JP4604361B2

JP4604361B2 - Control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP4604361B2
Application number: JP2001021336A
Authority: JP
Inventors: 辰則加藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-01-30
Filing date: 2001-01-30
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2021-01-30
Also published as: JP2002227639A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気通路に２次空気を導入し排気ガスを浄化する内燃機関用制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関において、エアクリーナと排気通路とを２次空気通路にて接続し、この２次空気通路途中に内燃機関の運転状態に応じて生じる吸入負圧によって開閉される負圧制御弁を配設し、２次空気通路から２次空気を排気通路の上流側に導入し排気ガスを浄化するものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のものでは、負圧制御弁が減速時のみ吸入負圧によって閉弁状態とされ２次空気の導入を禁止される。つまり、通常運転時には、２次空気が導入されっぱなしであり、排気通路の下流側に三元触媒を設置しても排気ガスを効率良く浄化することができないという不具合があった。また、２次空気の導入によって内燃機関の機関回転数が大きく変動するという不具合もあった。
【０００４】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、内燃機関の排気通路に２次空気を導入し排気ガスを効率良く浄化すると共に、この際における機関回転数の変動を抑制可能な内燃機関用制御装置の提供を課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関用制御装置によれば、２次空気導入手段で減速状態検出手段による車両の減速状態、負荷状態検出手段による内燃機関の負荷状態、空燃比検出手段による排気ガスの空燃比のうち少なくとも何れか１つに応じて２次空気制御弁が駆動され、内燃機関の排気通路の上流側に２次空気が導入される。例えば、車両が減速状態または内燃機関が高負荷域にあるときには、２次空気導入が禁止され、また、車両が減速状態でなく内燃機関が軽負荷域にあるときには、オープン制御で２次空気制御弁が駆動され２次空気が導入され、そして、車両が減速状態でなく内燃機関が中負荷域にあるときには、排気ガスの空燃比に応じたフィードバック制御で２次空気制御弁が駆動され２次空気が導入される。これにより、内燃機関の排気通路に２次空気が適切に導入され、排気ガスが効率良く浄化される。
【０００６】
更に、機関回転数検出手段による内燃機関の機関回転数と負荷状態とに基づき、または内燃機関の冷却水温に基づき点火時期設定手段で設定される基本点火時期が、各種センサ情報及び内燃機関の排気通路に導入される２次空気制御弁からの２次空気量、または２次空気制御弁の駆動信号に基づき補正値演算手段で算出される補正値によって補正され、点火時期演算手段で最終的な制御のための点火時期が算出される。このように、各種センサ情報に応じた補正値に加え、導入される２次空気量に応じた補正値が考慮された点火時期制御によれば、排気ガスを効率良く浄化する際における内燃機関の機関回転数の変動が抑制され極めて安定化される。
【０００７】
そして、２次空気導入手段では、内燃機関が軽負荷域にあるときにはオープン制御、また、内燃機関が中負荷域にあるときには排気ガスの空燃比に応じたフィードバック制御で前記２次空気制御弁が駆動され２次空気が導入される。これにより、内燃機関の排気通路に２次空気が適切に導入され、排気ガスが効率良く浄化される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【０００９】
図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置が適用された２輪車における内燃機関とその周辺機器を示す概略構成図である。
【００１０】
図１において、内燃機関１は４気筒４サイクルの火花点火式として構成され、その吸入空気は上流側からエアクリーナ２、吸気通路３、スロットルバルブ４を通過して吸気通路３内でインジェクタ（燃料噴射弁）５から噴射された燃料と混合され、所定空燃比の混合気として吸気ポート６から各気筒内に分配供給される。また、内燃機関１のシリンダヘッドには気筒毎に点火プラグ７が配設され、点火タイミング毎に点火コイル／イグナイタ８から高電圧が各気筒の点火プラグ７に印加され、各気筒内の混合気に点火される。そして、内燃機関１の各気筒で燃焼された排気ガスは排気ポート１１から排気通路１２の下流側に配設された三元触媒１３を通過して大気中に排出される。
【００１１】
エアクリーナ２内には吸気温センサ２１が配設され、吸気温センサ２１によってエアクリーナ２内に流入される吸気温ＴＨＡが検出される。また、吸気通路３には吸気圧センサ２２が配設され、吸気圧センサ２２によってスロットルバルブ４の下流側の吸気圧ＰＭが検出される。そして、スロットルバルブ４にはスロットル開度センサ２３が配設され、スロットル開度センサ２３によってスロットルバルブ４のスロットル開度ＴＡが検出される。また、内燃機関１のシリンダブロックには水温センサ２４が配設され、水温センサ２４によって内燃機関１内の冷却水温ＴＨＷが検出される。そして、内燃機関１のクランクシャフト（図示略）にはクランク角センサ２５が配設され、クランク角センサ２５によって内燃機関１の機関回転数ＮＥが検出される。更に、内燃機関１のカムシャフト（図示略）にはカム角センサ２６が配設され、カム角センサ２６によって内燃機関１のカムシャフト回転角θ2 が検出される。
【００１２】
また、排気通路１２内の三元触媒１３の上流側には酸素（Ｏ₂ ）センサ２７が配設され、酸素センサ２７によって内燃機関１から排出される排気ガスに基づく空燃比λが検出される。なお、酸素センサ２７に替えて空燃比（Ａ／Ｆ）センサを配設し、内燃機関１から排出される排気ガスに基づく空燃比λをリニアに検出してもよい。この他、変速機（図示略）のギヤ位置ＧＰを検出するギヤ位置センサ２８、バッテリ（図示略）の電源電圧ＶB を検出する電源電圧センサ２９がそれぞれ配設されている。
