JP4254819B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4254819B2
JP4254819B2 JP2006201563A JP2006201563A JP4254819B2 JP 4254819 B2 JP4254819 B2 JP 4254819B2 JP 2006201563 A JP2006201563 A JP 2006201563A JP 2006201563 A JP2006201563 A JP 2006201563A JP 4254819 B2 JP4254819 B2 JP 4254819B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bank
control
catalyst
rich
lean
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006201563A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008025522A (ja
Inventor
茂樹 宮下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2006201563A priority Critical patent/JP4254819B2/ja
Priority to EP07804637.2A priority patent/EP2044310B1/en
Priority to PCT/IB2007/002106 priority patent/WO2008012646A2/en
Priority to CN2007800039298A priority patent/CN101443541B/zh
Priority to US12/280,372 priority patent/US8141344B2/en
Publication of JP2008025522A publication Critical patent/JP2008025522A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4254819B2 publication Critical patent/JP4254819B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0295Control according to the amount of oxygen that is stored on the exhaust gas treating apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0082Controlling each cylinder individually per groups or banks
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F02D41/1458Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with determination means using an estimation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D2041/0265Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to decrease temperature of the exhaust gas treating apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0802Temperature of the exhaust gas treatment apparatus
    • F02D2200/0804Estimation of the temperature of the exhaust gas treatment apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0814Oxygen storage amount
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/12Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration
    • F02D41/123Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration the fuel injection being cut-off
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1439Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
    • F02D41/1441Plural sensors
    • F02D41/1443Plural sensors with one sensor per cylinder or group of cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F02D41/187Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow using a hot wire flow sensor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

