できる余地が少なくなる。
In an internal combustion engine, if the target air-fuel ratio is corrected to the rich side according to the O2 storage amount of the exhaust purification catalyst, misfires may easily occur due to factors such as the characteristics of the fuel used and the structure of the combustion chamber. For this reason, the exhaust purification device described in
本発明は、上記のような事情に着目してなされたものであり、燃料カットを解除した後に、空燃比の過多なリッチ化による内燃機関の失火を防止しつつ、排気浄化触媒の酸素吸蔵量を速やかに回復できる内燃機関の制御装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made with a focus on the circumstances as described above. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine capable of recovering quickly.
本発明は、酸素を吸蔵可能な排気浄化触媒が排気通路に設置される内燃機関の制御装置であって、少なくともアクセルペダルのオフを含む所定の燃料カット条件が成立した場合に、前記内燃機関への燃料供給を停止する燃料カットを実行し、少なくとも前記アクセルペダルのオンを含む所定の燃料カット解除条件が成立した場合に、前記燃料カットを解除する燃料カット実行部と、前記燃料カットの実行中に前記アクセルペダルがオンされた場合に、前記排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御して前記排気浄化触媒が吸蔵した酸素を放出させる酸素放出部とを備え、前記酸素放出部は、前記燃料カットの実行中に前記アクセルペダルがオンにされていない場合であっても前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量が第1の閾値を超えたことを条件として前記燃料カットを解除し、前記燃料カットが解除されてから前記アクセルペダルがオンされるまでの間に、前記排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比、または前記リッチな空燃比よりも理論空燃比に近い弱リッチな空燃比に制御することを特徴とする。 The present invention is a control device for an internal combustion engine in which an exhaust purification catalyst capable of storing oxygen is installed in an exhaust passage, and when a predetermined fuel cut condition including at least an accelerator pedal being turned off is satisfied, and a fuel cut execution unit that cancels the fuel cut when a predetermined fuel cut cancellation condition including at least the accelerator pedal being turned on is satisfied; when the accelerator pedal is turned on at the same time, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio to release the oxygen stored in the exhaust purification catalyst. wherein the oxygen release unit detects that the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst exceeds a first threshold value even when the accelerator pedal is not turned on during execution of the fuel cut. As a condition, the fuel cut is canceled, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst is set to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio after the fuel cut is canceled until the accelerator pedal is turned on. It is characterized by controlling the air-fuel ratio to a slightly rich air-fuel ratio closer to the stoichiometric air-fuel ratio than the air-fuel ratio.
このように上記の本発明によれば、燃料カットを解除した後に、空燃比の過多なリッチ化による内燃機関の失火を防止しつつ、排気浄化触媒の酸素吸蔵量を速やかに回復できる。 As described above, according to the present invention, after the fuel cut is canceled, the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst can be recovered quickly while preventing the internal combustion engine from misfiring due to excessive enrichment of the air-fuel ratio.
本発明の一実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、酸素を吸蔵可能な排気浄化触媒が排気通路に設置される内燃機関の制御装置であって、少なくともアクセルペダルのオフを含む所定の燃料カット条件が成立した場合に、内燃機関への燃料供給を停止する燃料カットを実行し、少なくともアクセルペダルのオンを含む所定の燃料カット解除条件が成立した場合に、燃料カットを解除する燃料カット実行部と、燃料カットの実行中にアクセルペダルがオンされた場合に、排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御して排気浄化触媒が吸蔵した酸素を放出させる酸素放出部とを備え、酸素放出部は、燃料カットの実行中にアクセルペダルがオンにされていない場合であっても排気浄化触媒の酸素吸蔵量が第1の閾値を超えたことを条件として燃料カットを解除し、燃料カットが解除されてからアクセルペダルがオンされるまでの間に、排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比、または前記リッチな空燃比よりも理論空燃比に近い弱リッチな空燃比に制御する。 A control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is a control device for an internal combustion engine in which an exhaust gas purification catalyst capable of storing oxygen is installed in an exhaust passage, and is provided with a predetermined fuel including at least an accelerator pedal off. Execution of fuel cut to stop the fuel supply to the internal combustion engine when the cut condition is satisfied, and to cancel the fuel cut when a predetermined fuel cut cancellation condition including at least turning on of the accelerator pedal is satisfied. and when the accelerator pedal is turned on during fuel cut, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and the oxygen occluded by the exhaust purification catalyst and an oxygen release unit that releases the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst exceeding the first threshold value even when the accelerator pedal is not turned on during execution of the fuel cut. The fuel cut is canceled under the condition that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst is increased from the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio from the time the fuel cut is canceled until the accelerator pedal is turned on. is also controlled to a slightly rich air-fuel ratio close to the stoichiometric air-fuel ratio.
これにより、本発明の一実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、燃料カットを解除した後に、空燃比の過多なリッチ化による内燃機関の失火を防止しつつ、排気浄化触媒の酸素吸蔵量を速やかに回復できる。 As a result, the control device for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention prevents misfires of the internal combustion engine due to excessive enrichment of the air-fuel ratio after canceling the fuel cut, while reducing the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst. can recover quickly.
以下、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置について、図面を用いて説明する。
図1から図5は、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置を示す図である。
An internal combustion engine control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 to 5 are diagrams showing a control system for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention.
まず、構成を説明する。
図1において、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両1は、内燃機関としてのエンジン2と、制御装置としてのECU(Engine Control Unit)3とを含んで構成されている。
First, the configuration will be explained.
