JP4865133B2 - 惰力閉止の間の触媒コンバータの熱損失を制御する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、完全に可変の弁制御を有する内燃機関における惰力閉止の間の触媒コンバータの熱損失を制御する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
惰力閉止とは、自動車が惰力走行（すなわち、ガス（加速）ペダルを押さずに、自動車がそれ自体の慣性で走行）している場合に、燃料がエンジンにそれ以上噴射されないようにする、ある種の自動車において利用されている周知の方法である。このように、エンジンは回転し続け、ピストンが燃料の汲み上げを継続するが、燃料はエンジンに噴射されず、あるいは燃焼もされない。
【０００３】
惰力閉止の間、エンジンは依然として回転しているので、ピストンの汲み上げ作用によって新鮮な空気がエンジンのシリンダ中へ吸引され、排気系を介して再び押し出される。このように、エンジンの汲み上げ作用によって新鮮な空気を触媒コンバータを連続して通過するようにさせる。このため、触媒コンバータは冷却されるのでその効率を低下させる。
【０００４】
従来のスロットルコントロールの火花点火機関において、触媒コンバータの望ましくない冷却作用は、惰力閉止の間絞り弁を閉鎖することによって新鮮な空気がエンジン中へ吸引されないようにすることによって、最小とすることが可能である。
【０００５】
しかしながら、完全に可変の弁ストローク制御を備えたエンジンは典型的に絞り弁は含んでいない。その代わりに、吸引弁の弁ストロークは、例えば油圧アクチュエータ、電磁アクチュエータのような適当な弁位置決め装置、あるいは調整可能なカムシャフトのような機械的な可変弁アクチュエータを使用することによって、零ストローク（吸引なし）から最大可能なストロークまで連続的に調整される。従って、絞り弁を閉鎖することによって惰力閉止の間の触媒コンバータの熱損失を制御することはできない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
内燃機関における惰力閉止の間の触媒コンバータの熱損失を低下させる制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
本発明は、弁と、調整可能なストローク設定点を有する弁位置決め装置と、触媒コンバータとを有する内燃機関の惰力閉止の間の触媒コンバータの熱損失を制御する方法において、前記のストロークの設定点が触媒コンバータの温度の関数として固定されることを特徴とする。
【０００７】
本発明の実施例において、ストロークの設定点は、触媒コンバータの温度が第１の所定の温度より低い場合、第１の所定の設定点の値に等しいか、あるいはそれ以下に固定される。別の実施例において、ストロークの設定点は触媒コンバータの温度が第２の所定の温度より高い場合、第２の所定の設定点と等しいか、あるいはそれ以上となるように固定される。本発明の実施例は、例えば、触媒コンバータの温度が第１の所定の温度より低い場合、ストロークの設定点を第１の所定の設定点の値に固定し、触媒コンバータの温度が第２の所定の温度より高い場合、ストロークの設定点を第２の所定のストロークの設定点の値に固定することができる。第１の所定の設定点の値は、例えば閉鎖された弁に対応する零としうる。第２の所定の設定点の値は、全開の弁のストロークに対応するようにしうる。
【０００８】
第１の所定の温度は、コンバータの最低作動温度の関数として決定しうる。第２の所定の温度は、コンバータの最大許容作動温度の関数として決定しうる。二つの所定のストローク設定点の値の間でストロークの設定点が急速に切り替わるのを阻止するために、第２の所定の温度は、第１の所定の温度よりも高くされている。触媒コンバータの温度は、例えば触媒コンバータの温度モデルを使用して計算可能である。本発明は、入口弁のストローク設定点の値を固定することによって機能しうるが、内燃機関の出口弁の設定点の値を固定することによっても機能しうる。
