JP4063198B2 - Control device for internal combustion engine and control method for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、ポート噴射弁と筒内噴射弁とを備える内燃機関の制御に関するものであり、さらに詳しくは、触媒床温度の上昇を抑制できる内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法に関する。 The present invention relates to control of an internal combustion engine including a port injection valve and an in-cylinder injection valve. More specifically, the present invention relates to an internal combustion engine control apparatus and an internal combustion engine control method capable of suppressing an increase in catalyst bed temperature.
気筒内に直接燃料を噴射して点火する、いわゆる直噴の内燃機関は、圧縮行程中に直接燃料を噴射して、点火プラグ付近に燃料噴霧をとどめて着火しやすい混合気を形成し、その周りの空気層と分離、すなわち成層化する。この状態で点火プラグ付近の混合気に点火して燃焼させる、いわゆる成層燃焼の下で直噴の内燃機関を運転することにより、超希薄燃焼運転を実現できる。これにより、燃費を向上させるとともに、CO2の排出量を低減させることができる。 A so-called direct-injection internal combustion engine that injects fuel directly into a cylinder and ignites it directly injects fuel during the compression stroke to form a mixture that is easily ignited by stopping the fuel spray near the spark plug. Separate from the surrounding air layer, that is, stratify. In this state, by operating the direct injection internal combustion engine under the so-called stratified combustion in which the air-fuel mixture in the vicinity of the spark plug is ignited and burned, an ultra lean combustion operation can be realized. Thus, it is possible to improves the fuel consumption, reduces the emissions of CO 2.
また、直噴の内燃機関は、吸入行程中に気筒内へ直接燃料を噴射して気筒内へ燃料を拡散させ、均質の混合気を形成して燃焼させる、いわゆる均質燃焼の下で運転することができる。均質燃焼領域では、吸入行程中に気筒内へ直接噴射した燃料の気化熱によって吸入空気をより冷却できるので、充填効率を高めることができる。これにより、直噴の内燃機関の均質燃焼領域における運転では高出力を得ることもできる。このような利点から、近年、直噴の内燃機関が注目されており、実用化されている。 A direct-injection internal combustion engine is operated under a so-called homogeneous combustion in which fuel is directly injected into the cylinder during the intake stroke to diffuse the fuel into the cylinder to form and burn a homogeneous mixture. Can do. In the homogeneous combustion region, the intake air can be further cooled by the heat of vaporization of the fuel directly injected into the cylinder during the intake stroke, so that the charging efficiency can be increased. Thereby, a high output can be obtained in the operation in the homogeneous combustion region of the direct injection internal combustion engine. Due to such advantages, in recent years, direct injection internal combustion engines have attracted attention and have been put into practical use.
直噴の火花点火式内燃機関が均質燃焼で運転される場合には、特に高出力時において供給される燃料の量が多くなるので、燃料の気化が間に合わず、均質燃焼の燃焼不良を招きく場合がある。このため、近年においては、気筒内へ燃料を噴射する筒内噴射弁に加えて、吸気通路へ燃料を噴射するポート噴射弁をさらに備える直噴の内燃機関が提案されている。このような直噴の内燃機関において、特許文献1には、空燃比から筒内噴射の異状を検出し、異状発生時には筒内噴射を停止して、ポート噴射に切り替える内燃機関の燃料噴射装置が開示されている。これにより、筒内噴射弁用の燃料ポンプに異状があった場合でも、内燃機関の停止を回避することができる。
When a direct-injection spark-ignition internal combustion engine is operated with homogeneous combustion, the amount of fuel supplied increases especially at high output, so fuel vaporization is not in time, resulting in poor combustion of homogeneous combustion. There is a case. For this reason, in recent years, a direct injection internal combustion engine that further includes a port injection valve that injects fuel into the intake passage in addition to the in-cylinder injection valve that injects fuel into the cylinder has been proposed. In such a direct injection internal combustion engine,
しかし、空燃比の変化を検知するのみでは触媒床の昇温は検出できず、筒内噴射弁の燃料噴霧に異状があった場合に燃焼状態が悪化する結果、触媒床が過熱して寿命を縮めてしまう場合がある。そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、筒内噴射弁とポート噴射弁とを備える内燃機関を運転するにあたり、触媒床温度の過熱を抑制することのできる内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法を提供することを目的とする。 However, the temperature rise of the catalyst bed cannot be detected only by detecting the change in the air-fuel ratio, and the combustion state deteriorates when there is an abnormality in the fuel spray of the in-cylinder injection valve. It may shrink. Therefore, the present invention has been made in view of the above, and controls an internal combustion engine that can suppress overheating of the catalyst bed temperature when operating an internal combustion engine that includes a cylinder injection valve and a port injection valve. It is an object of the present invention to provide an apparatus and a control method for an internal combustion engine.
上述の目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、ポート噴射弁と筒内噴射弁とを備える内燃機関を制御するものであり、前記内燃機関の排ガスを浄化する触媒の触媒床温度に関するパラメータに基づいて、前記触媒床温度が所定の基準値を超えたか否かを判定する触媒床温度判定部と、前記触媒床温度が前記所定の基準値を超えたときには、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を、前記内燃機関の運転条件によって定められる前記ポート噴射弁の燃料噴射量よりも増加させる噴射割合制御部と、を含んで構成されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an internal combustion engine control apparatus according to the present invention controls an internal combustion engine including a port injection valve and a cylinder injection valve, and a catalyst for purifying exhaust gas from the internal combustion engine. A catalyst bed temperature determination unit for determining whether or not the catalyst bed temperature exceeds a predetermined reference value based on a parameter relating to the catalyst bed temperature; and when the catalyst bed temperature exceeds the predetermined reference value, the port An injection ratio control unit configured to increase a fuel injection amount of the injection valve more than a fuel injection amount of the port injection valve determined by an operating condition of the internal combustion engine.
また、次の本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の排ガスが複数の触媒によって浄化されるとともに、それぞれの前記触媒は、前記内燃機関が備える複数の気筒のうち、1以上の気筒から排出される排ガスを浄化する場合、前記触媒床温度判定部は、前記触媒のうちいずれか一つの触媒床温度が前記所定の基準値を超えたか否かを判定し、前記噴射割合制御部は、前記触媒のうちいずれか一つの触媒床温度が前記所定の基準値を超えたときには、前記所定の基準値を超えた前記触媒に対応する前記ポート噴射弁の燃料噴射量を、前記内燃機関の運転条件によって定められる前記ポート噴射弁の燃料噴射量よりも増加させることを特徴とする。 In the internal combustion engine control apparatus according to the present invention, the exhaust gas of the internal combustion engine is purified by a plurality of catalysts in the internal combustion engine control apparatus, and each of the catalysts is provided in the plurality of internal combustion engines. When purifying exhaust gas discharged from one or more cylinders, the catalyst bed temperature determination unit determines whether any one of the catalysts exceeds the predetermined reference value. And when the catalyst bed temperature of any one of the catalysts exceeds the predetermined reference value, the injection ratio control unit determines whether the port injection valve corresponding to the catalyst exceeds the predetermined reference value. The fuel injection amount is increased more than a fuel injection amount of the port injection valve determined by an operating condition of the internal combustion engine.
また、次の本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の制御装置において、前記噴射割合制御部は、前記触媒床温度が前記所定の基準値を超えたときに、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を、前記内燃機関の運転条件によって定められる前記ポート噴射弁の燃料噴射量よりも増加させるとともに、前記筒内噴射弁の燃料噴射を停止させることを特徴とする。 Further, the internal combustion engine control apparatus according to the present invention is characterized in that, in the control apparatus for the internal combustion engine, the injection ratio control unit is configured to detect the port injection valve when the catalyst bed temperature exceeds the predetermined reference value. The fuel injection amount is increased more than the fuel injection amount of the port injection valve determined by the operating condition of the internal combustion engine, and the fuel injection of the in-cylinder injection valve is stopped.
また、次の本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の制御装置において、前記噴射割合制御部は、前記触媒床温度が前記所定の基準値を超えたときには、前記内燃機関に噴射する燃料の総量を変化させずに前記ポート噴射弁の燃料噴射割合を増加させることにより、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を、前記内燃機関の運転条件によって定められる前記ポート噴射弁の燃料噴射量よりも増加させることを特徴とする。 Further, the internal combustion engine control apparatus according to the present invention is characterized in that, in the internal combustion engine control apparatus, the injection ratio control unit injects the internal combustion engine when the catalyst bed temperature exceeds the predetermined reference value. The fuel injection amount of the port injection valve is determined by the operating conditions of the internal combustion engine by increasing the fuel injection ratio of the port injection valve without changing the total amount of fuel to be It is characterized by increasing.
