JP4051536B2

JP4051536B2 - Catalyst thermal deterioration suppressor

Info

Publication number: JP4051536B2
Application number: JP2002029630A
Authority: JP
Inventors: 公二郎岡田; 保樹田村; 昌典石戸
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2022-02-06
Also published as: JP2003227389A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、触媒熱劣化抑制装置に係り、詳しくは、触媒温度が許容温度以上になる場合には触媒コンバータが酸化雰囲気となるのを抑えて触媒コンバータの熱劣化を確実に防止する技術に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
エンジンの排気系に介装される触媒コンバータは、高温且つ酸化雰囲気（リーン空燃比）になるほどシンタリング（担体に担持された粒子が高温下で互いに凝集して粒子径が大きくなる現象）等により熱劣化し易いという問題がある。
特に、近年においては、ＣＯ₂低減（燃料消費量低減）を図ることを目的として車両の減速時に内燃機関への燃料供給を全気筒または一部気筒について一時的に停止（燃料カット）する減速燃料カット装置を搭載した車両が実用化されており、このような減速燃料カット装置を搭載した車両では、燃料カットした気筒から空気のみが排出されることになるため、燃料カット時には排気空燃比がリーン空燃比となり易く、上記問題は顕著である。
【０００３】
また、最近では、通常の運転域で希薄（リーン）燃焼を行う内燃機関が実用化されているが、このような内燃機関の場合、燃料カット時と同様に触媒コンバータが酸化雰囲気（リーン空燃比）且つ高温になる機会が多くなる。
そこで、触媒コンバータの温度を温度センサにより検出し、触媒温度が高温となるときには減速燃料カットを禁止するよう構成した装置が、例えば特開昭５５−１３７３３９号公報等に開示されている。
【０００４】
また、触媒床温を吸入空気流量から推定し、触媒床温が高いときには減速燃料カットを禁止するよう構成した装置、或いはエンジン回転速度と負荷に応じて減速燃料カットを禁止するよう構成した装置が、例えば特開平８−１４４８１４号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記温度センサを用いて触媒温度を検出する方法の場合、温度センサを触媒担体に取付けることは困難であるため、直接的に触媒温度を正確に検出することはできず、温度センサを触媒コンバータのいずれかの位置に取り付けたとしても測定誤差が生じるという問題がある。
【０００６】
そして、触媒温度を検出する方法の場合、該検出された触媒温度に基づき燃料カットを禁止したとしても、排ガスの輸送遅れ及び触媒コンバータの熱容量が大きいことによる温度上昇の応答遅れがあるため、触媒上流側の高温の排ガスにより触媒コンバータが昇温し続け、熱劣化に至るという問題がある。
さらに、温度センサを設けることでコストアップに繋がるという問題もある。
【０００７】
また、触媒温度を吸入空気流量から推定する方法の場合には、排気温度を全く考慮していないため、推定精度が低いという問題がある。
また、エンジン回転速度と負荷に応じて燃料カットを禁止する方法の場合には、触媒コンバータは熱容量が大きいために触媒昇温に応答遅れがあり、触媒は直ぐには昇温しないのであるが、瞬時々々の運転条件に基づいて燃料カットを禁止してしまうため、燃料カット終了時期が早すぎて燃費等の効率が悪いという問題もある。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、触媒コンバータの熱劣化をコストアップなく且つ効率よく確実に防止可能な触媒熱劣化抑制装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１の発明では、車両に搭載された内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の有害物質を浄化する触媒コンバータと、前記触媒コンバータの温度を予め予測する触媒温度予測手段と、排気流量を検出する排気流量検出手段と、車両が所定の運転状態にあるときには内燃機関への燃料供給を停止する燃料噴射制御手段とを備え、前記触媒温度予測手段は、前記排気流量検出手段により検出される排気流量に基づき、排気流量が所定流量以下のときは該排気流量の増大に応じて増加し、所定流量より大きいときは前記触媒コンバータの許容温度よりも高い所定温度で概ね一定となるように前記触媒コンバータの温度を予測し、前記燃料噴射制御手段は、前記触媒温度予測手段により予測される触媒温度と前記触媒コンバータの許容温度との差及び前記排気流量検出手段により検出される排気流量の積に基づき前記許容温度に対する熱の増減量の相関値を求め、該熱の増減量の相関値の加減算値が所定値以上のときには、前記内燃機関への燃料供給の停止を禁止することを特徴としている。
【００１６】
即ち、触媒温度予測手段により予測される触媒コンバータの温度と触媒コンバータの許容温度との差及び排気流量検出手段により検出される排気流量の積に基づいて許容温度に対する熱の増減量の相関値を求め、さらにこの熱の増減量の相関値の加減算値（積算値）を求め、当該加減算値が所定値以上となるときには、内燃機関への燃料供給の停止（燃料カット）を禁止する。
この際、排気流量が所定流量以下のときは該排気流量の増大に応じて増加し、所定流量より大きいときは概ね一定となるという触媒温度特性を利用して、触媒コンバータの温度が良好に予測され、触媒コンバータの許容温度を越えるような熱量が当該排気流量による触媒コンバータの予測温度に基づいて適正に求められる。
【００１７】
従って、触媒コンバータに流入する該触媒コンバータの許容温度を越えるような熱量が触媒コンバータの予測温度に基づき適正に求められ、当該熱量の熱によって許容温度を越える可能性が高いと推定されるときには、燃料カットが禁止されて排気空燃比がリーン空燃比となることが防止され、触媒コンバータが高温且つ酸化雰囲気となることが好適に防止される。これにより、温度センサを触媒コンバータに設けることなくコストアップなく触媒コンバータの熱劣化が防止される。
【００１８】
また、許容温度を越える可能性が低いようなときには、燃料カットを禁止することなく可能な限り燃料カットを継続できるので、燃費の向上を図りながら効率よく触媒コンバータの熱劣化が防止される。
また、請求項２の発明では、さらに、前記触媒温度予測手段により予測される触媒温度をフィルタ処理し触媒予測温度フィルタ値を求める触媒予測温度フィルタ手段を有し、前記燃料噴射制御手段は、前記触媒予測温度フィルタ手段により求められた触媒予測温度フィルタ値と前記触媒コンバータの許容温度との差及び前記排気流量検出手段により検出される排気流量の積に基づき前記許容温度に対する熱の増減量の相関値を求めることを特徴としている。
従って、触媒温度予測手段により予測される触媒温度を触媒予測温度フィルタ手段によってフィルタ処理することにより、触媒コンバータの熱容量が大きいことによる応答遅れを考慮して許容温度に対する熱の増減量の相関値を求めるようにでき、触媒コンバータの熱劣化がより一層効率よく防止される。
また、請求項３の発明では、車両に搭載された内燃機関の排気通路に設けられ、排気中の有害物質を浄化する触媒コンバータと、前記触媒コンバータの温度を予測する触媒温度予測手段と、排気流量を検出する排気流量検出手段と、内燃機関の燃焼空燃比を制御する空燃比制御手段とを備え、前記触媒温度予測手段は、前記排気流量検出手段により検出される排気流量に基づき、排気流量が所定流量以下のときは該排気流量の増大に応じて増加し、所定流量より大きいときは前記触媒コンバータの許容温度よりも高い所定温度で概ね一定となるように前記触媒コンバータの温度を予測し、前記空燃比制御手段は、前記触媒温度予測手段により予測される触媒温度と前記触媒コンバータの許容温度との差及び前記排気流量検出手段により検出される排気流量の積に基づき前記許容温度に対する熱の増減量の相関値を求め、該熱の増減量の相関値の加減算値が所定値以上のときには、燃焼空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に制御することを特徴としている。
【００１９】
従って、触媒コンバータに流入する該触媒コンバータの許容温度を越えるような熱量が触媒コンバータの予測温度に基づき適正に求められ、当該熱量の熱によって許容温度を越える可能性が高いと推定されるときには、燃焼空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に制御することで排気空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比となってリーン空燃比となることが防止され、触媒コンバータが高温且つ酸化雰囲気となることが好適に防止される。これにより、温度センサを触媒コンバータに設けることなくコストアップなく触媒コンバータの熱劣化が確実に防止される。
【００２０】
また、請求項４の発明では、さらに、前記触媒温度予測手段により予測される触媒温度をフィルタ処理し触媒予測温度フィルタ値を求める触媒予測温度フィルタ手段を有し、前記空燃比制御手段は、前記触媒予測温度フィルタ手段により求められた触媒予測温度フィルタ値と前記触媒コンバータの許容温度との差及び前記排気流量検出手段により検出される排気流量の積に基づき前記許容温度に対する熱の増減量の相関値を求めることを特徴としている。
従って、触媒温度予測手段により予測される触媒温度を触媒予測温度フィルタ手段によってフィルタ処理することにより、触媒コンバータの熱容量が大きいことによる応答遅れを考慮して許容温度に対する熱の増減量の相関値を求めるようにでき、触媒コンバータの熱劣化がより一層効率よく防止される。
【００２１】
また、請求項５の発明では、さらに、機関負荷を検出する負荷検出手段を有し、前記触媒温度予測手段は、前記排気流量検出手段により検出される排気流量と前記負荷検出手段により検出される機関負荷とに応じて触媒温度を予測するものであって、機関負荷が大きいほど排気流量に対する触媒温度の増加度合いが大きくなることを特徴としている。
【００２２】
従って、排気流量に対する触媒温度の増加度合いは機関負荷が大きいほど大きくなるという触媒温度特性を利用して、触媒コンバータの温度がより一層良好に予測され、触媒コンバータの許容温度を越えるような熱量が当該触媒コンバータの予測温度に基づいて適正に求められる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１を参照すると、本発明に係る触媒熱劣化抑制装置の概略構成図が示されており、以下、同図に基づき当該触媒熱劣化抑制装置の構成を説明する。
同図に示すように、内燃機関であるエンジン本体（以下、単にエンジンという）１としては、燃料噴射モードを切換えることで吸気行程での燃料噴射（吸気行程噴射）とともに圧縮行程での燃料噴射（圧縮行程噴射）を実施可能な筒内噴射型火花点火式ガソリンエンジンが採用される。この筒内噴射型のエンジン１は、容易にして理論空燃比（ストイキオ）での運転やリッチ空燃比（リッチＡ／Ｆ）での運転（リッチ空燃比運転）の他、リーン空燃比（リーンＡ／Ｆ）での運転（リーン空燃比運転）が実現可能である。
【００２５】
同図に示すように、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４とともに電磁式の燃料噴射弁６が取り付けられており、これにより、燃料を燃焼室内に直接噴射可能である。
点火プラグ４には高電圧を出力する点火コイル８が接続されている。また、燃料噴射弁６には、燃料パイプ７を介して燃料タンクを擁した燃料供給装置（図示せず）が接続されている。より詳しくは、燃料供給装置には、低圧燃料ポンプと高圧燃料ポンプとが設けられており、これにより、燃料タンク内の燃料を燃料噴射弁６に対し低燃圧或いは高燃圧で供給し、該燃料を燃料噴射弁６から燃焼室内に向けて所望の燃圧で噴射可能である。
【００２６】