本発明は、複数の気筒群を有する内燃機関において、排気浄化触媒の能力を効果的に発揮させるための制御に関する。
いわゆるV型内燃機関など、複数の気筒群を有する内燃機関において、各気筒群の排気通路上に個別に触媒を配置するとともに、排気通路の合流位置の下流側に触媒を配置した構成の排気浄化装置が知られている。このような排気浄化装置の一例が特許文献1及び2に記載されている。
特開平8−121153号公報 特公平1−27246号公報
上記のような排気浄化装置では、内燃機関の運転状態によって、各触媒の酸素吸蔵量(以下、「OSC(O Storage Capacity)」とも呼ぶ。)が変化する。よって、各触媒のOSCを適切に制御しないと、各触媒の浄化能力を有効に利用することができない。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の運転状態に応じて、各触媒のOSCの状態を適切に制御し、排気浄化能力を効果的に発揮させることを目的とする。
本発明の1つの観点では、複数の気筒群を備える内燃機関の制御装置は、各気筒群に接続された個別排気通路と、前記個別排気通路を接続してなる共通排気通路と、前記個別排気通路上にそれぞれ設けられた第1の触媒と、前記共通排気通路上に設けられた第2の触媒と、各気筒群毎に独立に空燃比を制御可能な空燃比制御部と、を備え、前記空燃比制御部は、1つの気筒群の空燃比をリッチに設定するとともに他の気筒群の空燃比をリーンに設定する気筒群別制御から、全ての気筒群の空燃比を理論空燃比に設定するストイキ制御に切り換えるとき、前記気筒群別制御によりリッチに設定されていた気筒群を所定時間リーンに設定するとともに、前記気筒群別制御によりリーンに設定されていた気筒群を前記所定時間リッチに設定した後、前記ストイキ制御への切り換えを行う。
上記の内燃機関は、例えばV型内燃機関など、複数の気筒を備える気筒群(バンク)を複数備えるものであり、気筒群毎に独立した個別排気通路が設けられる。個別排気通路上には、それぞれ第1の触媒が設けられ、その下流で個別排気通路は合流して共通排気通路を構成する。共通排気通路上には、第2の触媒が設けられている。また、例えばECUなどにより構成される空燃比制御部は、スロットル開度、燃料噴射量などを調整することにより、気筒群毎に独立に空燃比の制御が可能に構成される。
気筒群別制御においては、空燃比制御部は、1つの気筒群の空燃比をリッチに設定するとともに他の気筒群の空燃比をリーンに設定する。これにより、下流の第2の触媒でリッチな排気とリーンな排気が合流し、第2の触媒の昇温が実現される。一方、ストイキ制御では、空燃比制御部は、全ての気筒群の空燃比が理論空燃比(ストイキ)となるように制御する。ここで、内燃機関の制御が、気筒群別制御からストイキ制御に切り換えられるときには、空燃比制御部は、まず、気筒群別制御によりリッチに設定されていた気筒群、即ちリッチ燃焼気筒群を所定時間リーンに設定するとともに、気筒群別制御によりリーンに設定されていた気筒群、即ちリーン燃焼気筒群を前記所定時間リッチに設定する。これにより、各気筒群に対応する第1の触媒の酸素吸蔵量(OSC)は、触媒の浄化機能を最大限に発揮できる中立状態(例えば、OSCが50%程度の状態)に移行する。そして、空燃比制御部は、その後にストイキ制御への切り換えを行う。これにより、その後のストイキ制御において各第1の触媒の浄化性能を有効に活用することができる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
[第1実施形態]
(装置構成)
図1は、本発明の第1実施形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。なお、図1において、実線の矢印は吸排気の流れを示し、破線の矢印は信号の入出力を示す。また、以下の説明では、左右の構成要素を区別する場合には参照符号に添え字「L」又は「R」を付し、左右の構成要素を区別しない場合には添え字を省略する。
内燃機関1は、左右のバンク(気筒群)2にそれぞれ3つずつの気筒(シリンダ)3が設けられたV型6気筒のエンジンとして構成されている。具体的に、左バンク2Lは3つの気筒3Lを備え、右バンク2Rは3つの気筒3Rを備える。
各気筒3に吸気を導くための吸気通路4には、スロットルバルブ11、エアフローメータ12、図示しないエアクリーナなどが設けられている。吸気通路4は吸気マニホールド5に接続されている。スロットルバルブ11は、ECU20からの制御信号CS1に基づいてスロットル開度が制御され、吸気通路4に流れる吸気の流量を制御する。エアフローメータ12は、スロットルバルブ11の下流における吸気流量を検出し、その流量に対応する信号CS3をECU20へ供給する。
各気筒3には、燃料噴射弁13が設けられている。燃料噴射弁13は、ECU20からの制御信号CS2に基づいて、燃料噴射量が制御される。なお、燃料噴射弁13は、ポート噴射型であっても、筒内噴射型であってもよい。
各バンク2L、2Rの排気マニホールド6L、6Rは、それぞれ排気通路7L、7Rに接続されている。排気通路7Lにはスタート触媒15Lが設けられ、排気通路7Rにはスタート触媒15Rが設けられている。排気通路7Lと7Rは、各スタート触媒15L、15Rの下流において合流し、共通排気通路8に接続されている。共通排気通路8には、アンダーフロア(UF)触媒16が設けられている。なお、スタート触媒15及びUF触媒の種類は特に限定されるものではないが、好適な例では、スタート触媒15として三元触媒を、UF触媒16としてNOx吸蔵還元触媒を使用することができる。
ECU20は、内燃機関1の各部を制御する。特にECU20は、本発明における空燃比制御部として機能し、後述するように、気筒群別リッチ/リーン制御、ストイキ制御及び燃料カットなどの内燃機関1の運転状態に応じて各気筒群2の空燃比(A/F)を制御する。なお、ECU20は、エアフローメータ12から出力される検出信号CS3などに基づいて、制御信号CS1及びCS2を出力し、スロットルバルブ11の開度及び燃料噴射弁13からの燃料噴射量などを調整することにより、各バンク2の空燃比を制御する。