In FIG. 1, a
車両1は、液体燃料であるガソリンと、気体燃料である圧縮天然ガス(Compressed Natural Gas、以下、CNGという)とを使用するバイフューエル車両である。
The
燃料特性の異なるガソリンとCNGは、エンジン2を始動させる際の始動性能が異なり、ガソリンの方がCNGに比してエンジン始動性能が高く、CNGはガソリンに比べて燃費性能に優れ、燃焼後の排気ガス中の有害物質の量が少ない。
Gasoline and CNG, which have different fuel characteristics, have different starting performance when starting the
エンジン2は、少なくとも1つ以上、例えば第1気筒2a、第2気筒2b、第3気筒2c、第4気筒2dを有する直列4気筒で構成されている。本実施例の第1気筒2a、第2気筒2b、第3気筒2cおよび第4気筒2dは、気筒を構成する。
The
なお、エンジン2は、直列4気筒に限らず、例えばV型エンジン等であってもよいし、気筒数も4つに限定されるものではない。
The
エンジン2は、いずれも図示しないピストン、シリンダ、コネクティングロッド等を備えており、ピストンが気筒を2往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の4行程を行なう4サイクルのエンジンによって構成されている。
The
シリンダに収納されたピストンは、コネクティングロッドを介してクランクシャフトに連結されている。コネクティングロッドは、ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換する。 A piston housed in a cylinder is connected to a crankshaft via a connecting rod. The connecting rod converts the reciprocating motion of the piston into rotational motion of the crankshaft.
エンジン2のシリンダヘッドには点火プラグ4A、4B、4C、4Dおよび吸気マニホールド5が設けられている。
Spark
点火プラグ4Aから点火プラグ4Dは、エンジン2の第1気筒2aから第4気筒2dの燃焼室内に電極を突出させた状態でエンジン2のシリンダヘッドに配設されており、ECU3によって点火時期が制御される。
The
エンジン2のシリンダヘッドには図示しない吸気ポートが設けられている。吸気マニホールド5の下流端は、エンジン2のシリンダヘッドに取付けられている。吸気マニホールド5の内部には吸気通路5aが形成されており、吸気通路5aはそれぞれ吸気ポートに連通している。
A cylinder head of the
吸気マニホールド5の上流端は、吸気管6に接続されている。吸気管6の上流端にはエアクリーナ7が接続されている。エアクリーナ7は、図示しない吸気ダクトから取り入れられた外気を浄化する。
An upstream end of the
エアクリーナ7によって浄化された外気は、吸気管6から吸気マニホールド5に導入された後、吸気マニホールド5の吸気通路5aから吸気ポートを介して第1気筒2aから第4気筒2dに導入される。
The outside air purified by the
ここで、上流、下流とは空気が流れる方向に対して上流、下流を示し、エンジン2に対してエアクリーナ7側が上流、エアクリーナ7に対してエンジン2側が下流である。
Here, upstream and downstream indicate upstream and downstream with respect to the direction of air flow, with the
吸気管6の上流側にはスロットルバルブ8が設けられており、スロットルバルブ8は、吸気管6を通過する空気の量(吸入吸気量)を調整する。スロットルバルブ8は、例えば、図示しないモータにより開閉される電子制御スロットルバルブから構成されており、アクセルペダル9の踏込量に応じて開閉するとともにその開度が調整される。
A throttle valve 8 is provided on the upstream side of the
スロットルバルブ8は、ECU3に電気的に接続されており、ECU3によりアクセルペダル9の踏み込み量(アクセル開度)が制御される。 The throttle valve 8 is electrically connected to the ECU 3, and the amount of depression of the accelerator pedal 9 (accelerator opening) is controlled by the ECU 3.
アクセルペダル9の踏み込み量は、アクセル開度センサ10によって検出される。アクセル開度センサ10は、ECU3に電気的に接続されている。アクセル開度センサ10は、アクセルペダル9の踏み込み量をアクセルペダル9の開度(以下、アクセル開度という)として検出し、アクセル開度に応じた信号をECU3に送信する。
The depression amount of the
エンジン2の第1気筒2aから第4気筒2dには、それぞれガソリン用インジェクタ12とCNG用インジェクタ13が設けられている。
A
ガソリン用インジェクタ12は、図示しない燃料配管を介して図示しないガソリンタンクに接続されている。ガソリンタンクに貯留されるガソリンは、図示しないフューエルポンプによってガソリン用インジェクタ12に圧送され、ガソリン用インジェクタ12によってそれぞれの第1気筒2aから第4気筒2dに噴射される。
The
第1気筒2aから第4気筒2dに噴射されるガソリンは、吸気マニホールド5から吸気ポートを介して第1気筒2aから第4気筒2dに導入される吸入空気と混ざって混合気を生成する。
Gasoline injected from the
CNG用インジェクタ13は、図示しない燃料配管を介して図示しないCNGタンクに接続されている。CNGタンクに貯留されるCNGは、図示しないフューエルポンプによってCNG用インジェクタ13に圧送され、CNG用インジェクタ13によってそれぞれの第1気筒2aから第4気筒2dに噴射される。
The
第1気筒2aから第4気筒2dに噴射されるCNGは、吸気マニホールド5から吸気ポートを介して第1気筒2aから第4気筒2dに導入される吸入空気と混ざって混合気を生成する。
The CNG injected from the
なお、ガソリンとCNGのいずれかをエンジン2に供給するかの選択は、一例としてエンジン2の運転状態に応じてECU3が自動で行う自動選択と、車両1を運転する運転者が図示しない使用燃料選択スイッチを操作して行う手動選択によって行われる。
The selection of whether to supply either gasoline or CNG to the
本実施例のガソリン用インジェクタ12とCNG用インジェクタ13は、燃料を第1気筒2aから第4気筒2dに噴射する、いわゆる筒内噴射式の燃料噴射弁である。
The
エンジン2のシリンダヘッドには、第1気筒2aから第4気筒2dにそれぞれ連通する図示しない排気ポートが設けられている。エンジン2には排気マニホールド14が接続されており、排気マニホールド14の内部には排気通路14aが形成されている。