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ており、各吸気ポートと連通するようにして吸気マニホールド１０の一端がそれぞれ接続されている。吸気マニホールド１０には、吸入空気量を調節する電磁式のスロットル弁１４及びスロットル弁１４の開度を検出するスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）１６並びに吸入空気量を計測する吸気量センサ１８が設けられている。吸気量センサ１８としては、例えばカルマン渦式エアフローセンサが用いられる。
【００２７】
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ており、各排気ポートと連通するようにして排気マニホールド１２の一端がそれぞれ接続されている。
なお、当該筒内噴射型のエンジン１は既に公知のものであるため、その構成の詳細については説明を省略する。
【００２８】
排気マニホールド１２には排気管（排気通路）２０が接続されており、この排気管２０には、排気浄化触媒装置として三元触媒（触媒コンバータ）３０が介装されている。三元触媒３０は、担体に活性貴金属として銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）のいずれかを有して構成され、ＨＣ、ＣＯを酸化するとともにＮＯxを還元、除去可能に構成された三元触媒である。
【００２９】
なお、排気管２０には、Ｏ₂センサ２２が設けられている。
ＥＣＵ４０は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えており、当該ＥＣＵ４０により、エンジン１を含めた触媒熱劣化抑制装置の総合的な制御が行われる。
ＥＣＵ４０の入力側には、上述したＴＰＳ１６、吸気量センサ１８、Ｏ₂センサ２２やエンジン１のクランク角度を検出するクランク角センサ４２等の各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力される。なお、ＴＰＳ１６により検出されるスロットル開度情報からはエンジン負荷（機関負荷）Ｌが演算され、クランク角センサ４２により検出されるクランク角度からはエンジン回転速度Ｎeが演算される。
【００３０】
一方、ＥＣＵ４０の出力側には、上述の燃料噴射弁６、点火コイル８、スロットル弁１４等の各種出力デバイスが接続されており、これら各種出力デバイスには、各種センサ類からの検出情報に基づき演算された燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、スロットル開度等の各信号がそれぞれ出力される。これにより、燃料噴射弁６から適正量の燃料が適正なタイミングで噴射され、点火プラグ４により適正なタイミングで火花点火が実施され、適正なタイミングで適正な開度となるようスロットル弁１４が開閉操作される。詳しくは、各種センサ類からの検出情報に基づいて燃焼空燃比（燃焼Ａ／Ｆ）が設定され、当該燃焼Ａ／Ｆに応じて燃料噴射量、スロットル開度等が設定される。
【００３１】
また、当該エンジン１では、車両の減速走行時において燃料供給を停止し、燃料カットを実施することが可能に構成されている（燃料噴射制御手段）。詳しくは、エンジン１は、運転者がアクセルペダル（図示せず）の踏み込みを中止し且つエンジン回転速度Ｎeが所定回転速度以上の場合に、燃料噴射弁６からの燃料噴射を停止して燃料カット可能に構成されている。なお、燃料カットは、全気筒について実施するようにしてもよいし、一部気筒についてのみ実施することもできる。
【００３２】
以下、このように構成された本発明に係る触媒熱劣化抑制装置の作用について説明する。
先ず、第１実施例を説明する。
図２を参照すると、本発明の第１実施例に係る触媒熱劣化抑制制御の制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下同図に沿って説明する。
【００３３】
ステップＳ１２では、触媒許容温度Ｔmax（触媒によって異なる値であり、例えば、７５０〜９００℃）に対する現在の熱の増減量に相関のある値として増減量ｑを次式(1)より算出する。
ｑ＝（Ｔex−Ｔmax）・Ｖex …(1)
ここに、Ｔexは排気温度であり、エンジン回転速度Ｎeとエンジン負荷Ｌとに応じて予め設定されたマップ（図示せず）から求められる（排気温度検出手段）。なお、排気通路に排気温センサを設け、当該排気温センサから排気温度Ｔexを直接検出するようにしてもよい。
【００３４】
また、Ｖexは排気流量（l/s）であり、例えば次式(2)より算出される（排気流量検出手段）。
Ｖex＝（体積効率)・(エンジン排気量(ml))・Ｎe(rpm)／(６０・２） …(2)
なお、排気流量は吸入空気量とほぼ同等であるので、排気流量Ｖexとして吸気量センサ１８により検出される吸入空気量を使用するようにしてもよい。
【００３５】
ステップＳ１４では、上記のように求めた増減量ｑをルーチンの実行周期毎に加減算、即ち積算し、加減算値Ｑfを求める（Ｑf＝Ｑf＋ｑ）。即ち、排気温度Ｔexが触媒許容温度Ｔmaxよりも高い場合には、上記式(1)における（Ｔex−Ｔmax）の値は正であり、前回値Ｑfに増減量ｑを加算する一方、排気温度Ｔexが触媒許容温度Ｔmaxよりも低い場合には、（Ｔex−Ｔmax）の値は負であり、前回値Ｑfから増減量ｑを減算する。
【００３６】
なお、加減算値Ｑfの初期値は値０とされ、前回値Ｑfから増減量ｑを減算して加減算値Ｑfの値が負となるような場合には、加減算値Ｑfは増減量ｑが再度加算されるまで値０にクリップされる。即ち、加減算値Ｑfの最低値は値０に保持される。
ステップＳ１６では、このように求めた加減算値Ｑfが所定値Ｑ1以上であるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で、加減算値Ｑfが所定値Ｑ1以上と判定された場合には、ステップＳ１７に進む。
【００３７】
加減算値Ｑfが所定値Ｑ1以上と判定されたような場合には、排気温度Ｔexが触媒許容温度Ｔmaxを越えるような熱量の熱が相当量三元触媒３０に供給されるような状況と判断できる。即ち、本発明では、触媒許容温度Ｔmaxを越えるような熱量を排気温度Ｔexに基づき加減算値Ｑfとして求めることで、排ガスの輸送遅れを考慮して予め三元触媒３０の温度が実際に触媒許容温度Ｔmaxを越える可能性が高いか否かを事前に推定するようにしており、加減算値Ｑfが所定値Ｑ1以上と判定されたような場合には、相当量の熱によって三元触媒３０の温度が実際に触媒許容温度Ｔmaxを越える可能性が極めて高い状況と推定できる。
【００３８】
従って、このように加減算値Ｑfが所定値Ｑ1以上と判定されたような場合には、ステップＳ１７に進み、現在燃料カットモードであるか否かを判別する。即ち、運転者がアクセルペダルの踏み込みを中止し且つエンジン回転速度Ｎeが所定回転速度以上であるか否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）で燃料カットモードでない場合には、ステップＳ２０に進む。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）で燃料カットモードと判定された場合には、ステップＳ１８に進み、燃料カットモードにあっても、燃料カットを禁止し、燃料供給を停止しないようにする。この場合、燃焼Ａ／ＦはストイキオまたはリッチＡ／Ｆに制御する。
【００３９】
燃焼Ａ／Ｆの制御はオープンループ制御であってもよいし、Ｏ₂センサ２２によるフィードバック制御であってもよい。フィードバック制御とするときは、フィードバックゲイン（積分ゲイン、比例ゲイン、微分ゲイン）或いはフィードバック補正係数の上下限クリップ値を通常制御時とは別設定にするのがよい。また、Ａ／Ｆ学習については禁止する。
【００４０】
一方、ステップＳ１６の判別結果が偽（Ｎｏ）で、加減算値Ｑfが所定値Ｑ1より小さいと判定された場合には、三元触媒３０の温度が実際に触媒許容温度Ｔmaxを越える可能性は低いと考えられ、ステップＳ２０に進み、通常制御として燃料カットを実施する。
即ち、本発明では、加減算値Ｑfというパラメータを用いることで、三元触媒３０の温度が触媒許容温度Ｔmaxを越える可能性が高いか低いかを現実に即して適切に推定するようにしており、三元触媒３０の温度が触媒許容温度Ｔmaxを越える可能性が高いと推定される場合には、実際に触媒許容温度Ｔmaxを越える前に予め燃料カットを禁止し、三元触媒３０の温度が触媒許容温度Ｔmaxを越える可能性が低いと推定される場合にのみ燃料カットを実施する。
【００４１】
このように三元触媒３０の温度が実際に触媒許容温度Ｔmaxを越える前に予め燃料カットを禁止するようにすると、通常燃料カットを行う場合には、吸入した空気がそのまま排気通路に排出されて排気通路内のＯ₂濃度が増加し、排気空燃比がリーンＡ／Ｆ（酸化雰囲気）となるのであるが、排気空燃比がリーンＡ／Ｆとなることが防止される。これにより、三元触媒３０が高温且つ酸化雰囲気となることを防止でき、三元触媒３０のシンタリング等による熱劣化を好適に防止することができる。
【００４２】
また、実際に三元触媒３０の温度が触媒許容温度Ｔmaxを越える可能性が高くなるまでは燃料カットを禁止しないことになるので、可能な限り燃料カットを継続することができることになり、燃費の向上を図りながら効率よく触媒コンバータの熱劣化を防止することができる。
また、温度センサを三元触媒３０に設けなくてもよいので、コストアップなく三元触媒３０の熱劣化を防止できる。
【００４３】
なお、ステップＳ１２は、燃料カットが実施されている間も継続して実行され、増減量ｑが継続して算出されるが、燃料カット中にあっては、排気温度Ｔexは上述のマップとは別設定のマップ（図示せず）から求められる。
次に、第２実施例を説明する。
第２実施例では、第１実施例に対し、上記図２の制御ルーチンのステップＳ１２において、排気温度Ｔexの代わりに排気温度Ｔexの一次フィルタ値、即ち排気温度フィルタ値Ｔfexを使用する。
【００４４】
つまり、第２実施例では、ステップＳ１２において、触媒許容温度Ｔmax（例えば、７５０〜９００℃）に対する現在の熱の増減量に相関のある値として増減量ｑを次式(3)より算出する。
ｑ＝（Ｔfex−Ｔmax）・Ｖex …(3)
ここに、排気温度フィルタ値Ｔfexは排気温度Ｔexに基づき次式(4)より求められる（排気温度フィルタ手段）。
【００４５】
Ｔfex(n)＝ｋ・Ｔex＋（１−ｋ）・Ｔfex(n-1) …(4)
ここに、ｋはフィルタ定数（例えば、０．０５）であり、Ｔfex(n)は今回値を示し、Ｔfex(n-1)は前回値を示す。なお、フィルタ定数ｋは温度上昇時と下降時で別設定とすることが望ましい。これは、上昇時と下降時とで温度変化のメカニズムが異なるためである。また、排気温度Ｔexは、上述したように、エンジン回転速度Ｎeとエンジン負荷Ｌとに応じて予め設定されたマップ（図示せず）から求めてもよく、排気通路に排気温センサを設け、当該排気温センサから直接検出するようにしてもよい。
【００４６】
このように、排気温度Ｔexの代わりに排気温度フィルタ値Ｔfexを用いるようにすると、実際には、三元触媒３０は熱容量が大きいために直ぐには昇温せず、温度上昇に応答遅れがあるのであるが、このような応答遅れを考慮して触媒許容温度Ｔmaxに対する熱の増減量ｑ、ひいては加減算値Ｑfを求めることができ、より現実に即した燃料カットの実施可否判別を行うようにできる。これにより、燃料カットをより適切に禁止するようにでき、三元触媒３０の熱劣化をより一層効率よく防止することができる。
【００４７】
次に、第３実施例を説明する。
第３実施例では、第１実施例に対し、上記図２の制御ルーチンのステップＳ１２において、排気温度Ｔexの代わりに三元触媒３０の予測温度、即ち触媒予測温度Ｔpcatを使用する。
つまり、第３実施例では、ステップＳ１２において、触媒許容温度Ｔmax（例えば、７５０〜９００℃）に対する現在の熱の増減量に相関のある値として増減量ｑを次式(5)より算出する。
【００４８】
ｑ＝（Ｔpcat−Ｔmax）・Ｖex …(5)