排気通路7R、7Lは本発明における個別排気通路に相当する。また、スタート触媒15は本発明における第1の触媒に相当し、UF触媒16は本発明における第2の触媒に相当する。
(触媒昇温制御)
次に、第1実施形態による触媒昇温制御について説明する。第1実施形態では、内燃機関の運転状態が、バンク別リッチ/リーン制御(以下、「バンク別RL制御」と記す。)から、ストイキ運転に移行する際に、各バンク2の空燃比を制御するものである。具体的には、バンク別RL制御は、一方のバンク2の空燃比をリッチに設定するとともに、他方のバンク2の空燃比をリーンに設定し、リッチな排気とリーンな排気を共通排気通路8上のUF触媒16で合流させることにより、UF触媒を昇温する。一方、ストイキ運転とは、左右のバンク2の空燃比をともに理論空燃比(ストイキ)に維持して内燃機関を運転することをいう。
バンク別RL制御中には、一方のバンクの空燃比がリッチに設定されるため、当該バンク(以下、「リッチ燃焼バンク」と呼ぶ。)の酸素吸蔵量(OSC)は最小となっている。同時に、他方のバンクの空燃比はリーンに設定されるため、当該バンク(以下、「リーン燃焼バンク」と呼ぶ。)の酸素吸蔵量は最大となっている。その後、バンク別RL制御からストイキ運転に移行したときには、スタート触媒15の活性を最大とするために、各バンク2の空燃比を迅速に中立状態、具体的には酸素吸蔵量が約50%の状態にすることが要求される。そこで、本実施形態では、バンク別RL制御からストイキ運転に運転状態が移行する際には、まず所定時間にわたって一時的に、リッチ燃焼バンクの空燃比をリーンに設定するとともにリーン燃焼バンクの空燃比をリッチに設定する。
図2に、本実施形態による触媒昇温制御のタイミングチャート例を示す。図2において、時刻t1まではバンク別RL制御が行われており、時刻t2以降はストイキ運転が行われる。
本例では、右バンク2Rがリーン燃焼バンクであるので、右スタート触媒15RのA/Fはリーンになっており、右スタート触媒15RのOSCは最大(100%)となっている。一方、左バンク2Lがリッチ燃焼バンクであるので、左スタート触媒15LのA/Fはリッチになっており、左スタート触媒15LのOSCは最小(0%)となっている。なお、UF触媒16は、共通排気通路8上に配置されているので、そのOSCは50%前後となっている。
時刻t1でバンク別RL制御からストイキ運転に移行する際には、まず、ECU20は、リーン燃焼バンクである右バンク2R側の右スタート触媒15Rを、時刻t2までの所定時間にわたり一時的に所定のリッチなA/Fとする。これにより、右スタート触媒15RのOSCは、100%から50%程度まで低下する。これにより、時刻t2において右スタート触媒15Rは、触媒活性の高い中立状態、即ち、OSCが50%程度の状態となる。こうして、右スタート触媒15Rを中立状態とした時刻t2以降、ECU20は右バンク2R側のA/Fをストイキに設定し、ストイキ運転を行う。
同様に、ECU20は、時刻t1において、リッチ燃焼バンクである左バンク2L側の左スタート触媒15Lを、時刻t2までの所定時間にわたり一時的に所定のリーンなA/Fとする。これにより、左スタート触媒15LのOSCは、0%から50%程度まで上昇し、時刻t2において左スタート触媒15Lは、触媒活性の高い中立状態となる。こうして、左スタート触媒15Lを中立状態とした時刻t2以降、ECU20は左バンク2L側のA/Fをストイキに設定し、ストイキ運転を行う。
なお、上記の所定時間、即ち、時刻t1〜t2までの時間と、その時間における所定のリッチなA/Fは、当該所定時間後にスタート触媒のOSCがほぼ50%程度になるように決定される。
図3に、本実施形態による触媒昇温制御のフローチャートを示す。この制御は、ECU20が予め内部に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
まず、ECU20は、バンク別RL制御の実行条件が成立しているか否かを判定し(ステップS1)、成立している場合には、バンク別RL制御を実行する(ステップS2)。
次に、ECU20は、ストイキ運転に移行する条件が成立したか否かを判定し(ステップS3)、成立しない場合にはステップS2のバンク別RL制御を継続する。一方、ストイキ運転に移行する条件が成立した場合(ステップS3;Yes)、ECU20は、リッチ燃焼バンク側のA/Fをリーンに設定するとともに、リーン燃焼バンク側のA/Fをリッチに設定する(ステップS4)。そして、ECU20は、所定時間(図2における時刻t1とt2の間の時間)が経過すると(ステップS5;Yes)、両バンクのA/Fをストイキに設定し、ストイキ運転を行う(ステップS6)。
このように、本実施形態では、内燃機関の運転状態をバンク別RL制御からストイキ運転に移行するときに、一時的に、リッチ燃焼バンクのA/Fをリーンに、リーン燃焼バンクのA/Fをリッチに設定することにより、各バンク2のスタート触媒15をともに中立状態とすることができる。よって、その後のストイキ運転開始時から、スタート触媒15の排気浄化能力を最大限に発揮させることができる。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態における内燃機関の制御装置の構成は、図1に示した第1実施形態のものと同様であるので、説明は省略する。
第2実施形態では、内燃機関1の運転状態が燃料カット状態から上述のバンク別RL制御に移行する際に、所定時間(以下、「平均リッチ期間」とも呼ぶ。)にわたり、2つのスタート触媒15の平均A/Fをリッチとして、下流のUF触媒16を中立状態にするものである。ここで、燃料カットとは、車両の減速時、例えば内燃機関の回転数が所定値以下でアクセル開度がゼロである場合などに、燃料噴射弁13からの燃焼噴射を停止する制御をいう。また、ここでの「中立状態」とは、前述と同様にUS触媒16のOSCが約50%程度となる状態をいう。
