JP3888054B2 - Fuel control device for internal combustion engine - Google Patents

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JP3888054B2 JP2000388103A JP2000388103A JP3888054B2 JP 3888054 B2 JP3888054 B2 JP 3888054B2 JP 2000388103 A JP2000388103 A JP 2000388103A JP 2000388103 A JP2000388103 A JP 2000388103A JP 3888054 B2 JP3888054 B2 JP 3888054B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドライバビリティを悪化させることなく排出ガスを浄化する触媒の劣化の低減を企図した内燃機関の燃料制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車の内燃機関には、排出ガスの浄化処理を行うために排気管に触媒が備えられている。また、燃費の改善や減速時の減速感を維持する等のために、自動車の減速時に所定の燃料供給停止条件を満たした場合には、内燃機関への燃料の供給を停止する燃料カットが実行されるようになっている。排気管中に備えられた触媒は排出ガスの高熱にさらされるため、高負荷走行中(例えば高速走行中)には触媒が高温になることがある。この状態で燃料カットを実行すると、高温の触媒に高濃度の酸素が流入して触媒が酸化雰囲気となり劣化が生じる(浄化率が低減する)虞がある。
【0003】
そこで従来から、例えば、特開平8-312421号公報や特開平9-217642号公報で示されているように、触媒温度が高い場合には、減速時であっても燃料カットを禁止する内燃機関の制御装置が提案されている。従来の内燃機関の制御装置では、触媒温度が高い場合に燃料カットを禁止することで触媒が劣化することが防止され触媒が保護されるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の内燃機関の制御装置では、触媒温度が高い場合には、減速時であっても燃料カットを禁止しているため、高温時における触媒の保護は行えるがトルクが発生しエンジンブレーキ力が低減する問題があった。このため、触媒温度によって減速時にエンジンブレーキ力が得られる場合と得られない場合とがあり、ドライバビリティが悪化していた。因みに、特開平 11-257131 には、減速運転状態での燃料カット時に触媒への酸素蓄積量が飽和するのを防止するために、間欠的な燃料供給を行う技術が開示されているが、高温時における触媒の保護といった思想は何ら示されていない。
【0005】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、減速時の適切なエンジンブレーキ力の保持と高温時の触媒保護とを両立させることができる内燃機関の燃料制御装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明では、車両が減速状態にあるときに燃料制御手段により燃料供給を停止してエンジンブレーキ力を確保し、触媒温度導出手段により触媒の温度が所定温度以上であることが導出された場合、間欠的に燃料を供給して触媒が酸化雰囲気になることを抑えて劣化を防止し、減速時の適切なエンジンブレーキ力の保持と高温時の触媒保護とを両立させる。
【0007】
そして、触媒温度導出手段で導出された触媒の温度が高いほど燃料停止の周期を長くすることで、燃料が多めに供給されてエンジンブレーキ力を保持しつつ高温時の触媒保護が確実に行える。また、触媒の温度が高いほど燃料供給時間に対する燃料停止時間の割合を小さくすることで、燃料が多めに供給されてエンジンブレーキ力を保持しつつ高温時の触媒保護が確実に行える。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明の実施形態例を説明する。図示の実施形態例は、混合気の空燃比を理論空燃比よりも燃料希薄側に制御して燃焼室内に燃料を直接噴射するようにした火花点火式の多気筒型筒内噴射内燃機関を例に挙げて説明してある。図1には本発明の一実施形態例に係る制御装置を備えた内燃機関の概略構成、図2には燃料カット運転のフローチャート、図3には燃料カット運転の駆動パルスの状況、図4には触媒の劣化状況を表すグラフを示してある。
【0009】
多気筒型筒内噴射内燃機関としては、例えば、燃料を直接燃焼室に噴射する筒内噴射型直列4気筒ガソリンエンジン(筒内噴射エンジン)1が適用される。筒内噴射エンジン1は、例えば、燃焼モード(運転モード)を切り換えることで、吸気行程での燃料噴射(吸気行程噴射モード)または圧縮行程での燃料噴射(圧縮行程噴射モード)が実施可能となっている。そして、この筒内噴射エンジン1は、理論空燃比(ストイキ)での運転やリッチ空燃比での運転(リッチ空燃比運転)の他、リーン空燃比での運転(リーン空燃比運転)が実現可能となっており、特に、圧縮行程噴射モードでは、吸気行程でのリーン空燃比運転よりも大きな空燃比となる超リーン空燃比での運転が可能となっている。