ここに、触媒予測温度Ｔpcatは排気流量Ｖexに応じて求められる。詳しくは、図３に示すように、触媒予測温度Ｔpcatと排気流量Ｖexとの関係（触媒温度特性）が予め実験等によりマップ化されており、触媒予測温度Ｔpcatは当該マップより読み取られる（触媒温度予測手段）。具体的には、排気流量Ｖexが所定流量Ｖ1以下のときには触媒予測温度Ｔpcatは排気流量Ｖexに応じて増加し、所定流量Ｖ1を越えると触媒予測温度Ｔpcatは所定温度Ｔ1（例えば、８００〜９５０℃であって触媒許容温度Ｔmaxより大きな値）で概ね一定となる。即ち、排気流量Ｖexが大きな領域では、排気流量Ｖexに対する触媒温度の増加度合いを小さくする（ここでは、所定温度Ｔ1で一定）。なお、所定流量Ｖ1を越えると触媒予測温度Ｔpcatが一定となるのは、排気流量Ｖexがある程度以上大きくなると、排気による触媒冷却作用が大きくなって熱の持ち去り量が多くなるためである。
【００４９】
そして、第１実施例の場合と同様、上記のように求めた増減量ｑをルーチンの実行周期毎に加減算、即ち積算し、加減算値Ｑfを求め（Ｑf＝Ｑf＋ｑ）（ステップＳ１４）、当該加減算値Ｑfを用いて燃料カットの実施可否判別を行う（ステップＳ１６）。
即ち、第３実施例では、触媒許容温度Ｔmaxを越えるような熱量を排気流量Ｖexからの触媒予測温度Ｔpcatに基づき加減算値Ｑfとして求めることで、排ガスの輸送遅れ及び三元触媒３０の熱容量が大きいことによる応答遅れを考慮して三元触媒３０の温度が実際に触媒許容温度Ｔmaxを越える可能性が高いか否かを事前に予測するようにしており、加減算値Ｑfが所定値Ｑ1以上と判定されたような場合には、上記第1実施例の場合と同様、相当量の熱によって三元触媒３０の温度が実際に触媒許容温度Ｔmaxを越える可能性が極めて高い状況と予測できる。
【００５０】
従って、このように加減算値Ｑfが所定値Ｑ1以上と判定されたような場合には、燃料カットモードにあっても、燃料カットを禁止し、燃料供給を停止しないようにし（ステップＳ１８）、一方ステップＳ１６の判別結果が偽（Ｎｏ）で、加減算値Ｑfが所定値Ｑ1より小さいと判定された場合には、燃料カットを実施する（ステップＳ２０）。
【００５１】
このようにしても、上記第1実施例の場合と同様に、温度センサを三元触媒３０に設けることなくコストアップなく三元触媒３０が高温且つ酸化雰囲気となることを防止でき、燃費の向上を図りながら効率よく三元触媒３０の熱劣化を防止することができる。
なお、触媒予測温度Ｔpcatについては排気流量Ｖexとエンジン負荷Lとに応じて求めるようにしてもよい。詳しくは、図４に示すように、エンジン負荷Lに応じた触媒予測温度Ｔpcatと排気流量Ｖexとの関係（触媒温度特性）が予め実験等によりマップ化されており、触媒予測温度Ｔpcatを当該マップより読み取るようにしてもよい。具体的には、エンジン負荷Lが低負荷の場合には（一点鎖線）、排気流量Ｖexに対する触媒予測温度Ｔpcatの増加度合い（特性直線の傾き）が小さく、排気流量Ｖexが所定流量Ｖ3以下のときに触媒予測温度Ｔpcatが排気流量Ｖexに応じて増加し、所定流量Ｖ3を越えると触媒予測温度Ｔpcatが所定温度Ｔ1（例えば、８００〜９５０℃であって触媒許容温度Ｔmaxより大きな値）で一定となり、一方、エンジン負荷Lが高負荷の場合には（破線）、排気流量Ｖexに対する触媒予測温度Ｔpcatの増加度合い（特性直線の傾き）が大きく、排気流量Ｖexが所定流量Ｖ2以下のときに触媒予測温度Ｔpcatが排気流量Ｖexに応じて増加し、所定流量Ｖ2を越えると触媒予測温度Ｔpcatが所定温度Ｔ1で一定となるようにしてもよい。
【００５２】
即ち、排気流量Ｖexに対する触媒予測温度Ｔpcatの増加度合い、即ち特性直線の傾きはエンジン負荷Lに応じて概ね一義的に求めることができ、このエンジン負荷Lに対する傾きを予め記憶しておくことにより、排気流量Ｖex及びエンジン負荷Lから触媒予測温度Ｔpcatを求めることができる。また、触媒予測温度Ｔpcatを排気流量Ｖex及びエンジン負荷Lに対する３次元マップとして求めてもよい。
【００５３】
さらに、これら触媒予測温度Ｔpcat、排気流量Ｖex、エンジン負荷Lに関する特性値はＡ／Ｆ（リッチ、ストイキオ、リーン）毎に別設定とすることが望ましい。これは、リッチ運転時には燃料冷却により排気温度が低下する等、Ａ／Ｆに応じてこれらの特性の関係が異なったものとなるためである。
このようにすれば、触媒予測温度Ｔpcatをより一層良好に予測でき、より適正に熱の増減量ｑ、ひいては加減算値Ｑfを求めることができる。
【００５４】
次に、第４実施例を説明する。
第４実施例では、第３実施例に対し、上記図２の制御ルーチンのステップＳ１２において、触媒予測温度Ｔpcatの代わりに触媒予測温度Ｔpcatの一次フィルタ値、即ち触媒予測温度フィルタ値Ｔfpcatを使用する。
つまり、第４実施例では、ステップＳ１２において、触媒許容温度Ｔmax（例えば、７５０〜９００℃）に対する現在の熱の増減量に相関のある値として増減量ｑを次式(6)より算出する。
【００５５】
ｑ＝（Ｔfpcat−Ｔmax）・Ｖex …(6)
ここに、触媒予測温度フィルタ値Ｔfpcatは触媒予測温度Ｔpcatに基づき次式(7)より求められる。
Ｔfpcat(n)＝ｋ・Ｔpcat＋（１−ｋ）・Ｔfpcat(n-1) …(7)
ここに、ｋはフィルタ定数（例えば、０．０５）であり、Ｔfpcat(n)は今回値を示し、Ｔfpcat(n-1)は前回値を示す。なお、フィルタ定数ｋは触媒予測温度Ｔpcatの上昇時と下降時で別設定とすることが望ましい。これは、上昇時と下降時とで温度変化のメカニズムが異なるためである。また、触媒予測温度Ｔpcatは、上述したように、図３に示すマップから読み出してもよいし、図４に示すマップから読み出してもよい。
【００５６】
このように、触媒予測温度Ｔpcatの代わりに触媒予測温度フィルタ値Ｔfpcatを用いるようにすると、上記第２実施例の場合と同様、温度上昇の応答遅れを考慮して触媒許容温度Ｔmaxに対する熱の増減量ｑ、ひいては加減算値Ｑfを求めることができ、より現実に即した燃料カットの実施可否判別を行うようにできる。これにより、燃料カットをより適切に禁止するようにでき、三元触媒３０の熱劣化をより一層効率よく防止することができる。
【００５７】
次に、第５実施例を説明する。
図５を参照すると、本発明の第５実施例に係る触媒熱劣化抑制制御の制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下同図に沿って説明する。
ステップＳ３０では、上記図２のステップＳ１２と同様に、触媒許容温度Ｔmax（例えば、７５０〜９００℃）に対する現在の熱の増減量に相関のある値として増減量ｑを排気温度Ｔexに基づく式(1)または排気温度フィルタ値Ｔfexに基づく式(3)より算出する。
【００５８】
そして、ステップＳ３２では、上記図２のステップＳ１４と同様に、上記のように求めた増減量ｑをルーチンの実行周期毎に加減算、即ち積算し、加減算値Ｑfを求める（Ｑf＝Ｑf＋ｑ）。
ステップＳ３４では、上記図２のステップＳ１６と同様に、このように求めた加減算値Ｑfが所定値Ｑ1以上であるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で、加減算値Ｑfが所定値Ｑ1以上と判定され、相当量の熱によって三元触媒３０の温度が実際に触媒許容温度Ｔmaxを越える可能性が極めて高い状況と推定された場合には、ステップＳ３６に進む。
【００５９】
ステップＳ３６では、燃焼Ａ／ＦをストイキオまたはリッチＡ／Ｆにする。つまり、燃焼Ａ／ＦをリーンＡ／Ｆとしないようにする（空燃比制御手段）。
一方、ステップＳ３４の判別結果が偽（Ｎｏ）で、加減算値Ｑfが所定値Ｑ1より小さいと判定された場合には、三元触媒３０の温度が実際に触媒許容温度Ｔmaxを越える可能性は低いと考えられ、ステップＳ３８に進み、通常制御を実施する。即ち、各種センサ類からの検出情報に基づいて燃焼Ａ／Ｆを設定する。
【００６０】
即ち、第５実施例では、加減算値Ｑfというパラメータを用いることで、三元触媒３０の温度が触媒許容温度Ｔmaxを越える可能性が高いか低いかを現実に即して適切に推定するようにしており、三元触媒３０の温度が触媒許容温度Ｔmaxを越える可能性が高いと推定される場合には、実際に触媒許容温度Ｔmaxを越える前に予め燃焼Ａ／ＦをストイキオまたはリッチＡ／ＦにしてリーンＡ／Ｆとしないようにしている。
【００６１】
このようにすると、排気空燃比がリーンＡ／Ｆとなることが防止される。これにより、三元触媒３０が高温且つ酸化雰囲気となることを防止でき、三元触媒３０の熱劣化を好適に防止することができる。
また、温度センサを三元触媒３０に設けなくてもよいので、コストアップなく三元触媒３０の熱劣化を防止できる。
【００６２】
次に、第６実施例を説明する。
第６実施例では、第５実施例に対し、上記図５の制御ルーチンのステップＳ３０において、上記第３実施例の場合と同様、排気温度Ｔexの代わりに触媒予測温度Ｔpcatを使用する。
つまり、第６実施例では、ステップＳ３０において、触媒許容温度Ｔmax（例えば、７５０〜９００℃）に対する現在の熱の増減量に相関のある値として増減量ｑを触媒予測温度Ｔpcatに基づく式(5)または触媒予測温度フィルタ値Ｔfpcatに基づく式(6)より算出する。
【００６３】
そして、第５実施例の場合と同様、上記のように求めた増減量ｑをルーチンの実行周期毎に加減算、即ち積算し、加減算値Ｑfを求め（Ｑf＝Ｑf＋ｑ）（ステップＳ３２）、当該加減算値Ｑfを用いて燃焼Ａ／ＦをストイキオまたはリッチＡ／Ｆにするか否かの判別を行い（ステップＳ３４）、加減算値Ｑfが所定値Ｑ1以上と判定されたような場合には、燃焼Ａ／ＦをストイキオまたはリッチＡ／Ｆにし（ステップＳ３６）、一方加減算値Ｑfが所定値Ｑ1より小さいと判定された場合には、通常制御とする（ステップＳ３８）。
【００６４】
このようにしても、上記第５実施例の場合と同様に、温度センサを三元触媒３０に設けることなくコストアップなく三元触媒３０が高温且つ酸化雰囲気となることを防止でき、三元触媒３０の熱劣化を防止することができる。
以上で本発明の実施形態についての説明を終えるが、本発明の実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
【００６５】
例えば、上記実施形態では触媒コンバータとして三元触媒３０を用いたが、触媒コンバータはＮＯx触媒等いかなるものであってもよい。
また、触媒コンバータを複数備えるようにしてもよい。この場合、各々の触媒コンバータに対して本発明を別々に適用し、いずれかの触媒コンバータが「燃料カット禁止」または「Ａ／ＦをストイキオまたはリッチＡ／Ｆとする」と判定されたとき、他の触媒コンバータでの判定に拘わらず「燃料カット禁止」または「Ａ／ＦをストイキオまたはリッチＡ／Ｆとする」制御を実施するのがよい。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１の触媒熱劣化抑制装置によれば、触媒温度予測手段により予め予測される触媒コンバータの温度と触媒コンバータの許容温度との差及び排気流量検出手段により検出される排気流量の積に基づいて許容温度に対する熱の増減量の相関値を求め、さらにこの熱の増減量の相関値の加減算値（積算値）を求め、当該加減算値が所定値以上となるときには、前記内燃機関への燃料供給の停止（燃料カット）を禁止するので、触媒コンバータに流入する該触媒コンバータの許容温度を越えるような熱量を触媒コンバータの予測温度に基づき適正に求めるようにでき、当該熱量の熱によって許容温度を越える可能性が高いと推定されるときには、燃料カットを禁止して排気空燃比がリーン空燃比となることを防止し、触媒コンバータが高温且つ酸化雰囲気となることを好適に防止することができる。これにより、温度センサを触媒コンバータに設けることなくコストアップなく触媒コンバータの熱劣化を防止することができる。
この際、排気流量が所定流量以下のときは該排気流量の増大に応じて増加し、所定流量より大きいときは概ね一定となるという触媒温度特性を利用することにより、触媒コンバータの温度を良好に予測でき、触媒コンバータの許容温度を越えるような熱量を当該排気流量による触媒コンバータの予測温度に基づいて適正に求めることができる。
【００７０】
また、許容温度を越える可能性が低いようなときには、燃料カットを禁止することなく可能な限り燃料カットを継続できるので、燃費の向上を図りながら効率よく触媒コンバータの熱劣化を防止することができる。