【００１３】
一方、燃料タンク３１内から燃料ポンプ３２で汲上げられた燃料は、燃料配管３３、燃料フィルタ３４、燃料配管３５、デリバリパイプ３６の順に圧送され、各気筒のインジェクタ５に分配供給される。デリバリパイプ３６内の余剰燃料は、プレッシャレギュレータ３７、リターン配管３８の経路にて燃料タンク３１内に戻される。このプレッシャレギュレータ３７によってデリバリパイプ３６内の燃圧（燃料圧力）と吸気圧との差圧が一定になるようにデリバリパイプ３６内の燃圧が調整される。
【００１４】
更に、エアクリーナ２と内燃機関１の排気ポート１１直後の排気通路１２とが２次空気通路４１にて接続され、その２次空気通路４１途中にはエアクリーナ２からの空気を２次空気として、排気通路１２内に適宜、導入するための２次空気制御弁４２が配設されている。
【００１５】
内燃機関１の運転状態を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御ユニット）５０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ５１、制御プログラムを格納したＲＯＭ５２、各種データを格納するＲＡＭ５３、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ５４等を中心に論理演算回路として構成され、上述の各種センサからの検出信号を入力する入力ポート５５及びインジェクタ５、燃料ポンプ３２、２次空気制御弁４２等の各種アクチュエータや点火コイル／イグナイタ８に各制御信号を出力する出力ポート５６等に対しバス５７を介して接続されている。
【００１６】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ５０内のＣＰＵ５１における２次空気量制御の処理手順を示す図２のフローチャートに基づいて説明する。なお、この２次空気量制御ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ５１にて繰返し実行される。
【００１７】
図２において、ステップＳ１０１では、車両が減速状態にあるかが判定される。この車両が減速状態にあるか否かは、クランク角センサ２５にて検出された信号間隔に基づく機関回転数ＮＥまたはスロットル開度センサ２３にて検出されたスロットル開度ＴＡまたは吸気圧センサ１２にて検出された吸気圧ＰＭ等により判定される。ステップＳ１０１の判定条件が成立せず、即ち、車両が減速状態以外にあるときにはステップＳ１０２に移行して、内燃機関１の運転状態が高負荷域にあるかが判定される。この内燃機関１の運転状態が高負荷域にあるか否かは、機関回転数ＮＥまたはスロットル開度ＴＡまたは吸気圧ＰＭ等により判定される。この高負荷域は、この他、ギヤ位置センサ２８からの変速機のギヤ位置ＧＰまたはクラッチ（図示略）からのクラッチ信号、更には、車速センサ（図示略）にて検出された車速信号から判定してもよい。
【００１８】
ステップＳ１０２の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関１の運転状態が高負荷域以外にあるときにはステップＳ１０３に移行し、内燃機関１の運転状態が軽負荷域にあるかが判定される。この内燃機関１の運転状態が軽負荷域にあるか否かは、機関回転数ＮＥまたはスロットル開度ＴＡまたは吸気圧ＰＭ等により判定される。この軽負荷域は、この他、高負荷域と同様、変速機のギヤ位置ＧＰまたはクラッチ信号、更には、車速信号から判定してもよい。ステップＳ１０３の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関１の運転状態が軽負荷域以外の中負荷域にあるときにはステップＳ１０４に移行し、フィードバック制御によって２次空気が導入され、本ルーチンを終了する。
【００１９】
一方、ステップＳ１０３の判定条件が成立、即ち、内燃機関１の運転状態が軽負荷域にあるときにはステップＳ１０５に移行し、オープン制御によって２次空気が導入され、本ルーチンを終了する。なお、内燃機関１の運転状態が軽負荷域にあるときには、排気ガス中における窒素酸化物（ＮＯx ）の排出割合は少なく、炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）の排出割合が多いためオープン制御による２次空気の導入によって、空燃比をストイキ（理論空燃比）近傍またはストイキ以上のリーン側とすれば、排気ガスを精度良く浄化することができるのである。一方、ステップＳ１０１の判定条件が成立、即ち、車両が減速状態にあるとき、またはステップＳ１０２の判定条件が成立、即ち、内燃機関１の運転状態が高負荷域にあるときにはステップＳ１０６に移行し、２次空気導入が禁止され、本ルーチンを終了する。
【００２０】
次に、上述の処理による内燃機関１の運転状態の負荷域に応じた２次空気量の導入状態について、図３及び図４に示すタイムチャートを参照して説明する。ここで、図３は２次空気制御弁４２のリニア制御による２次空気量の導入状態、図４は２次空気制御弁４２のオン／オフ制御による２次空気量の導入状態をそれぞれ示すタイムチャートである。
【００２１】
図３に示すように、内燃機関１の運転状態の中負荷域に応じたフィードバック制御では、２次空気制御弁４２のリニア制御によって２次空気通路４１を通って２次空気量が排気通路１２内に導入され、内燃機関１の運転状態の軽負荷域に応じたオープン制御では、２次空気制御弁４２の全開制御によって２次空気通路４１を通って内燃機関１の運転状態に応じた２次空気量が排気通路１２内に導入されている。これにより、内燃機関１の排気通路１２に２次空気が適切に導入されることとなり、排気ガスを効率良く浄化することができる。
【００２２】
また、図４に示すように、内燃機関１の運転状態の中負荷域に応じたフィードバック制御では、２次空気制御弁４２のオン／オフ制御によって２次空気通路４１を通って２次空気量が導入され、内燃機関１の運転状態の軽負荷域に応じたオープン制御では、２次空気制御弁４２の全開制御によって２次空気通路４１を通って内燃機関１の運転状態に応じた２次空気量が導入されている。これにより、内燃機関の排気通路１２に２次空気が適切に導入されることとなり、排気ガスを効率良く浄化することができる。