また、次の本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の制御装置において、前記噴射割合制御部は、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を増加させたにもかかわらず前記触媒床温度が前記所定の基準値を超えている場合には、前記内燃機関に噴射する燃料の総量を、前記内燃機関の運転条件によって定められる総燃料噴射量よりも増加させることを特徴とする。 Further, the internal combustion engine control apparatus according to the present invention is characterized in that, in the internal combustion engine control apparatus, the injection rate control unit increases the fuel injection amount of the port injection valve even though the fuel injection amount is increased. Is greater than the predetermined reference value, the total amount of fuel injected into the internal combustion engine is increased more than the total fuel injection amount determined by operating conditions of the internal combustion engine.
また、次の本発明に係る内燃機関の制御方法は、ポート噴射弁と筒内噴射弁とを備える内燃機関を制御するにあたり、前記内燃機関の排ガスを浄化する触媒の触媒床温度に関するパラメータに基づいて、前記触媒床温度が所定の基準値を超えたか否かを判定する手順と、前記触媒床温度が前記所定の基準値を超えたときには、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を、前記内燃機関の運転条件によって定められる前記ポート噴射弁の燃料噴射量よりも増加させる手順と、を含むことを特徴とする。 The following control method for an internal combustion engine according to the present invention is based on a parameter relating to a catalyst bed temperature of a catalyst for purifying exhaust gas of the internal combustion engine when controlling the internal combustion engine including a port injection valve and a cylinder injection valve. The procedure for determining whether or not the catalyst bed temperature exceeds a predetermined reference value, and when the catalyst bed temperature exceeds the predetermined reference value, the fuel injection amount of the port injection valve is determined as the internal combustion engine. And a procedure for increasing the fuel injection amount of the port injection valve determined by the operating conditions.
また、次の本発明に係る内燃機関の制御方法は、前記内燃機関の制御方法において、前記内燃機関の排ガスが複数の触媒によって浄化されるとともに、それぞれの前記触媒は、前記内燃機関が備える複数の気筒のうち1以上の気筒から排出される排ガスを浄化する場合、前記触媒のうちいずれか一つの触媒床温度が前記所定の基準値を超えたか否かを判定し、前記触媒のうちいずれか一つの触媒床温度が前記所定の基準値を超えたときには、前記所定の基準値を超えた前記触媒に対応する前記ポート噴射弁の燃料噴射量を、前記内燃機関の運転条件によって定められる前記ポート噴射弁の燃料噴射量よりも増加させることを特徴とする。 Further, the internal combustion engine control method according to the present invention is the internal combustion engine control method, wherein the exhaust gas of the internal combustion engine is purified by a plurality of catalysts, and each of the catalysts is a plurality provided in the internal combustion engine. When purifying exhaust gas discharged from one or more of the cylinders, it is determined whether the catalyst bed temperature of any one of the catalysts exceeds the predetermined reference value, and any one of the catalysts When one catalyst bed temperature exceeds the predetermined reference value, the fuel injection amount of the port injection valve corresponding to the catalyst exceeding the predetermined reference value is determined by the operating condition of the internal combustion engine. The fuel injection amount of the injection valve is increased.
また、次の本発明に係る内燃機関の制御方法は、前記内燃機関の制御方法において、前記前記触媒床温度が前記所定の基準値を超えたときには、前記内燃機関に噴射する燃料の総量を変化させずに前記ポート噴射弁の燃料噴射割合を増加させることにより、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を、前記内燃機関の運転条件によって定められる前記ポート噴射弁の燃料噴射量よりも増加させることを特徴とする。 Further, the internal combustion engine control method according to the present invention is directed to the internal combustion engine control method in which the total amount of fuel injected into the internal combustion engine is changed when the catalyst bed temperature exceeds the predetermined reference value. Without increasing the fuel injection rate of the port injection valve, the fuel injection amount of the port injection valve is increased more than the fuel injection amount of the port injection valve determined by the operating conditions of the internal combustion engine. Features.
この発明に係る内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法によれば、筒内噴射弁とポート噴射弁とを備える内燃機関を運転するにあたり、触媒床温度の過熱を抑制することができる。 According to the control apparatus and control method for an internal combustion engine according to the present invention, overheating of the catalyst bed temperature can be suppressed when operating the internal combustion engine including the in-cylinder injection valve and the port injection valve.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例の構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、本発明はレシプロ式の内燃機関に対して好適に適用でき、特に乗用車やバス、あるいはトラック等の車両に搭載される内燃機関に対して好ましく適用できる。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements of the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same. Further, the present invention can be preferably applied to a reciprocating internal combustion engine, and in particular to an internal combustion engine mounted on a vehicle such as a passenger car, a bus, or a truck.
実施例1に係る内燃機関の制御装置及び制御方法は、次の点に特徴がある。すなわち、触媒床温度に関するパラメータにより、触媒床温度が所定の基準値を超えたか否かを判定し、触媒床温度が前記所定の基準値を超えたときには、前記ポート噴射弁からの燃料噴射量を増加させる点に特徴がある。 The control apparatus and control method for an internal combustion engine according to the first embodiment are characterized by the following points. That is, it is determined whether or not the catalyst bed temperature exceeds a predetermined reference value based on a parameter related to the catalyst bed temperature. When the catalyst bed temperature exceeds the predetermined reference value, the fuel injection amount from the port injection valve is determined. It is characterized by increasing it.