また、請求項２の触媒熱劣化抑制装置によれば、触媒温度予測手段により予測される触媒温度を触媒予測温度フィルタ手段によってフィルタ処理するので、触媒コンバータの熱容量が大きいことによる応答遅れを考慮して許容温度に対する熱の増減量の相関値を求めるようにでき、触媒コンバータの熱劣化をより一層効率よく防止することができる。
また、請求項３の触媒熱劣化抑制装置によれば、触媒温度予測手段により予め予測される触媒コンバータの温度と触媒コンバータの許容温度との差及び排気流量検出手段により検出される排気流量の積に基づいて許容温度に対する熱の増減量の相関値を求め、さらにこの熱の増減量の相関値の加減算値（積算値）を求め、当該加減算値が所定値以上となるときには、燃焼空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に制御するので、触媒コンバータに流入する該触媒コンバータの許容温度を越えるような熱量を触媒コンバータの予測温度に基づき適正に求めるようにでき、当該熱量の熱によって許容温度を越える可能性が高いと推定されるときには、燃焼空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比に制御して排気空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比としてリーン空燃比とならないようにし、触媒コンバータが高温且つ酸化雰囲気となることを好適に防止することができる。これにより、温度センサを触媒コンバータに設けることなくコストアップなく触媒コンバータの熱劣化を確実に防止することができる。
この際、排気流量が所定流量以下のときは該排気流量の増大に応じて増加し、所定流量より大きいときは概ね一定となるという触媒温度特性を利用することにより、触媒コンバータの温度を良好に予測でき、触媒コンバータの許容温度を越えるような熱量を当該排気流量による触媒コンバータの予測温度に基づいて適正に求めることができる。
【００７１】
また、請求項４の触媒熱劣化抑制装置によれば、触媒温度予測手段により予測される触媒温度を触媒予測温度フィルタ手段によってフィルタ処理するので、触媒コンバータの熱容量が大きいことによる応答遅れを考慮して許容温度に対する熱の増減量の相関値を求めるようにでき、触媒コンバータの熱劣化をより一層効率よく防止することができる。
【００７２】
また、請求項５の触媒熱劣化抑制装置によれば、排気流量に対する触媒温度の増加度合いは機関負荷が大きいほど大きくなるという触媒温度特性を利用することにより、触媒コンバータの温度をより一層良好に予測でき、触媒コンバータの許容温度を越えるような熱量を当該触媒コンバータの予測温度に基づいて適正に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る触媒熱劣化抑制装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１乃至第４実施例に係る触媒熱劣化抑制制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】触媒予測温度Ｔpcatと排気流量Ｖexとの関係（触媒温度特性）を示すマップである。
【図４】エンジン負荷Lに応じた触媒予測温度Ｔpcatと排気流量Ｖexとの関係（触媒温度特性）を示すマップである。
【図５】本発明の第５、第６実施例に係る触媒熱劣化抑制制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１エンジン本体
６燃料噴射弁
１２排気マニホールド
１４スロットル弁
１６ＴＰＳ
１８圧力センサ
２０排気管
３０三元触媒（触媒コンバータ）
４０ＥＣＵ（電子コントロールユニット）
４２クランク角センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a catalyst thermal deterioration suppressing device, and more particularly, to a technique for reliably preventing thermal deterioration of a catalytic converter by suppressing the catalytic converter from being in an oxidizing atmosphere when the catalyst temperature is equal to or higher than an allowable temperature.
[0002]
[Related background]
Catalytic converters installed in the engine exhaust system are subject to sintering (a phenomenon in which particles carried on a carrier agglomerate with each other at a high temperature to increase the particle size) as the temperature and the oxidizing atmosphere (lean air-fuel ratio) increase. There is a problem that it is susceptible to thermal degradation.
Especially in recent years, CO₂A vehicle equipped with a decelerating fuel cut device that temporarily stops (fuel cut) the fuel supply to the internal combustion engine for all cylinders or some cylinders when the vehicle decelerates for the purpose of reducing fuel consumption (reducing fuel consumption) In a vehicle equipped with such a deceleration fuel cut device, only air is discharged from the fuel cut cylinder. Therefore, the exhaust air / fuel ratio tends to be a lean air / fuel ratio at the time of fuel cut, and the above problem is It is remarkable.
[0003]
Recently, an internal combustion engine that performs lean combustion in a normal operating range has been put into practical use. In such an internal combustion engine, the catalytic converter is in an oxidizing atmosphere (lean air-fuel ratio) as in the case of fuel cut. ) And there are many opportunities for high temperatures.
Therefore, an apparatus configured to detect the temperature of the catalytic converter with a temperature sensor and prohibit the deceleration fuel cut when the catalyst temperature becomes high is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-137339.
[0004]
Further, an apparatus configured to estimate the catalyst bed temperature from the intake air flow rate and prohibit the deceleration fuel cut when the catalyst bed temperature is high, or an apparatus configured to prohibit the deceleration fuel cut according to the engine speed and the load. For example, it is disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 8-144814.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the method for detecting the catalyst temperature using the above temperature sensor, it is difficult to attach the temperature sensor to the catalyst carrier. There is a problem that a measurement error occurs even if the converter is mounted at any position.
[0006]
And in the case of the method of detecting the catalyst temperature, even if the fuel cut is prohibited based on the detected catalyst temperature, there is a response delay of the temperature rise due to the exhaust gas transport delay and the large heat capacity of the catalytic converter. There is a problem that the catalytic converter continues to rise in temperature due to the high-temperature exhaust gas on the upstream side, leading to thermal degradation.
Furthermore, there is a problem that providing a temperature sensor leads to an increase in cost.
[0007]
Further, in the method of estimating the catalyst temperature from the intake air flow rate, there is a problem that the estimation accuracy is low because the exhaust gas temperature is not considered at all.
In addition, in the method of prohibiting fuel cut according to the engine speed and load, the catalytic converter has a large heat capacity, so there is a response delay in the catalyst temperature rise, and the catalyst does not immediately rise in temperature. Since fuel cut is prohibited based on occasional driving conditions, there is also a problem that fuel cut end time is too early and efficiency such as fuel efficiency is poor.