【０００９】
本発明をいくつかの実施例を参照して以下説明する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、温度を測定するために温度センサ１ａに結合された触媒コンバータ１を示し、温度センサ１ａは、マイクロプロセッサを含む弁ストローク制御装置２に結合されている。更に、ガスペダル３がその位置すなわち角度を測定するためガスペダル位置センサ３ａに結合されており、ガスペダル位置センサ３ａは、弁ストローク制御装置２に結合されている。弁ストローク制御装置２は、惰力閉止スイッチ４を間に介装させて弁ストローク位置決め装置５ａに結合されている。弁ストローク位置決め装置５ａは、例えばＢＭＷ ＶＶＴシステム、デルフィ（Ｄｅｌｐｈｉ）ＶＶＡシステム、およびメタ（Ｍｅｔａ）ＶＶＬシステムにおいて使用されている周知の製品である。
【００１１】
図１に示すように、弁ストローク制御装置２は、弁ストローク設定点Ｐ_strokeを指示する信号を弁ストローク位置決め装置５ａまで送ることによって、弁５を制御する。弁ストローク位置決め装置５ａは、弁５の最大ストロークが現在の弁ストローク設定点Ｐ_strokeに対応するように弁５を作動させる。通常の作動の間、すなわち惰力閉止が作動していない場合、惰力閉止スイッチ４がオフの位置に切り替わる。そのモードにおいて、弁ストローク制御装置２は、ガスペダル位置センサ３ａから受取る信号に基づいてストロークの設定点Ｐ_strokeを計算する。ガスペダルの位置センサ３ａは、ガスペダル３の位置（あるいは角度）を連続的に測定し、その位置（あるいは角度）を指示する信号αを送る。以下詳細に説明するように、弁ストローク制御装置２は、弁ストローク設定点Ｐ_strokeを連続して計算し、その弁ストローク設定点Ｐ_strokeを指示する信号を弁位置決め装置５ａまで送る。弁ストローク位置決め装置５ａは、その最大ストロ―クが現在の弁ストローク設定点Ｐ_strokeに対応するように弁を作動させる。
【００１２】
惰力閉止の間、すなわち惰力閉止スイッチ４がオンの位置に切り替えられると、弁ストローク設定点Ｐ_strokeはもはやガスペダルの位置あるいは角度αの関数として計算されない。その代わりに、弁ストロークの設定点Ｐ_strokeは、触媒コンバータの温度Ｔ_katに基づいて２種類の所定の弁ストローク設定点の値の一方に固定される。弁ストローク制御装置２は、触媒コンバータ１の上に、あるいはその中に位置した温度センサ１ａからの触媒コンバータの温度Ｔ_katを指示する入力信号を受取る。代替的に、弁ストローク制御装置２は、触媒コンバータ１の温度モデル１ｂに従って触媒コンバータの温度Ｔ_katの値を計算しうる。温度モデルを使用することにより、例えばエンジンの温度、エンジンの速度、エンジンの負荷、点火角度およびマニホールドの空気温度のような測定可能な入力に基づいて計算が行われる。弁のストロークの設定点Ｐ_strokeを固定するために、弁ストローク制御装置２によって使用されるルーテインが図２に詳細に示されている。
【００１３】