【００２３】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ５０内のＣＰＵ５１における点火時期演算の処理手順を示す図５のフローチャートに基づき、図６を参照して説明する。ここで、図６は図５で２次空気量をパラメータとして２次空気補正進角を算出するマップである。なお、この点火時期演算ルーチンは上述の図２による２次空気量制御ルーチンが実施された際の機関回転数ＮＥの変動を抑制するものであり、各気筒の燃焼タイミング毎にＣＰＵ５１にて繰返し実行される。
【００２４】
図５において、まず、ステップＳ２０１でクランク角センサ２５にて検出された信号間隔に基づく機関回転数ＮＥが読込まれる。次にステップＳ２０２に移行して、このときの負荷として例えば、スロットル開度センサ２３にて検出されたスロットル開度ＴＡが読込まれる。次にステップＳ２０３に移行して、その他の各種センサ情報として例えば、冷却水温ＴＨＷ、吸気温ＴＨＡ、大気圧等が読込まれる。
【００２５】
次にステップＳ２０４に移行して、周知のように機関回転数ＮＥ及びスロットル開度ＴＡをパラメータとするマップ（図示略）に基づき基本点火時期が算出される。そして、ステップＳ２０５に移行し、このときの各種センサ信号として、冷却水温ＴＨＷ、吸気温ＴＨＡ、スロットル開度ＴＡ変化に基づき点火時期の各種補正値が算出される。また、冷却水温ＴＨＷが低いときには、基本点火時期を冷却水温ＴＨＷに基づき算出してもよい。
【００２６】
次にステップＳ２０６に移行して、内燃機関１の運転状態が軽負荷域にあるかが判定される。この内燃機関１の運転状態が軽負荷域にあるか否かは、機関回転数ＮＥまたはスロットル開度ＴＡまたは吸気圧センサ１２にて検出された吸気圧ＰＭ等により判定される。この他、ギヤ位置センサ２８からの変速機のギヤ位置ＧＰがニュートラル、かつクラッチ（図示略）からのクラッチ信号がオン（接続）のとき軽負荷域にあるとしてもよい。ステップＳ２０６の判定条件が成立、即ち、内燃機関１の運転状態が軽負荷域にあればステップＳ２０７に移行し、図６のマップに基づき、このとき導入される２次空気量に応じた点火時期補正値としての２次空気補正進角が算出される。なお、このとき導入される２次空気量は、２次空気制御弁４２の開弁状態、機関回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＭ等をパラメータとするマップ（図示略）に基づき算出される。また、簡易的に、２次空気制御弁４２のオン／オフ状態、または開度に基づき点火時期補正値を算出してもよい。
【００２７】
一方、ステップＳ２０６の判定条件が成立せず、即ち、内燃機関１の運転状態が軽負荷域以外の高負荷域または中負荷域にあるときにはステップＳ２０７がスキップされる。次にステップＳ２０８に移行して、ステップＳ２０４で算出された基本点火時期に対してステップＳ２０５で算出された各種補正値、更に、内燃機関１の運転状態が軽負荷域にあるときにはステップＳ２０７で算出された２次空気補正進角がそれぞれ反映されることで最適な点火時期が算出され、本ルーチンを終了する。
【００２８】
次に、上述の処理による２次空気量の導入に伴う点火時期及び機関回転数の遷移状態について、図７及び図８に示すタイムチャートを参照して説明する。ここで、図７は２次空気制御弁４２により２次空気量が徐変するとき、図８は２次空気制御弁４２により２次空気量が導入／停止を繰返すときの点火時期及び機関回転数の遷移状態をそれぞれ示すタイムチャートである。
【００２９】
図７において、２次空気制御弁４２によって導入される２次空気量の徐変に伴って点火時期の補正がないときには、従来例として破線にて示すように、機関回転数ＮＥに上下変動が生じている。これに対して、２次空気制御弁４２によって導入される２次空気量の徐変に伴って点火時期が進角側から遅角側または遅角側から進角側へと補正され徐変されているときには、図７に本実施例として実線にて示すように、機関回転数ＮＥに変動が見られず極めて安定化されている。
【００３０】
また、図８において、２次空気制御弁４２の駆動信号による２次空気量の導入／停止の繰返しに伴って点火時期の補正がないときには、従来例として破線にて示すように、機関回転数ＮＥに上下変動が生じている。これに対して、２次空気制御弁４２によって導入される２次空気量に応じて点火時期が進角側または遅角側に変動されているときには、図８に本実施例として実線にて示すように、機関回転数ＮＥに変動が見られず極めて安定化されている。
【００３１】
このように、本実施例の内燃機関用制御装置は、内燃機関１の排気通路１２の上流側に新たな空気としての２次空気を導入自在な２次空気制御弁４２と、車両（図示略）の減速状態を機関回転数ＮＥまたはスロットル開度ＴＡまたは吸気圧ＰＭ等により検出する減速状態検出手段としてのクランク角センサ２５またはスロットル開度センサ２３または吸気圧センサ１２と、内燃機関１の負荷状態を機関回転数ＮＥまたはスロットル開度ＴＡまたは吸気圧ＰＭ等により検出する負荷状態検出手段としてのクランク角センサ２５またはスロットル開度センサ２３または吸気圧センサ１２と、内燃機関１の排気通路１２内における排気ガスの空燃比λを検出する空燃比検出手段としての酸素（Ｏ₂ ）センサ２７と、車両の減速状態、内燃機関１の負荷状態、排気ガスの空燃比λのうち少なくとも何れか１つに応じて２次空気制御弁４２を駆動し、２次空気を導入するＥＣＵ５０のＣＰＵ５１にて達成される２次空気導入手段とを具備するものである。
【００３２】
つまり、車両が減速状態または内燃機関１が高負荷域にあるときには、２次空気制御弁４２による２次空気導入が禁止され、また、車両が減速状態でなく内燃機関１が軽負荷域にあるときには、オープン制御で２次空気制御弁４２が全開制御され２次空気が導入され、そして、車両が減速状態でなく内燃機関１が中負荷域にあるときには、排気ガスの空燃比λに応じたフィードバック制御で２次空気制御弁４２がリニア制御またはオン／オフ制御され２次空気が導入される。これにより、内燃機関１の排気通路１２に２次空気が適切に導入されることとなり、排気ガスを効率良く浄化することができる。
【００３３】
また、本実施例の内燃機関用制御装置は、更に、内燃機関１の機関回転数ＮＥを検出する機関回転数検出手段としてのクランク角センサ２５と、内燃機関１の機関回転数ＮＥと内燃機関１の機関回転数ＮＥまたはスロットル開度ＴＡまたは吸気圧ＰＭ等により検出される負荷状態とに基づき、または内燃機関１の冷却水温ＴＨＷに基づき基本点火時期を設定するＥＣＵ５０のＣＰＵ５１にて達成される点火時期設定手段と、各種センサ情報及び２次空気制御弁４２からの２次空気量、または２次空気制御弁４２の駆動信号に基づき基本点火時期に対する補正値を算出するＥＣＵ５０のＣＰＵ５１にて達成される補正値演算手段と、前記補正値演算手段による補正値に基づき基本点火時期を補正し、最終的な点火時期を算出するＥＣＵ５０のＣＰＵ５１にて達成される点火時期演算手段とを具備するものである。