図1は、実施例1に係る内燃機関の制御装置により内燃機関を制御する場合の一例を示す概念図である。本発明に係る内燃機関の制御装置は、吸気通路4と気筒1s内とにそれぞれ燃料噴射弁を備える内燃機関の制御に用いられるものである。内燃機関の制御装置10の制御対象である内燃機関1は、ガソリンを燃料としたレシプロ式の内燃機関である。この内燃機関1は、吸気通路4内に燃料Fを噴射するポート噴射弁2と、気筒1s内に燃料Fを噴射する筒内噴射弁3とを備える。そして、ポート噴射弁2と筒内噴射弁3との少なくとも一方を用いて、内燃機関1へ燃料Fを供給する。
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an example in which an internal combustion engine is controlled by a control device for an internal combustion engine according to a first embodiment. The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is used to control an internal combustion engine provided with a fuel injection valve in each of the intake passage 4 and the cylinder 1s. The
吸気通路4から気筒1s内に導入される空気は、ポート噴射弁2又は筒内噴射弁3から噴射される燃料と混合気を形成し、点火プラグ6で着火されて燃焼し、燃焼ガスとなる。燃焼ガスの燃焼圧力はピストン5に伝えられ、ピストン5を往復運動させる。ピストン5を駆動した後の燃焼ガスは、排ガス通路7を通って三元触媒9へ導かれ、ここで燃焼ガス中のCO、HC、NOx成分が低減されて浄化される。
The air introduced into the cylinder 1s from the intake passage 4 forms an air-fuel mixture with the fuel injected from the
三元触媒9には、触媒床温度に関するパラメータを検出する検出手段の一例として、触媒床の温度(以下触媒床温度)Tcを測定するための触媒床温度計40が取り付けられている。これにより、触媒床温度Tcをモニタすることにより、三元触媒のOT(Over Temperature:過熱)を検知する。触媒床温度計40で検出された触媒床温度Tcは、三元触媒9のOTを抑制するための制御に用いられる。また、エキゾーストマニホールド8には、内燃機関1の空燃比A/F(Air Fuel Ratio)を測定するための空燃比センサ(以下A/Fセンサ)41が取付けられており、内燃機関1の燃焼異常検知等に用いられる。例えば、A/Fセンサ41からの出力を、内燃機関1の運転条件によって定まる目標空燃比と比較することにより、内燃機関1の燃焼異常を検知することができる。この実施例においては、触媒床温度計40及びA/Fセンサ41の出力はECU30を介して内燃機関の制御装置10へ取り込まれるが、前記センサの出力を直接内燃機関の制御装置10へ取り込むようにしてもよい。
The three-
ここで、触媒床温度に関するパラメータとしては、触媒床温度そのものの他、内燃機関1の排ガス温度や排ガス温度カウンタによって推定した内燃機関1の排ガス温度等がある。すなわち、直接触媒床温度Tcを測定しなくとも、触媒床温度Tcを推定できるパラメータであれば、触媒床温度に関するパラメータとして用いることができる。ここで排ガス温度カウンタとは、内燃機関の運転状態に基づいて触媒床温度を推定するものである。排ガス温度カウンタには、例えば、内燃機関1の吸入空気量と触媒床温度の単位時間あたりの変化量との関係から、内燃機関1の吸入空気量を求めることにより触媒床温度Tcを推定するものがある。
Here, the parameters relating to the catalyst bed temperature include the exhaust gas temperature of the
図2は、実施例1に係る内燃機関の制御装置の構成を示す説明図である。図2を用いて、実施例1に係る内燃機関の制御装置10の構成を説明する。なお、本発明の内燃機関の制御方法は、本発明の内燃機関の制御装置10によって実現できる。内燃機関の制御装置10は、処理部10pと、記憶部10mとを含んで構成される。処理部10pは、さらに燃焼判定部21と、触媒床温度判定部22と、噴射割合決定部23とを含んで構成される。ここで、燃焼判定部21と、触媒床温度判定部22と、噴射割合決定部23とが、本発明に係る内燃機関の制御方法を実行する部分となる。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of the control device for the internal combustion engine according to the first embodiment. The configuration of the
記憶部10mと、燃焼判定部21と、触媒床温度判定部22と、噴射割合決定部23とは、内燃機関の制御装置10の入出力ポート(I/O)29を介して接続される。これにより、記憶部10mと、燃焼判定部21と、触媒床温度判定部22と、噴射割合決定部23とは、それぞれ双方向でデータをやり取りできるように構成される。なお、装置構成上の必要に応じて片方向でデータを送受信するようにしてもよい。
The
内燃機関の制御装置10とECU30とは、内燃機関の制御装置10の入出力ポート(I/O)29を介して接続されており、両者間で相互にデータをやり取りすることができる。これにより、内燃機関の制御装置10はECU30が有する内燃機関1の負荷KLや機関回転数NEその他の内燃機関の運転制御データを取得したり、ECUを介して内燃機関1の各種センサからの情報を取得したり、あるいは内燃機関の制御装置10の制御をECU30の内燃機関の運転制御ルーチンに割り込ませたりすることができる。また、本発明に係る内燃機関の制御装置10は、ECU30に組み込んでもよく、ECU30の機能の一部を利用することで、本発明に係る内燃機関の制御装置10の機能を実現してもよい。
The
記憶部10mには、本発明に係る内燃機関の制御方法の処理手順を含むコンピュータプログラムや、触媒床温度やポート噴射弁2と筒内噴射弁3との燃料噴射割合等のデータマップ等が格納されている。ここで、記憶部10mは、RAM(Random Access Memory)のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。また、処理部10pは、メモリ及びCPUにより構成することができる。
The
ECU30は、スロットルセンサ42やエアフローセンサ43、その他の各種センサ類からの出力を取得して等の出力を取得して、内燃機関1の運転を制御する。また、この実施例において、本発明に係る内燃機関の制御装置10はECU30に接続されており、本発明に係る内燃機関の制御方法を実現するにあたって、ECU30が備える内燃機関1の制御機能機能を利用できるように構成されている。
The
上記コンピュータプログラムは、処理部10pやECU30にすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、本発明に係る内燃機関の制御方法の処理手順を実現できるものであってもよい。この処理部10pは、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、燃焼判定部21、触媒床温度判定部22及び噴射割合決定部23の機能を実現するものであってもよい。次に、この内燃機関の制御装置10を用いて、実施例1に係る内燃機関の制御方法を実現する手順を説明する。なお、この説明にあたっては、適宜図1、2を参照されたい。
The computer program may be capable of realizing the processing procedure of the control method for an internal combustion engine according to the present invention by a combination with a computer program already recorded in the
図3は、実施例1に係る内燃機関の制御方法の制御手順を示すフローチャートである。この内燃機関の制御方法は、少なくとも筒内噴射弁3を使用して内燃機関1を運転する場合に適用され、ポート噴射弁のみを用いて内燃機関1を運転する場合には適用されない。実施例1に係る内燃機関の制御方法を実現するにあたり、まず、ECU30が、内燃機関1の機関回転数NE、空燃比A/F等を取得し、内燃機関の負荷KL等を求める(ステップS101)。この負荷KLや機関回転数NE等により、ECU30あるいは内燃機関の制御装置10が備える噴射割合決定部23により、内燃機関1に供給する全燃料噴射量TAUが算出される。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a control procedure of the control method of the internal combustion engine according to the first embodiment. This internal combustion engine control method is applied when operating the
次に、触媒床温度判定部22は、触媒床温度計40から取得した触媒床温度Tcを、所定の基準値と比較する(ステップS102)。所定の基準値は、例えば三元触媒9の触媒床耐熱温度Tlあるいは触媒床耐熱温度Tlから安全マージン温度δTを差し引いた補正触媒床耐熱温度Tlc(=(Tl−δT))を用いることができる。また、内燃機関1の負荷KL、機関回転数NE、空燃比A/F等といった運転条件から定まる三元触媒9の触媒床温度を予めマップ化しておき、取得した内燃機関1の運転条件に対応する前記触媒床温度のマップの温度値を用いることもできる。実施例1では、所定の基準値として、前記補正触媒床耐熱温度Tlcを用いる。
Next, the catalyst bed
また、触媒床温度Tcを所定の基準値と比較する他、例えば、触媒床温度Tcの昇温速度から所定の基準値を超える時間を予測して、ポート噴射弁2の燃料噴射割合を増加させてもよい。図4は、触媒床温度の時間変化の一例を示す説明図である。例えば、触媒床温度判定部22が触媒床温度Tcの上昇割合ΔTc/Δtを算出し、現在の触媒床温度Tcと前記上昇割合から、所定の基準値(ここでは触媒床耐熱温度Tl)を超える時間toを予測する。そして、触媒床温度Tcが所定の基準値を超える時間toが予め定めた基準時間以下であると触媒床温度判定部22が判定した場合に、噴射割合決定部23がポート噴射弁2の燃料噴射割合を増加させる制御を開始する。
In addition to comparing the catalyst bed temperature Tc with a predetermined reference value, for example, by predicting a time exceeding the predetermined reference value from the rate of temperature increase of the catalyst bed temperature Tc, the fuel injection ratio of the