[0008]
The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a catalytic thermal deterioration suppressing device that can efficiently and reliably prevent thermal deterioration of a catalytic converter without increasing the cost. There is.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
  To achieve the above objectives,Claim1In this invention, a catalytic converter that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine mounted on a vehicle and purifies harmful substances in the exhaust, a catalyst temperature predicting unit that predicts the temperature of the catalytic converter in advance, and an exhaust flow rate are detected. An exhaust flow rate detection means, and a fuel injection control means for stopping fuel supply to the internal combustion engine when the vehicle is in a predetermined operating state,The catalyst temperature predicting means is based on the exhaust flow rate detected by the exhaust flow rate detecting means, increases when the exhaust flow rate is equal to or lower than a predetermined flow rate, and increases when the exhaust flow rate is larger than the predetermined flow rate. Predicting the temperature of the catalytic converter so as to be substantially constant at a predetermined temperature higher than the allowable temperature ofThe fuel injection control means is configured to control the heat flow relative to the allowable temperature based on the product of the difference between the catalyst temperature predicted by the catalyst temperature prediction means and the allowable temperature of the catalytic converter and the exhaust flow rate detected by the exhaust flow rate detection means. A correlation value of the increase / decrease amount is obtained, and when the addition / subtraction value of the correlation value of the increase / decrease amount of the heat is equal to or greater than a predetermined value, stop of fuel supply to the internal combustion engine is prohibited.
[0016]
  That is, based on the product of the difference between the catalytic converter temperature predicted by the catalyst temperature predicting means and the allowable temperature of the catalytic converter and the exhaust flow rate detected by the exhaust flow rate detecting means, the correlation value of the heat increase / decrease amount with respect to the allowable temperature is obtained. Further, an addition / subtraction value (integrated value) of the correlation value of the heat increase / decrease amount is obtained, and when the addition / subtraction value is equal to or greater than a predetermined value, stop of fuel supply to the internal combustion engine (fuel cut) is prohibited.
  At this time, the temperature of the catalytic converter is predicted well by utilizing the catalyst temperature characteristic that when the exhaust flow rate is equal to or lower than the predetermined flow rate, it increases as the exhaust flow rate increases, and when the exhaust flow rate is larger than the predetermined flow rate, it is substantially constant. Then, the amount of heat that exceeds the allowable temperature of the catalytic converter is appropriately determined based on the predicted temperature of the catalytic converter according to the exhaust flow rate.
[0017]
Therefore, when it is estimated that the amount of heat that exceeds the allowable temperature of the catalytic converter flowing into the catalytic converter is appropriately obtained based on the predicted temperature of the catalytic converter and it is estimated that there is a high possibility of exceeding the allowable temperature due to the heat of the amount of heat. The fuel cut is prohibited and the exhaust air-fuel ratio is prevented from becoming a lean air-fuel ratio, and the catalytic converter is preferably prevented from becoming a high temperature and oxidizing atmosphere. Thereby, thermal degradation of the catalytic converter is prevented without increasing the cost without providing a temperature sensor in the catalytic converter.
[0018]
  Further, when the possibility of exceeding the allowable temperature is low, the fuel cut can be continued as much as possible without prohibiting the fuel cut. Therefore, thermal deterioration of the catalytic converter is efficiently prevented while improving the fuel consumption.
  In the invention of claim 2, there is further provided predicted catalyst temperature filter means for filtering the catalyst temperature predicted by the catalyst temperature prediction means to obtain a predicted catalyst temperature filter value, and the fuel injection control means includes the fuel injection control means, Correlation between the increase / decrease amount of heat with respect to the allowable temperature based on the product of the predicted catalyst temperature filter value obtained by the predicted catalyst temperature filter means and the allowable temperature of the catalytic converter and the product of the exhaust flow rate detected by the exhaust flow rate detection means. It is characterized by obtaining a value.
  Therefore, by filtering the catalyst temperature predicted by the catalyst temperature prediction means with the catalyst prediction temperature filter means, the correlation value of the increase / decrease amount of heat with respect to the allowable temperature is obtained in consideration of the response delay due to the large heat capacity of the catalytic converter. The thermal deterioration of the catalytic converter can be prevented more efficiently.
  Claims3In this invention, a catalytic converter that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine mounted on a vehicle and purifies harmful substances in the exhaust, a catalyst temperature predicting unit that predicts the temperature of the catalytic converter, and an exhaust that detects an exhaust flow rate. Flow rate detection means, and air-fuel ratio control means for controlling the combustion air-fuel ratio of the internal combustion engine,The catalyst temperature predicting means is based on the exhaust flow rate detected by the exhaust flow rate detecting means, increases when the exhaust flow rate is equal to or lower than a predetermined flow rate, and increases when the exhaust flow rate is larger than the predetermined flow rate. Predicting the temperature of the catalytic converter so as to be substantially constant at a predetermined temperature higher than the allowable temperature ofSaidAir-fuel ratioThe control means is configured to control the increase / decrease amount of heat with respect to the allowable temperature based on the product of the difference between the catalyst temperature predicted by the catalyst temperature prediction means and the allowable temperature of the catalytic converter and the exhaust flow rate detected by the exhaust flow rate detection means. A correlation value is obtained, and when the addition / subtraction value of the correlation value of the heat increase / decrease amount is equal to or greater than a predetermined value, the combustion air-fuel ratio is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio.
[0019]
Therefore, when it is estimated that the amount of heat that exceeds the allowable temperature of the catalytic converter flowing into the catalytic converter is appropriately obtained based on the predicted temperature of the catalytic converter and it is estimated that there is a high possibility of exceeding the allowable temperature due to the heat of the amount of heat. By controlling the combustion air-fuel ratio to the stoichiometric or rich air-fuel ratio, the exhaust air-fuel ratio is prevented from becoming the stoichiometric or rich air-fuel ratio and becoming a lean air-fuel ratio, and the catalytic converter becomes a high temperature and oxidizing atmosphere Is preferably prevented. This reliably prevents thermal degradation of the catalytic converter without increasing the cost without providing a temperature sensor in the catalytic converter.
[0020]
  Claims4In the invention ofFurthermore, it has catalyst predicted temperature filter means for obtaining a catalyst predicted temperature filter value by filtering the catalyst temperature predicted by the catalyst temperature predicting means, and the air-fuel ratio control means is obtained by the catalyst predicted temperature filter means. A correlation value of the increase / decrease amount of heat with respect to the allowable temperature is obtained based on the product of the difference between the predicted catalyst temperature filter value and the allowable temperature of the catalytic converter and the exhaust flow rate detected by the exhaust flow rate detecting means.
  Therefore, by filtering the catalyst temperature predicted by the catalyst temperature prediction means with the catalyst prediction temperature filter means, the correlation value of the increase / decrease amount of heat with respect to the allowable temperature is obtained in consideration of the response delay due to the large heat capacity of the catalytic converter. The thermal deterioration of the catalytic converter can be prevented more efficiently.
[0021]
MaClaim5In the invention, load detecting means for detecting engine load is further provided, and the catalyst temperature predicting means is responsive to an exhaust flow rate detected by the exhaust flow rate detecting means and an engine load detected by the load detecting means. The catalyst temperature is predicted, and the degree of increase in the catalyst temperature with respect to the exhaust flow rate increases as the engine load increases.
[0022]
  Therefore, utilizing the catalyst temperature characteristic that the degree of increase in the catalyst temperature relative to the exhaust flow rate increases as the engine load increases, the temperature of the catalytic converter is predicted even better, and the amount of heat that exceeds the allowable temperature of the catalytic converter is high. Appropriately calculated based on the predicted temperature of the catalytic converter.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Referring to FIG. 1, there is shown a schematic configuration diagram of a catalyst thermal deterioration suppressing device according to the present invention, and the configuration of the catalyst thermal deterioration suppressing device will be described below based on the same drawing.
As shown in the figure, an engine main body (hereinafter simply referred to as an engine) 1 which is an internal combustion engine has a fuel injection in an intake stroke (intake stroke injection) and a fuel injection in a compression stroke by switching the fuel injection mode (intake stroke injection). An in-cylinder injection type spark ignition gasoline engine capable of performing compression stroke injection) is employed. This in-cylinder injection type engine 1 can be easily operated at a stoichiometric air-fuel ratio (stoichio), an operation at a rich air-fuel ratio (rich A / F) (rich air-fuel ratio operation), and a lean air-fuel ratio (lean A / F). / F) is possible (lean air-fuel ratio operation).
[0025]
As shown in the figure, the cylinder head 2 of the engine 1 is provided with an electromagnetic fuel injection valve 6 together with a spark plug 4 for each cylinder, so that fuel can be directly injected into the combustion chamber. .
An ignition coil 8 that outputs a high voltage is connected to the spark plug 4. Further, a fuel supply device (not shown) having a fuel tank is connected to the fuel injection valve 6 via a fuel pipe 7. More specifically, the fuel supply device is provided with a low pressure fuel pump and a high pressure fuel pump, whereby fuel in the fuel tank is supplied to the fuel injection valve 6 at a low fuel pressure or a high fuel pressure. Can be injected from the fuel injection valve 6 into the combustion chamber at a desired fuel pressure.
[0026]
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 10 is connected so as to communicate with each intake port. The intake manifold 10 is provided with an electromagnetic throttle valve 14 that adjusts the intake air amount, a throttle position sensor (TPS) 16 that detects the opening of the throttle valve 14, and an intake air sensor 18 that measures the intake air amount. Yes. For example, a Karman vortex airflow sensor is used as the intake air amount sensor 18.
[0027]
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 12 is connected so as to communicate with each exhaust port.
The in-cylinder injection type engine 1 is already known, and therefore, the detailed description of the configuration is omitted.
[0028]
An exhaust pipe (exhaust passage) 20 is connected to the exhaust manifold 12, and a three-way catalyst (catalytic converter) 30 is interposed in the exhaust pipe 20 as an exhaust purification catalyst device. The three-way catalyst 30 has any one of copper (Cu), cobalt (Co), silver (Ag), platinum (Pt), rhodium (Rh), palladium (Pd), and iridium (Ir) as an active noble metal. The three-way catalyst is configured to oxidize HC and CO and reduce and remove NOx.
[0029]
The exhaust pipe 20 has O₂A sensor 22 is provided.
The ECU 40 includes an input / output device, a storage device (ROM, RAM, nonvolatile RAM, etc.), a central processing unit (CPU), a timer counter, and the like, and the ECU 40 includes a catalyst thermal deterioration suppression device including the engine 1. Comprehensive control is performed.