【００３４】
つまり、内燃機関１の機関回転数ＮＥと負荷状態とに基づき、または内燃機関１の冷却水温ＴＨＷに基づき設定される基本点火時期が、各種センサ情報及び内燃機関１の排気通路１２に導入される２次空気制御弁４２からの２次空気量、または２次空気制御弁４２の駆動信号に基づく補正値によって補正され、最終的な制御のための点火時期が算出される。このように、各種センサ情報に応じた補正値に加え、導入される２次空気量に応じた補正値が考慮された点火時期制御によれば、排気ガスを効率良く浄化する際における内燃機関１の機関回転数ＮＥの変動が抑制され極めて安定化されたものとなる。
【００３５】
そして、本実施例の内燃機関用制御装置のＥＣＵ５０のＣＰＵ５１にて達成される２次空気導入手段は、内燃機関１が軽負荷域にあるときには、オープン制御で２次空気制御弁４２を駆動し、また、内燃機関１が中負荷域にあるときには、排気ガスの空燃比λに応じたフィードバック制御で２次空気制御弁４２を駆動するものである。したがって、内燃機関１が軽負荷域にあるときにはオープン制御、また、内燃機関１が中負荷域にあるときには排気ガスの空燃比λに応じたフィードバック制御で２次空気制御弁４２が駆動され２次空気が導入される。これにより、内燃機関１の排気通路１２に２次空気が適切に導入され、排気ガスが効率良く浄化される。
【００３６】
ところで、上記実施例では、２輪車への適用について述べたが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、内燃機関の排気通路に２次空気を導入し排気ガスを浄化するシステムであれば同様の作用・効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置が適用された２輪車における内燃機関とその周辺機器を示す概略構成図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける２次空気量制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は図２の処理で２次空気制御弁のリニア制御による２次空気量の導入状態を示すタイムチャートである。
【図４】図４は図２の処理で２次空気制御弁のオン／オフ制御による２次空気量の導入状態を示すタイムチャートである。
【図５】図５は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける点火時期演算の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は図５で２次空気量をパラメータとして２次空気補正進角を求めるマップである。
【図７】図７は図５の処理で２次空気制御弁により２次空気量が徐変するときの点火時期及び機関回転数の遷移状態を示すタイムチャートである。
【図８】図８は図５の処理で２次空気制御弁により２次空気量が導入／停止を繰返すときの点火時期及び機関回転数の遷移状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１内燃機関
１２排気通路
２７酸素（Ｏ₂ ）センサ
４２２次空気制御弁
５０ＥＣＵ（電子制御ユニット）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine control device that purifies exhaust gas by introducing secondary air into an exhaust passage of the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an internal combustion engine, an air cleaner and an exhaust passage are connected by a secondary air passage, and a negative pressure control valve that is opened and closed by a suction negative pressure generated according to the operating state of the internal combustion engine is arranged in the middle of the secondary air passage. It is known to purify exhaust gas by introducing secondary air from the secondary air passage to the upstream side of the exhaust passage.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-mentioned, the negative pressure control valve is closed by the suction negative pressure only during deceleration, and the introduction of secondary air is prohibited. In other words, during normal operation, secondary air is continuously introduced, and even if a three-way catalyst is installed on the downstream side of the exhaust passage, exhaust gas cannot be purified efficiently. There is also a problem that the engine speed of the internal combustion engine greatly fluctuates due to the introduction of secondary air.