TcがTlcよりも低いとき(ステップS102;No)、触媒床温度Tcは正常であり、異常な温度上昇は発生していないと判断できる。このため、全燃料噴射量TAUは変更しないで、また、ポート噴射弁2と筒内噴射弁3との噴射割合も変更しないで燃料を噴射する(ステップS108)。以下、この燃料の噴射形態を通常噴射という。
When Tc is lower than Tlc (step S102; No), it can be determined that the catalyst bed temperature Tc is normal and no abnormal temperature rise has occurred. Therefore, the fuel is injected without changing the total fuel injection amount TAU and without changing the injection ratio between the
TcがTlc以上のとき(ステップS102;Yes)、触媒床温度Tcは、その耐熱温度のほぼ上限に達していると判断できる。触媒床温度Tcが上昇する原因としては、例えば高負荷運転が長時間連続する場合がある。また、筒内噴射弁3の作動不良や筒内噴射弁3へのデポジット付着等による燃料噴霧形成不良に起因して、空燃比A/Fがリーン化することにより、触媒床温度が上昇する場合もある。いずれの場合も、そのままの状態で運転を続けると、三元触媒9の過熱により、耐久性を短くするおそれがある。
When Tc is equal to or higher than Tlc (step S102; Yes), it can be determined that the catalyst bed temperature Tc has almost reached the upper limit of the heat resistant temperature. As a cause of the increase in the catalyst bed temperature Tc, for example, a high load operation may be continued for a long time. Also, the catalyst bed temperature rises due to lean air-fuel ratio A / F due to poor fuel spray formation due to malfunction of in-
このため、噴射割合決定部23は触媒床温度判定部22の判定結果を受けて、内燃機関1の排ガス温度を下げるように制御する。具体的には、噴射割合決定部23は、内燃機関1に対して噴射する燃料の総量、すなわち全燃料噴射量TAUを変化させずに、ポート噴射弁2の噴射割合を増加させ、筒内噴射弁3の噴射割合を低下させるように燃料噴射量を調整する(ステップS103)。そして、ポート噴射弁2は、この噴射割合で燃料を噴射する(ステップS104)。その結果、触媒床温度TcがTlcよりも低くなったら、通常噴射に移行する(ステップS105;No、ステップS108)。
Therefore, the injection
ここで、触媒床温度Tcを低くするため、ポート噴射弁2の噴射割合を増加させて排ガス温度を下げる理由について説明する。図5は、筒内噴射弁とポート噴射弁との噴射割合を変化させた場合の触媒床温度を示す説明図である。図5に示すように、ポート噴射弁2の噴射割合を増加させるにしたがって、触媒床温度Tcは低くなる。これは、ポート噴射の方が燃料と空気との混合が促進され、燃料の気化が促進されるので、排ガス中におけるHC、COの量が減少して触媒床温度Tcを下げることができるからである。このため、全燃料噴射量TAUが一定であれば、ポート噴射弁2の噴射割合を増加させ、筒内噴射弁3の噴射割合を低下させる方が、触媒床温度Tcの低下に有効である。このようにすれば、燃料消費を抑えながら、触媒床温度Tcを低下させることができる。
Here, the reason why the exhaust gas temperature is lowered by increasing the injection ratio of the
また、筒内噴射弁3の燃料噴霧形成不良に起因して空燃比A/Fがリーン化し、触媒床温度Tcの上昇を招いた場合には、ポート噴射弁2からの噴射割合を増加させることで、触媒床温度Tcを効果的に低減させることができる。また、リーン化した空燃比A/Fも目標空燃比に近づけることができるので、排ガス中におけるHCやCOの増加も抑制することができる。
Further, when the air-fuel ratio A / F becomes lean due to the poor fuel spray formation of the in-
ポート噴射弁2の噴射割合を増加させても触媒床温度TcがTlc以上であると触媒床温度判定部22が判定した場合(ステップS105;Yes)、噴射割合決定部23は、全燃料噴射量TAUを増加させることにより、ポート噴射弁2及び筒内噴射弁3両方の燃料噴射量を増加させる(ステップS106)。そして、ポート噴射弁2は、この噴射割合で燃料を噴射する(ステップS107)。これにより、空燃比A/Fを下げて燃料をリッチ化することにより燃焼状態が改善するので、排ガスに含まれる未燃HCの量が減少する。その結果、排ガス温度が低下するので、触媒床温度Tcを低下させることができる。なお、全燃料噴射量TAUを増加させるときには、ポート噴射弁2の増加割合を筒内噴射弁3の増加割合よりも大きくしてもよいし、全燃料噴射量TAUの増加分をすべてポート噴射弁2の噴射量増加分としてもよい。さらに、全燃料噴射量TAUの増加させるとともに、筒内噴射弁3の噴射量を0として、全量をポート噴射弁2から噴射させてもよい。このようにすれば、ポート噴射による燃料と空気との混合促進による燃料の気化促進効果がより大きくなるので、効率的に排ガス中に含まれる未燃HCの量を低下させて、排ガス温度及び触媒床温度Tcを下げることができる。
When the catalyst bed
全燃料噴射量TAUを増加させた結果、触媒床温度TcがTlcよりも小さくなったら、通常噴射に移行する(ステップS101;No)。触媒床温度TcがTlc以上の場合、触媒床温度TcがTlcよりも低くなるまで上記ステップS103〜ステップS107を繰り返す(ステップS102;Yes)。なお、触媒床温度Tcの低下速度が予め定めた値よりも遅い場合、内燃機関の制御装置10は、全燃料噴射量TAUを増加させ、少なくともポート噴射弁2から噴射するステップ(ステップS106、S107)を繰り返すように制御してもよい。これにより、空燃比A/Fのリッチ化により触媒床温度Tcをより早く低下させることができるので、高温による三元触媒9の耐久性低下を抑制することができる。
If the catalyst bed temperature Tc becomes lower than Tlc as a result of increasing the total fuel injection amount TAU, the routine proceeds to normal injection (step S101; No). When the catalyst bed temperature Tc is equal to or higher than Tlc, the above steps S103 to S107 are repeated until the catalyst bed temperature Tc becomes lower than Tlc (step S102; Yes). When the rate of decrease of the catalyst bed temperature Tc is slower than a predetermined value, the
次に、実施例1による燃料噴射割合の決定手順について説明する。図6は、燃料噴射割合の決定手順を示すフローチャートである。実施例1に係る内燃機関の制御装置10が備える噴射割合決定部23は、図6のフローチャートに示す手順でポート噴射弁2と筒内噴射弁3との燃料噴射割合を決定する。まず、噴射割合決定部23は、内燃機関1の負荷KL及び機関回転数NEからECU30が算出した当該機関運転条件における全燃料噴射量TAUを取得する(ステップS201)。なお、噴射割合決定部23が前記内燃機関1の負荷KL及び機関回転数NEをECU30から取得し、これらから全燃料噴射量TAUを算出するようにしてもよい。
Next, the procedure for determining the fuel injection ratio according to the first embodiment will be described. FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for determining the fuel injection ratio. The injection
次に、噴射割合決定部23は、全燃料噴射量TAUの増加が必要であるか否かを判定する(ステップS202)。全燃料噴射量TAUを増加する場合とは、ポート噴射弁2の噴射割合増加のみでは触媒床温度Tcの低下が不十分である場合である。噴射割合決定部23が、全燃料噴射量TAUの増加が必要であると判定した場合、(ステップS202;Yes)、噴射割合決定部23は、最初に決定したTAUに噴射量増加分αを加算した値を、全燃料噴射量TAUに置き換える(ステップS203)。全燃料噴射量TAUの増加が不要であるときには(ステップS202;No)、噴射割合決定部23は、最初に決定したTAUを全燃料噴射量TAUとする(ステップS204)。次に、燃焼判定部21が均質燃焼領域であるか否かを判定し(ステップS205)、均質燃焼領域である場合(ステップS205;Yes)、噴射割合決定部23はポート噴射弁2と筒内噴射弁3との噴射割合を決定する(ステップS206)。
Next, the injection
図7は、内燃機関の負荷に対するポート噴射弁の噴射割合を示す噴射割合マップの一例を示す説明図である。ポート噴射弁2の噴射割合k(以下噴射割合k)は、図7の噴射割合マップ50に示すように定められ、負荷KLの増加とともにポート噴射弁2の噴射割合が大きくなるように設定される。噴射割合決定部23は、ECU30から内燃機関1の負荷KLを取得し、内燃機関の制御装置10の記憶部10mに格納されている噴射割合マップ50に負荷KLを与え、必要な噴射割合kを取得し、この値をポート噴射弁2の噴射割合として決定する。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of an injection ratio map showing the injection ratio of the port injection valve with respect to the load of the internal combustion engine. The injection ratio k of the port injection valve 2 (hereinafter referred to as injection ratio k) is determined as shown in the
次に、噴射割合決定部23は、ポート噴射弁2の噴射割合の増加が必要であるか否かを判定する(ステップS207)。ポート噴射弁2の噴射割合を増加させる場合とは、少なくとも筒内噴射弁3を用いて内燃機関1を運転しているときに、触媒床温度Tcが所定の基準値を超えた場合をいう。ポート噴射弁2の噴射割合の増加が必要である場合(ステップS207;Yes)、噴射割合決定部23は、最初に決定した噴射割合kに噴射割合増加分βを加算した値を、噴射割合kに置き換える(ステップS208)。ポート噴射弁2の噴射割合の増加が必要ないときには(ステップS207;No)、噴射割合決定部23は、最初に決定した噴射割合kを、噴射割合kとする(ステップS209)。
Next, the injection