図4に、第2実施形態による触媒昇温制御のタイミングチャート例を示す。図4において、時刻t3以前は内燃機関1は燃料カット状態であり、左右のバンク2のA/Fはともにリーン状態であり、左右のスタート触媒15のOSCはともに最大(100%)である。よって、左右のスタート触媒15の下流にあるUF触媒16に流れる排気のA/Fもリーンであり、UF触媒16のOSCも最大となっている。
時刻t3で燃料カットからの復帰条件が成立し、燃料カット信号がオフとなると、ECU20は、以後のバンク別RL制御においてリーン燃焼バンクとなる右バンク2RのA/Fをストイキよりも多少リーン側(例えばA/F=15)に設定する。また、以後のバンク別RL制御においてリッチ燃焼バンクとなる左バンク2LのA/Fを強リッチ(例えばA/F=11)に設定する。そして、所定時間が経過した時刻t5において、ECU20は、バンク別RL制御を実行し、右バンク2RのA/Fをリーン(例えばA/F=17)に設定するとともに左バンク2LのA/Fをリッチ(例えばA/F=12)に設定する。
これにより、時刻t3〜t5の間では、UF触媒16のA/Fはリーンからストイキを経てリッチへと変化し、UF触媒16のOSCは50%程度となる。即ち、UF触媒16は、活性の高い中立状態となる。よって、その後のバンク別RL制御ではUF触媒16の能力を有効に発揮させることができる。
なお、燃料カット後にバンク別RL制御を行う際、時刻t3〜t5の所定時間内に左右バンクともA/Fをリッチに設定すればUF触媒16をより迅速に中立状態に移行させることができる。しかし、そうすると、リーン燃焼バンクのスタート触媒(本例ではスタート触媒15R)は、一旦リッチになった後、バンク別RL制御で再度リーンに戻ることとなるので、不要な熱を発生し、触媒の熱劣化及び燃費の悪化という不具合を起こす。また、一旦リッチになっている間にOSCは100%より低下するため、バンク別RL制御開始時にスタート触媒15RがOSCを100%に戻すように酸素を吸蔵するので、その間はUF触媒16へ流れる排気ガスのA/Fはその分リッチになってしまうという不具合も生じる。そこで、本実施形態では、後のバンク別RL制御におけるリーン燃焼バンクのA/Fをリッチにせず、ストイキに近いリーン状態に保ち、リッチ燃焼バンク側のA/Fを強リッチにしてトータルのA/F(平均A/F)をリッチにする手法を採用している。
図5に、第2実施形態による触媒昇温制御のフローチャートを示す。この制御は、ECU20により実行される。
まず、ECU20は、燃料カット条件が成立したか否かを判定し(ステップS11)、成立した場合には燃料カットを実行する(ステップS12)。次に、ECU20はバンク別RL制御の実行条件が成立したか否かを判定し(ステップS13)、成立しない場合はステップS12の燃料カットを継続する。バンク別RL制御の実行条件が成立した場合(ステップS13;Yes)、ECU20は、一方のバンク2、即ち、後のバンク別RL制御においてリッチ燃焼バンクとなる方のバンク2のA/Fをリッチに設定するとともに、他方のバンク2、即ち、後のバンク別RL制御においてリーン燃焼バンクとなる方のバンク2のA/Fをリーンに設定する(ステップS14)。そして、所定時間(図4における時刻t3〜t5の時間)が経過すると(ステップS15;Yes)、ECU20はバンク別RL制御を実行する(ステップS16)。即ち、本例ではECU20は、リーン燃焼バンクであるバンク2RのA/Fをリーンに設定し、リッチ燃焼バンクであるバンク2LのA/Fをリッチに設定する。
以上のように、第2実施形態では、内燃機関の運転状態が燃料カット状態からバンク別RL制御へと移行する際、所定時間にわたって左右バンクの平均A/Fをリッチに設定することにより、下流のUF触媒16を中立状態にする。これにより、その後にバンク別RL制御を開始したときにUF触媒16の浄化能力を効果的に利用することができる。
なお、実際には、ECU20は、予め用意されたリッチ/リーン運転マップを参照してスロットル開度、燃料噴射量などを調整することにより、各バンクのA/Fを制御する。その場合、通常は、ある特定のリッチ及びリーンなA/F値の組合せに対応する複数の運転マップがECU20内に予め用意される。例えば、A/F値が「12」と「17」の運転マップと、A/F値が「11」と「18」の運転マップなどの複数の運転マップが用意される。複数の運転マップが用意される理由は、異なる運転マップを使用することにより、UF触媒16の加熱量を変えることができるからである。
このように、複数のリッチ/リーン運転マップがECU20に記憶されている場合、上記の第2実施形態における平均リッチ期間の制御は、複数の運転マップに属するA/F値の組合せを用いることができる。例えば、上記のように、A/F値が「12」と「17」の運転マップと、A/F値が「11」と「18」の運転マップが用意されている場合、ECU20は所定時間、即ち図4における平均リッチ期間(時刻t3〜t5の間)は、リッチ側としてA/F値が「11」の運転マップ、リーン側としてA/F値が「17」のマップを利用することができる。こうすることにより、本実施形態の平均リッチ期間の制御を行うためだけに、専用の運転マップを用意し、ECU20に記憶しておく必要が無くなる。
[第3実施形態]
(装置構成)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図6に、第3実施形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。第3実施形態による内燃機関の制御装置は、基本的な構造は図1に示す第1及び第2実施形態の内燃機関の制御装置と同様であるが、以下の点が異なる。まず、左バンク2Lにはターボチャージャー22が設けられている。これに伴い、吸気通路4はスロットルバルブ11の下流で分岐路4aと4cに分岐している。分岐路4aはターボチャージャー22のコンプレッサ22aを介して通路4bに接続され、通路4bはインタークーラー18に接続されている。一方、右バンク2Rにはターボチャージャーは設けられておらず、分岐路4cが直接インタークーラー18に接続されている。インタークーラー18は、吸気マニホールド5に接続されている。