On the input side of the ECU 40, the above-described TPS 16, intake air amount sensor 18, O₂Various sensors such as a sensor 22 and a crank angle sensor 42 for detecting the crank angle of the engine 1 are connected, and detection information from these sensors is input. The engine load (engine load) L is calculated from the throttle opening information detected by the TPS 16, and the engine rotation speed Ne is calculated from the crank angle detected by the crank angle sensor 42.
[0030]
On the other hand, various output devices such as the fuel injection valve 6, the ignition coil 8, and the throttle valve 14 are connected to the output side of the ECU 40. These various output devices are based on detection information from various sensors. Signals such as the calculated fuel injection amount, fuel injection timing, ignition timing, and throttle opening are output. Thereby, an appropriate amount of fuel is injected from the fuel injection valve 6 at an appropriate timing, spark ignition is performed at an appropriate timing by the spark plug 4, and the throttle valve 14 is opened and closed so that an appropriate opening degree is obtained at an appropriate timing. Operated. Specifically, a combustion air-fuel ratio (combustion A / F) is set based on detection information from various sensors, and a fuel injection amount, a throttle opening degree, etc. are set according to the combustion A / F.
[0031]
Further, the engine 1 is configured to be able to stop fuel supply and perform fuel cut when the vehicle is decelerating (fuel injection control means). Specifically, the engine 1 stops fuel injection by stopping fuel injection from the fuel injection valve 6 when the driver stops the depression of an accelerator pedal (not shown) and the engine rotational speed Ne is equal to or higher than a predetermined rotational speed. It is configured to be possible. The fuel cut may be performed for all cylinders, or may be performed only for some cylinders.
[0032]
Hereinafter, the operation of the catalyst thermal deterioration suppressing device according to the present invention configured as described above will be described.
First, the first embodiment will be described.
Referring to FIG. 2, the control routine of the catalyst thermal deterioration suppression control according to the first embodiment of the present invention is shown in a flowchart, and will be described with reference to the same figure.
[0033]
In step S12, the increase / decrease amount q is calculated from the following equation (1) as a value correlated with the current heat increase / decrease amount with respect to the catalyst allowable temperature Tmax (which varies depending on the catalyst, for example, 750 to 900 ° C.).
q = (Tex−Tmax) · Vex (1)
Here, Tex is the exhaust temperature, and is obtained from a map (not shown) set in advance according to the engine speed Ne and the engine load L (exhaust temperature detecting means). An exhaust temperature sensor may be provided in the exhaust passage, and the exhaust temperature Tex may be directly detected from the exhaust temperature sensor.
[0034]
Further, Vex is an exhaust flow rate (l / s), and is calculated, for example, from the following equation (2) (exhaust flow rate detecting means).
Vex = (volumetric efficiency) · (engine displacement (ml)) · Ne (rpm) / (60 · 2) ... (2)
Since the exhaust flow rate is substantially equal to the intake air amount, the intake air amount detected by the intake air amount sensor 18 may be used as the exhaust flow rate Vex.
[0035]
In step S14, the increase / decrease amount q obtained as described above is added / subtracted, that is, integrated every routine execution cycle to obtain an addition / subtraction value Qf (Qf = Qf + q). That is, when the exhaust gas temperature Tex is higher than the allowable catalyst temperature Tmax, the value of (Tex−Tmax) in the above equation (1) is positive, and while adding the increase / decrease amount q to the previous value Qf, the exhaust gas temperature Tex. Is lower than the allowable catalyst temperature Tmax, the value of (Tex−Tmax) is negative, and the increase / decrease amount q is subtracted from the previous value Qf.
[0036]
The initial value of the addition / subtraction value Qf is 0, and when the increase / decrease amount q is subtracted from the previous value Qf and the addition / subtraction value Qf becomes negative, the addition / subtraction value Qf is added again to the increase / decrease amount q. Clipped to value 0 until done. That is, the lowest value of the addition / subtraction value Qf is held at the value 0.
In step S16, it is determined whether or not the addition / subtraction value Qf thus obtained is equal to or greater than a predetermined value Q1. If the determination result is true (Yes) and it is determined that the addition / subtraction value Qf is equal to or greater than the predetermined value Q1, the process proceeds to step S17.
[0037]
When it is determined that the addition / subtraction value Qf is equal to or greater than the predetermined value Q1, it can be determined that a considerable amount of heat is supplied to the three-way catalyst 30 such that the exhaust temperature Tex exceeds the allowable catalyst temperature Tmax. . That is, in the present invention, the amount of heat exceeding the allowable catalyst temperature Tmax is obtained as the addition / subtraction value Qf based on the exhaust gas temperature Tex, so that the temperature of the three-way catalyst 30 is actually set in advance in consideration of the exhaust gas transport delay. Whether the possibility of exceeding Tmax is high is estimated in advance, and when the addition / subtraction value Qf is determined to be equal to or greater than the predetermined value Q1, the temperature of the three-way catalyst 30 is increased by a considerable amount of heat. It can be estimated that the possibility of actually exceeding the allowable catalyst temperature Tmax is extremely high.
[0038]
Accordingly, when it is determined that the addition / subtraction value Qf is equal to or greater than the predetermined value Q1, the process proceeds to step S17 to determine whether or not the current fuel cut mode is set. That is, it is determined whether or not the driver stops the depression of the accelerator pedal and the engine speed Ne is equal to or higher than a predetermined speed. If the determination result is false (No) and the fuel cut mode is not set, the process proceeds to step S20. On the other hand, if the determination result is true (Yes) and the fuel cut mode is determined, the process proceeds to step S18, and even in the fuel cut mode, the fuel cut is prohibited and the fuel supply is not stopped. In this case, the combustion A / F is controlled to stoichiometric or rich A / F.
[0039]
The control of combustion A / F may be open loop control, or O₂Feedback control by the sensor 22 may be used. When using feedback control, it is preferable to set the feedback gain (integral gain, proportional gain, differential gain) or the upper and lower limit clip values of the feedback correction coefficient separately from those during normal control. Also, A / F learning is prohibited.
[0040]
On the other hand, if the determination result of step S16 is false (No) and it is determined that the addition / subtraction value Qf is smaller than the predetermined value Q1, the possibility that the temperature of the three-way catalyst 30 actually exceeds the allowable catalyst temperature Tmax is low. Therefore, the process proceeds to step S20, and fuel cut is performed as normal control.
That is, in the present invention, by using a parameter called the addition / subtraction value Qf, it is appropriately estimated whether the temperature of the three-way catalyst 30 is likely to exceed the allowable catalyst temperature Tmax or not. When it is estimated that there is a high possibility that the temperature of the three-way catalyst 30 exceeds the allowable catalyst temperature Tmax, fuel cut is prohibited in advance before actually exceeding the allowable catalyst temperature Tmax. Only when it is estimated that the possibility of exceeding the allowable catalyst temperature Tmax is low, the fuel cut is performed.
[0041]
Thus, if the fuel cut is prohibited in advance before the temperature of the three-way catalyst 30 actually exceeds the allowable catalyst temperature Tmax, when the normal fuel cut is performed, the sucked air is directly discharged into the exhaust passage. O in the exhaust passage₂Although the concentration increases and the exhaust air-fuel ratio becomes lean A / F (oxidizing atmosphere), the exhaust air-fuel ratio is prevented from becoming lean A / F. Thereby, it can prevent that the three way catalyst 30 becomes high temperature and an oxidizing atmosphere, and can prevent suitably the thermal deterioration by the sintering of the three way catalyst 30, etc.
[0042]
Further, since the fuel cut is not prohibited until the possibility that the temperature of the three-way catalyst 30 actually exceeds the allowable catalyst temperature Tmax is high, the fuel cut can be continued as much as possible, and the fuel consumption can be improved. While improving, it is possible to efficiently prevent thermal degradation of the catalytic converter.
Moreover, since it is not necessary to provide a temperature sensor in the three-way catalyst 30, thermal degradation of the three-way catalyst 30 can be prevented without increasing the cost.
[0043]
Note that step S12 is continuously executed while the fuel cut is being performed, and the increase / decrease amount q is continuously calculated. However, during the fuel cut, the exhaust temperature Tex is the above-described map. It is obtained from a map (not shown) set separately.
Next, a second embodiment will be described.
In the second embodiment, the primary filter value of the exhaust temperature Tex, that is, the exhaust temperature filter value Tfex is used instead of the exhaust temperature Tex in step S12 of the control routine of FIG.
[0044]
That is, in the second embodiment, in step S12, the increase / decrease amount q is calculated from the following equation (3) as a value correlated with the current heat increase / decrease amount with respect to the allowable catalyst temperature Tmax (for example, 750 to 900 ° C.).
q = (Tfex−Tmax) · Vex (3)
Here, the exhaust temperature filter value Tfex is obtained from the following equation (4) based on the exhaust temperature Tex (exhaust temperature filter means).
[0045]
Tfex (n) = k.Tex + (1-k) .Tfex (n-1) (4)
Here, k is a filter constant (for example, 0.05), Tfex (n) indicates the current value, and Tfex (n-1) indicates the previous value. It is desirable to set the filter constant k separately when the temperature rises and when the temperature falls. This is because the mechanism of temperature change is different between rising and falling. Further, as described above, the exhaust temperature Tex may be obtained from a map (not shown) set in advance according to the engine rotational speed Ne and the engine load L, and an exhaust temperature sensor is provided in the exhaust passage. You may make it detect directly from an exhaust temperature sensor.
[0046]
As described above, when the exhaust temperature filter value Tfex is used instead of the exhaust temperature Tex, the three-way catalyst 30 does not increase in temperature immediately because the heat capacity is large, and there is a response delay in the temperature increase. However, in consideration of such a response delay, the heat increase / decrease amount q with respect to the allowable catalyst temperature Tmax, and hence the addition / subtraction value Qf, can be obtained, and it is possible to determine whether or not the fuel cut can be performed more realistically. Thereby, fuel cut can be prohibited more appropriately, and thermal deterioration of the three-way catalyst 30 can be prevented more efficiently.
[0047]
Next, a third embodiment will be described.
In the third embodiment, the predicted temperature of the three-way catalyst 30, that is, the predicted catalyst temperature Tpcat, is used instead of the exhaust temperature Tex in step S12 of the control routine of FIG.
That is, in the third embodiment, in step S12, the increase / decrease amount q is calculated from the following equation (5) as a value correlated with the current heat increase / decrease amount with respect to the allowable catalyst temperature Tmax (for example, 750 to 900 ° C.).