そして、制御に用いる噴射割合kを決定したら、噴射割合決定部23は、ポート噴射弁2の燃料噴射量Qpと、ポート噴射弁2の燃料噴射量Qdとを、前記噴射割合kを用いて次のように決定する(ステップS210)。
Qp=k×TAU
Qd=(1−k)×TAU
そして、ポート噴射弁2とポート噴射弁2とはこの噴射量で燃料を噴射する。
When the injection ratio k used for the control is determined, the injection
Qp = k × TAU
Qd = (1-k) × TAU
The
燃焼判定部21が均質燃焼領域ではないと判定した場合(ステップS205;No)、噴射割合決定部23は、ポート噴射弁2の噴射割合の増加が必要であるか否かを判定する(ステップS211)。均質燃焼領域ではないということは成層燃焼領域なので、原則として筒内噴射弁3のみによる噴射で内燃機関1を運転する。まず、ポート噴射弁2の噴射割合の増加が必要でない場合(ステップS211;No)、引き続き筒内噴射弁3のみから燃料を噴射して内燃機関1を運転する。このため、噴射割合決定部23は、ポート噴射弁2の燃料噴射量Qpを0とし、ポート噴射弁2の燃料噴射量Qdを全燃料噴射量TAUとする(ステップS212)。ポート噴射弁2の噴射割合の増加が必要である場合(ステップS211;Yes)、噴射割合決定部23は、ポート噴射弁2の噴射割合を増加させる。実施例1においては、ポート噴射弁2の燃料噴射量Qpを全燃料噴射量TAUとし、筒内噴射弁3の燃料噴射量Qdを0とする(ステップS213)。
When it is determined that the
このように、成層燃焼領域であってもポート噴射弁2を用いることで、ポート噴射による燃料と空気との混合促進による燃料の気化促進効果により、効率的に排ガス中に含まれる未燃HCの量を低下させて、排ガス温度及び触媒床温度Tcを下げることができる。なお、成層燃焼領域においても、内燃機関1の負荷KLや機関回転数NEその他の運転条件に応じて、ポート噴射弁2の噴射割合を変化させるようにしてもよい。このような制御例としては、例えば内燃機関1の負荷KLの増加とともにポート噴射弁2の噴射割合を増加させるものがある。ここで、ポート噴射弁2の噴射割合を増加させる場合は、上述したように、触媒床温度Tcが所定の基準値を超えた場合である。
Thus, even in the stratified combustion region, by using the
以上、実施例1では、触媒床温度によって、まず全体の燃料噴射量を変更しないでポート噴射の割合を増加させるようにするので、効率的に触媒温度を低下させることができる。これにより、内燃機関の燃料消費を抑えることができるとともに、全体の空燃比変化にもほとんど影響を与えないで触媒床温度を低下させることができる。また、触媒床温度によってポート噴射の割合を制御するので、触媒床温度を正確に反映して制御の精度を向上させることができ、より確実に三元触媒の過熱を抑制できる。 As described above, in the first embodiment, the ratio of the port injection is first increased without changing the entire fuel injection amount according to the catalyst bed temperature, so that the catalyst temperature can be efficiently reduced. As a result, the fuel consumption of the internal combustion engine can be suppressed, and the catalyst bed temperature can be lowered with little influence on the entire air-fuel ratio change. Moreover, since the ratio of port injection is controlled by the catalyst bed temperature, the catalyst bed temperature can be accurately reflected to improve the control accuracy, and the overheating of the three-way catalyst can be more reliably suppressed.
さらに、筒内噴射弁の噴霧形成に不良があった場合においては、ポート噴射弁で空燃比のリーン化を補うので、空燃比を目標値に維持できるとともに、触媒の過熱を抑制できる。ここで、実施例1で開示した内容は、以下の実施例及び変形例に対しても適用できる。また、実施例1の本発明は、均質燃焼領域、成層燃焼領域にかかわらず適用することができるが、触媒床温度を効率的に低下させられるという観点からは、特に触媒床温度が上昇しやすい高負荷、高出力運転時(均質燃焼領域)において好適である(以下同様)。 Furthermore, when there is a defect in the spray formation of the in-cylinder injection valve, the air-fuel ratio is made lean by the port injection valve, so that the air-fuel ratio can be maintained at the target value and overheating of the catalyst can be suppressed. Here, the contents disclosed in the first embodiment can be applied to the following embodiments and modifications. In addition, the present invention of Example 1 can be applied regardless of the homogeneous combustion region and the stratified combustion region, but from the viewpoint that the catalyst bed temperature can be efficiently reduced, the catalyst bed temperature is particularly likely to rise. Suitable for high load and high power operation (homogeneous combustion region) (the same applies hereinafter).
(変形例)
図8は、実施例1の変形例に係る内燃機関の制御装置の構成を示す説明図である。図9は、実施例1の変形例に係る内燃機関の制御方法の手順を示すフローチャートである。この内燃機関の制御方法は、実施例1の本発明に係る内燃機関の制御方法と略同様の構成であるが、ポート噴射弁と筒内噴射弁との両方で燃料を噴射している場合において、触媒床温度Tcを判定する前に、内燃機関の運転中における実空燃比AF1と目標空燃比AFaとを比較して、運転中の実空燃比AF1が目標空燃比AFaに近づくようにポート噴射弁又は筒内噴射弁の燃料噴射量を増加させる点が異なる。実施例1と同様の構成については説明を省略するとともに、同一の構成には同一の符号を付す。なお、次の説明においては、必要に応じて図1を参照されたい。
(Modification)
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a control device for an internal combustion engine according to a modification of the first embodiment. FIG. 9 is a flowchart illustrating the procedure of the control method for the internal combustion engine according to the modification of the first embodiment. The internal combustion engine control method has substantially the same configuration as the internal combustion engine control method according to the first embodiment of the present invention, except that fuel is injected by both the port injection valve and the in-cylinder injection valve. Before determining the catalyst bed temperature Tc, the actual air-fuel ratio AF1 during operation of the internal combustion engine is compared with the target air-fuel ratio AFa, so that the actual air-fuel ratio AF1 during operation approaches the target air-fuel ratio AFa. The difference is that the fuel injection amount of the valve or the in-cylinder injection valve is increased. The description of the same configuration as the first embodiment is omitted, and the same reference numeral is given to the same configuration. In the following description, please refer to FIG. 1 as necessary.
まず、ECU30が、内燃機関1の機関回転数NE、空燃比A/F等を取得し、内燃機関の負荷KL等を求める(ステップS301)。次に、内燃機関の制御装置10'が備える空燃比判定部24が、A/Fセンサ41から内燃機関1の運転中における実空燃比AF1を取得して、目標空燃比AFaと比較する(ステップS302)。実空燃比AF1が目標空燃比AFaよりも大きい場合(ステップS302;Yes)、内燃機関1は混合気がリーン状態で運転されている。この原因としては、ポート噴射弁2又は筒内噴射弁3の少なくとも一方に燃料噴霧形成不良等の異常が発生して、燃焼異常、あるいは燃焼不安定となっていることが考えられる。その結果、実空燃比AF1が目標空燃比AFaよりも大きくなっていると推定できる。
First, the
実空燃比AF1が目標空燃比AFaよりも大きい場合(ステップS302;Yes)、筒内噴射弁3に燃料噴霧形成不良が発生していると仮定する。筒内噴射弁3は、ポート噴射弁2と比較して高圧の燃料が供給されるので作動不良を発生するおそれがあり、また、気筒1s内に燃料を噴射するため、カーボン等が蓄積しやすいからである。実空燃比AF1が目標空燃比AFaよりも大きい場合には、まず、ポート噴射弁2の燃料噴射量Qpを増量して燃料を噴射する。このため噴射割合制御部23は、全燃料噴射量TAUのうちポート噴射弁2が噴射する燃料噴射量Qpに増加量γを加算した値Qp+γが、ポート噴射弁2の補正燃料噴射量Qp1となるように補正する(ステップS303)。そして、ポート噴射弁2は、この燃料噴射量で燃料を噴射する(ステップS304)。