【0010】
図1に示すように、筒内噴射エンジン1のシリンダヘッド2には各気筒毎に点火プラグ3が取り付けられると共に、各気筒毎に電磁式の燃料噴射弁4が取り付けられている。燃焼室5内には燃料噴射弁4の噴射口が開口し、燃料噴射弁4から噴射される燃料が燃焼室5内に直接噴射されるようになっている。筒内噴射エンジン1のシリンダ6にはピストン7が上下方向に摺動自在に支持され、ピストン7の頂面には半球状に窪んだキャビティ8が形成されている。キャビティ8により、図1では時計回りの逆タンブル流を発生させるようになっている。
【0011】
シリンダヘッド2には、各気筒毎に略直立方向に吸気ポートが形成され、各吸気ポートと連通するようにして吸気マニホールド9の一端がそれぞれ接続されている。吸気マニホールド9の他端にはドライブバイワイヤ(DBW)方式の電動スロットル弁(ETV)21が接続され、ETV21にはスロットル開度θthを検出するスロットルポジションセンサ22が設けられている。また、筒内噴射エンジン1には、クランク角を検出するクランク角センサ23が設けられ、クランク角センサ23はエンジン回転速度Neを検出可能となっている。
【0012】
また、シリンダヘッド2には各気筒毎に略水平方向に排気ポートが形成され、各排気ポートと連通するようにして排気マニホールド10の一端がそれぞれ接続されている。また、排気マニホールド10には図示しないEGR装置が設けられている。一方、排気マニホールド10には排気管11が接続され、排気管11には触媒13を介して図示しないマフラーが接続されている。触媒13には触媒温度導出手段としての温度センサ15が設けられ、温度センサ15により触媒13の温度が検出(導出)される。
【0013】
車両には電子制御ユニット(ECU)31が設けられ、このECU31には、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類が備えられている。ECU31によって筒内噴射エンジン1を含めた本実施形態の内燃機関の総合的な制御が実施される。各種センサ類の検出情報はECU31に入力され、ECU31は各種センサ類の検出情報に基づいて、燃料噴射モードや燃料噴射量を始めとして点火時期等を決定し、燃料噴射弁4や点火プラグ3等を駆動制御する。
【0014】
筒内噴射エンジン1では、吸気マニホールド9から燃焼室5内に流入した吸気流が逆タンブル流を形成し、圧縮行程中期以降に燃料を噴射して逆タンブル流を利用しながら燃焼室5の頂部中央に配設された点火プラグ3の近傍のみに少量の燃料を集め、点火プラグ3から離隔した部分で極めてリーンな空燃比状態とする。点火プラグ3の近傍のみをストイキ又はリッチな空燃比とすることで、安定した層状燃焼(層状超リーン燃焼)を実現しながら燃料消費を抑制する。
【0015】
また、筒内噴射エンジン1から高出力を得る場合には、燃料噴射弁4からの燃料を吸気行程に噴射することにより燃焼室5全体に均質化し、燃焼室5内をストイキやリーン空燃比の混合気状態にさせて予混合燃焼を行う。もちろん、ストイキもしくはリッチ空燃比の方がリーン空燃比よりも高出力が得られるため、この際にも、燃料の霧化及び気化が十分に行なわれるようなタイミングで燃料噴射を行ない、効率よく高出力を得るようにしている。
【0016】
ECU31では、スロットルポジションセンサ22からのスロットル開度θthとクランク角センサ23からのエンジン回転速度Neとに基づいてエンジン負荷に対応する目標筒内圧、即ち、目標平均有効圧Peが求められ、更に、この目標平均有効圧Peとエンジン回転速度Neとに応じてマップ(図示せず)より燃料噴射モードが設定される。例えば、目標平均有効圧Peとエンジン回転速度Neとが共に小さいときは、燃料噴射モードは圧縮行程噴射モードとされて燃料が圧縮行程で噴射され、一方、目標平均有効圧Peが大きくなり、あるいはエンジン回転速度Neが大きくなると燃料噴射モードは吸気行程噴射モードとされ、燃料が吸気行程で噴射される。そして、目標平均有効圧Peとエンジン回転速度Neとから各燃料噴射モードでの制御目標となる目標空燃比(目標A/F)が設定され、適正量の燃料噴射量がこの目標A/Fに基づいて決定される。
【0017】
また、ECU31では、スロットルポジションセンサ22により検出されるスロットル開度θth(もしくは図示しないアクセル開度センサにより検出されるアクセル開度)とクランク角センサ23により検出されるエンジン回転速度Neとに基づいて、減速運転が判断される。例えば、減速運転の条件は、エンジン回転速度Neが900rpm以上でかつスロットル開度θthが所定開度以下(アクセル開度全閉)とされている。減速運転の条件が成立した場合、燃料の供給を停止する燃料カット運転が実行される(燃料制御手段)。これにより、減速時のエンジンブレーキ力が確保される。
【0018】
また、ECU31には、温度センサ15により検出される触媒13の温度が所定値以上の場合には、減速運転状態であっても間欠的に燃料を供給する機能が備えられている。これにより、触媒13の温度が高い場合の減速運転時に燃料が間欠的に供給されて触媒13が酸化雰囲気になることが抑えられ、熱劣化が防止される。
【0019】