[0004]
Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and it is possible to efficiently purify exhaust gas by introducing secondary air into the exhaust passage of the internal combustion engine and to suppress fluctuations in the engine speed at this time. An object is to provide a control device for an internal combustion engine.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the control device for an internal combustion engine of claim 1, the secondary air introduction means is the vehicle deceleration state by the deceleration state detection means, the load state of the internal combustion engine by the load state detection means, the air-fuel ratio of the exhaust gas by the air-fuel ratio detection means The secondary air control valve is driven according to at least one of them, and the secondary air is introduced upstream of the exhaust passage of the internal combustion engine. For example, when the vehicle is decelerating or when the internal combustion engine is in a high load range, the introduction of secondary air is prohibited, and when the vehicle is not in a decelerating state and the internal combustion engine is in a light load range, secondary air control is performed by open control. When the valve is driven and the secondary air is introduced, and the vehicle is not in a decelerating state and the internal combustion engine is in the middle load range, the secondary air control valve is driven by feedback control according to the air-fuel ratio of the exhaust gas. Air is introduced. Thereby, secondary air is appropriately introduced into the exhaust passage of the internal combustion engine, and the exhaust gas is efficiently purified.
[0006]
Further, the basic ignition timing set by the ignition timing setting means based on the engine speed and load state of the internal combustion engine by the engine speed detection means or based on the cooling water temperature of the internal combustion engine is the various sensor information and the exhaust gas of the internal combustion engine. It is corrected by the correction value calculated by the correction value calculation means based on the secondary air amount from the secondary air control valve introduced into the passage or the drive signal of the secondary air control valve, and finally the ignition timing calculation means The ignition timing for control is calculated. As described above, according to the ignition timing control in which the correction value according to the introduced secondary air amount is considered in addition to the correction value according to various sensor information, the internal combustion engine at the time of efficiently purifying the exhaust gas. The fluctuation of the engine speed is suppressed and extremely stable.
[0007]
In the secondary air introducing means, the secondary air control valve is controlled by open control when the internal combustion engine is in the light load region, and by feedback control according to the air-fuel ratio of the exhaust gas when the internal combustion engine is in the medium load region. Driven and secondary air is introduced. Thereby, secondary air is appropriately introduced into the exhaust passage of the internal combustion engine, and the exhaust gas is efficiently purified.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples.
[0009]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an internal combustion engine and its peripheral devices in a two-wheeled vehicle to which an internal combustion engine control device according to an embodiment of the present invention is applied.
[0010]
In FIG. 1, an internal combustion engine 1 is configured as a four-cylinder four-cycle spark ignition type, and its intake air passes from an upstream side through an air cleaner 2, an intake passage 3, a throttle valve 4, and an injector (fuel injection) in the intake passage 3. Valve) is mixed with the fuel injected from 5 and is distributed and supplied from the intake port 6 into each cylinder as an air-fuel mixture having a predetermined air-fuel ratio. The cylinder head of the internal combustion engine 1 is provided with an ignition plug 7 for each cylinder, and a high voltage is applied from the ignition coil / igniter 8 to the ignition plug 7 of each cylinder at each ignition timing. Is ignited. The exhaust gas burned in each cylinder of the internal combustion engine 1 passes through the three-way catalyst 13 disposed on the downstream side of the exhaust passage 12 from the exhaust port 11 and is discharged into the atmosphere.
[0011]
An intake air temperature sensor 21 is disposed in the air cleaner 2, and the intake air temperature THA flowing into the air cleaner 2 is detected by the intake air temperature sensor 21. An intake pressure sensor 22 is disposed in the intake passage 3, and the intake pressure sensor 22 detects the intake pressure PM on the downstream side of the throttle valve 4. The throttle valve 4 is provided with a throttle opening sensor 23, and the throttle opening sensor 23 detects the throttle opening TA of the throttle valve 4. Further, a water temperature sensor 24 is disposed in the cylinder block of the internal combustion engine 1, and the coolant temperature THW in the internal combustion engine 1 is detected by the water temperature sensor 24. A crank angle sensor 25 is disposed on the crankshaft (not shown) of the internal combustion engine 1, and the engine speed NE of the internal combustion engine 1 is detected by the crank angle sensor 25. Further, a cam angle sensor 26 is provided on the cam shaft (not shown) of the internal combustion engine 1, and the cam shaft rotation angle θ 2 of the internal combustion engine 1 is detected by the cam angle sensor 26.
[0012]
Further, an oxygen (O ₂ ) sensor 27 is disposed upstream of the three-way catalyst 13 in the exhaust passage 12, and an air-fuel ratio λ based on the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 is detected by the oxygen sensor 27. . Note that an air-fuel ratio (A / F) sensor may be provided in place of the oxygen sensor 27 and the air-fuel ratio λ based on the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 may be detected linearly. In addition, a gear position sensor 28 for detecting a gear position GP of a transmission (not shown) and a power supply voltage sensor 29 for detecting a power supply voltage VB of a battery (not shown) are provided.
[0013]
On the other hand, the fuel pumped up from the fuel tank 31 by the fuel pump 32 is pumped in the order of the fuel pipe 33, the fuel filter 34, the fuel pipe 35, and the delivery pipe 36, and is distributed and supplied to the injectors 5 of each cylinder. Excess fuel in the delivery pipe 36 is returned into the fuel tank 31 through a path of a pressure regulator 37 and a return pipe 38. The pressure regulator 37 adjusts the fuel pressure in the delivery pipe 36 so that the differential pressure between the fuel pressure (fuel pressure) in the delivery pipe 36 and the intake pressure becomes constant.
[0014]
Further, the air cleaner 2 and the exhaust passage 12 immediately after the exhaust port 11 of the internal combustion engine 1 are connected by a secondary air passage 41, and the air from the air cleaner 2 is taken as secondary air in the middle of the secondary air passage 41. A secondary air control valve 42 is provided for introduction into the passage 12 as appropriate.