When the actual air-fuel ratio AF1 is larger than the target air-fuel ratio AFa (step S302; Yes), it is assumed that a fuel spray formation defect has occurred in the in-
ポート噴射弁2の燃料噴射量を増加させて燃料を噴射したら、空燃比判定部24は実空燃比AF1を取得して、目標空燃比AFaと比較する(ステップS305)。このときに、実空燃比AF1が目標空燃比AFa以下になっていたら(ステップS305;No)、触媒床温度Tcを所定の基準値と比較する(ステップS308)。この変形例において、前記所定の基準値には、触媒床温度のマップから求めた触媒マップ温度Tcmを用いる。
When the fuel injection amount of the
ここで、ポート噴射弁2の燃料噴射量を増加させて燃料を噴射して、実空燃比AF1が目標空燃比AFa以下になったということは、筒内噴射弁3に何らかの異状があったと推定できる。この記録を、ECU30のメモリに記憶させておけば、点検、修理の際に不具合の原因を特定しやすくなるので好ましい。また、ポート噴射弁2の燃料噴射量を増加させた回数が所定回数以上になったら警告を発して、運転者に対して点検、修理を促すようにしてもよい。
Here, when the fuel injection amount of the
ポート噴射弁2の燃料噴射量を増加させたにもかかわらず実空燃比AF1が目標空燃比AFaよりも大きい場合には(ステップS305;Yes)、ポート噴射弁2にも燃料噴霧形成異常が発生していると推定できるので、筒内噴射弁3の燃料噴射量Qdを増加させる。このため噴射割合制御部23は、全燃料噴射量TAUのうち筒内噴射弁3が噴射する燃料噴射量Qdに、増加量δを加算した値(Qd+δ)がポート噴射弁2の補正燃料噴射量Qd1となるように補正する(ステップS306)。そして、筒内噴射弁3は、この燃料噴射量で燃料を噴射する(ステップS307)。なお、ポート噴射弁の異常を推定したら、その記録をECU30のメモリに記憶させることができる点は、筒内噴射弁3の場合と同様である。
If the actual air-fuel ratio AF1 is larger than the target air-fuel ratio AFa even though the fuel injection amount of the
図10は、燃料噴射量の決定手順を示すフローチャートである。この変形例の本発明に係る内燃機関の制御装置10が備える噴射割合決定部23は、図10のフローチャートに示す手順でポート噴射弁2と筒内噴射弁3との燃料噴射量を決定する。まず、噴射割合決定部23は、内燃機関1の運転条件等からポート噴射弁2と筒内噴射弁3との噴射割合kを決定し、ポート噴射弁2の燃料噴射量Qpと筒内噴射弁3の燃料噴射量Qdとを決定する(ステップS401)。
FIG. 10 is a flowchart showing a procedure for determining the fuel injection amount. The injection
ポート噴射弁2の燃料噴射量Qpを増加させる場合、噴射割合決定部23は、予め定めた増加量γを前記燃料噴射量Qpに加算して、(Qp+γ)をポート噴射弁2の補正燃料噴射量Qp1とする(ステップS402)。次に、筒内噴射弁3の燃料噴射量Qdを増加させる場合、噴射割合決定部23は、予め定めた増加量δを前記燃料噴射量Qd加算して、(Qd+δ)を筒内噴射弁3の補正燃料噴射量Qd1とする(ステップS403)。そして、この補正燃料噴射量Qp1及びQd1により、以後の制御を実行する。
When the fuel injection amount Qp of the
次に、実空燃比AF1が目標空燃比AFa以下であるか否かを比較し(ステップS302)、実空燃比AF1が目標空燃比AFaよりも大きい場合には(ステップS302;Yes)、実空燃比AF1が目標空燃比AFa以下になるまでステップS303〜ステップS307を繰り返し、Qp又はQdの増量を続ける。実空燃比AF1が目標空燃比AFa以下である場合には(ステップS302;No)、触媒床温度Tcを所定の基準値(ここでは触媒床温度のマップから求めた触媒マップ温度Tcm)と比較する(ステップS308)。 Next, it is compared whether or not the actual air-fuel ratio AF1 is equal to or less than the target air-fuel ratio AFa (step S302). If the actual air-fuel ratio AF1 is larger than the target air-fuel ratio AFa (step S302; Yes), the actual air-fuel ratio AF1 is compared. Steps S303 to S307 are repeated until the fuel ratio AF1 becomes equal to or less than the target air-fuel ratio AFa, and the increase in Qp or Qd is continued. When the actual air-fuel ratio AF1 is equal to or lower than the target air-fuel ratio AFa (step S302; No), the catalyst bed temperature Tc is compared with a predetermined reference value (here, the catalyst map temperature Tcm obtained from the catalyst bed temperature map). (Step S308).
触媒床温度Tcを所定の基準値である触媒マップ温度Tcmと比較した結果、触媒床温度Tcが触媒マップ温度Tcm以上である場合は(ステップS308;Yes)、ポート噴射弁2あるいは筒内噴射弁3の燃料噴射量を増量することによって内燃機関1の実空燃比AF1が正常になったにもかかわらず、触媒床温度Tcが上昇している場合である。このまま内燃機関1を運転すると、三元触媒9の昇温により三元触媒9の耐久性を低下させてしまうため、噴射割合制御部23は、全燃料噴射量TAUを一定としてポート噴射弁2の噴射割合を増加させ(ステップS309)、筒内噴射弁3の噴射割合を低下させる。そして、ポート噴射弁2は、この噴射割合で燃料を噴射する(ステップS310)。ポート噴射弁2の噴射割合を増加させるのは、上述したように、ポート噴射を利用する方が触媒床温度Tcを下げるために効果的だからである。
When the catalyst bed temperature Tc is equal to or higher than the catalyst map temperature Tcm as a result of comparing the catalyst bed temperature Tc with the catalyst map temperature Tcm that is a predetermined reference value (step S308; Yes), the
その結果、触媒床温度TcがTcmよりも低くになったら、通常噴射に移行する(ステップS311;No)。これにより、燃料消費を抑えながら、触媒床温度Tcを低下させることができる。また、リーン化した空燃比A/Fも目標空燃比に近づけることができるので、排ガス中におけるHCやCOの増加も抑制することができる。 As a result, when the catalyst bed temperature Tc becomes lower than Tcm, the routine proceeds to normal injection (step S311; No). Thereby, the catalyst bed temperature Tc can be lowered while suppressing fuel consumption. Further, since the lean air-fuel ratio A / F can be brought close to the target air-fuel ratio, an increase in HC and CO in the exhaust gas can also be suppressed.
ポート噴射弁2の噴射割合を増加させても触媒床温度TcがTcm以上であると触媒床温度判定部22が判定した場合(ステップS311;Yes)、噴射割合決定部23は、全燃料噴射量TAUを増加させる。これにより、ポート噴射弁2及び筒内噴射弁3両方の燃料噴射量を増加させる(ステップS312)。そして、ポート噴射弁2は、この噴射割合で燃料を噴射する(ステップS313)。これにより、空燃比A/Fを下げてリッチ化することにより燃焼状態を改善して、排ガス中における未燃HC量を減少させることができる。その結果、排ガス温度を低下させ、触媒床温度Tcを低下させることができる。
When the catalyst bed
全燃料噴射量TAUを増加させた結果、触媒床温度TcがTcmよりも低くなったら(ステップS308;No)、通常噴射に移行する(ステップS314)。触媒床温度TcがTcmよりも高い場合、触媒床温度TcがTcm以下になるまで上記ステップS309〜ステップS313を繰り返す(ステップS308;Yes)。これにより、触媒床温度TcをTcm以下にして、三元触媒9の耐久性低下を抑えることができる。
As a result of increasing the total fuel injection amount TAU, when the catalyst bed temperature Tc becomes lower than Tcm (step S308; No), the routine proceeds to normal injection (step S314). When the catalyst bed temperature Tc is higher than Tcm, the above steps S309 to S313 are repeated until the catalyst bed temperature Tc becomes Tcm or less (step S308; Yes). Thereby, the catalyst bed temperature Tc can be set to Tcm or less, and the durability fall of the three-
実施例2は、ポート噴射弁と筒内噴射弁とを備えるとともに、複数の三元触媒を備える内燃機関において、触媒床温度の上昇した三元触媒が担当する気筒が備える(吸気通路へ燃料を噴射する)ポート噴射弁の噴射割合を増加させることにより、前記三元触媒の触媒床温度を低下させる点に特徴がある。 Example 2 includes a port injection valve and an in-cylinder injection valve, and in an internal combustion engine including a plurality of three-way catalysts, a cylinder in charge of the three-way catalyst whose catalyst bed temperature has increased (provides fuel to the intake passage). It is characterized in that the catalyst bed temperature of the three-way catalyst is lowered by increasing the injection ratio of the port injection valve.