従って、減速時の適切なエンジンブレーキ力の保持と高温時の触媒13の保護とを両立させることが可能になる。
【0020】
尚、触媒温度導出手段としては、温度センサ15に限らず、排気温度、スロットル開度、マニホールド圧、エンジン回転速度、正味平均有効圧、図示平均有効圧、A/N、吸入空気量、排気流量、排気流速、排気A/Fのうち、少なくとも一つ以上を用い、これらの情報に基づいて触媒温度を推測(導出)することも可能である。
【0021】
エンジンブレーキ力を確保するためには、必ずしも全気筒の燃料を停止させる必要はない。また、触媒13は高温になると直ちに熱劣化するものでもない。これは、触媒13の温度が、例えば、1000℃を超える場合でも、ストイキフィードバック運転、即ち、全体のトータル空燃比はストイキであるが1秒程度の周期で空燃比がリッチとリーンとを繰り返して0.3 秒間程度は酸化状態となっている運転では、熱劣化速度が極めて遅いことから判断できる。
【0022】
このため、触媒13が高温の状態で減速時の燃料カット運転において、燃料カットを長期間継続せずに短期間燃料カットした後燃料を噴射することにより、即ち、減速運転状態であっても間欠的に燃料を供給することにより、触媒13が高温で酸化雰囲気となる期間を短期間とさせて熱劣化が防止されると共に、エンジンブレーキ力が確保されることになる。
【0023】
因みに、高温酸化での触媒13の劣化は、触媒に流入する酸素量が多いほど劣化度合いが大きくなるため、燃料カット運転時の流入酸素量とフィードバック運転時の流入酸素量とでは、燃料カット運転時の方が流入酸素量は多い。このため、酸化状態の期間、即ち燃料カット期間はフィードバック運転時のリーン期間よりは短くする必要がある。
【0024】
上述した減速運転状態であっても間欠的に燃料を供給する制御の状況を図2に基づいて説明する。
【0025】
ステップS1で正の値の条件下でカウンタの値が減算され(カウンタ−1)、ステップS2で温度センサ15の検出値(触媒13の温度)Tcatが所定値T1(例えば、800 ℃) 以上であるか否かが判断される。ステップS2で触媒13の温度Tcatが所定値T1以上であると判断された場合、ステップS3で減速中か否かが判断される。ステップS3で減速中であると判断された場合、ステップS4でカウンタが0ではないか否かが判断される。ステップS4でカウンタが0ではないと判断された場合、ステップS5で燃料噴射が実行されてリターンとなる。ステップS4でカウンタが0であると判断された場合、ステップS6で燃料カットが実行される。つまり、触媒13の温度Tcatが所定値T1以上で減速中である場合、カウンタが0になるまでは燃料噴射を実行し、カウンタが0になった時に燃料カットが実行され、間欠的に燃料が供給される。
【0026】
燃料カットが実行された後、ステップS7で温度センサ15の検出値(触媒13の温度)Tcatが第2所定値T2(例えば、850 ℃) 未満か否か、即ち、触媒13の温度が高くなっているか否かが判断される。触媒13の温度Tcatが第2所定値T2未満であると判断された場合、ステップS8でカウンタを所定の回数Sにセットしてリターンとなる。つまり、触媒13の温度が所定値T1以上で、しかも減速中に、高くなっていなければ、燃料を噴射するパルスが立ち上がる回数Sのうち(Sサイクルに)1回を燃料カットとする燃料カット運転が実行される。例えば、回数Sを4回とした場合、図3(a)に示したように、4回のパルスのうち1回を駆動させずに4サイクルに1回の燃料カットを行い間欠的に燃料が供給される。
【0027】
一方、ステップS7で温度センサ15の検出値(触媒13の温度)Tcatが第2所定値T2(例えば、850 ℃) 以上であると判断された場合、ステップS9でカウンタを所定の回数Sにαを加えた値にセットしてリターンとなる。つまり、触媒13の温度が所定値T1以上で、しかも減速中に、高くなっていれば、燃料を噴射するパルスが立ち上がる回数Sをα増加し、S+αのうち(S+αサイクルに)1回を燃料カットとする燃料カット運転が実行される。即ち、触媒13の温度が高いほど燃料停止の周期を長くするようになっている。例えば、回数Sを4回としαを1とした場合、図3(b)に示したように、5回のパルスのうち1回を駆動させずに5サイクルに1回の燃料カットを行い間欠的に燃料が供給される。
【0028】
図4に点線で示した、燃料カット運転を行わない時のTHC 浄化率の低下状態に対し、回数Sのうち(Sサイクルに)1回を燃料カットとする燃料カット運転を実行すると、図4に太実線で示したように、燃料カット運転を行わない時に比べてTHC 浄化率の低下が少ないことが判る。回数S+αのうち(S+αサイクルに)1回を燃料カットとする燃料カット運転を実行すると、図4に細実線で示したように、更にTHC 浄化率の低下が少ないことが判る。
【0029】
上述したように、触媒13の温度がTcatが所定値T1以上の減速運転時に燃料が間欠的に供給されて触媒13が酸化雰囲気になることが抑えられ、熱劣化が防止される。また、触媒13の温度がTcatが第2所定値T2以上になって高くなるほど燃料カットの周期が長くなり、燃料が多めに供給されてエンジンブレーキ力を保持しつつ高温時の触媒保護が確実に行える。
【0030】