また、バンク2Lの排気マニホールド6Lはターボチャージャー22のタービン22bに接続されるとともに、連通路17を通じて右バンク2Rの排気通路7Rに接続されている。
さらに、各バンク2の排気通路7上には、スタート触媒15の下流に制御弁25が設けられている。制御弁25は、連通路17とともに動作して、各排気通路7を流れる排気の流量を制御する役割を有する。具体的には、制御弁25R、25Lの両方を開状態とした場合、各バンク2からの排気は各排気通路を流れる。一方、制御弁25Lを閉状態、制御弁25Rを開状態とすると、図6に示すように、左バンク2Lの排気は排気通路7Lを流れず、連通路17を通じて右バンク2R側の排気通路7Rを流れる。逆に、制御弁25Lを開状態、制御弁25Rを閉状態とすれば、右バンク2Rの排気は排気通路7Rを流れず、連通路17を通じて左バンク2L側の排気通路7Lを流れる。各制御弁25L、25Rへは、ECU20から制御信号CS4、CS5が供給され、弁の開閉が制御される。
上記以外の点は、図1に示す内燃機関の制御装置と同様である。なお、連通路17、制御弁25L、25R及びECU20は、本発明における流量制御部として動作する。
(触媒昇温制御)
次に、第3実施形態による触媒昇温制御について説明する。本実施形態では、内燃機関1の運転状態がバンク別RL制御から燃料カットに移行する際には、リーン燃焼バンク側の排気通路7への排気流量を、リッチ燃焼バンク側の排気通路7への排気流量より大きくする。
バンク別RL制御の実行中は、リーン燃焼バンク側のスタート触媒15のOSCは最大(100%)であり、リッチ燃焼バンク側のスタート触媒15のOSCは最小(0%)となっている。ここで、燃料カットが実施されると、リーンな排気が両方のバンクの排気通路に流れるため、リッチ燃焼バンク側のスタート触媒のOSCが最小から最大へと増加し、余計な発熱により触媒の劣化などの不具合が生じる。そこで、バンク別RL制御から燃料カットへ移行する際には、リーン燃焼バンク側への排気流量が大きくなるように排気流量の調整を行う。これにより、リッチ燃焼バンク側への排気流量が少なくなり、上記のような発熱を低減することができる。実際には、排気流量の調整は、ECU20が制御信号CS4、CS5を制御弁25L、25Rに供給することにより行われる。
図7に、本実施例による触媒昇温制御のタイミングチャート例を示す。時刻t6以前は内燃機関はバンク別RL制御が実施されており、時刻t6以降は燃料カットが実施される。時刻t6以前は、バンク別RL制御が行われており、リーン燃焼バンク2RのA/Fはリーンであり、対応するスタート触媒15RのOSCは最大(100%)である。また、リッチ燃焼バンク2LのA/Fはリッチであり、対応するスタート触媒15LのOSCは最小(0%)である。UF触媒16のOSCは中立状態(約50%)に維持されている。また、燃料カット信号はオフであり、左右の制御弁25L、25Rはともに開状態となっている。よって、各バンク2からの排気は各排気通路7へそれぞれ流れている。
時刻t6で燃料カット条件が成立し、燃料カット信号がオンになると、ECU20は、左側の制御弁25Lを閉状態とする。これにより、前述のように、左バンク2Lの排気は連通路17を通じて右バンク2Rの排気通路7Rへ流入する。左右いずれのバンクにおいても、燃料カット実施後の排気はリーン状態である。しかし、制御弁25L、25Rの制御により、リーン状態の排気は全てリーン燃焼バンク2R側の排気通路7Rへ流れることになる。こうして、リーンな排気がリッチ燃焼バンク2L側のスタート触媒15Lへ流れ込み、発熱が生じることが抑制できる。また、リッチ燃焼バンク2L側のA/Fはリッチ状態に維持され、スタート触媒15LのOSCも最小に維持されるので、燃料カットからの復帰時には、直ちにバンク別RL制御を再開することができる。
図8に、第3実施形態による触媒昇温制御のフローチャートを示す。この制御は、ECU20により実施される。
まず、ECU20は、バンク別RL制御の実行条件が成立したか否かを判断し(ステップS21)、成立した場合は、バンク別RL制御を実行する(ステップS22)。次に、ECU20は、燃料カット条件が成立したか否かを判定し(ステップS23)、成立しない場合はバンク別RL制御を継続する。一方、燃料カット条件が成立した場合(ステップS23;Yes)、ECU20は制御弁25を制御し、リーン燃焼バンク側の排気通路の排気流量がリッチ燃焼バンク側の排気通路の排気流量より大きくなるようにする(ステップS24)。そして、ECU20は燃料カットの終了条件が成立したか否かを判定し(ステップS25)、成立した場合には、燃料カットを終了してバンク別RL制御に復帰する。
以上のように、本実施形態では、バンク別RL制御から燃料カットに移行する際には、リーン燃焼バンク側の排気通路の排気流量がリッチ燃焼バンク側の排気通路の排気流量より大きくなるように、より好適には、リッチ燃焼バンク側の排気が全てリーン燃焼側排気通路に流れるように排気流量を制御するので、燃料カット中にリッチ燃焼バンク側のスタート触媒の発熱を防止することができるとともに、燃料カットからバンク別RL制御への復帰を円滑に行うことが可能となる。
第1実施形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。 第1実施形態による触媒昇温制御のタイミングチャート例である。 第1実施形態による触媒昇温制御のフローチャートである。 第2実施形態による触媒昇温制御のタイミングチャート例である。 第2実施形態による触媒昇温制御のフローチャートである。 第3実施形態による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。 第3実施形態による触媒昇温制御のタイミングチャート例である。 第3実施形態による触媒昇温制御のフローチャートである。
符号の説明
1 内燃機関(エンジン)
2L、2R バンク(気筒群)
3L、3R 気筒
4 吸気通路
5 吸気マニホールド
6 排気マニホールド
7L、7R 排気通路
8 共通排気通路
15L、15R スタート触媒
16 UF触媒