図11は、実施例2に係る内燃機関の制御方法により制御される内燃機関の一例を示す概念図である。図11に示すように、この内燃機関1aは、直列4気筒であり、第1三元触媒91、及び第2三元触媒92を備える。そして、気筒1as1、1as4からの排ガスは、第1及び第2エキゾーストマニホールド(以下エキマニという)81、84を通って第1三元触媒91へ導かれ、ここで浄化される。気筒1as2、1as3からの排ガスは、第2及び第3エキマニ82、83を通って第2三元触媒92へ導かれ、ここで浄化される。
FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating an example of an internal combustion engine controlled by the control method for an internal combustion engine according to the second embodiment. As shown in FIG. 11, the
第1及び第2三元触媒の触媒床温度は、それぞれ第1触媒床温度計401及び第2触媒床温度計402によって測定される。測定された第1及び第2触媒床温度Tc1、Tc2は、実施例2に係る本発明の内燃機関の制御方法に使用される。このように、内燃機関1aは2個の三元触媒を備えるが、実施例2には3個以上の三元触媒を備える内燃機関に対しても適用できる。また、気筒数が2以上の内燃機関に対しても実施例2は適用できる。
The catalyst bed temperatures of the first and second three-way catalysts are measured by a first
図12は、実施例2に係る内燃機関の制御方法の手順を示すフローチャートである。この内燃機関の制御方法は、少なくとも第1〜第4筒内噴射弁31〜34を使用して内燃機関1aを運転する場合に適用され、第1〜第4ポート噴射弁21〜24のみを用いて内燃機関1aを運転する場合には適用されない。また、実施例2に係る内燃機関の制御方法は実施例1に係る内燃機関の制御装置10によって実現できる。このため、内燃機関の制御装置10の構成に関する説明は、適宜図2を参照されたい。
FIG. 12 is a flowchart illustrating a procedure of the control method of the internal combustion engine according to the second embodiment. This internal combustion engine control method is applied when the
実施例2に係る内燃機関の制御方法を実現するにあたり、まず、ECU30が、内燃機関1の機関回転数NE、空燃比A/F等を取得し、内燃機関の負荷KL等を求める(ステップS501)。この負荷KLや機関回転数NE等により、ECU30あるいは内燃機関の制御装置10が備える噴射割合決定部23により、内燃機関1に供給する全燃料噴射量TAUが算出される。
In realizing the control method for the internal combustion engine according to the second embodiment, first, the
実施例2においては、触媒床温度を比較する所定の基準値に、上記補正触媒床耐熱温度Tlc(=Tl−δT)を用いる。次に、触媒床温度判定部22は、第1触媒床温度計401から取得した第1三元触媒91の第1触媒床温度Tc1と、第2触媒床温度計402から取得した第2三元触媒92の第2触媒床温度Tc2とを比較する(ステップS502)。そして、第2触媒床温度Tc2の方が第1触媒床温度Tc1よりも高い場合(ステップS502;Yes)、触媒床温度判定部22は、第2触媒床温度Tc2が補正触媒床耐熱温度Tlc以上であるか否かを判定する(ステップS503)。なお、第1三元触媒91と第2三元触媒92とでは、各気筒の燃焼温度ばらつき等によりいずれか一方の触媒床温度が上昇しやすい場合がある。このような場合には、昇温しやすいほうの三元触媒に対して先に温度低下の制御が実行できるように、三元触媒同士の触媒床温度比較手順(ステップS502)を変更してもよい。
In the second embodiment, the corrected catalyst bed heat resistant temperature Tlc (= Tl−δT) is used as a predetermined reference value for comparing the catalyst bed temperature. Next, the catalyst bed
Tc2がTlcよりも低いとき(ステップS503;No)、第2触媒床温度Tc2は正常であり、異常な温度上昇は発生していないと判断できる。このため、通常噴射に移行する(ステップS508)。Tc2がTlc以上のとき(ステップS503;Yes)、第2触媒床温度Tc2は、耐熱温度のほぼ上限に達していると判断できる。したがって、そのままの状態で運転を続けると、第2三元触媒92の過熱により耐久性を低下させるおそれがある。このため、噴射割合決定部23は触媒床温度判定部22の前記判定結果により、第2三元触媒92の第2触媒床温度Tc2を下げるように制御する。
When Tc 2 is lower than Tlc (step S503; No), it can be determined that the second catalyst bed temperature Tc 2 is normal and no abnormal temperature rise has occurred. For this reason, it transfers to normal injection (step S508). When Tc 2 is equal to or higher than Tlc (step S503; Yes), it can be determined that the second catalyst bed temperature Tc 2 has almost reached the upper limit of the heat-resistant temperature. Thus, continuing the operation as it is, there is a fear of lowering the durability due to overheating of the second three-
具体的には、噴射割合決定部23は、全燃料噴射量TAUを変化させずに、第2ポート噴射弁22、第3ポート噴射弁23(第2三元触媒92に対応するポート噴射弁)の噴射割合を増加させる。ここで、第2ポート噴射弁22、第3ポート噴射弁23は、第2三元触媒92が担当する第2気筒1as2及び第3気筒1as3の第2及び第3吸気通路42、43がそれぞれ備えるものである。そして、第2筒内噴射弁32、第3筒内噴射弁33(第2三元触媒92に対応する筒内噴射弁)の噴射割合を低下させるように燃料噴射量を決定する(ステップS504)。第2、第3ポート噴射弁22、23、及び第2、第3筒内噴射弁32、33は、この噴射割合で燃料を噴射する(ステップS505)。その結果、第2触媒床温度Tc2がTlc以下になったら、通常噴射に移行する(ステップS506;No、ステップS508)。
Specifically, the injection
第2ポート噴射弁22等の噴射割合を増加させても第2触媒床温度Tc2がTlc以上であると触媒床温度判定部22が判定した場合(ステップS506;Yes)、噴射割合決定部23は、全燃料噴射量TAUを増量させることにより、第2、第3ポート噴射弁22、23、及び第2、第3筒内噴射弁32、33の燃料噴射量を増加させる(ステップS507)。そして、第2、第3ポート噴射弁22、23、及び第2、第3筒内噴射弁32、33は、この噴射割合で燃料を噴射する(ステップS508)。これにより、空燃比A/Fを下げてリッチ化できるので、燃焼状態を改善することができる。その結果、排ガス中に含まれる未燃HCの量が減少して排ガス温度が低下するので、第2触媒床温度Tc2を低下させることができる。
When the catalyst bed
全燃料噴射量TAUを増加させた結果、第2触媒床温度Tc2がTlcよりも低くなったら第2及び第3気筒1as2、1as3は通常噴射に移行するとともに(ステップS502;No、ステップS508)、第1三元触媒91の第1触媒床温度Tc1の監視に移行する(ステップS509)。一方、第2触媒床温度Tc2がTlc以上である場合、第2触媒床温度Tc2がTlcよりも低くなるまで上記ステップS503〜ステップS507を繰り返す(ステップS503;Yes)。なお、第2触媒床温度Tc2の低下速度が予め定めた値よりも遅い場合、内燃機関の制御装置10は、全燃料噴射量TAUを増加させ、少なくともポート噴射弁2から噴射するステップ(ステップS506、S507)を繰り返すように制御してもよい。これにより、空燃比A/Fのリッチ化により第2触媒床温度Tc2をより早く低下させることができるので、高温による第2三元触媒92の耐久性低下を抑制することができる。
As a result of increasing the total fuel injection amount TAU, when the second catalyst bed temperature Tc 2 becomes lower than Tlc, the second and third cylinders 1as 2 and 1as 3 shift to normal injection (step S502; No, step S508), the process proceeds to the first monitoring catalyst bed temperature Tc 1 of the first three-way catalyst 9 1 (step S509). On the other hand, the second catalyst bed temperature Tc 2 may be more Tlc, second catalyst bed temperature Tc 2 is repeated step S503~ step S507 until the lower Tlc (step S503; Yes). When the rate of decrease in the second catalyst bed temperature Tc 2 is slower than a predetermined value, the
次に、上記ステップS502において、第1触媒床温度Tc1の方が第2触媒床温度Tc2よりも高いと判定された場合(ステップS502;No)、第2三元触媒92は正常に機能していると判定できる。このため、第2三元触媒92に対応する第2気筒1as2及び第3気筒1as3に対しては、通常噴射で運転する(ステップS508)。次に、触媒床温度判定部22は、第1触媒床温度Tc1が補正触媒床耐熱温度Tlc以上であるか否かを判定する(ステップS509)。第1触媒床温度Tc1が補正触媒床耐熱温度Tlc以上であると判定された場合(ステップS509;Yes)、第1三元触媒91の触媒床温度Tc1を低下させるために、噴射割合決定部23は本発明に係る燃料噴射量の制御を実行する。ここで、第1三元触媒91が担当する内燃機関1aの気筒は、第1気筒1as1、第4気筒1as4である。したがって、噴射割合決定部23の制御対象となる噴射弁は、第1気筒1as1が備える第1ポート噴射弁21、第1筒内噴射弁31、第4気筒1as4が備える第4ポート噴射弁24、第4筒内噴射弁34である。
Next, in the step S502, if the direction of the first catalyst bed temperature Tc 1 is determined to be higher than the second catalyst bed temperature Tc 2 (step S502; No), the second three-
ステップS509以降において噴射割合決定部23が実行する、第1触媒床温度Tc1を低下させる手順(ステップS510〜ステップS513)は、上記ステップS504〜ステップS507と同様なのでその説明を省略する。第1触媒床温度Tc1が補正触媒床耐熱温度Tlcよりも低い場合(ステップS509;No)、通常噴射で燃料を噴射する(ステップS514)とともに、ステップS501に戻って第1及び第2触媒床温度Tc1、Tc2の監視を継続する。
Step S509 the fuel injection
従来は、第1又は第2三元触媒91、92のうち一方が昇温した場合、内燃機関1の全気筒1as1〜1as4に対して供給する全燃料噴射量を増加させていた。このため、燃料消費が大きくなっていた。しかし、実施例2に係る内燃機関の制御装置及び制御方法によれば、三元触媒が担当する気筒に対してのみ、当該気筒に対応するポート噴射弁や筒内噴射弁の燃料噴射割合、あるいは全燃料噴射量を調整する。これにより、触媒床温度を低減して過熱による三元触媒の耐久性低下を抑制するとともに、内燃機関の燃料消費を低減することができる。
Conventionally, when one of the first or second three-
以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置及び制御方法は、ポート噴射弁と筒内噴射弁とを備える内燃機関に適し、昇温した触媒の温度を効率よく低下させることに適している。 As described above, the control apparatus and control method for an internal combustion engine according to the present invention is suitable for an internal combustion engine including a port injection valve and a cylinder injection valve, and is suitable for efficiently reducing the temperature of a heated catalyst. Yes.