A cylinder head of the
排気マニホールド14の排気通路14aには、混合気の燃焼によって発生した第1気筒2aから第4気筒2dの排気ガスが集合され、排気通路14aに集合された排気ガスは三元触媒15に排出される。
Exhaust gas from the
三元触媒15の上流端は、排気マニホールド14の下流端に接続されている。三元触媒15は、セラミック等の担持体の表面にパラジウム、ロジウム等の貴金属を付着させたものから構成されており、排気ガス中の炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)および窒素酸化物(NOx)の3種類の有害物質を酸化反応および還元反応によって同時に浄化する。
An upstream end of the three-
三元触媒15は、三元触媒15に流入する排気ガスの空燃比に応じて酸素を吸蔵したり、放出する酸素ストレージ能を有している。すなわち、三元触媒15は、酸素を吸蔵可能な補助触媒を有する。
The three-
三元触媒15による未燃ガス(HC、CO)および窒素酸化物(NOx)の浄化能力は、三元触媒15に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比にあるときに非常に高くなる。
The ability of the three-
また、三元触媒15は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン側にあるときには、排気ガス中の過剰な酸素を吸蔵する。一方、三元触媒15は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側であるときには、未燃ガスを酸化させるのに不足している酸素を放出する。
Further, the three-
これにより、排気ガスの空燃比が理論空燃比からずれた場合であっても、三元触媒15の表面上における空燃比が理論空燃比近傍に維持され、三元触媒15において未燃ガスおよびNOxが浄化される。
As a result, even if the air-fuel ratio of the exhaust gas deviates from the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio on the surface of the three-
本実施例の三元触媒15は、排気浄化触媒を構成する。なお、排気浄化触媒は、触媒作用と酸素吸蔵能力を有していれば、三元触媒以外であってもよい。
The three-
三元触媒15の下流端には排気管16の上流端が接続されており、排気管16は、三元触媒15によって浄化された排気ガスを外部(大気)に排出する。排気管16には消音器17が設けられており、消音器17は、排気音を消音する。
An upstream end of an
本実施例の排気マニホールド14および排気管16は、排気通路を構成し、三元触媒15は、排気通路に設けられた排気浄化装置を構成する。
The
車両1にはMAFセンサ21、MAPセンサ22、空燃比センサ23、酸素センサ24およびクランク角センサ25が設けられている。
The
MAF(Mass Air Flow)センサ21は、吸気管6の内部におけるスロットルバルブ8より上流側に設けられており、吸気管6の吸入空気量を測定し、測定した吸入空気量をECU3に送信する。
A MAF (Mass Air Flow)
MAPセンサ22は、吸気管6の内部におけるスロットルバルブ8より上流側に設けられており、吸気管6の吸気圧力(MAP:Manifold Absolute Pressure)を測定し、測定した吸気圧力をECU3に送信する。
The
空燃比センサ23は、三元触媒15の上流側に設けられており、三元触媒15に流入する排気ガスの空燃比を検出し、検出した空燃比をECU3に送信する。
The air-
酸素センサ24は、三元触媒15を通過した排気ガス中の酸素濃度を検出し、検出した酸素濃度をECU3に送信する。具体的に、酸素センサ24は、三元触媒15を通過した排気ガスが理論空燃比よりもリーン側にあるかリッチ側にあるのかを検出する。
The
クランク角センサ25は、エンジン2のクランクシャフトの基準位置と回転角を検出し、クランク角信号をECU3に送信する。ECU3は、クランク角センサ25から入力されるクランク角信号に基づいてエンジン2の回転数を算出する。
A
ECU3は、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory) と、ROM(Read Only Memory)と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。 The ECU 3 is composed of a computer unit having a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an input port, and an output port.
コンピュータユニットのROMには、各種定数や各種マップ等のほか、当該コンピュータユニットの機能を実現するためのプログラムが格納されている。 The ROM of the computer unit stores various constants, various maps, etc., as well as programs for realizing the functions of the computer unit.
ECU3は、三元触媒15に流入する排気ガスの空燃比を目標空燃比(理論空燃比)となるように制御する。具体的に、ECU3は、空燃比センサ23が検出した空燃比が目標空燃比に一致するように、第1気筒2aから第4気筒2dに供給される吸入空気量と燃料量(ガソリンの量またはCNGの量)を制御する。
The ECU 3 controls the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-
すなわち、ECU3は、空気過剰率λに基づく燃料噴射制御を実施することにより、三元触媒15に流入する排気ガスの空燃比を目標空燃比となるように制御する。
That is, the ECU 3 controls the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-
ここで、空気過剰率λとは、実際にエンジン内に供給された実吸入空気量を理論上必要な最小空気の質量で除した値であり、混合気中の空気の余剰度を示す指標である。 Here, the excess air ratio λ is the value obtained by dividing the actual amount of intake air actually supplied to the engine by the theoretically required minimum mass of air, and is an index indicating the degree of excess air in the air-fuel mixture. be.