尚、燃料カットの周波数は、上述した実施形態例ではSサイクルもしくはS+αサイクルの一定周期となっているが、その他の高周波数(例えば20サイクルで5回連続燃料カット等)でもよく、また、不規則な周波数としてもよい。また、実施形態例のように燃料カットの周波数を固定するものに限らず、運転状態や触媒13の状態により燃料カットの周波数を可変にすることも可能である。また、図3(a)に示したように、燃料供給のパルス幅Mに対して燃料カットのパルス幅mの幅を小さくして単位期間中の燃料供給サイクル数に対して燃料カットサイクル数を小さくすることも可能である。
【0031】
上述した実施形態例で、燃料供給を間欠的に行う際にエンジンブレーキ力をより確保するために、燃焼が不安定にならない限度で点火時期をリタードして発生トルクを小さくするようにしてもよい。この場合、エンジンブレーキ力が確保されると同時に、燃料カット突入・離脱時の唐突感等の減速フィーリングも改善することが可能になる。
【0032】
上記実施形態例では、内燃機関として、燃焼室内に燃料を直接噴射するよようにした火花点火式の機関を例に挙げて説明したが、ディーゼルエンジンや、吸気管に燃料を噴射し混合気を燃焼室に導入する火花点火式のエンジンに適用することも可能である。
【0033】
【発明の効果】
本発明の内燃機関の制御装置は、車両が減速状態にあるときに燃料制御手段により燃料供給を停止し、触媒温度導出手段により触媒の温度が所定温度以上であることが導出された場合に間欠的に燃料を供給するようにしたので、エンジンブレーキ力を確保し、触媒が酸化雰囲気になって劣化が生じることを抑えることができる。この結果、減速時の適切なエンジンブレーキ力の保持と高温時の触媒保護とを両立させる。
【0034】
また、触媒温度導出手段で導出された触媒の温度が高いほど燃料停止の周期を長くするようにしたので、触媒が高温のときは燃料が多めに供給され、エンジンブレーキ力を保持しつつ高温時の触媒保護が確実に行える。また、触媒の温度が高いほど燃料供給時間に対する燃料停止時間の割合を小さくするようにしたので、触媒が高温のときは燃料が多めに供給されてエンジンブレーキ力を保持しつつ高温時の触媒保護が確実に行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態例に係る制御装置を備えた内燃機関の概略構成図。
【図2】燃料カット運転のフローチャート。
【図3】燃料カット運転の駆動パルスの状況を表すタイムチャート。
【図4】触媒の劣化状況を表すグラフ。
【符号の説明】
1 筒内噴射エンジン
4 燃料噴射弁
13 触媒
15 温度センサ
31 電子制御ユニット(ECU)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel control device for an internal combustion engine intended to reduce deterioration of a catalyst that purifies exhaust gas without deteriorating drivability.
[0002]
[Prior art]
An internal combustion engine of an automobile is provided with a catalyst in an exhaust pipe in order to perform exhaust gas purification processing. In order to improve fuel efficiency and maintain a feeling of deceleration during deceleration, a fuel cut is performed to stop the supply of fuel to the internal combustion engine when a predetermined fuel supply stop condition is met when the vehicle decelerates. It has come to be. Since the catalyst provided in the exhaust pipe is exposed to the high heat of the exhaust gas, the catalyst may become high temperature during high load traveling (for example, during high speed traveling). If the fuel cut is executed in this state, there is a risk that high concentration of oxygen will flow into the high-temperature catalyst, causing the catalyst to become an oxidizing atmosphere and causing deterioration (reduction of the purification rate).