[0048]
q = (Tpcat-Tmax) · Vex (5)
Here, the predicted catalyst temperature Tpcat is obtained according to the exhaust gas flow rate Vex. Specifically, as shown in FIG. 3, the relationship (catalyst temperature characteristics) between the predicted catalyst temperature Tpcat and the exhaust gas flow rate Vex is previously mapped by experiments or the like, and the predicted catalyst temperature Tpcat is read from the map (catalyst temperature). Prediction means). Specifically, when the exhaust flow rate Vex is equal to or lower than the predetermined flow rate V1, the predicted catalyst temperature Tpcat increases in accordance with the exhaust flow rate Vex, and when the predetermined flow rate V1 is exceeded, the predicted catalyst temperature Tpcat becomes the predetermined temperature T1 (for example, 800 to 950 ° C.). And a value larger than the allowable catalyst temperature Tmax). That is, in the region where the exhaust flow rate Vex is large, the degree of increase in the catalyst temperature with respect to the exhaust flow rate Vex is reduced (here, constant at the predetermined temperature T1). The reason why the predicted catalyst temperature Tpcat becomes constant when the predetermined flow rate V1 is exceeded is that when the exhaust flow rate Vex becomes larger than a certain level, the catalyst cooling action by the exhaust increases and the amount of heat carried away increases.
[0049]
Then, as in the case of the first embodiment, the increase / decrease amount q obtained as described above is added / subtracted, that is, integrated, every execution cycle of the routine, and an addition / subtraction value Qf is obtained (Qf = Qf + q) (step S14), and the addition / subtraction is performed. Whether or not fuel cut can be performed is determined using the value Qf (step S16).
That is, in the third embodiment, the amount of heat exceeding the allowable catalyst temperature Tmax is obtained as the addition / subtraction value Qf based on the predicted catalyst temperature Tpcat from the exhaust gas flow rate Vex, so that the exhaust gas transport delay and the heat capacity of the three-way catalyst 30 are large. In consideration of the response delay, it is predicted in advance whether the temperature of the three-way catalyst 30 is likely to actually exceed the allowable catalyst temperature Tmax, and the addition / subtraction value Qf is determined to be equal to or greater than the predetermined value Q1. In such a case, as in the case of the first embodiment, it can be predicted that there is a very high possibility that the temperature of the three-way catalyst 30 actually exceeds the allowable catalyst temperature Tmax due to a considerable amount of heat.
[0050]
Therefore, when it is determined that the addition / subtraction value Qf is equal to or greater than the predetermined value Q1, the fuel cut is prohibited and the fuel supply is not stopped even in the fuel cut mode (step S18). If the determination result in step S16 is false (No) and it is determined that the addition / subtraction value Qf is smaller than the predetermined value Q1, the fuel cut is performed (step S20).
[0051]
Even in this case, as in the case of the first embodiment, it is possible to prevent the three-way catalyst 30 from being in a high temperature and oxidizing atmosphere without increasing the cost without providing a temperature sensor in the three-way catalyst 30, thereby improving fuel efficiency. Thus, it is possible to efficiently prevent thermal degradation of the three-way catalyst 30.
The predicted catalyst temperature Tpcat may be obtained according to the exhaust flow rate Vex and the engine load L. Specifically, as shown in FIG. 4, the relationship (catalyst temperature characteristics) between the predicted catalyst temperature Tpcat and the exhaust flow rate Vex corresponding to the engine load L is previously mapped by experiments or the like, and the predicted catalyst temperature Tpcat is mapped to the map. You may make it read more. Specifically, when the engine load L is a low load (one-dot chain line), the increase degree of the catalyst predicted temperature Tpcat with respect to the exhaust flow rate Vex (inclination of the characteristic line) is small, and the exhaust flow rate Vex is equal to or less than the predetermined flow rate V3. In addition, the predicted catalyst temperature Tpcat increases in accordance with the exhaust flow rate Vex, and when the predetermined flow rate V3 is exceeded, the predicted catalyst temperature Tpcat becomes constant at a predetermined temperature T1 (for example, 800 to 950 ° C. and larger than the allowable catalyst temperature Tmax). On the other hand, when the engine load L is high (broken line), the degree of increase of the catalyst predicted temperature Tpcat with respect to the exhaust flow rate Vex (inclination of the characteristic line) is large, and the catalyst prediction is performed when the exhaust flow rate Vex is less than the predetermined flow rate V2. The temperature Tpcat increases in accordance with the exhaust flow rate Vex, and when the temperature Tpcat exceeds the predetermined flow rate V2, the predicted catalyst temperature Tpcat may be constant at the predetermined temperature T1.
[0052]
That is, the degree of increase in the predicted catalyst temperature Tpcat with respect to the exhaust flow rate Vex, that is, the slope of the characteristic line can be determined almost uniquely according to the engine load L, and by storing the slope with respect to the engine load L in advance, The predicted catalyst temperature Tpcat can be obtained from the exhaust flow rate Vex and the engine load L. Further, the predicted catalyst temperature Tpcat may be obtained as a three-dimensional map with respect to the exhaust flow rate Vex and the engine load L.
[0053]
Further, it is desirable that the characteristic values relating to the predicted catalyst temperature Tpcat, the exhaust flow rate Vex, and the engine load L are set separately for each A / F (rich, stoichiometric, lean). This is because the relationship between these characteristics differs depending on the A / F, for example, the exhaust temperature decreases due to fuel cooling during the rich operation.
In this way, the predicted catalyst temperature Tpcat can be predicted more satisfactorily, and the heat increase / decrease amount q and thus the addition / subtraction value Qf can be obtained more appropriately.
[0054]
Next, a fourth embodiment will be described.
In the fourth embodiment, the primary filter value of the catalyst predicted temperature Tpcat, that is, the catalyst predicted temperature filter value Tfpcat is used instead of the catalyst predicted temperature Tpcat in step S12 of the control routine of FIG. .
That is, in the fourth embodiment, in step S12, the increase / decrease amount q is calculated from the following equation (6) as a value correlated with the current heat increase / decrease amount with respect to the allowable catalyst temperature Tmax (for example, 750 to 900 ° C.).
[0055]
q = (Tfpcat−Tmax) · Vex (6)
Here, the catalyst predicted temperature filter value Tfpcat is obtained from the following equation (7) based on the catalyst predicted temperature Tpcat.
Tfpcat (n) = k.Tpcat + (1-k) .Tfpcat (n-1) (7)
Here, k is a filter constant (for example, 0.05), Tfpcat (n) indicates the current value, and Tfpcat (n-1) indicates the previous value. The filter constant k is preferably set separately when the catalyst predicted temperature Tpcat rises and falls. This is because the mechanism of temperature change is different between rising and falling. Further, as described above, the predicted catalyst temperature Tpcat may be read from the map shown in FIG. 3 or may be read from the map shown in FIG.
[0056]
As described above, when the predicted catalyst temperature filter value Tfpcat is used instead of the predicted catalyst temperature Tpcat, the increase / decrease in heat with respect to the allowable catalyst temperature Tmax in consideration of the response delay of the temperature rise as in the case of the second embodiment. The quantity q, and hence the addition / subtraction value Qf, can be obtained, and it is possible to determine whether or not the fuel cut can be performed more realistically. Thereby, fuel cut can be prohibited more appropriately, and thermal deterioration of the three-way catalyst 30 can be prevented more efficiently.
[0057]
Next, a fifth embodiment will be described.
Referring to FIG. 5, the control routine of the catalyst thermal deterioration suppression control according to the fifth embodiment of the present invention is shown in a flowchart, and will be described with reference to the same figure.
In step S30, as in step S12 of FIG. 2 above, an increase / decrease amount q is expressed based on the exhaust gas temperature Tex as a value correlated with the current heat increase / decrease amount with respect to the allowable catalyst temperature Tmax (for example, 750 to 900 ° C.) It is calculated from 1) or equation (3) based on the exhaust temperature filter value Tfex.
[0058]
In step S32, as in step S14 of FIG. 2, the increase / decrease amount q obtained as described above is added / subtracted, that is, integrated, every execution cycle of the routine, and an addition / subtraction value Qf is obtained (Qf = Qf + q).
In step S34, as in step S16 of FIG. 2, it is determined whether or not the addition / subtraction value Qf thus obtained is equal to or greater than a predetermined value Q1. The determination result is true (Yes), the addition / subtraction value Qf is determined to be equal to or greater than the predetermined value Q1, and it is estimated that there is a very high possibility that the temperature of the three-way catalyst 30 actually exceeds the allowable catalyst temperature Tmax due to a considerable amount of heat. If yes, the process proceeds to step S36.
[0059]
In step S36, the combustion A / F is set to stoichiometric or rich A / F. That is, the combustion A / F is not set to lean A / F (air-fuel ratio control means).
On the other hand, if the determination result in step S34 is false (No) and it is determined that the addition / subtraction value Qf is smaller than the predetermined value Q1, the possibility that the temperature of the three-way catalyst 30 actually exceeds the allowable catalyst temperature Tmax is low. The process proceeds to step S38, and normal control is performed. That is, the combustion A / F is set based on detection information from various sensors.
[0060]
That is, in the fifth embodiment, by using a parameter called addition / subtraction value Qf, it is possible to appropriately estimate whether the temperature of the three-way catalyst 30 is likely to exceed the allowable catalyst temperature Tmax or not. If it is estimated that there is a high possibility that the temperature of the three-way catalyst 30 will exceed the allowable catalyst temperature Tmax, the combustion A / F is preliminarily stoichiometric or rich A / F before the allowable catalyst temperature Tmax is actually exceeded. The lean A / F is not used.
[0061]
This prevents the exhaust air-fuel ratio from becoming lean A / F. Thereby, it can prevent that the three way catalyst 30 becomes high temperature and an oxidizing atmosphere, and can prevent the thermal deterioration of the three way catalyst 30 suitably.
Moreover, since it is not necessary to provide a temperature sensor in the three-way catalyst 30, thermal degradation of the three-way catalyst 30 can be prevented without increasing the cost.
[0062]
Next, a sixth embodiment will be described.
In the sixth embodiment, the predicted catalyst temperature Tpcat is used instead of the exhaust temperature Tex in step S30 of the control routine of FIG. 5 in the same manner as in the third embodiment, as compared with the fifth embodiment.
In other words, in the sixth embodiment, in step S30, the increase / decrease amount q is calculated based on the predicted catalyst temperature Tpcat as a value correlated with the current heat increase / decrease amount with respect to the allowable catalyst temperature Tmax (for example, 750 to 900 ° C.) (5 ) Or equation (6) based on the predicted catalyst temperature filter value Tfpcat.
[0063]
Then, as in the case of the fifth embodiment, the increase / decrease amount q obtained as described above is added / subtracted, that is, integrated, every execution cycle of the routine, and an addition / subtraction value Qf is obtained (Qf = Qf + q) (step S32), and the addition / subtraction is performed. It is determined whether or not the combustion A / F is stoichiometric or rich A / F using the value Qf (step S34). If the addition / subtraction value Qf is determined to be equal to or greater than the predetermined value Q1, the combustion A / F is determined. / F is stoichiometric or rich A / F (step S36), and when it is determined that the addition / subtraction value Qf is smaller than the predetermined value Q1, normal control is performed (step S38).