Claims (1)

  1. 複数の気筒群を備える内燃機関の制御装置であって、
    各気筒群に接続された個別排気通路と、
    前記個別排気通路を接続してなる共通排気通路と、
    前記個別排気通路上にそれぞれ設けられた第1の触媒と、
    前記共通排気通路上に設けられた第2の触媒と、
    各気筒群毎に独立に空燃比を制御可能な空燃比制御部と、を備え、
    前記空燃比制御部は、1つの気筒群の空燃比をリッチに設定するとともに他の気筒群の空燃比をリーンに設定する気筒群別制御から、全ての気筒群の空燃比を理論空燃比に設定するストイキ制御に切り換えるとき、前記気筒群別制御によりリッチに設定されていた気筒群を所定時間リーンに設定するとともに、前記気筒群別制御によりリーンに設定されていた気筒群を前記所定時間リッチに設定した後、前記ストイキ制御への切り換えを行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
JP2006201563A 2006-07-25 2006-07-25 内燃機関の制御装置 Expired - Fee Related JP4254819B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006201563A JP4254819B2 (ja) 2006-07-25 2006-07-25 内燃機関の制御装置
EP07804637.2A EP2044310B1 (en) 2006-07-25 2007-07-25 Control apparatus and control method of an internal combustion engine
PCT/IB2007/002106 WO2008012646A2 (en) 2006-07-25 2007-07-25 Control apparatus and control method of an internal combustion engine
CN2007800039298A CN101443541B (zh) 2006-07-25 2007-07-25 内燃发动机的控制装置和控制方法
US12/280,372 US8141344B2 (en) 2006-07-25 2007-07-25 Control apparatus and control method of an internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006201563A JP4254819B2 (ja) 2006-07-25 2006-07-25 内燃機関の制御装置