[0015]
An ECU (Electronic Control Unit) 50 that controls the operating state of the internal combustion engine 1 includes a CPU 51 as a central processing unit that executes various known arithmetic processes, a ROM 52 that stores control programs, and a RAM 53 that stores various data. , B / U (backup) RAM 54 and the like as a logical operation circuit. Input port 55 for inputting detection signals from the various sensors described above, injector 5, fuel pump 32 , secondary air control valve 42, and the like. A bus 57 is connected to an output port 56 for outputting each control signal to the actuator and the ignition coil / igniter 8.
[0016]
Next, a description will be given based on a flowchart of FIG. 2 showing a processing procedure of secondary air amount control in the CPU 51 in the ECU 50 used in the control device for an internal combustion engine according to an example of the embodiment of the present invention. This secondary air amount control routine is repeatedly executed by the CPU 51 at predetermined time intervals.
[0017]
In FIG. 2, in step S101, it is determined whether the vehicle is in a deceleration state. Whether the vehicle is in a decelerating state depends on the engine speed NE based on the signal interval detected by the crank angle sensor 25 or the throttle opening TA or the intake pressure sensor 12 detected by the throttle opening sensor 23. It is determined by the detected intake pressure PM or the like. When the determination condition of step S101 is not satisfied, that is, when the vehicle is in a state other than the deceleration state, the process proceeds to step S102, and it is determined whether the operation state of the internal combustion engine 1 is in a high load range. Whether or not the operating state of the internal combustion engine 1 is in a high load range is determined by the engine speed NE, the throttle opening degree TA, the intake pressure PM, or the like. In addition to this, the high load range is determined from the gear position GP of the transmission from the gear position sensor 28 or the clutch signal from the clutch (not shown), and further from the vehicle speed signal detected by the vehicle speed sensor (not shown). May be.
[0018]
When the determination condition of step S102 is not satisfied, that is, when the operation state of the internal combustion engine 1 is outside the high load region, the process proceeds to step S103, and it is determined whether the operation state of the internal combustion engine 1 is in the light load region. Whether or not the operating state of the internal combustion engine 1 is in the light load range is determined by the engine speed NE, the throttle opening degree TA, the intake pressure PM, or the like. In addition to this, the light load region may be determined from the gear position GP of the transmission or the clutch signal, and further from the vehicle speed signal, similarly to the high load region. When the determination condition of step S103 is not satisfied, that is, when the operating state of the internal combustion engine 1 is in a medium load region other than the light load region, the process proceeds to step S104, secondary air is introduced by feedback control, and this routine is terminated. To do.
[0019]
On the other hand, when the determination condition of step S103 is satisfied, that is, when the operating state of the internal combustion engine 1 is in the light load range, the routine proceeds to step S105, secondary air is introduced by open control, and this routine is terminated. When the operating state of the internal combustion engine 1 is in a light load range, the emission ratio of nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas is small, and the emission ratio of hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) is large. By introducing the secondary air by open control, the exhaust gas can be purified with high accuracy if the air-fuel ratio is set near the stoichiometric (stoichiometric air-fuel ratio) or leaner than the stoichiometric. On the other hand, when the determination condition of step S101 is satisfied, that is, when the vehicle is in a decelerating state, or when the determination condition of step S102 is satisfied, that is, when the operating state of the internal combustion engine 1 is in the high load range, the process proceeds to step S106. Secondary air introduction is prohibited, and this routine ends.
[0020]
Next, the introduction state of the secondary air amount according to the load range of the operation state of the internal combustion engine 1 by the above-described processing will be described with reference to the time charts shown in FIGS. Here, FIG. 3 shows the introduction state of the secondary air amount by linear control of the secondary air control valve 42, and FIG. 4 shows the time of introduction of the secondary air amount by on / off control of the secondary air control valve 42, respectively. It is a chart.
[0021]
As shown in FIG. 3, in the feedback control according to the middle load range of the operating state of the internal combustion engine 1, the secondary air amount passes through the secondary air passage 41 by the linear control of the secondary air control valve 42 and the exhaust passage 12. In the open control according to the light load range of the operating state of the internal combustion engine 1 introduced into the engine, the secondary air control valve 42 is fully opened to pass through the secondary air passage 41 and 2 according to the operating state of the internal combustion engine 1. A secondary air amount is introduced into the exhaust passage 12. As a result, secondary air is appropriately introduced into the exhaust passage 12 of the internal combustion engine 1, and the exhaust gas can be purified efficiently.
[0022]
Further, as shown in FIG. 4, in the feedback control according to the middle load range of the operating state of the internal combustion engine 1, the secondary air amount passes through the secondary air passage 41 by the on / off control of the secondary air control valve 42. In the open control according to the light load range of the operating state of the internal combustion engine 1, the secondary air control valve 42 is fully opened to pass the secondary air passage 41 and the secondary according to the operating state of the internal combustion engine 1. Air volume is introduced. Thereby, secondary air is appropriately introduced into the exhaust passage 12 of the internal combustion engine, and the exhaust gas can be efficiently purified.
[0023]
Next, referring to FIG. 6 based on the flowchart of FIG. 5 showing the procedure of the ignition timing calculation in the CPU 51 in the ECU 50 used in the control apparatus for an internal combustion engine according to an example of the embodiment of the present invention. I will explain. Here, FIG. 6 is a map for calculating the secondary air correction advance angle using the secondary air amount as a parameter in FIG. This ignition timing calculation routine suppresses fluctuations in the engine speed NE when the secondary air amount control routine shown in FIG. 2 is executed, and is repeatedly executed by the CPU 51 at each combustion timing of each cylinder. Is done.