[0064]
Even in this case, as in the case of the fifth embodiment, it is possible to prevent the three-way catalyst 30 from becoming a high temperature and oxidizing atmosphere without increasing the cost without providing a temperature sensor in the three-way catalyst 30, and the three-way catalyst. 30 thermal deterioration can be prevented.
This is the end of the description of the embodiment of the present invention, but the embodiment of the present invention is not limited to the above embodiment.
[0065]
For example, although the three-way catalyst 30 is used as the catalytic converter in the above embodiment, the catalytic converter may be any type such as a NOx catalyst.
A plurality of catalytic converters may be provided. In this case, when the present invention is applied separately to each catalytic converter, and any of the catalytic converters is determined to be “fuel cut prohibited” or “A / F is stoichio or rich A / F”, Regardless of the determination by other catalytic converters, it is preferable to carry out “fuel cut inhibition” or “A / F is stoichiometric or rich A / F” control.
[0069]
【The invention's effect】
  As explained in detail above,Claim1According to the present invention, the allowable temperature based on the product of the difference between the catalytic converter temperature predicted in advance by the catalyst temperature predicting means and the allowable temperature of the catalytic converter and the exhaust flow rate detected by the exhaust flow rate detecting means. A correlation value of the heat increase / decrease amount with respect to the fuel is obtained, an addition / subtraction value (integrated value) of the correlation value of the heat increase / decrease amount is obtained, and when the addition / subtraction value exceeds a predetermined value, the fuel supply to the internal combustion engine is stopped. Since (fuel cut) is prohibited, the amount of heat that exceeds the allowable temperature of the catalytic converter that flows into the catalytic converter can be obtained appropriately based on the predicted temperature of the catalytic converter, and the allowable temperature can be exceeded by the heat of the amount of heat. When it is estimated that the air-fuel ratio is high, the fuel cut is prohibited to prevent the exhaust air-fuel ratio from becoming the lean air-fuel ratio. Can be suitably prevented from becoming. Thereby, thermal degradation of the catalytic converter can be prevented without increasing the cost without providing a temperature sensor in the catalytic converter.
  At this time, the temperature of the catalytic converter is improved by utilizing a catalyst temperature characteristic that increases as the exhaust flow rate increases when the exhaust flow rate is equal to or lower than the predetermined flow rate, and becomes substantially constant when the exhaust flow rate is higher than the predetermined flow rate. The amount of heat that can be predicted and exceeds the allowable temperature of the catalytic converter can be appropriately determined based on the predicted temperature of the catalytic converter according to the exhaust flow rate.
[0070]
  Further, when the possibility of exceeding the allowable temperature is low, the fuel cut can be continued as much as possible without prohibiting the fuel cut, so that the thermal degradation of the catalytic converter can be efficiently prevented while improving the fuel consumption. .
  Further, according to the catalyst thermal deterioration suppressing device of the second aspect, the catalyst temperature predicted by the catalyst temperature predicting means is filtered by the catalyst predicted temperature filter means, so that the response delay due to the large heat capacity of the catalytic converter is taken into consideration. Thus, the correlation value of the increase / decrease amount of heat with respect to the allowable temperature can be obtained, and the thermal deterioration of the catalytic converter can be prevented more efficiently.
  Claims3According to the present invention, the allowable temperature based on the product of the difference between the catalytic converter temperature predicted in advance by the catalyst temperature predicting means and the allowable temperature of the catalytic converter and the exhaust flow rate detected by the exhaust flow rate detecting means. Then, the correlation value of the heat increase / decrease amount is obtained, and the addition / subtraction value (integrated value) of the correlation value of the heat increase / decrease amount is obtained. When the addition / subtraction value exceeds a predetermined value, the combustion air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio or rich Since the air-fuel ratio is controlled, the amount of heat that exceeds the allowable temperature of the catalytic converter flowing into the catalytic converter can be appropriately obtained based on the predicted temperature of the catalytic converter, and the allowable temperature may be exceeded by the heat of the amount of heat. When it is estimated to be high, the combustion air-fuel ratio is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio, and the exhaust air-fuel ratio is set to the theoretical air-fuel ratio or rich air-fuel ratio. To avoid that the air-fuel ratio, the catalytic converter can be suitably prevented from becoming high temperature and oxidizing atmosphere. Thereby, thermal degradation of the catalytic converter can be reliably prevented without increasing the cost without providing a temperature sensor in the catalytic converter.
  At this time, the temperature of the catalytic converter is improved by utilizing a catalyst temperature characteristic that increases as the exhaust flow rate increases when the exhaust flow rate is equal to or lower than the predetermined flow rate, and becomes substantially constant when the exhaust flow rate is higher than the predetermined flow rate. The amount of heat that can be predicted and exceeds the allowable temperature of the catalytic converter can be appropriately determined based on the predicted temperature of the catalytic converter according to the exhaust flow rate.
[0071]
  Claims4According to the catalyst thermal deterioration suppression device,Since the catalyst temperature predicted by the catalyst temperature prediction means is filtered by the catalyst prediction temperature filter means, the correlation value of the increase / decrease amount of heat with respect to the allowable temperature is obtained in consideration of the response delay due to the large heat capacity of the catalytic converter. And thermal degradation of the catalytic converter can be prevented more efficiently.
[0072]
  Claims5According to the present invention, the catalytic temperature characteristic that the degree of increase in the catalyst temperature relative to the exhaust flow rate increases as the engine load increases can be used to predict the temperature of the catalytic converter even better. The amount of heat exceeding the permissible temperature can be determined appropriately based on the predicted temperature of the catalytic converter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a catalyst thermal deterioration suppressing device according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a control routine of catalyst thermal deterioration suppression control according to first to fourth embodiments of the present invention.
FIG. 3 is a map showing a relationship (catalyst temperature characteristic) between a predicted catalyst temperature Tpcat and an exhaust gas flow rate Vex.
FIG. 4 is a map showing a relationship (catalyst temperature characteristic) between a predicted catalyst temperature Tpcat and an exhaust flow rate Vex according to an engine load L;
FIG. 5 is a flowchart showing a control routine of catalyst thermal deterioration suppression control according to fifth and sixth embodiments of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Engine body
6 Fuel injection valve
12 Exhaust manifold
14 Throttle valve
16 TPS
18 Pressure sensor
20 Exhaust pipe
30 Three-way catalyst (catalytic converter)
40 ECU (Electronic Control Unit)
42 Crank angle sensor

Claims

A catalytic converter provided in an exhaust passage of an internal combustion engine mounted on a vehicle and purifying harmful substances in the exhaust;
Catalyst temperature prediction means for predicting the temperature of the catalytic converter;
An exhaust flow rate detecting means for detecting the exhaust flow rate;
Fuel injection control means for stopping fuel supply to the internal combustion engine when the vehicle is in a predetermined operating state,
The catalyst temperature predicting means is based on the exhaust flow rate detected by the exhaust flow rate detecting means, increases when the exhaust flow rate is equal to or lower than a predetermined flow rate, and increases when the exhaust flow rate is larger than the predetermined flow rate. Predicting the temperature of the catalytic converter so as to be substantially constant at a predetermined temperature higher than the allowable temperature of
The fuel injection control means is configured to control the heat flow relative to the allowable temperature based on the product of the difference between the catalyst temperature predicted by the catalyst temperature prediction means and the allowable temperature of the catalytic converter and the exhaust flow rate detected by the exhaust flow rate detection means. An apparatus for suppressing catalyst thermal deterioration, wherein a correlation value of an increase / decrease amount is obtained, and stopping of fuel supply to the internal combustion engine is prohibited when an addition / subtraction value of the correlation value of the increase / decrease amount of heat is a predetermined value or more.

Furthermore, it has a catalyst prediction temperature filter means for filtering the catalyst temperature predicted by the catalyst temperature prediction means to obtain a catalyst prediction temperature filter value,
The fuel injection control means is based on a product of a difference between a catalyst predicted temperature filter value obtained by the catalyst predicted temperature filter means and an allowable temperature of the catalytic converter and an exhaust flow rate detected by the exhaust flow rate detecting means. 2. The catalyst thermal deterioration suppressing device according to claim 1, wherein a correlation value of an increase / decrease amount of heat with respect to temperature is obtained.

A catalytic converter provided in an exhaust passage of an internal combustion engine mounted on a vehicle and purifying harmful substances in the exhaust;
Catalyst temperature prediction means for predicting the temperature of the catalytic converter;
An exhaust flow rate detecting means for detecting the exhaust flow rate;
An air-fuel ratio control means for controlling the combustion air-fuel ratio of the internal combustion engine,
The catalyst temperature predicting means is based on the exhaust flow rate detected by the exhaust flow rate detecting means, increases when the exhaust flow rate is equal to or lower than a predetermined flow rate, and increases when the exhaust flow rate is larger than the predetermined flow rate. Predicting the temperature of the catalytic converter so as to be substantially constant at a predetermined temperature higher than the allowable temperature of
The air-fuel ratio control means is configured to control a heat flow relative to the allowable temperature based on a product of a difference between the catalyst temperature predicted by the catalyst temperature prediction means and the allowable temperature of the catalytic converter and an exhaust flow rate detected by the exhaust flow rate detection means. A catalyst thermal deterioration suppression device characterized by obtaining a correlation value of an increase / decrease amount and controlling the combustion air / fuel ratio to a theoretical air / fuel ratio or a rich air / fuel ratio when an addition / subtraction value of the correlation value of the increase / decrease amount of the heat is equal to or greater than a predetermined value .

Furthermore, it has a catalyst prediction temperature filter means for filtering the catalyst temperature predicted by the catalyst temperature prediction means to obtain a catalyst prediction temperature filter value,
The air-fuel ratio control means is based on a product of a difference between a catalyst predicted temperature filter value obtained by the catalyst predicted temperature filter means and an allowable temperature of the catalytic converter and an exhaust flow rate detected by the exhaust flow rate detection means. 4. The catalyst thermal deterioration suppressing device according to claim 3, wherein a correlation value of an increase / decrease amount of heat with respect to temperature is obtained.

Furthermore, it has load detection means for detecting the engine load,
The catalyst temperature prediction means predicts the catalyst temperature according to the exhaust flow rate detected by the exhaust flow rate detection means and the engine load detected by the load detection means, and the exhaust flow rate increases as the engine load increases. The catalyst thermal deterioration suppressing device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the degree of increase in the catalyst temperature with respect to is increased.