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008189700A Division JP4356795B2 (ja) 2008-07-23 2008-07-23 内燃機関の制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008025522A JP2008025522A (ja) 2008-02-07
JP4254819B2 true JP4254819B2 (ja) 2009-04-15

Family

ID=38904583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006201563A Expired - Fee Related JP4254819B2 (ja) 2006-07-25 2006-07-25 内燃機関の制御装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8141344B2 (ja)
EP (1) EP2044310B1 (ja)
JP (1) JP4254819B2 (ja)
CN (1) CN101443541B (ja)
WO (1) WO2008012646A2 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5087418B2 (ja) 2008-02-05 2012-12-05 株式会社荏原製作所 ターボ真空ポンプ
JP4924646B2 (ja) * 2009-03-31 2012-04-25 株式会社デンソー 内燃機関の排気浄化装置
US10570844B2 (en) * 2012-01-18 2020-02-25 Ford Global Technologies, Llc Air/fuel imbalance monitor
JP6314870B2 (ja) * 2014-04-25 2018-04-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6965614B2 (ja) * 2017-07-21 2021-11-10 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6926968B2 (ja) * 2017-11-08 2021-08-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP7044045B2 (ja) * 2018-12-07 2022-03-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP7393176B2 (ja) * 2019-09-30 2023-12-06 株式会社Subaru 排気ガス浄化装置
DE102023105443A1 (de) 2023-03-06 2024-09-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Katalysatoreinrichtung, Katalysatoreinrichtung, Verbrennungskraftmaschine, Steuerungsverfahren zum Steuern der Verbrennungskraftmaschine und Kraftfahrzeug