また、空気過剰率λは、実際の空燃比を理論空燃比に除した値にも等しい。空気過剰率λが1の場合の混合気を理論混合気(理論空燃比)といい、空気過剰率λが1より大きい場合の混合気をリーン混合気(空燃比がリーンにある)といい、空気過剰率λが1より小さい場合の混合気をリッチ混合気(空燃比がリッチにある)という。 The excess air ratio λ is also equal to the value obtained by dividing the actual air-fuel ratio by the stoichiometric air-fuel ratio. A mixture when the excess air ratio λ is 1 is called a stoichiometric mixture (theoretical air-fuel ratio), and a mixture when the excess air ratio λ is greater than 1 is called a lean mixture (the air-fuel ratio is lean). An air-fuel mixture in which the excess air ratio λ is less than 1 is called a rich air-fuel mixture (the air-fuel ratio is rich).
また、ECU3は、所定の燃料カット条件が成立した場合、エンジン2への燃料供給を停止する燃料カットを実行し、所定の燃料カット解除条件が成立した場合に、燃料カットを解除する。
Further, the ECU 3 executes a fuel cut to stop the supply of fuel to the
所定の燃料カット条件としては、例えば、車速が所定値より小さいこと、図示しないブレーキペダルが踏まれていること、アクセルペダル9が踏み込まれていないこと(アクセルペダル9がオフであること)等が含まれる。
Predetermined fuel cut conditions include, for example, that the vehicle speed is lower than a predetermined value, that the brake pedal (not shown) is depressed, that the
ECU3は、車両1の減速中においても、上述した燃料カット条件が成立すると、エンジン2に対する燃料カットを実行してエンジン2を自動停止させることができる。
Even during deceleration of the
所定の燃料カット解除条件としては、例えば、アクセルペダル9が踏み込まれたこと、ブレーキペダルの踏み込みが解除されたこと等が含まれる。本実施例のECU3は、内燃機関の制御装置および燃料カット実行部を構成する。
Predetermined fuel cut cancellation conditions include, for example, that the
ECU3は、空燃比センサ23によって検出される排気の酸素過不足量を随時算出しており、この酸素過不足量を積算することで三元触媒15の酸素吸蔵量を推定している。酸素過不足量 は、三元触媒15に流入する排気の空燃比を理論空燃比にしようとしたときに過剰となる酸素の量または不足する酸素の量である。
The ECU 3 constantly calculates the oxygen excess/deficiency of the exhaust gas detected by the air-
ECU3は、燃料カットの実行中にアクセルペダル9がオンされた場合に、吸入空気量と燃料噴射量を制御して三元触媒15に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御し、三元触媒15が吸蔵した酸素を放出させる。
When the
また、ECU3は、燃料カットの実行中にアクセルペダル9がオンにされていない場合であっても三元触媒15の酸素吸蔵量が第1の閾値を超えたことを条件として燃料カットを解除し、燃料カットが解除されてからアクセルペダル9がオンされるまでの間に、吸入空気量と燃料噴射量を制御して三元触媒15に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比に制御する。
Further, the ECU 3 cancels the fuel cut on the condition that the oxygen storage amount of the three-
すなわち、ECU3は、燃料カットの実行中に三元触媒15の酸素吸蔵量が第1の閾値を超えた場合には、燃料カットを解除し、三元触媒15に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比に制御し、アクセルペダル9がオンされたときに、三元触媒15に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する。
That is, when the oxygen storage amount of the three-
第1の閾値は、酸素吸蔵量に応じた値であり、ECU3のROMに格納されている。本実施例のECU3は、酸素放出部を構成する。 The first threshold value is a value corresponding to the oxygen storage amount and is stored in the ROM of the ECU 3 . The ECU 3 of this embodiment constitutes an oxygen release section.
以上のように構成された本実施例に係るエンジン2の制御装置による三元触媒15の酸素吸蔵量制御処理について、図2に示すフローチャートと図3に示すタイミングチャートを参照して説明する。
The oxygen storage amount control processing of the three-
図2に示す酸素吸蔵量制御処理は、ECU3によって実行される処理であり、ECU3は、図示しないイグニッションスイッチがオンとなってから酸素吸蔵量制御処理を開始し、イグニッションスイッチがオフとなったら、酸素吸蔵量制御処理を終了する。 The oxygen storage amount control process shown in FIG. 2 is a process executed by the ECU 3. The ECU 3 starts the oxygen storage amount control process after an ignition switch (not shown) is turned on. End the oxygen storage amount control process.
ステップS1において、ECU3は、通常のエンジン制御処理を実行する。この通常のエンジン制御処理は、エンジン2を運転するための基本的な制御であり、燃料の噴射時期や噴射量の制御、点火プラグ4Aから点火プラグ4Dの点火時期の制御等である。
In step S1, the ECU 3 executes normal engine control processing. This normal engine control process is basic control for operating the
ステップS2において、ECU3は、燃料カット条件が成立したか否かを判別し、燃料カット条件が成立していないものと判断した場合には、ステップS1に戻る。 In step S2, the ECU 3 determines whether or not the fuel cut condition is satisfied, and returns to step S1 when determining that the fuel cut condition is not satisfied.