[0003]
Therefore, conventionally, for example, as shown in JP-A-8-312421 and JP-A-9-217642, when the catalyst temperature is high, an internal combustion engine that prohibits fuel cut even during deceleration. A control apparatus has been proposed. In a conventional control device for an internal combustion engine, fuel cut is prohibited when the catalyst temperature is high, thereby preventing the catalyst from deteriorating and protecting the catalyst.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional control device for an internal combustion engine, when the catalyst temperature is high, fuel cut is prohibited even at the time of deceleration. Therefore, although the catalyst can be protected at high temperature, torque is generated and the engine is generated. There was a problem that the braking force was reduced. For this reason, depending on the catalyst temperature, engine braking force may or may not be obtained during deceleration, and drivability has deteriorated. Incidentally, Japanese Patent Laid- Open No. 11-257131 discloses a technique for intermittently supplying fuel in order to prevent the amount of oxygen accumulated in the catalyst from being saturated when the fuel is cut in the deceleration operation state. There is no idea of protecting the catalyst at high temperatures.
[0005]
The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a fuel control device for an internal combustion engine that can achieve both proper engine braking force retention during deceleration and catalyst protection at high temperatures. .
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, when the vehicle is in a decelerating state, the fuel control means stops the fuel supply to secure the engine braking force, and the catalyst temperature deriving means ensures that the catalyst temperature is equal to or higher than a predetermined temperature. In this case, the fuel is intermittently supplied to prevent the catalyst from becoming an oxidizing atmosphere to prevent deterioration, and to maintain appropriate engine braking force at the time of deceleration and to protect the catalyst at high temperature.
[0007]
The higher the temperature of the catalyst derived by the catalyst temperature deriving means, the longer the fuel stop period, so that a larger amount of fuel is supplied and the engine braking force is maintained, and the catalyst protection at high temperatures can be performed reliably. Further, by reducing the ratio of the fuel stop time to the fuel supply time as the catalyst temperature is higher, the catalyst can be reliably protected at a high temperature while supplying more fuel and maintaining the engine braking force.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The illustrated embodiment is an example of a spark ignition type multi-cylinder in-cylinder injection internal combustion engine in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and fuel is directly injected into the combustion chamber. It is listed in the description. FIG. 1 is a schematic configuration of an internal combustion engine including a control device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart of a fuel cut operation, FIG. 3 is a state of drive pulses of the fuel cut operation, and FIG. Indicates a graph showing the deterioration of the catalyst.
[0009]
As the multi-cylinder in-cylinder internal combustion engine, for example, an in-cylinder in-line four-cylinder gasoline engine (in-cylinder injection engine) 1 that directly injects fuel into a combustion chamber is applied. For example, the in-cylinder injection engine 1 can perform fuel injection in the intake stroke (intake stroke injection mode) or fuel injection in the compression stroke (compression stroke injection mode) by switching the combustion mode (operation mode). ing. The in-cylinder injection engine 1 can be operated at a lean air-fuel ratio (lean air-fuel ratio operation) in addition to an operation at a stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric) or an operation at a rich air-fuel ratio (rich air-fuel ratio operation). In particular, in the compression stroke injection mode, it is possible to operate at a super lean air-fuel ratio that has a larger air-fuel ratio than a lean air-fuel ratio operation in the intake stroke.
[0010]
As shown in FIG. 1, a spark plug 3 is attached to each cylinder of the cylinder head 2 of the direct injection engine 1, and an electromagnetic fuel injection valve 4 is attached to each cylinder. An injection port of the fuel injection valve 4 is opened in the combustion chamber 5 so that the fuel injected from the fuel injection valve 4 is directly injected into the combustion chamber 5. A piston 7 is supported on the cylinder 6 of the direct injection engine 1 so as to be slidable in the vertical direction, and a hemispherical cavity 8 is formed on the top surface of the piston 7. The cavity 8 generates a clockwise reverse tumble flow in FIG.
[0011]
An intake port is formed in the cylinder head 2 in a substantially upright direction for each cylinder, and one end of an intake manifold 9 is connected so as to communicate with each intake port. A drive-by-wire (DBW) electric throttle valve (ETV) 21 is connected to the other end of the intake manifold 9, and a throttle position sensor 22 for detecting a throttle opening θth is provided in the ETV 21. The in-cylinder injection engine 1 is provided with a crank angle sensor 23 that detects the crank angle, and the crank angle sensor 23 can detect the engine rotational speed Ne.
[0012]
Further, an exhaust port is formed in the cylinder head 2 in a substantially horizontal direction for each cylinder, and one end of the exhaust manifold 10 is connected so as to communicate with each exhaust port. The exhaust manifold 10 is provided with an EGR device (not shown). On the other hand, an exhaust pipe 11 is connected to the exhaust manifold 10, and a muffler (not shown) is connected to the exhaust pipe 11 via a catalyst 13. The catalyst 13 is provided with a temperature sensor 15 as catalyst temperature deriving means, and the temperature sensor 15 detects (derived) the temperature of the catalyst 13.