1、1a 内燃機関
1s 気筒
2 ポート噴射弁
3 筒内噴射弁
4 吸気通路
5 ピストン
7 排ガス通路
8 エキゾーストマニホールド
9 三元触媒
10、10' 内燃機関の制御装置
10m、10m' 記憶部
10p 処理部
21 燃焼判定部
22 触媒床温度判定部
23 噴射割合制御部
24 空燃比判定部
40 触媒床温度計
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記内燃機関の排ガスを浄化する触媒の触媒床温度に関するパラメータに基づいて、前記触媒床温度が所定の基準値を超えたか否かを判定する触媒床温度判定部と、
前記触媒床温度が前記所定の基準値を超えたときには、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を、前記内燃機関に噴射する燃料の総量を変化させずに前記内燃機関の運転条件によって定められる前記ポート噴射弁の燃料噴射量よりも増加させ、さらに、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を増加させたにもかかわらず前記触媒床温度が前記所定の基準値を超えている場合には、前記内燃機関に噴射する燃料の総量を、前記内燃機関の運転条件によって定められる総燃料噴射量よりも増加させる噴射割合制御部と、
を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の制御装置。 Control an internal combustion engine having a port injection valve and a cylinder injection valve,
A catalyst bed temperature determination unit that determines whether or not the catalyst bed temperature exceeds a predetermined reference value based on a parameter related to a catalyst bed temperature of a catalyst that purifies the exhaust gas of the internal combustion engine;
When the catalyst bed temperature exceeds the predetermined reference value, the fuel injection amount of the port injection valve is determined by the operating condition of the internal combustion engine without changing the total amount of fuel injected into the internal combustion engine. When the catalyst bed temperature exceeds the predetermined reference value even though the fuel injection amount of the injection valve is increased and the fuel injection amount of the port injection valve is increased, the internal combustion engine An injection ratio control unit that increases the total amount of fuel injected into the total fuel injection amount determined by operating conditions of the internal combustion engine ;
A control apparatus for an internal combustion engine, comprising:
前記触媒床温度判定部は、前記触媒のうちいずれか一つの触媒床温度が前記所定の基準値を超えたか否かを判定し、
前記噴射割合制御部は、前記触媒のうちいずれか一つの触媒床温度が前記所定の基準値を超えたときには、前記所定の基準値を超えた前記触媒に対応する前記ポート噴射弁の燃料噴射量を、前記内燃機関の運転条件によって定められる前記ポート噴射弁の燃料噴射量よりも増加させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 When the exhaust gas of the internal combustion engine is purified by a plurality of catalysts, and each of the catalysts purifies exhaust gas discharged from one or more cylinders among the plurality of cylinders included in the internal combustion engine,
The catalyst bed temperature determination unit determines whether or not the catalyst bed temperature of any one of the catalysts exceeds the predetermined reference value,
When the catalyst bed temperature of any one of the catalysts exceeds the predetermined reference value, the injection ratio control unit is configured to perform a fuel injection amount of the port injection valve corresponding to the catalyst that exceeds the predetermined reference value. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the fuel injection amount of the port injection valve determined by operating conditions of the internal combustion engine is increased.
前記触媒床温度が前記所定の基準値を超えたときに、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を、前記内燃機関の運転条件によって定められる前記ポート噴射弁の燃料噴射量よりも増加させるとともに、前記筒内噴射弁の燃料噴射を停止させることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。 The injection ratio control unit
When the catalyst bed temperature exceeds the predetermined reference value, the fuel injection amount of the port injection valve is increased more than the fuel injection amount of the port injection valve determined by operating conditions of the internal combustion engine, and 3. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the fuel injection of the in-cylinder injection valve is stopped.
前記内燃機関の排ガスを浄化する触媒の触媒床温度に関するパラメータに基づいて、前記触媒床温度が所定の基準値を超えたか否かを判定する手順と、
前記触媒床温度が前記所定の基準値を超えたときには、前記ポート噴射弁の燃料噴射量を、前記内燃機関に噴射する燃料の総量を変化させずに前記内燃機関の運転条件によって定められる前記ポート噴射弁の燃料噴射量よりも増加させる手順と、
前記ポート噴射弁の燃料噴射量を増加させたにもかかわらず前記触媒床温度が前記所定の基準値を超えている場合には、前記内燃機関に噴射する燃料の総量を、前記内燃機関の運転条件によって定められる総燃料噴射量よりも増加させる手順と、
を含むことを特徴とする内燃機関の制御方法。 In controlling an internal combustion engine provided with a port injection valve and a cylinder injection valve,
A procedure for determining whether or not the catalyst bed temperature exceeds a predetermined reference value based on a parameter relating to the catalyst bed temperature of a catalyst that purifies exhaust gas of the internal combustion engine;
When the catalyst bed temperature exceeds the predetermined reference value, the fuel injection amount of the port injection valve is determined by the operating condition of the internal combustion engine without changing the total amount of fuel injected into the internal combustion engine. A procedure for increasing the fuel injection amount of the injection valve;
When the catalyst bed temperature exceeds the predetermined reference value even though the fuel injection amount of the port injection valve is increased, the total amount of fuel injected into the internal combustion engine is determined as the operation of the internal combustion engine. A procedure for increasing the total fuel injection amount determined by the conditions;
A control method for an internal combustion engine comprising:
前記触媒のうちいずれか一つの触媒床温度が前記所定の基準値を超えたか否かを判定し、
前記触媒のうちいずれか一つの触媒床温度が前記所定の基準値を超えたときには、前記所定の基準値を超えた前記触媒に対応する前記ポート噴射弁の燃料噴射量を、前記内燃機関の運転条件によって定められる前記ポート噴射弁の燃料噴射量よりも増加させることを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の制御方法。 When the exhaust gas of the internal combustion engine is purified by a plurality of catalysts, and each of the catalysts purifies exhaust gas discharged from one or more cylinders of the plurality of cylinders included in the internal combustion engine,
Determining whether the catalyst bed temperature of any one of the catalysts exceeds the predetermined reference value;
When the catalyst bed temperature of any one of the catalysts exceeds the predetermined reference value, the fuel injection amount of the port injection valve corresponding to the catalyst exceeding the predetermined reference value is determined as the operation of the internal combustion engine. The control method for an internal combustion engine according to claim 4 , wherein the fuel injection amount of the port injection valve determined by conditions is increased.
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