ステップS2において、ECU3は、燃料カット条件が成立したものと判断した場合には、燃料カットを実行する(ステップS3)。 When the ECU 3 determines in step S2 that the fuel cut condition is satisfied, the ECU 3 executes fuel cut (step S3).
次いで、ECU3は、三元触媒15に吸蔵された酸素量(OSC)が第1の閾値A1を超えたか否かを判別し(ステップS4)、三元触媒15に吸蔵された酸素量(OSC)が第1の閾値A1以下であるものと判断した場合にはステップS3に処理を戻す。
Next, the ECU 3 determines whether or not the oxygen amount (OSC) stored in the three-
第1の閾値A1は、例えば、三元触媒15が吸蔵可能な最大酸素吸蔵量または最大吸蔵量よりも少ない酸素吸蔵量に設定される。なお、第1の閾値A1はこれに限定されるものではない。
The first threshold A1 is set to, for example, the maximum oxygen storage amount that the three-
ステップS4でECU3は、三元触媒15に吸蔵された酸素量が第1の閾値A1を超えたものと判断した場合には、三元触媒15に吸蔵される酸素が飽和する可能性があるものと判断し、アクセルペダル9が踏み込まれていない場合であっても燃料カットを解除して燃料噴射制御を開始する(ステップS5)。
When the ECU 3 determines in step S4 that the amount of oxygen stored in the three-
次いで、ECU3は、通常のエンジン制御処理を実行し、空燃比を理論空燃比となるように燃料噴射量を制御する(ステップS6)。 Next, the ECU 3 executes normal engine control processing to control the fuel injection amount so that the air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio (step S6).
次いで、ECU3は、燃料カットが解除されてからアクセル開度センサ10の検出情報に基づいてスロットルバルブ8が開いたか否か、すなわち、アクセルペダル9が踏み込まれたか否かを判別する(ステップS7)。
Next, the ECU 3 determines whether or not the throttle valve 8 has been opened, that is, whether or not the
以下、アクセルペダル9が踏み込まれたことをアクセルオンといい、アクセルペダル9の踏み込みが解除されたことをアクセルオフという。アクセルオンでは、アクセル開度は0よりも大きく、アクセルオフでは、アクセル開度は0である。
Hereinafter, depressing the
ステップS7でECU3は、アクセルオフであるものと判断した場合には、ステップS6に処理を戻す。 When the ECU 3 determines that the accelerator is off in step S7, the process returns to step S6.
ステップS7でECU3は、アクセルオンであるものと判断した場合には、空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比となるように吸入空気量と燃料噴射量を制御し、三元触媒15から酸素を放出する酸素パージ処理を実行する(ステップS8)。 In step S7, when the ECU 3 determines that the accelerator is on, it controls the intake air amount and the fuel injection amount so that the air-fuel ratio becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio. An oxygen purge process for releasing oxygen is executed (step S8).
次いで、ECU3は、三元触媒15に吸蔵された酸素量(OSC)が第2の閾値A2以下であるか否かを判別し(ステップS9)、三元触媒15に吸蔵された酸素量(OSC)が第2の閾値A2よりも大きいものと判断した場合には、ステップS8に処理を戻す。
Next, the ECU 3 determines whether or not the oxygen amount (OSC) occluded in the three-
第2の閾値A2は、例えば、三元触媒15が吸蔵する酸素が0の状態になる最小酸素吸蔵量または最小酸素吸蔵量よりも多い酸素吸蔵量に設定される。なお、第2の閾値A2はこれに限定されるものではない。
The second threshold A2 is set, for example, to the minimum oxygen storage amount at which the three-
ステップS9でECU3は、三元触媒15に吸蔵された酸素量(OSC)が第2の閾値A2以下であるものと判断した場合には、NOxの還元反応を促進可能な状態まで三元触媒15に吸蔵された酸素が放出されたものと判断して、酸素パージ処理を完了した後(ステップS10)、ステップS1に処理を戻す。
When the ECU 3 determines in step S9 that the amount of oxygen stored in the three-way catalyst 15 (OSC) is equal to or less than the second threshold value A2, the three-
図3は、酸素吸蔵量制御処理のタイミングチャートであり、タイミングt2以降の一点鎖線は、従来の燃料カット処理の特性を示している。 FIG. 3 is a timing chart of the oxygen storage amount control process, and the dashed-dotted line after timing t2 indicates the characteristics of the conventional fuel cut process.
図3において、ECU3は、燃料カットが開始されるタイミングt1までは、排気ガスの空燃比が理論空燃比(λで示すストイキ)となるように制御し、アクセル開度がオフとなるタイミングt1で燃料カットを実施して燃料噴射量を0にする。 In FIG. 3, the ECU 3 controls the air-fuel ratio of the exhaust gas to be the theoretical air-fuel ratio (stoichiometric indicated by λ) until the timing t1 when the fuel cut is started, and at the timing t1 when the accelerator opening is turned off. A fuel cut is performed to set the fuel injection amount to zero.