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6427246A (en) 1987-07-22 1989-01-30 Hitachi Ltd Semiconductor unit and manufacture
JPH08121153A (ja) 1994-10-25 1996-05-14 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
JP3355842B2 (ja) 1995-01-06 2002-12-09 三菱自動車工業株式会社 内燃エンジンの排気浄化触媒装置及び排気浄化触媒の温度検出装置
US5724809A (en) 1995-06-12 1998-03-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Device for determining deterioration of a catalytic converter for an engine
JP3767062B2 (ja) * 1997-02-07 2006-04-19 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
JP3264226B2 (ja) * 1997-08-25 2002-03-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US6336320B1 (en) * 1998-07-10 2002-01-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification device for an internal combustion engine
JP3890775B2 (ja) 1998-10-13 2007-03-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
JP3496572B2 (ja) 1999-04-30 2004-02-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2004218541A (ja) 2003-01-15 2004-08-05 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
US7003944B2 (en) 2003-03-27 2006-02-28 Ford Global Technologies, Llc Computing device to generate even heating in exhaust system
US7367180B2 (en) * 2004-03-05 2008-05-06 Ford Global Technologies Llc System and method for controlling valve timing of an engine with cylinder deactivation
JP4254652B2 (ja) 2004-08-09 2009-04-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP4470661B2 (ja) 2004-09-09 2010-06-02 株式会社デンソー 排出ガスセンサの異常診断装置
GB0421168D0 (en) * 2004-09-23 2004-10-27 Ford Global Tech Llc An emission control system for an engine
JP2006118433A (ja) 2004-10-21 2006-05-11 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の排気浄化装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20090031706A1 (en) 2009-02-05
US8141344B2 (en) 2012-03-27
WO2008012646A3 (en) 2008-03-27
EP2044310A2 (en) 2009-04-08
EP2044310B1 (en) 2014-12-10
JP2008025522A (ja) 2008-02-07
CN101443541B (zh) 2012-01-04
CN101443541A (zh) 2009-05-27
WO2008012646A2 (en) 2008-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4254819B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP5024459B2 (ja) 過給機付き内燃機関の排気浄化装置
JP5382213B2 (ja) 内燃機関及び内燃機関の制御装置
US8099948B2 (en) Exhaust system of internal combustion engine
JP2004124758A (ja) 火花点火式エンジンの制御装置
JP2007239493A (ja) 過給機付き内燃機関
US20160326933A1 (en) Control device for internal combustion engine
JP2010084599A (ja) 火花点火式エンジンの制御装置
JP4650325B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4356795B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP4127295B2 (ja) 内燃機関のスロットル弁制御装置
JP2008240675A (ja) 内燃機関の制御装置
JP5141430B2 (ja) 内燃機関の排気制御装置及び排気制御方法
JP2008025525A (ja) 内燃機関の制御装置
JP6589939B2 (ja) エンジンの排気浄化装置
JP2009174364A (ja) エンジン制御装置
JP3912488B2 (ja) 多気筒内燃機関の空燃比制御装置
JP2008025527A (ja) 内燃機関の制御装置
JP4400382B2 (ja) 内燃機関の排気浄化システム
JP2009209840A (ja) エンジンの排気浄化装置
JP2007231792A (ja) 内燃機関の空燃比制御装置
JP2018155175A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2021127701A (ja) ガスセンサの異常診断装置
JP2015086707A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2010151099A (ja) エンジン制御装置及び方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080527

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080603

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080723

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090106

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090119

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120206

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120206

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120206

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130206

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130206

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140206

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees