JP4327768B2 - Oxygen supply device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の酸素供給装置に関する。 The present invention relates to an oxygen supply device for an internal combustion engine.
特許文献1には、内燃機関の排気管内に配置された三元触媒の温度を上昇させるために、三元触媒上流の排気ポートに空気を供給する二次空気供給装置が開示されている。この二次空気供給装置から三元触媒上流の排気ポートに空気が供給されると、供給された空気中の酸素が排気ガス中の未燃燃料と反応し、そのときに発生する反応熱でもって排気ガスの温度が上昇せしめられ、この温度上昇せしめられた排気ガスによって三元触媒の温度が上昇せしめられる。 Patent Document 1 discloses a secondary air supply device that supplies air to an exhaust port upstream of the three-way catalyst in order to increase the temperature of the three-way catalyst disposed in the exhaust pipe of the internal combustion engine. When air is supplied from the secondary air supply device to the exhaust port upstream of the three-way catalyst, oxygen in the supplied air reacts with unburned fuel in the exhaust gas, and with the reaction heat generated at that time. The temperature of the exhaust gas is raised, and the temperature of the three-way catalyst is raised by the exhaust gas raised in temperature.
また、特許文献1のように三元触媒の温度を上昇させるために三元触媒上流の排気ポートに空気を供給するときに、排気ガス中の未燃燃料が多ければ、二次空気供給装置から排気ポートに供給された空気中の酸素と排気ガス中の未燃燃料との反応により発生する熱量が多くなり、その分、三元触媒の温度を速やかに上昇させることができる。そこで、特許文献1では、三元触媒の温度を上昇させるために二次空気供給装置から三元触媒上流の排気ポートに空気を供給するときには、燃料噴射弁から噴射される燃料を増量することによって、排気ガス中の未燃燃料を多くするようにしている。 Further, when supplying air to the exhaust port upstream of the three-way catalyst to increase the temperature of the three-way catalyst as in Patent Document 1, if there is a large amount of unburned fuel in the exhaust gas, the secondary air supply device The amount of heat generated by the reaction between oxygen in the air supplied to the exhaust port and unburned fuel in the exhaust gas increases, and accordingly, the temperature of the three-way catalyst can be quickly raised. Therefore, in Patent Document 1, when air is supplied from the secondary air supply device to the exhaust port upstream of the three-way catalyst in order to increase the temperature of the three-way catalyst, the amount of fuel injected from the fuel injection valve is increased. The amount of unburned fuel in the exhaust gas is increased.
ところで、特許文献1に記載の二次空気供給装置は、電動式のエアポンプを有し、このエアポンプから排気ポートに空気が供給されるのであるが、この場合、エアポンプから排気ポートに空気を供給するべくエアポンプに電力を供給してからエアポンプが定格量の空気を吐出するようになるまでには時間がかかり、また、エアポンプからの空気が実際に排気ポートに供給されるまでにも時間がかかる。ここで、エアポンプに電力が供給され始まったと同時に燃料噴射弁から噴射される燃料を増量し始めてしまうと、エアポンプから排気ポートに実際に供給される空気の量が十分な量にならないうちに、排気ガス中の未燃燃料の量が多くなってしまう。したがって、これによると、空気と反応せずに排気ガス中に残る未燃燃料が多くなり、未燃燃料が大気中に放出されてしまうおそれがある。 By the way, the secondary air supply device described in Patent Document 1 has an electric air pump, and air is supplied from the air pump to the exhaust port. In this case, air is supplied from the air pump to the exhaust port. Therefore, it takes time for the air pump to discharge the rated amount of air after supplying power to the air pump, and it takes time for the air from the air pump to be actually supplied to the exhaust port. Here, if the amount of fuel injected from the fuel injection valve begins to increase at the same time as the supply of power to the air pump begins, the amount of air actually supplied from the air pump to the exhaust port will not be sufficient. The amount of unburned fuel in the gas will increase. Therefore, according to this, the amount of unburned fuel remaining in the exhaust gas without reacting with air increases, and the unburned fuel may be released into the atmosphere.
そこで、特許文献1では、エアポンプに電力が供給され始まったとしても、エアポンプから排気ポートに実際に供給される空気が十分な量となるまで、燃料噴射弁から噴射される燃料の増量を待機するようにしている。 Therefore, in Patent Document 1, even if electric power starts to be supplied to the air pump, an increase in the amount of fuel injected from the fuel injection valve is waited until a sufficient amount of air is actually supplied from the air pump to the exhaust port. I am doing so.
ところで、上述したように、特許文献1では、三元触媒の温度を上昇させる場合において、燃料噴射弁から噴射される燃料の増量を開始するタイミングを決定するとき、エアポンプに電力が供給されてからエアポンプから排気ポートに供給される空気の量が十分な量となるまでの時間しか考慮していない。しかしながら、実際には、燃料噴射弁から噴射される燃料の量を増量し始めてから、未燃燃料を多く含む排気ガスが排気ポートに到達するまでにも時間がかかる。 Incidentally, as described above, in Patent Document 1, in the case where the temperature of the three-way catalyst is increased, when the timing for starting the increase of the fuel injected from the fuel injection valve is determined, power is supplied to the air pump. Only the time until the amount of air supplied from the air pump to the exhaust port becomes a sufficient amount is considered. However, in practice, it takes time from the start of increasing the amount of fuel injected from the fuel injection valve until the exhaust gas containing a large amount of unburned fuel reaches the exhaust port.
したがって、エアポンプから排気ポートに供給される空気の量が十分な量となったときに、燃料噴射量を増量し始めたのでは、エアポンプから排気ポートに供給される空気が無駄になってしまう。 Therefore, when the amount of air supplied from the air pump to the exhaust port becomes a sufficient amount, if the fuel injection amount starts to increase, the air supplied from the air pump to the exhaust port is wasted.
こうした事情に鑑み、本発明の目的は、排気ガス中の未燃燃料を増量すると共に排気ガス中に酸素を供給し、これら排気ガス中の未燃燃料と酸素とを反応させる場合において、排気ガス中の未燃燃料も排気ガス中に供給された酸素も無駄にすることなく、これら未燃燃料と酸素とを反応させることにある。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to increase the amount of unburned fuel in the exhaust gas, supply oxygen into the exhaust gas, and react the unburned fuel in the exhaust gas with oxygen. The unburned fuel and oxygen supplied to the exhaust gas are allowed to react with oxygen without wasting them.
上記課題を解決するために、1番目の発明では、燃料を供給する燃料供給手段と、酸素を供給する酸素供給手段とを具備し、前記燃料供給手段から供給される燃料と前記酸素供給手段から供給される酸素とを所定の合流地点で合流させてこれら燃料と酸素とを反応させ、該反応によって発生する熱でもって排気通路内に配置されている触媒の温度を上昇させる内燃機関の酸素供給装置において、上記触媒の温度を上昇させるべきときには、上記燃料供給手段から最初に供給された燃料と上記酸素供給手段から最初に供給された酸素とが上記所定の合流地点に略同時に到達するように上記燃料供給手段から燃料を供給し始めるタイミングと上記酸素供給手段から酸素を供給し始めるタイミングとの少なくとも一方を制御する。 In order to solve the above-mentioned problems, in a first aspect of the invention, a fuel supply means for supplying fuel and an oxygen supply means for supplying oxygen are provided, and the fuel supplied from the fuel supply means and the oxygen supply means Oxygen supply for an internal combustion engine that joins oxygen to be supplied at a predetermined joining point to react these fuel and oxygen, and raises the temperature of the catalyst disposed in the exhaust passage with heat generated by the reaction. In the apparatus, when the temperature of the catalyst is to be raised, the fuel first supplied from the fuel supply means and the oxygen supplied first from the oxygen supply means reach the predetermined joining point almost simultaneously. At least one of a timing for starting to supply fuel from the fuel supply means and a timing for starting to supply oxygen from the oxygen supply means is controlled.
2番目の発明では、1番目の発明において、上記酸素供給手段が酸素を吐出するポンプと該ポンプを所定の接続地点で上記触媒上流の排気通路に接続する酸素供給管とを有する手段であって上記触媒の温度を上昇させるべきときには上記ポンプから酸素供給管を介して上記触媒上流の排気通路に酸素を供給する手段であり、上記触媒の温度を上昇させるべきときには、上記酸素供給手段から最初に供給された酸素が上記所定の合流地点に到達するタイミングが上記ポンプの吐出圧と上記酸素供給管の流抵抗と上記ポンプから上記所定の接続地点までの酸素供給管内の容積と上記触媒上流の排気通路内の圧力との少なくとも1つに基づいて推定される。 According to a second invention, in the first invention, the oxygen supply means includes a pump for discharging oxygen and an oxygen supply pipe for connecting the pump to an exhaust passage upstream of the catalyst at a predetermined connection point. When the temperature of the catalyst is to be increased, oxygen is supplied from the pump to the exhaust passage upstream of the catalyst via an oxygen supply pipe. When the temperature of the catalyst is to be increased, the oxygen supply means first The timing at which the supplied oxygen reaches the predetermined joining point is the discharge pressure of the pump, the flow resistance of the oxygen supply pipe, the volume in the oxygen supply pipe from the pump to the predetermined connection point, and the exhaust gas upstream of the catalyst. It is estimated based on at least one of the pressure in the passage.
3番目の発明では、2番目の発明において、上記ポンプが空気を吐出するエアポンプである。 According to a third aspect, in the second aspect, the pump is an air pump that discharges air.
4番目の発明では、1〜3番目の発明のいずれか1つにおいて、上記燃料供給手段が内燃機関の燃焼室に燃料を供給する燃料噴射弁であって、上記触媒の温度を上昇させるべきときには通常の量よりも多い量の燃料を噴射する燃料噴射弁であり、上記触媒の温度を上昇させるべきときには、上記燃料噴射弁から最初に供給された燃料が上記所定の合流地点に到達するタイミングが上記燃焼室に吸入される空気の量と上記燃料噴射弁に通常の量よりも多い量の燃料を噴射すべき命令が発せられたタイミングとの少なくとも1つに基づいて推定される。 According to a fourth aspect, in any one of the first to third aspects, when the fuel supply means is a fuel injection valve that supplies fuel to the combustion chamber of the internal combustion engine, and the temperature of the catalyst should be increased. A fuel injection valve that injects a larger amount of fuel than a normal amount, and when the temperature of the catalyst is to be raised, the timing at which the fuel supplied from the fuel injection valve first reaches the predetermined joining point is It is estimated based on at least one of the amount of air sucked into the combustion chamber and the timing at which a command to inject a larger amount of fuel than the normal amount is issued to the fuel injection valve.
本発明によれば、燃料供給手段から最初に供給された燃料と酸素供給手段から最初に供給された酸素とが略同時に合流せしめられるので、燃料も酸素も無駄にすることなく、これら燃料と酸素とを反応させることができる。 According to the present invention, the fuel supplied first from the fuel supply means and the oxygen supplied first from the oxygen supply means are merged substantially simultaneously, so that these fuel and oxygen can be used without wasting both fuel and oxygen. Can be reacted.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図1において、1は内燃機関の本体、2はシリンダブロック、3はシリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は吸気ポート、7は吸気弁、8は排気ポート、9は排気弁をそれぞれ示している。吸気ポート6には、吸気管10が接続されている。一方、排気ポート8には、排気管11が接続されている。シリンダヘッド3には、吸気ポート6に燃料を噴射することによって燃焼室5に燃料を供給する燃料噴射弁12が取り付けられている。また、排気管11内には、三元触媒13が配置されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, 1 is a main body of an internal combustion engine, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an intake port, 7 is an intake valve, 8 is an exhaust port, and 9 is an exhaust valve. Each is shown. An
三元触媒13は、その温度が或る温度(いわゆる活性温度)よりも高いとき、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍にあると、排気ガス中の炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、および、窒素酸化物(NOx)を同時に高い浄化率で浄化する触媒である。
When the temperature of the three-
さらに、シリンダヘッド3には、排気ポート8に空気を噴射する二次空気供給装置14が接続されている。二次空気供給装置14は、電力が供給されると作動するタイプの電動式のエアポンプ15を有する。エアポンプ15は、空気供給管16を介して排気ポート8に接続され、空気供給管16の排出口17が排気ポート8内に開口している。空気供給管16には、該空気供給管16を開放したり遮断したりする制御弁18と、排気ポート8からの排気ガスが空気供給管16を逆流することを防止する逆止弁19が配置されている。また、エアポンプ15と制御弁18との間の空気供給管16には、該空気供給管16内の圧力を検出する圧力センサ20が取り付けられている。本実施形態では、この圧力センサ20からの出力に基づいて、空気供給管16内の圧力を推定するのみならず、空気供給管16内を流れる空気の流量をも推定する。
Further, a secondary
ところで、エアポンプ15に電力が供給されると、エアポンプ15は、エアフィルタ21を介して空気を吸入し、この吸入した空気を空気供給管16へと吐出する。ここで、制御弁18が閉弁されていると、空気は制御弁18から下流へは流れないので、エアポンプ15と制御弁18との間の空気供給管16内の圧力が徐々に上昇する。本実施形態では、少なくとも、エアポンプ15と制御弁18との間の空気供給管16内の圧力が燃焼室5から排出された排気ガスが空気供給管16内を逆流しない程度の圧力にまで上昇している条件を満たしたときに、制御弁18が開弁される。制御弁18が開弁せしめられると、空気供給管16を介して排気ポート8に空気が供給されることになる。
When power is supplied to the
ところで、本実施形態では、三元触媒13の温度が所定温度(特に、いわゆる活性温度)よりも低いときには、以下のようにして、三元触媒13の温度を所定温度(特に、活性温度)にまで上昇させる。すなわち、三元触媒13の温度が所定温度よりも低いときには、燃料噴射弁12から噴射する燃料の量(以下「燃料噴射量」ともいう)を通常時の燃料噴射量(すなわち、三元触媒13の温度が所定温度よりも高いときに内燃機関を駆動するために要求される燃料の量)よりも多くすると共に、二次空気供給装置14から排気ポート8に空気を供給する。これによれば、燃焼室5からは未燃燃料を多く含んだ排気ガス(以下「リッチ排気ガス」ともいう)が排出され、この排気ガスに二次空気供給装置14からの空気が合流せしめられ、これら未燃燃料と空気(特に、空気中の酸素)とが酸化反応を起こす。このため、排気ガスの温度が上昇せしめられ、この温度上昇せしめられた排気ガスが三元触媒13に流入する。これにより、三元触媒13の温度が上昇せしめられることになる。そして、三元触媒13の温度が所定温度に達したとき、燃料噴射量を通常時の燃料噴射量に戻すと共に、二次空気供給装置14から排気ポート8への空気の供給を停止する。
By the way, in this embodiment, when the temperature of the three-
なお、三元触媒13の温度を所定温度にまで上昇させるときに燃料噴射量を多くする量(以下「増量分燃料量」という)と二次空気供給装置14から供給する空気の量(以下「空気供給量」という)とは、例えば、それぞれ、予め設定された一定の量でもよいし、所定温度に対する三元触媒13の温度に応じて決定される量でもよい。ここで、増量分燃料量と空気供給量とを所定温度に対する三元触媒13の温度に応じて決定する場合、三元触媒13の温度をより早期に所定温度に到達させるという観点では、所定温度に対して三元触媒13の温度が低いほど、増量分燃料量と空気供給量とを多くするのが好ましい。
It should be noted that when the temperature of the three-
ところで、本実施形態では、三元触媒13の温度が所定温度よりも低いときには、基本的には、上述したようにして、三元触媒13の温度を所定温度にまで上昇させるが、このとき、排気ガス中の未燃燃料も二次空気供給装置14から供給された空気も無駄にすることなく、これら未燃燃料と空気とを反応させるという観点から、燃料噴射量を通常時の燃料噴射量よりも多くし始めるタイミングと、二次空気供給装置14から排気ポート8へ空気を供給し始めるタイミング(本実施形態では、エアポンプ15に電力を供給し始めるタイミング)とを以下のように制御する。
By the way, in the present embodiment, when the temperature of the three-
すなわち、三元触媒13の温度を上昇させるときに、排気ガス中の未燃燃料も二次空気供給装置14から供給された空気も無駄にすることなく、これら未燃燃料と空気とを反応させるためには、燃料噴射量が通常時の燃料噴射量よりも増量されたことによって通常時の量よりも多い量の未燃燃料を含んでいる排気ガス(リッチ排気ガス)と二次空気供給装置14から供給される空気とが、これらリッチ排気ガスと空気とが合流する地点(本実施形態では、排気ポート8に開口する空気供給管16の排出口17近傍の地点であり、以下この地点を「合流地点」という)に、少なくとも、略同時に到達するようにすればよい。
That is, when raising the temperature of the three-
そこで、本実施形態では、燃焼室5から排出されるリッチ排気ガスと二次空気供給装置14から供給される空気とが合流地点に略同時に到達するように、燃料噴射量を通常時の燃料噴射量よりも多くし始めるタイミングと、二次空気供給装置14から排気ポート8へ空気を供給し始めるタイミング(本実施形態では、エアポンプ15に電力を供給し始めるタイミング)とを制御する。
Therefore, in the present embodiment, the fuel injection amount is set to the normal fuel injection amount so that the rich exhaust gas discharged from the combustion chamber 5 and the air supplied from the secondary
図2および図3は、上述した実施形態に従って三元触媒13の温度を上昇させるために燃料噴射量の増量と制御弁18の開弁とを制御するルーチンの一例を示している。図2および図3のルーチンでは、始めに、ステップ10において、エアポンプ15に電力を供給してから空気が合流地点に到達するまでにかかる最短の時間TAが算出される。すなわち、二次空気供給装置14から合流地点に空気を供給するときには、まず始めに、エアポンプ15に電力が供給される。すると、エアポンプ15が作動し始める。このとき、制御弁18は閉弁されたままに維持される。そして、エアポンプ15と制御弁18との間の空気供給管16内の圧力が或る所定の圧力に達したとき、制御弁18を開弁することが許可される。ここで、制御弁18を開弁すると、空気は制御弁18を通過し、空気供給管16を介して合流地点に達することになる。したがって、エアポンプ15に電力が供給され始まってから空気が合流地点に達するまでには、或る一定の時間がかかることになる。ステップ10では、エアポンプ15と制御弁18との間の空気供給管16内の圧力が或る所定の圧力に達したと同時に制御弁18を開弁させた場合に、エアポンプ15に電力を供給してから合流地点に空気が到達するまでの時間TAが算出されるのである。
2 and 3 show an example of a routine for controlling the increase of the fuel injection amount and the opening of the
ここで、時間TAは、その時間TAに影響を与えるエアポンプ15の吐出圧、空気供給管16の流抵抗、エアポンプ15から空気供給管16の排出口17までの空気供給管16内の容積、三元触媒13上流の排気通路(これは、排気管11と排気ポート8とを合わせて表現するものである)内の圧力等のパラメータの少なくとも1つに基づいて算出される。傾向としては、エアポンプ15の吐出圧が高いほど、そして、空気供給管16の流抵抗が小さいほど、そして、エアポンプ15から空気供給管16の排出口17までの空気供給管16内の容積が小さいほど、そして、三元触媒13上流の排気通路内の圧力が低いほど、時間TAは短い。
Here, the time TA is the discharge pressure of the
そして、次に、ステップ11において、燃料噴射量を通常時の燃料噴射量よりも増量させるための命令(以下「増量命令」という)を発してからリッチ排気ガスが合流地点に到達するまでにかかる最短の時間TBが算出される。すなわち、燃料噴射量を通常時の燃料噴射量よりも増量するときには、まず始めに、燃料噴射量を通常時の燃料噴射量よりも多くさせるための命令が燃料噴射弁12に発せられる。すると、燃料噴射弁12は、その直後の燃料噴射時に通常の燃料噴射量よりも多い量の燃料を噴射する。そして、その直後の排気行程において、リッチ排気ガスが燃焼室5から排気ポート8に排出されて合流地点に達することになる。したがって、燃料噴射量を通常時の燃料噴射量よりも多くさせるための命令が燃料噴射弁12に発せられてからリッチ排気ガスが合流地点に達するまでにも、或る一定の時間がかかることになる。ステップ11では、燃料噴射量を通常の燃料噴射量よりも増量させるための命令を燃料噴射弁12に発してからリッチ排気ガスが合流地点に到達するまでの時間TBが算出されるのである。
Then, in step 11, it takes from the time when a command for increasing the fuel injection amount to the normal fuel injection amount (hereinafter referred to as “increase command”) until the rich exhaust gas reaches the junction. The shortest time TB is calculated. That is, when increasing the fuel injection amount from the normal fuel injection amount, first, a command is issued to the
ここで、時間TBは、その時間TBに影響を与える燃焼室5に吸入される空気の量、燃料噴射量を増量させるための命令が発せられたタイミング等のパラメータの少なくとも1つに基づいて算出される。傾向としては、燃焼室5に吸入される空気の量が多いほど、そして、燃料噴射量を増量させるための命令が発せられたタイミングが燃料噴射弁12から燃料を噴射するタイミングに近いほど、時間TBは短い。
Here, the time TB is calculated based on at least one of parameters such as the amount of air sucked into the combustion chamber 5 that affects the time TB, the timing at which a command for increasing the fuel injection amount is issued, and the like. Is done. The tendency is that the more the amount of air sucked into the combustion chamber 5 is, and the closer the timing at which a command for increasing the fuel injection amount is issued is closer to the timing at which fuel is injected from the
そして、次に、ステップ12において、三元触媒13の温度TCが所定の温度TCthよりも低い(TC<TCth)か否かが判別される。すなわち、ステップ12では、エアポンプ15を作動させて合流地点へ空気を供給すると共に燃料噴射量を通常時の量よりも増量してリッチ排気ガスを合流地点へ供給すべきであるか否か判別される。ここで、TC≧TCthであると判別されたときには、ルーチンはステップ20に進み、燃料噴射量の増量が行われていないとき、すなわち、燃料噴射量が通常時の燃料噴射量とされているときには、そのまま、燃料噴射量を通常時の燃料噴射量に維持し、燃料噴射量の増量が行われているときには、燃料噴射量の増量を終了して燃料噴射量を通常時の燃料噴射量に戻す。
Next, at
そして、次に、ステップ21において、制御弁18が閉弁しているときにはその閉弁状態を維持し、制御弁18が開弁しているときには制御弁18を閉弁する。次いで、ステップ22において、エアポンプ15の作動が停止されているときには、その停止状態を維持し、エアポンプ15が作動せしめられているときには、その作動を停止し、ルーチンを終了する。
Next, in
一方、ステップ12において、TC<TCthであると判別されたときには、ステップ13に進んで、エアポンプ15がその作動を許可してよい状態にあるか否かが判別される。すなわち、前回のエアポンプ15の作動時の作動時間が比較的長いと、エアポンプ15自体の温度が高くなっており、この状態でエアポンプ15を作動させると、エアポンプ15が焼きついてしまう可能性がある。また、前回のエアポンプ15の作動が停止されてから経過した時間が比較的短いときに、エアポンプ15を再び作動させると、エアポンプ15の作動と停止が短時間の間に繰り返されることになり、エアポンプ15のドライバを劣化させてしまうことにもなる。
On the other hand, when it is determined in
そこで、ステップ13では、前回のエアポンプ15の作動時の作動時間が比較的短くなっており、並びに/或いは、前回のエアポンプ15の作動時の作動時間は比較的長いが前回のエアポンプ15の作動が停止されてからエアポンプ15の温度を十分低くするほどの長い時間が経過し、並びに/或いは、前回のエアポンプ15の作動が停止されてからエアポンプ15のドライバを劣化させないほどの長い時間が経過しているときに、エアポンプ15がその作動を許可してよい状態にあると判断する。
Therefore, in
ステップ13において、エアポンプ15がその作動を許可してよい状態にないと判別されたときには、上述したのと同様に、ステップ20〜ステップ22が実行される。一方、ステップ13において、エアポンプ15がその作動を許可してよい状態にあると判別されたときには、ルーチンはステップ14に進む。
If it is determined in
ステップ14では、ステップ10で算出された時間TAとステップ11で算出された時間TBとが比較される。すなわち、エアポンプ15に電力を供給してから合流地点に空気が到達するまでの時間TAと、増量命令を燃料噴射弁12に発してからリッチ排気ガスが合流地点に到達するまでの時間TBとが比較される。
In
ここで、時間TAが時間TBよりも長い(TA>TB)と判別されたとき、すなわち、合流地点には、空気よりもリッチ排気ガスのほうが早く到達すると判別されたときには、ステップ15において、エアポンプ15に電力を供給してエアポンプ15の作動を開始させる。そして、ステップ16において、エアポンプ15と制御弁18との間の空気供給管16内の圧力Pが所定の圧力Pthを超えた(P>Pth)か否かが判別される。ここで、P≦Pthであると判別されたときには、P>Pthであると判別されるまで、ステップ16が繰り返される。一方、ステップ16において、P>Pthであると判別されたときには、ステップ17に進んで、制御弁18を開弁させる。
Here, when it is determined that the time TA is longer than the time TB (TA> TB), that is, when it is determined that the rich exhaust gas reaches the merging point earlier than the air, in
次いで、ステップ18において、ステップ10で算出された時間TAとステップ11で算出された時間TBとの差分の時間ΔTが経過したか否かが判別される。ここで、時間ΔTが経過していないと判別されたときには、時間ΔTが経過したと判別されるまで、ステップ18が繰り返される。一方、ステップ18において、時間ΔTが経過したと判別されたときには、ステップ19に進んで、増量命令を燃料噴射弁12に発して燃料噴射量の増量を開始させる。
Next, in
一方、ステップ14において、TA≦TBであると判別されたとき、すなわち、合流地点には、リッチ排気ガスよりも空気のほうが早く到達すると判別されたときには、ステップ23に進んで、増量命令を燃料噴射弁12に発して燃料噴射量の増量を開始させる。
On the other hand, when it is determined in
次いで、ステップ24において、ステップ10で算出された時間TAとステップ11で算出された時間TBとの差分の時間ΔTが経過したか否かが判別される。ここで、時間ΔTが経過していないと判別されたときには、時間ΔTが経過したと判別されるまで、ステップ24が繰り返される。一方、ステップ24において、時間ΔTが経過したと判別されたときには、ステップ25に進んで、エアポンプ15に電力を供給してエアポンプ15の作動を開始させる。そして、ステップ26において、エアポンプ15と制御弁18との間の空気供給管16内の圧力Pが所定の圧力Pthを超えた(P>Pth)か否かが判別される。ここで、P≦Pthであると判別されたときには、P>Pthであると判別されるまで、ステップ26が繰り返される。一方、ステップ26において、P>Pthであると判別されたときには、ルーチンはステップ27に進んで、制御弁18を開弁させる。
Next, in
なお、上述したルーチンの例は、増量命令を発すると同時にエアポンプ15に電力を供給し始めた場合に、合流地点にリッチ排気ガスよりも空気のほうが早く到達することがある場合を前提にしたものであるが、増量命令を発すると同時にエアポンプ15に電力を供給し始めたときに如何なる場合であっても空気よりもリッチ排気ガスのほうが合流地点に早く到達する場合には、図4および図5に示したルーチンに従って三元触媒13の温度を上昇させるために燃料噴射量の増量と制御弁18の開弁とを制御してもよい。
The example of the routine described above is based on the assumption that air may reach the merging point earlier than the rich exhaust gas when power is supplied to the
すなわち、図4および図5のルーチンでは、始めに、ステップ30において、エアポンプ15と制御弁18との間の空気供給管16内の圧力が所定の圧力を超えている状態で制御弁18を開弁したときに、制御弁18を開弁してから空気が合流地点に到達するまでにかかる時間Taが算出される。ここで、時間Taは、図2および図3のルーチンに関連して説明したのと同様に、その時間Taに影響を与えるエアポンプ15の吐出圧、空気供給管16の流抵抗、エアポンプ15から空気供給管16の排出口17までの空気供給管16内の容積、三元触媒13上流の排気通路内の圧力等のパラメータの少なくとも1つに基づいて算出される。
That is, in the routines of FIGS. 4 and 5, first, in step 30, the
そして、次に、ステップ31において、燃料噴射量を通常時の燃料噴射量よりも増量させるための命令(増量命令)を発してからリッチ排気ガスが合流地点に到達するまでにかかる時間Tbが算出される。ここで、時間Tbも、図2および図3のルーチンに関連して説明したのと同様に、その時間Tbに影響を与える燃焼室5に吸入される空気の量、燃料噴射量を増量させるための命令が発せられたタイミング等のパラメータの少なくとも1つに基づいて算出される。 Next, in step 31, the time Tb required for the rich exhaust gas to reach the junction is calculated after issuing a command (increase command) for increasing the fuel injection amount from the normal fuel injection amount. Is done. Here, the time Tb is also increased in order to increase the amount of air sucked into the combustion chamber 5 that affects the time Tb and the amount of fuel injection, as described with reference to the routines of FIGS. Is calculated based on at least one of parameters such as the timing at which the command is issued.
そして、次に、ステップ32において、三元触媒13の温度TCが所定の温度TCthよりも低い(TC<TCth)か否かが判別される。ここで、TC≧TCthであると判別されたときには、ルーチンはステップ40に進み、燃料噴射量の増量が行われていないとき、すなわち、燃料噴射量が通常時の燃料噴射量とされているときには、そのまま、燃料噴射量を通常時の燃料噴射量に維持し、燃料噴射量の増量が行われているときには、燃料噴射量の増量を終了して燃料噴射量を通常時の燃料噴射量に戻す。そして、次に、ステップ41において、制御弁18が閉弁しているときにはその閉弁状態を維持し、制御弁18が開弁しているときには制御弁18を閉弁する。次いで、ステップ42において、エアポンプ15の作動が停止されているときには、その停止状態を維持し、エアポンプ15が作動せしめられているときには、その作動を停止し、ルーチンを終了する。
Next, at
一方、ステップ42において、TC<TCthであると判別されたときには、ステップ43に進んで、図2のステップ13と同様にして、エアポンプ15がその作動を許可してよい状態にあるか否かが判別される。ステップ33において、エアポンプ15がその作動を許可してよい状態にないと判別されたときには、上述したのと同様に、ステップ40〜ステップ42が実行される。一方、ステップ33において、エアポンプ15がその作動を許可してよい状態にあると判別されたときには、ステップ34に進んで、エアポンプ15に電力を供給してエアポンプ15の作動を開始させる。
On the other hand, when it is determined at
次いで、ステップ35において、エアポンプ15と制御弁18との間の空気供給管16内の圧力Pが所定の圧力Pthを超えた(P>Pth)か否かが判別される。ここで、P≦Pthであると判別されたときには、P>Pthであると判別されるまで、ステップ35が繰り返される。一方、ステップ35において、P>Pthであると判別されたときには、ステップ36に進む。
Next, in
ステップ36では、ステップ30で算出された時間Taとステップ31で算出された時間Tbとが比較される。すなわち、制御弁18を開弁してから合流地点に空気が到達するまでの時間Taと、増量命令を燃料噴射弁12に発してからリッチ排気ガスが合流地点に到達するまでの時間Tbとが比較される。ここで、時間Taが時間Tbよりも長い(Ta>Tb)と判別されたとき、すなわち、合流地点には、空気よりもリッチ排気ガスのほうが早く到達すると判別されたときには、ステップ37に進んで、制御弁18を開弁させる。
In
次いで、ステップ38において、ステップ30で算出された時間Taとステップ31で算出された時間Tbとの差分の時間ΔTが経過したか否かが判別される。ここで、時間ΔTが経過していないと判別されたときには、時間ΔTが経過したと判別されるまで、ステップ38が繰り返される。一方、ステップ38において、時間ΔTが経過したと判別されたときには、ステップ39に進んで、増量命令を燃料噴射弁12に発して燃料噴射量の増量を開始させる。
Next, in
一方、ステップ36において、Ta≦Tbであると判別されたとき、すなわち、合流地点には、リッチ排気ガスよりも空気のほうが早く到達すると判別されたときには、ステップ43に進んで、増量命令を燃料噴射弁12に発して燃料噴射量の増量を開始させる。
On the other hand, when it is determined at
次いで、ステップ44において、ステップ30で算出された時間Taとステップ31で算出された時間Tbとの差分の時間ΔTが経過したか否かが判別される。ここで、時間ΔTが経過していないと判別されたときには、時間ΔTが経過したと判別されるまで、ステップ44が繰り返される。一方、ステップ44において、時間ΔTが経過したと判別されたときには、ステップ45に進んで、制御弁18を開弁させる。
Next, at
なお、上述した実施形態は、三元触媒の温度を上昇させるべきときに三元触媒上流の排気通路に空気を供給するものに本発明を適用したものであるが、より一般的には、三元触媒の温度を三元触媒上流の排気通路に酸素を供給するものに本発明は適用可能である。また、上述した実施形態は、三元触媒を具備するものにおいて該三元触媒の温度を上昇させる場合に本発明を適用したものであるが、より一般的には、排気ガス中の特定成分を浄化する触媒を具備するものにおいて該触媒の温度を上昇させる場合に本発明は適用可能である。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to an apparatus that supplies air to the exhaust passage upstream of the three-way catalyst when the temperature of the three-way catalyst should be raised. The present invention can be applied to the case where oxygen is supplied to the exhaust passage upstream of the three-way catalyst at the temperature of the three-way catalyst. Further, in the above-described embodiment, the present invention is applied when the temperature of the three-way catalyst is increased in the one having the three-way catalyst. More generally, the specific component in the exhaust gas is used. The present invention can be applied to a case where the temperature of the catalyst is increased in a device having a catalyst to be purified.
1 機関本体
5 燃焼室
8 排気ポート
11 排気管
12 燃料噴射弁
13 三元触媒
14 二次空気供給装置
15 エアポンプ
18 制御弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine main body 5 Combustion chamber 8 Exhaust port 11
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