燃料カットの実行中は、三元触媒15に流入される排気中には酸素が多量に含まれるので、三元触媒15に流入される排気ガスは理論空燃比よりもリーンな空燃比となる。
Since the exhaust gas flowing into the three-
従来のようにアクセルオンとなるタイミングt3まで燃料カットを継続すると(Y1参照)、三元触媒15に流入される排気ガスが理論空燃比よりもリーンな空燃比となり(Y2参照)、三元触媒15に吸蔵される酸素量が増大し続ける(Y3参照)。
If the fuel cut is continued until timing t3 when the accelerator is turned on as in the conventional art (see Y1), the exhaust gas flowing into the three-
従来ではアクセルオンとなったタイミングt3で燃料の噴射を再開すると、三元触媒15に吸蔵される酸素を速やかに放出するために、三元触媒15に流入される排気ガスの空燃比を理論空燃比よりも過多にリッチ化する必要があり(Y4参照)、失火が発生し易くなることがある。
Conventionally, when the fuel injection is restarted at the timing t3 when the accelerator is turned on, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-
本実施例のエンジン2の制御装置によれば、燃料カットの実行中にアクセルペダル9がオンにされていない場合であっても三元触媒15の酸素吸蔵量が第1の閾値A1を超えたタイミングt2で燃料カットを解除して燃料噴射を再開し(X1、X2参照)、燃料カットが解除されてからアクセルペダル9がオンされるまでの間に三元触媒15に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比になるように制御することにより(X3参照)、三元触媒15が吸蔵した酸素を放出させる。
According to the control device of the
これにより、燃料カットの実行中に三元触媒15に吸蔵される酸素量を第1の閾値A1または第1の閾値A1以下に維持できる。
As a result, the amount of oxygen stored in the three-
このため、従来のように燃料カット解除時に排気ガスの空燃比を過多にリッチ化して(Y4参照)、三元触媒15から酸素を放出させることを不要にでき、リッチな空燃比Y4に比べて理論空燃比に近いリッチな空燃比X5で三元触媒15から酸素を放出できる。この結果、エンジン2の失火を防止しつつ、三元触媒15の酸素吸蔵量を速やかに回復できる。
Therefore, it is possible to eliminate the need to release oxygen from the three-
なお、ECU3は、燃料カットの実行中にアクセルペダル9がオンにされていない場合であっても三元触媒15の酸素吸蔵量が第1の閾値A1を超えたことを条件として燃料カットを解除し、燃料カットが解除されてからアクセルペダル9がオンされるまでの間に、吸入空気量と燃料噴射量を制御して三元触媒15に流入する排気ガスの空燃比を上記リッチな空燃比よりも理論空燃比に近い弱リッチな空燃比に制御してもよい。
Even if the
また、本実施例のエンジン2は、気体燃料であるCNGを使用する。気体燃料の使用時には、液体燃料の使用時よりも空燃比をリッチ化した場合に失火が発生し易く、空燃比をリッチ化できる限界値が低い。
Moreover, the
このため、気体燃料を使用するエンジン2に本制御を適用することにより、エンジン2の失火を防止しつつ、三元触媒15の酸素吸蔵量を速やかに回復できる。なお、気体ガスとしては、LPG(Liquefied Petroleum gas)等を用いてもよい。
Therefore, by applying this control to the
また、ECU3は、アクセルペダル9がオンされてから、三元触媒15の酸素吸蔵量が第2の閾値A2以下にならない場合に、燃焼休止運転を行う。すなわち、本実施例のエンジン2は、全気筒運転と、気筒2aから気筒2dの一部の点火を休止する燃焼休止運転とに切り替え可能となっている。
Further, the ECU 3 performs combustion suspension operation when the oxygen storage amount of the three-
燃焼休止運転においては、ECU3は、例えば、第2気筒2bと第3気筒2cを燃焼休止気筒に設定して第2気筒2bと第3気筒2cに吸入空気と燃料の混合気を供給し、点火プラグ4B、4Cに点火信号を出力することを停止して第2気筒2bと第3気筒2cの混合気の燃焼を休止させる。
In the combustion pause operation, the ECU 3, for example, sets the
一方、ECU3は、第1気筒2aと第4気筒2dを燃焼気筒に設定して第1気筒2aと第4気筒2dに吸入空気と燃料の混合気を供給し、点火プラグ4B、4Cに点火信号を出力し、第1気筒2aと第4気筒2dの混合気を燃焼させる。
On the other hand, the ECU 3 sets the
ECU3は、燃料カットが解除されてから所定時間経過後に三元触媒15の酸素吸蔵量が第2の閾値以下にならない場合に、第2気筒2bと第3気筒2cの燃焼を休止させ、燃焼気筒(第1気筒2aと第4気筒2d)に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比に制御し、燃焼休止気筒(第2気筒2bと第3気筒2c)に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する。
When the oxygen storage amount of the three-
次に、燃焼休止運転を伴う三元触媒15の酸素吸蔵量制御処理について、図4に示すフローチャートと図5に示すタイミングチャートを参照して説明する。
Next, the oxygen storage amount control process of the three-
図4に示す酸素吸蔵量制御処理は、ECU3によって実行される処理であり、ECU3は、イグニッションスイッチがオンとなったら、酸素吸蔵量制御処理を開始し、イグニッションスイッチがオフとなったら、酸素吸蔵量制御処理を終了する。 The oxygen storage amount control process shown in FIG. 4 is a process executed by the ECU 3. When the ignition switch is turned on, the ECU 3 starts the oxygen storage amount control process, and when the ignition switch is turned off, the oxygen storage amount control process is executed. Terminate the volume control process.
なお、図2のフローチャートと同一の処理を行うステップSについては、同一のステップ番号を付して説明を省略する。 Note that the same step numbers are assigned to step S in which the same processing as in the flowchart of FIG. 2 is performed, and the description thereof is omitted.