[0013]
The vehicle is provided with an electronic control unit (ECU) 31, and this ECU 31 includes an input / output device, a storage device for storing a control program, a control map, and the like, a central processing unit, a timer, and counters. The ECU 31 performs comprehensive control of the internal combustion engine of the present embodiment including the in-cylinder injection engine 1. Detection information of various sensors is input to the ECU 31. The ECU 31 determines the ignition timing and the like including the fuel injection mode and the fuel injection amount based on the detection information of the various sensors, and the fuel injection valve 4, the ignition plug 3, etc. Is controlled.
[0014]
In the in-cylinder injection engine 1, the intake air flow that flows into the combustion chamber 5 from the intake manifold 9 forms a reverse tumble flow, and fuel is injected after the middle of the compression stroke to use the reverse tumble flow and the top of the combustion chamber 5. A small amount of fuel is collected only in the vicinity of the spark plug 3 disposed at the center, and an extremely lean air-fuel ratio is obtained at a portion separated from the spark plug 3. By making only the vicinity of the spark plug 3 a stoichiometric or rich air-fuel ratio, fuel consumption is suppressed while realizing stable stratified combustion (stratified super lean combustion).
[0015]
When high output is obtained from the direct injection engine 1, the fuel from the fuel injection valve 4 is injected into the intake stroke to be homogenized throughout the combustion chamber 5. The inside of the combustion chamber 5 has a stoichiometric or lean air-fuel ratio. Premixed combustion is performed in a mixed gas state. Of course, the stoichiometric or rich air-fuel ratio can provide a higher output than the lean air-fuel ratio. In this case as well, fuel injection is performed at such a timing that the atomization and vaporization of the fuel is sufficiently performed. I try to get the output.
[0016]
In the ECU 31, a target in-cylinder pressure corresponding to the engine load, that is, a target average effective pressure Pe, is obtained based on the throttle opening degree θth from the throttle position sensor 22 and the engine rotational speed Ne from the crank angle sensor 23. A fuel injection mode is set from a map (not shown) according to the target average effective pressure Pe and the engine rotational speed Ne. For example, when the target average effective pressure Pe and the engine speed Ne are both small, the fuel injection mode is set to the compression stroke injection mode, and fuel is injected in the compression stroke, while the target average effective pressure Pe is increased, or When the engine speed Ne increases, the fuel injection mode is changed to the intake stroke injection mode, and fuel is injected in the intake stroke. Then, a target air-fuel ratio (target A / F) that is a control target in each fuel injection mode is set from the target average effective pressure Pe and the engine rotational speed Ne, and an appropriate amount of fuel injection amount is set to this target A / F. To be determined.
[0017]
Further, the ECU 31 is based on the throttle opening θth detected by the throttle position sensor 22 (or the accelerator opening detected by an accelerator opening sensor (not shown)) and the engine rotational speed Ne detected by the crank angle sensor 23. The deceleration operation is determined. For example, the conditions for the deceleration operation are that the engine speed Ne is 900 rpm or more and the throttle opening θth is a predetermined opening or less (accelerator opening fully closed). When the conditions for the deceleration operation are satisfied, the fuel cut operation for stopping the fuel supply is executed (fuel control means). Thereby, the engine braking force at the time of deceleration is ensured.
[0018]
Further, the ECU 31 has a function of supplying fuel intermittently even in the deceleration operation state when the temperature of the catalyst 13 detected by the temperature sensor 15 is equal to or higher than a predetermined value. Thereby, it is suppressed that fuel is intermittently supplied during the deceleration operation when the temperature of the catalyst 13 is high and the catalyst 13 becomes an oxidizing atmosphere, and thermal deterioration is prevented.
[0019]
Accordingly, it is possible to achieve both maintenance of an appropriate engine braking force at the time of deceleration and protection of the catalyst 13 at a high temperature.
[0020]
The catalyst temperature deriving means is not limited to the temperature sensor 15, but the exhaust temperature, throttle opening, manifold pressure, engine speed, net average effective pressure, indicated average effective pressure, A / N, intake air amount, exhaust flow rate. It is also possible to estimate (derived) the catalyst temperature based on these information using at least one of the exhaust gas flow velocity and the exhaust A / F.
[0021]
In order to secure the engine braking force, it is not always necessary to stop the fuel in all cylinders. Further, the catalyst 13 is not subject to thermal degradation immediately when the temperature becomes high. This is because, even when the temperature of the catalyst 13 exceeds 1000 ° C., for example, the stoichiometric feedback operation, that is, the overall total air-fuel ratio is stoichiometric, but the air-fuel ratio repeats rich and lean in a cycle of about 1 second. It can be judged from the fact that the thermal degradation rate is extremely slow in the operation that is in the oxidized state for about 0.3 seconds.
[0022]
For this reason, in the fuel cut operation at the time of deceleration while the catalyst 13 is at a high temperature, the fuel is not cut continuously for a long period of time, but the fuel is injected for a short period of time, that is, intermittently even in the deceleration operation state. By supplying the fuel in an appropriate manner, the period in which the catalyst 13 is in an oxidizing atmosphere at a high temperature is shortened to prevent thermal deterioration and to ensure engine braking force.
[0023]
Incidentally, the deterioration of the catalyst 13 due to high temperature oxidation increases as the amount of oxygen flowing into the catalyst increases. Therefore, the fuel cut operation is performed between the inflowing oxygen amount during the fuel cut operation and the inflowing oxygen amount during the feedback operation. The amount of inflow oxygen is larger at the time. For this reason, it is necessary to make the period of the oxidation state, that is, the fuel cut period shorter than the lean period during the feedback operation.
[0024]
The state of control for intermittently supplying fuel even in the above-described deceleration operation state will be described with reference to FIG.
[0025]
In step S1, the counter value is subtracted under the condition of a positive value (counter-1), and in step S2, the detected value of the temperature sensor 15 (temperature of the catalyst 13) Tcat is greater than or equal to a predetermined value T1 (for example, 800 ° C.). It is determined whether or not there is. If it is determined in step S2 that the temperature Tcat of the catalyst 13 is equal to or higher than the predetermined value T1, it is determined in step S3 whether or not the vehicle is decelerating. If it is determined in step S3 that the vehicle is decelerating, it is determined in step S4 whether the counter is not zero. If it is determined in step S4 that the counter is not 0, fuel injection is executed in step S5, and the process returns. If it is determined in step S4 that the counter is 0, fuel cut is executed in step S6. That is, when the temperature Tcat of the catalyst 13 is equal to or higher than the predetermined value T1 and the vehicle is decelerating, fuel injection is performed until the counter reaches 0, and when the counter reaches 0, fuel cut is performed and fuel is intermittently consumed. Supplied.
[0026]
After the fuel cut is executed, whether or not the detected value (temperature of the catalyst 13) Tcat of the temperature sensor 15 is less than a second predetermined value T2 (for example, 850 ° C.), that is, the temperature of the catalyst 13 is increased in step S7. It is determined whether or not. When it is determined that the temperature Tcat of the catalyst 13 is lower than the second predetermined value T2, the counter is set to the predetermined number S in step S8, and the process returns. That is, if the temperature of the catalyst 13 is equal to or higher than the predetermined value T1 and is not high during deceleration, the fuel cut operation in which the fuel cut is performed one time (in the S cycle) out of the number S of the fuel injection pulses rising. Is executed. For example, when the number of times S is set to 4 times, as shown in FIG. 3A, the fuel is cut intermittently by performing fuel cut once every 4 cycles without driving one of the four pulses. Supplied.
[0027]
On the other hand, if it is determined in step S7 that the detected value (temperature of the catalyst 13) Tcat of the temperature sensor 15 is equal to or higher than the second predetermined value T2 (for example, 850 ° C.), the counter is set to α a predetermined number of times S in step S9. Set to the value added with and return. In other words, if the temperature of the catalyst 13 is equal to or higher than the predetermined value T1 and is high during deceleration, the number S of fuel injection pulses rises by α, and one of S + α (in the S + α cycle) is fueled. A fuel cut operation for cutting is performed. That is, the higher the temperature of the catalyst 13, the longer the fuel stop cycle. For example, if the number of times S is 4 and α is 1, as shown in FIG. 3 (b), the fuel is cut once every 5 cycles without driving one of the 5 pulses, and intermittently The fuel is supplied.
[0028]
When the fuel cut operation indicated by a dotted line in FIG. 4 in which the THC purification rate is reduced when the fuel cut operation is not performed and the fuel cut operation is performed once in the number of times S (in the S cycle) is performed, FIG. As shown by the thick solid line, the decrease in the THC purification rate is less than when the fuel cut operation is not performed. When the fuel cut operation is performed in which the fuel cut is one out of the number of times S + α (in the S + α cycle), as shown by the thin solid line in FIG.
[0029]
As described above, fuel is intermittently supplied during the deceleration operation in which the temperature of the catalyst 13 is Tcat equal to or higher than the predetermined value T1, and the catalyst 13 is prevented from being in an oxidizing atmosphere, thereby preventing thermal degradation. In addition, as the temperature of the catalyst 13 becomes higher as the Tcat becomes equal to or higher than the second predetermined value T2, the fuel cut cycle becomes longer, so that more fuel is supplied and the engine braking force is maintained and the catalyst protection at high temperatures is ensured. Yes.