[0024]
In FIG. 5, first, the engine speed NE based on the signal interval detected by the crank angle sensor 25 in step S201 is read. Next, the process proceeds to step S202, and for example, the throttle opening degree TA detected by the throttle opening degree sensor 23 is read as a load at this time. Next, the process proceeds to step S203, and as various other sensor information, for example, the coolant temperature THW, the intake air temperature THA, the atmospheric pressure, and the like are read.
[0025]
Next, the routine proceeds to step S204, where the basic ignition timing is calculated based on a map (not shown) using the engine speed NE and the throttle opening TA as parameters as is well known. Then, the process proceeds to step S205, and various correction values for the ignition timing are calculated based on changes in the coolant temperature THW, the intake air temperature THA, and the throttle opening TA as various sensor signals at this time. Further, when the coolant temperature THW is low, the basic ignition timing may be calculated based on the coolant temperature THW.
[0026]
Next, the routine proceeds to step S206, where it is determined whether the operating state of the internal combustion engine 1 is in a light load range. Whether or not the operating state of the internal combustion engine 1 is in the light load range is determined by the engine speed NE, the throttle opening TA, the intake pressure PM detected by the intake pressure sensor 12, or the like. In addition, it may be in the light load region when the gear position GP of the transmission from the gear position sensor 28 is neutral and the clutch signal from the clutch (not shown) is on (connected). If the determination condition of step S206 is satisfied, that is, if the operating state of the internal combustion engine 1 is in the light load region, the routine proceeds to step S207, and based on the map of FIG. 6, the ignition timing corresponding to the amount of secondary air introduced at this time A secondary air correction advance angle as a correction value is calculated. Note that the amount of secondary air introduced at this time is calculated based on a map (not shown) whose parameters are the open state of the secondary air control valve 42, the engine speed NE, the intake pressure PM, and the like. Further, the ignition timing correction value may be calculated simply based on the on / off state of the secondary air control valve 42 or the opening degree.
[0027]
On the other hand, when the determination condition of step S206 is not satisfied, that is, when the operating state of the internal combustion engine 1 is in a high load region or a medium load region other than the light load region, step S207 is skipped. Next, the process proceeds to step S208, and various correction values calculated in step S205 with respect to the basic ignition timing calculated in step S204, and further, calculated in step S207 when the operating state of the internal combustion engine 1 is in the light load range. The optimal ignition timing is calculated by reflecting each of the secondary air correction advance angles, and this routine is terminated.
[0028]
Next, the transition state of the ignition timing and the engine speed accompanying the introduction of the secondary air amount by the above-described processing will be described with reference to the time charts shown in FIGS. 7 shows the ignition timing and engine rotation when the secondary air amount is gradually changed by the secondary air control valve 42, and FIG. 8 shows the ignition timing and engine rotation when the secondary air amount is repeatedly introduced / stopped by the secondary air control valve 42. It is a time chart which shows each number transition state.
[0029]
In FIG. 7, when there is no correction of the ignition timing with the gradual change of the secondary air amount introduced by the secondary air control valve 42, the engine speed NE fluctuates up and down as shown by a broken line as a conventional example. Has occurred. On the other hand, with the gradual change of the secondary air amount introduced by the secondary air control valve 42, the ignition timing is corrected and gradually changed from the advance side to the retard side or from the retard side to the advance side. When this is the case, as shown by the solid line in FIG. 7, the engine speed NE is not changed and is extremely stabilized.
[0030]
Further, in FIG. 8, when there is no correction of the ignition timing due to the repeated introduction / stop of the secondary air amount by the drive signal of the secondary air control valve 42, as shown in the broken line as a conventional example, the engine speed There is vertical fluctuation in NE. On the other hand, when the ignition timing is changed to the advance side or the retard side in accordance with the amount of secondary air introduced by the secondary air control valve 42, a solid line is shown in FIG. 8 as this embodiment. Thus, the engine speed NE is not stabilized and is extremely stabilized.
[0031]
As described above, the control apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment includes a secondary air control valve 42 that can introduce secondary air as new air upstream of the exhaust passage 12 of the internal combustion engine 1, a vehicle (not shown). ), The crank angle sensor 25 or the throttle opening sensor 23 or the intake pressure sensor 12 as a deceleration state detecting means for detecting the engine speed NE or the throttle opening TA or the intake pressure PM, and the load of the internal combustion engine 1 A crank angle sensor 25 or a throttle opening sensor 23 or an intake pressure sensor 12 as load state detecting means for detecting the state based on the engine speed NE, the throttle opening degree TA, or the intake pressure PM, and the exhaust passage 12 of the internal combustion engine 1 oxygen (O ₂₎ sensor 27 serving as an air-fuel ratio detecting means for detecting an air-fuel ratio λ of the exhaust gas in the deceleration state of the vehicle, the negative internal combustion engine 1 Secondary air introduction means that is achieved by the CPU 51 of the ECU 50 that drives the secondary air control valve 42 in accordance with at least one of the state and the air-fuel ratio λ of the exhaust gas and introduces secondary air. To do.
[0032]
That is, when the vehicle is decelerating or the internal combustion engine 1 is in the high load range, the introduction of secondary air by the secondary air control valve 42 is prohibited, and the internal combustion engine 1 is in the light load range rather than the deceleration state. In some cases, the secondary air control valve 42 is fully opened by open control and the secondary air is introduced, and when the vehicle is not in a decelerating state and the internal combustion engine 1 is in the middle load range, it corresponds to the air-fuel ratio λ of the exhaust gas. The secondary air control valve 42 is linearly controlled or on / off controlled by feedback control, and secondary air is introduced. As a result, secondary air is appropriately introduced into the exhaust passage 12 of the internal combustion engine 1, and the exhaust gas can be purified efficiently.