図5は、燃焼休止運転を伴う酸素吸蔵量制御処理のタイミングチャートである。図5の実線は、図3に示す酸素吸蔵量制御処理の特性を示し、タイミングt3以降の二点鎖線は、燃焼休止運転時の休止気筒への燃料噴射量、点火信号および空燃比の特性を示す。 FIG. 5 is a timing chart of the oxygen storage amount control process that accompanies the combustion suspension operation. The solid line in FIG. 5 indicates the characteristics of the oxygen storage amount control process shown in FIG. 3, and the two-dot chain line after timing t3 indicates the characteristics of the fuel injection amount, ignition signal, and air-fuel ratio to the idle cylinder during combustion suspension operation. show.
また、図5において、タイミングt3以降の点線は、燃焼休止運転中の燃焼気筒への料噴射量、点火信号、空燃比の挙動を示す。また、三元触媒中の酸素量において、タイミングt3以降の二点鎖線は、燃焼休止運転中の三元触媒15の吸蔵酸素量の変化を示す。
Further, in FIG. 5, the dotted line after timing t3 indicates the behavior of the fuel injection amount to the combustion cylinder, the ignition signal, and the air-fuel ratio during the combustion suspension operation. Regarding the amount of oxygen in the three-way catalyst, the chain double-dashed line after timing t3 indicates the change in the amount of oxygen stored in the three-
図4のステップS9において、ECU3は、三元触媒15に吸蔵された酸素量が第2の閾値A2以下であるものと判断した場合には、酸素パージを完了した後(ステップS10)、ステップS1に処理を戻す。
In step S9 of FIG. 4, when the ECU 3 determines that the amount of oxygen stored in the three-
ステップS9において、ECU3は、三元触媒15に吸蔵された酸素量が第2の閾値A2よりも大きいものと判断した場合には、燃料カットが解除されてから所定時間Tが経過したか否かを判別する(ステップS11)。
In step S9, if the ECU 3 determines that the amount of oxygen stored in the three-
ステップS11でECU3は、燃料カットが解除されてから所定時間Tが経過していないものと判断した場合には、ステップS8に処理を戻す。 When the ECU 3 determines in step S11 that the predetermined time T has not passed since the fuel cut was canceled, the process returns to step S8.
ステップS11でECU3は、燃料カットが解除されてから所定時間Tが経過したものと判断した場合には、燃焼休止制御を開始する(ステップS12)。 When the ECU 3 determines in step S11 that the predetermined time T has passed since the fuel cut was canceled, it starts combustion suspension control (step S12).
ECU3は、燃焼休止制御が開始されると、第1気筒2aと第4気筒2dを燃焼気筒に設定するとともに、第2気筒2bと第3気筒2cを燃焼休止気筒に設定する。
When the combustion pause control is started, the ECU 3 sets the
次いで、ECU3は、第1気筒2aと第4気筒2dの点火プラグ4A、4Dの点火をオンとし(ステップS13)、第1気筒2aと第4気筒2dに供給される混合気が理論空燃比となるように燃料噴射量を制御する(ステップS14)。
Next, the ECU 3 turns on the ignition of the
また、ECU3は、第2気筒2bと第3気筒2cの点火プラグ4B、4Cの点火をオフとし(ステップS15)、第2気筒2bと第3気筒2cに供給される混合気が理論空燃比よりもリッチな空燃比となるように燃料噴射量を制御する(ステップS16)。
Further, the ECU 3 turns off the ignition of the
すなわち、第2気筒2bと第3気筒2cの点火は禁止するが、第2気筒2bと第3気筒2cに理論空燃比で噴射する燃料よりも過多となる燃料を噴射する。
In other words, the ignition of the
ステップS13、S14において、ECU3は、図5に示すように、タイミングt3から所定時間Tの経過後(タイミングt4)に三元触媒15の酸素吸蔵量が第2の閾値A2以下にならない場合に、燃焼休止制御を開始する。
In steps S13 and S14, as shown in FIG. 5, when the oxygen storage amount of the three-
ECU3は、燃焼休止制御を開始すると、第1気筒2aと第4気筒2dの点火プラグ4A、4Dの点火をオンと(X11参照)、第1気筒2aと第4気筒2dに供給される混合気が理論空燃比(X12参照)となるように燃料噴射量を制御する(X13参照)。
When starting the combustion pause control, the ECU 3 turns on the ignition of the
ステップS15、S16において、ECU3は、図5に示すように、タイミングt4で燃焼休止制御を開始すると、第2気筒2bと第3気筒2cの点火プラグ4B、4Cの点火をオフとし(X14参照)、第2気筒2bと第3気筒2cに噴射される燃料量が理論空燃比よりもリッチな空燃比(X15参照)となるように燃料噴射量を制御する(X16参照)。
In steps S15 and S16, as shown in FIG. 5, the ECU 3 turns off the ignition of the
このように、本実施例のエンジン2は、複数の気筒2aから気筒2dを有し、気筒2aから気筒2dの一部の点火を休止する燃焼休止運転が可能である。
As described above, the
次いで、ECU3は、三元触媒15に吸蔵された酸素量(OSC)が第2の閾値A2以下であるか否かを判別し(ステップS17)、三元触媒15に吸蔵された酸素量(OSC)が第2の閾値A2よりも大きいものと判断した場合には、ステップS12に処理を戻す。
Next, the ECU 3 determines whether or not the oxygen amount (OSC) occluded by the three-
ステップS17でECU3は、三元触媒15に吸蔵された酸素量(OSC)が第2の閾値A2以下であるものと判断した場合には、NOxの還元反応を促進可能な状態まで三元触媒15に吸蔵された酸素が放出されたものと判断して、酸素パージ処理を完了した後(ステップS18)、ステップS1に処理を戻す。
When the ECU 3 determines in step S17 that the amount of oxygen (OSC) stored in the three-
このように、本実施例のエンジン2の制御装置によれば、燃料カットが解除されてから所定時間Tの経過後に三元触媒15の酸素吸蔵量が第2の閾値A2以下にならない場合に、第2気筒2bと第3気筒2cの燃焼を休止させ、燃焼気筒(第1気筒2aと第4気筒2d)に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比に制御し、燃焼休止気筒(第2気筒2bと第3気筒2c)に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する。
As described above, according to the control device for the
これにより、燃焼休止気筒(第2気筒2b、第3気筒2c)から排出される空気と未燃焼の燃料を燃焼気筒(第1気筒2a、第4気筒2d)の排気ガスと混合して燃焼させることができ、三元触媒15に流入する排気ガスの空燃比をさらにリッチ化できる。
As a result, the air and unburned fuel discharged from the combustion paused cylinders (the
このため、図5に示すように、全気筒運転時(X17参照)に比べて、三元触媒15が吸蔵した酸素の放出をより効果的に促進でき、三元触媒15の酸素吸蔵量を速やかに回復できる(X18参照)。