[0030]
The frequency of the fuel cut is a fixed cycle of S cycle or S + α cycle in the above-described embodiment, but other high frequencies (for example, 5 continuous fuel cuts in 20 cycles) may be used. It may be a regular frequency. Further, the fuel cut frequency is not limited to the fixed frequency as in the embodiment, and the fuel cut frequency can be made variable depending on the operation state and the state of the catalyst 13. Further, as shown in FIG. 3 (a), the width of the fuel cut pulse width m is made smaller than the fuel supply pulse width M, and the number of fuel cut cycles is set to the number of fuel supply cycles during the unit period. It is also possible to make it smaller.
[0031]
In the above-described embodiment, in order to secure the engine braking force when the fuel supply is intermittently performed, the ignition timing may be retarded to the extent that the combustion does not become unstable to reduce the generated torque. . In this case, the engine braking force is ensured, and at the same time, the deceleration feeling such as a sudden feeling at the time of fuel cut entry / exit can be improved.
[0032]
In the above embodiment, the spark ignition type engine in which the fuel is directly injected into the combustion chamber is described as an example of the internal combustion engine. However, the fuel mixture is injected into the diesel engine or the intake pipe. It is also possible to apply to a spark ignition type engine introduced into the combustion chamber.
[0033]
【The invention's effect】
The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention stops fuel supply by the fuel control means when the vehicle is in a decelerating state, and is intermittent when the catalyst temperature deriving means derives that the catalyst temperature is equal to or higher than a predetermined temperature. Therefore, the engine braking force can be secured, and the deterioration of the catalyst due to the oxidizing atmosphere can be suppressed. As a result, it is possible to achieve both maintenance of appropriate engine braking force during deceleration and catalyst protection at high temperatures.
[0034]
Also, the higher the temperature of the catalyst derived by the catalyst temperature deriving means, the longer the fuel stop period, so that when the catalyst is hot, more fuel is supplied and the engine braking force is maintained while maintaining the engine braking force. The catalyst can be reliably protected. In addition, the higher the catalyst temperature, the smaller the ratio of the fuel stop time to the fuel supply time, so when the catalyst is hot, more fuel is supplied to protect the catalyst at high temperatures while maintaining engine braking force. Can be done reliably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine including a control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart of a fuel cut operation.
FIG. 3 is a time chart showing the state of drive pulses in a fuel cut operation.
FIG. 4 is a graph showing a deterioration state of a catalyst.
[Explanation of symbols]
1 In-cylinder injection engine 4 Fuel injection valve 13 Catalyst 15 Temperature sensor 31 Electronic control unit (ECU)

Claims (2)

排出ガスを浄化する触媒を備えた内燃機関において、車両の減速状態を検出して燃料供給を停止する燃料制御手段と、触媒の温度を導出する触媒温度導出手段とを有し、
燃料制御手段には、触媒温度導出手段で導出された触媒の温度が所定値以上の場合は減速運転状態であっても間欠的に燃料を供給すると共に、触媒温度導出手段で導出された触媒の温度が高いほど燃料停止の周期を長くする機能が備えられていることを特徴とする内燃機関の燃料制御装置。
In an internal combustion engine provided with a catalyst for purifying exhaust gas, it has a fuel control means for detecting a deceleration state of the vehicle and stopping fuel supply, and a catalyst temperature deriving means for deriving the temperature of the catalyst,
When the temperature of the catalyst derived by the catalyst temperature deriving unit is equal to or higher than a predetermined value, fuel is intermittently supplied to the fuel control unit even in the deceleration operation state, and the catalyst temperature derived by the catalyst temperature deriving unit is supplied. A fuel control device for an internal combustion engine, characterized by having a function of extending a fuel stop cycle as the temperature increases.
排出ガスを浄化する触媒を備えた内燃機関において、車両の減速状態を検出して燃料供給を停止する燃料制御手段と、触媒の温度を導出する触媒温度導出手段とを有し、
燃料制御手段には、触媒温度導出手段で導出された触媒の温度が所定値以上の場合は減速運転状態であっても間欠的に燃料を供給すると共に、触媒温度導出手段で導出された触媒の温度が高いほど燃料供給時間に対する燃料停止時間の割合を小さくする機能が備えられていることを特徴とする内燃機関の燃料制御装置。
In an internal combustion engine provided with a catalyst for purifying exhaust gas, it has a fuel control means for detecting a deceleration state of the vehicle and stopping fuel supply, and a catalyst temperature deriving means for deriving the temperature of the catalyst,
When the temperature of the catalyst derived by the catalyst temperature deriving unit is equal to or higher than a predetermined value, fuel is intermittently supplied to the fuel control unit even in the deceleration operation state, and the catalyst temperature derived by the catalyst temperature deriving unit is supplied. A fuel control device for an internal combustion engine, which has a function of reducing the ratio of the fuel stop time to the fuel supply time as the temperature increases.
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