[0033]
The internal combustion engine control apparatus according to the present embodiment further includes a crank angle sensor 25 serving as an engine speed detecting means for detecting the engine speed NE of the internal combustion engine 1, and the engine speed NE of the internal combustion engine 1 and the internal combustion engine. This is accomplished by the CPU 51 of the ECU 50 that sets the basic ignition timing based on the engine speed NE, the throttle opening degree TA, the load state detected by the intake pressure PM, or the like, or based on the coolant temperature THW of the internal combustion engine 1. Achieved by the CPU 51 of the ECU 50 that calculates the correction value for the basic ignition timing based on the ignition timing setting means, various sensor information, the amount of secondary air from the secondary air control valve 42, or the drive signal of the secondary air control valve 42 Correction value calculation means, and the ECU 50 for correcting the basic ignition timing based on the correction value by the correction value calculation means and calculating the final ignition timing. Those comprising an ignition timing calculation means which is achieved by U51.
[0034]
That is, the basic ignition timing set based on the engine speed NE and the load state of the internal combustion engine 1 or based on the coolant temperature THW of the internal combustion engine 1 is introduced into the various sensor information and the exhaust passage 12 of the internal combustion engine 1. It is corrected by a correction value based on the amount of secondary air from the secondary air control valve 42 or the drive signal of the secondary air control valve 42, and the ignition timing for final control is calculated. As described above, according to the ignition timing control in which the correction value according to the introduced secondary air amount is considered in addition to the correction value according to the various sensor information, the internal combustion engine 1 when efficiently purifying the exhaust gas. The fluctuation of the engine speed NE is suppressed and is extremely stabilized.
[0035]
The secondary air introduction means achieved by the CPU 51 of the ECU 50 of the control device for the internal combustion engine of the present embodiment drives the secondary air control valve 42 by open control when the internal combustion engine 1 is in the light load range. Further, when the internal combustion engine 1 is in the middle load range, the secondary air control valve 42 is driven by feedback control according to the air-fuel ratio λ of the exhaust gas. Therefore, the secondary air control valve 42 is driven by the open control when the internal combustion engine 1 is in the light load region, and by the feedback control according to the air-fuel ratio λ of the exhaust gas when the internal combustion engine 1 is in the medium load region. Air is introduced. Thereby, secondary air is appropriately introduced into the exhaust passage 12 of the internal combustion engine 1, and the exhaust gas is efficiently purified.
[0036]
In the above embodiment, the application to a two-wheeled vehicle has been described. However, the present invention is not limited to this, and secondary air is introduced into the exhaust passage of the internal combustion engine to exhaust gas. The same action and effect can be expected with a system that purifies water.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an internal combustion engine and peripheral devices in a two-wheeled vehicle to which a control device for an internal combustion engine according to an example of an embodiment of the invention is applied.
FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of secondary air amount control in a CPU in the ECU used in the control device for an internal combustion engine according to an example of the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a time chart showing a state of introducing a secondary air amount by linear control of a secondary air control valve in the process of FIG. 2;
4 is a time chart showing a state of introducing a secondary air amount by on / off control of a secondary air control valve in the process of FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of ignition timing calculation in a CPU in the ECU used in the control apparatus for an internal combustion engine according to an example of the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a map for obtaining a secondary air correction advance angle in FIG. 5 using the secondary air amount as a parameter.
FIG. 7 is a time chart showing transition states of ignition timing and engine speed when the secondary air amount is gradually changed by the secondary air control valve in the process of FIG.
8 is a time chart showing transition states of ignition timing and engine speed when the secondary air amount is repeatedly introduced / stopped by the secondary air control valve in the process of FIG.
[Explanation of symbols]
1 Internal combustion engine 12 Exhaust passage 27 Oxygen (O ₂ ) sensor 42 Secondary air control valve 50 ECU (electronic control unit)

Claims

A secondary air control valve capable of introducing secondary air as new air upstream of the exhaust passage of the internal combustion engine;
Deceleration state detecting means for detecting a deceleration state of the vehicle;
Load state detecting means for detecting a load state of the internal combustion engine;
Air-fuel ratio detection means for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas in the exhaust passage of the internal combustion engine;
Secondary air introduction means for introducing the secondary air by driving the secondary air control valve in accordance with at least one of the deceleration state of the vehicle, the load state of the internal combustion engine, and the air-fuel ratio of the exhaust gas When,
Engine speed detecting means for detecting the engine speed of the internal combustion engine;
Ignition timing setting means for setting a basic ignition timing based on the engine speed of the internal combustion engine and the load state of the internal combustion engine or based on the coolant temperature of the internal combustion engine;
Correction value calculation means for calculating a correction value for the basic ignition timing based on various sensor information and a secondary air amount from the secondary air control valve, or a drive signal of the secondary air control valve;
An ignition timing calculating means for correcting the basic ignition timing based on the correction value by the correction value calculating means and calculating a final ignition timing;
The retard control is performed according to the increase in the secondary air amount, the retard control is canceled according to the decrease in the secondary air amount, and when the internal combustion engine is in the light load range by the secondary air introduction means, The secondary air control valve is driven by open control, and the secondary air control valve is driven by feedback control according to an air-fuel ratio of exhaust gas when the internal combustion engine is in a medium load range. A control device for an internal combustion engine.