Therefore, as shown in FIG. 5, the release of oxygen stored in the three-
これに加えて、燃焼気筒(第1気筒2a、第4気筒2d)に対する要求負荷を高くでき、ストールが発生し易い低負荷域でエンジン2が運転されることが回避できる。
In addition, it is possible to increase the load required for the combustion cylinders (the
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。 Although embodiments of the present invention have been disclosed, it will be apparent that modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. All such modifications and equivalents are intended to be included in the following claims.
2...エンジン(内燃機関)、2a...第1気筒(気筒)、2b...第2気筒(気筒)、2c...第3気筒(気筒)、2d...第4気筒(気筒)、3...ECU(燃料カット実行部、酸素放出部)、14...排気マニホールド(排気通路)、15...三元触媒(排気浄化装置)、16...排気管(排気通路) 2... engine (internal combustion engine), 2a... first cylinder (cylinder), 2b... second cylinder (cylinder), 2c... third cylinder (cylinder), 2d... fourth cylinder (cylinder), 3...ECU (fuel cut execution unit, oxygen release unit), 14...exhaust manifold (exhaust passage), 15...three-way catalyst (exhaust purification device), 16...exhaust pipe (exhaust passage)
Claims (3)
少なくともアクセルペダルのオフを含む所定の燃料カット条件が成立した場合に、前記内燃機関への燃料供給を停止する燃料カットを実行し、少なくもと前記アクセルペダルのオンを含む所定の燃料カット解除条件が成立した場合に、前記燃料カットを解除する燃料カット実行部と、
前記燃料カットの実行中に前記アクセルペダルがオンされた場合に、前記排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御して前記排気浄化触媒が吸蔵した酸素を放出させる酸素放出部とを備え、
前記酸素放出部は、前記燃料カットの実行中に前記アクセルペダルがオンにされていない場合であっても前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量が第1の閾値を超えたことを条件として前記燃料カットを解除し、前記燃料カットが解除されてから前記アクセルペダルがオンされるまでの間に、前記排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比、または前記リッチな空燃比よりも理論空燃比に近い弱リッチな空燃比に制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine in which an exhaust purification catalyst capable of storing oxygen is installed in an exhaust passage,
When a predetermined fuel cut condition including at least the accelerator pedal being turned off is satisfied, a fuel cut is executed to stop the fuel supply to the internal combustion engine, and a predetermined fuel cut cancellation condition including at least the accelerator pedal being turned on. a fuel cut execution unit that cancels the fuel cut when is established;
When the accelerator pedal is turned on during execution of the fuel cut, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and the exhaust purification catalyst stores the air-fuel ratio. and an oxygen release part for releasing oxygen,
The oxygen release unit performs the fuel cut on the condition that the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst exceeds a first threshold value even when the accelerator pedal is not turned on during execution of the fuel cut. is released, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst is adjusted to the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio from the rich air-fuel ratio during the period from the fuel cut being canceled to the accelerator pedal being turned on. A control device for an internal combustion engine characterized by controlling to a slightly rich air-fuel ratio close to the air-fuel ratio.
前記酸素放出部は、前記第1の閾値に対応する酸素吸蔵量よりも少ない酸素吸蔵量に応じた第2の閾値を有し、
前記酸素放出部は、前記燃料カットが解除されてから所定時間経過後に前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量が前記第2の閾値以下にならない場合に、前記複数の気筒の一部の燃焼を休止させ、燃焼気筒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比に制御し、燃焼休止気筒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine has a plurality of cylinders, and is capable of combustion suspension operation by suspending ignition of a part of the plurality of cylinders,
The oxygen release part has a second threshold corresponding to an oxygen storage amount smaller than the oxygen storage amount corresponding to the first threshold,
The oxygen release unit suspends combustion of a part of the plurality of cylinders when the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst does not become equal to or less than the second threshold value after a predetermined time has elapsed since the fuel cut was canceled. and controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the combustion cylinder to a stoichiometric air-fuel ratio, and controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the combustion paused cylinder to a richer air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio. 2. The control device for an internal combustion engine according to 1.
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