図２に示すように、ルーテインはステップ２０１から開始し、その後、弁ストローク制御装置２は、ステップ２０２において惰力閉止がオンに切り替わったか否かを検出する。惰力閉止がオンに切り替わっていないとすれば、弁ストローク設定点Ｐ_strokeが、例えばガスペダルの位置あるいは角度αの関数として、ステップ２０５において周知の方法によって検出される。惰力閉止がオンに切り替わっているとすれば、触媒コンバータの温度Ｔ_katは、ステップ２０３において第１の所定の温度Ｔ₁と比較される。触媒コンバータの温度Ｔ_katが第１の所定の温度Ｔ₁より低いとすれば、弁ストロークの設定点Ｐ_strokeは、ステップ２０７において第１の所定の設定点の値Ｐ₀と等しいように設定される。しかしながら、触媒コンバータの温度Ｔ_katが第１の所定の温度Ｔ₁より高いとすれば、触媒コンバータの温度は、ステップ２０４において第２の所定の温度Ｔ₂と比較される。触媒コンバータの温度Ｔ_katが第２の所定の温度Ｔ₂よりも高いとすれば、弁ストロークの設定点Ｐ_strokeはステップ２０６において第２の所定の設定点の値Ｐ_Fと等しいように設定される。触媒コンバータの温度Ｔ_katが第２の所定の温度Ｔ₂より低い（Ｔ₁とＴ₂の間のどこか）とすれば、前記温度が第１の所定の温度Ｔ₁以下か、あるいは第２の所定の温度Ｔ₂以上のいずれかとなるまで、ステップ２０３が繰返される。これらのステップが繰返されている間に、弁は、例えば惰力閉止スイッチがオンに切り替えられる以前に最後に設定されていた状態に留まることが出来る。ストロークの設定点がステップ２０５、２０６または２０７において固定された後、ルーテインは再びステップ２０１において開始する。
【００１４】
第１の所定の温度Ｔ₁は、触媒コンバータの最小有効作動温度を指示する温度に対応し、一方、第２の所定の温度Ｔ₂は、触媒コンバータの最大許容作動温度を指示する温度に対応し、いずれにしてもＴ₁よりも高い。第１の所定の設定点の値Ｐ₀は、空気がエンジンおよび触媒コンバータを通して循環しないようにするために零か、あるいは概ね零（概ね全閉の弁に対応する）に等しい。第２の所定の設定点の値Ｐ_Fは、新鮮な空気がエンジンおよび触媒コンバータを通して循環しうるようにするために、全開あるいは概ね全開の弁に対応する値に等しい。
【００１５】
このように、触媒コンバータがその最小有効作動温度以下である場合、弁は惰力閉止の間概ね全閉位置に固定される。このため、さもなければ触媒コンバータを更に冷却させることになる新鮮な空気がエンジンを通して汲み上げられるのを阻止する。しかしながら、触媒コンバータの温度Ｔ_katが最大許容作動温度にあるか、あるいはそれに近い場合、熱損失はコンバータを冷却する上で望ましい。このようにするためには、弁は、その結果のエンジンの汲み上げ作用が惰力閉止の間新鮮な空気で触媒コンバータを可能最速で冷却するように概ね全開の位置に固定される。一端触媒コンバータの温度がこのようにして低下すると、ストロークの設定点の値は、惰力閉止が依然として有効であるとすれば、コンバータの温度が最低有効作動温度以下に低下するや否や零に戻される。
【００１６】
第１の所定のストローク設定点の値Ｐ₀（概ね全閉した弁に対応する）から第２の所定のストローク設定点の値Ｐ_F（概ね全開の弁に対応する）までの触媒コンバータの温度Ｔ_katに従っての切り替えが図３に示されている。図示のように、第２の所定の温度Ｔ₂はストロークの設定点Ｐ_strokeがＰ₀からＰ_Fに切り替わる点に対応し、第１の所定の温度Ｔ₁はストロークの設定点Ｐ_strokeがＰ_FからＰ₀に切り替わる点に対応する。Ｔ₂はＴ₁よりも高いので、測定ノイズ等による急速な切り替え過渡現象を阻止するヒステリシス効果がある。
【００１７】
触媒コンバータの温度Ｔ_katは、触媒コンバータ内あるいは該コンバータ上に位置した適当な温度センサを介して検出可能であるが、コンピュータで共に実行する触媒コンバータの温度モデルを使用して計算することも可能である。温度モデルは、エンジンの温度、エンジンの速度、エンジンの負荷、点火角度、およびマニフォールド空気温度に基づいて触媒コンバータの温度Ｔ_katを計算する。
【００１８】
エンジンが入口弁制御装置の他に適当な出口弁制御装置を保有しているとすれば、前述のように定義されるストロークの設定点の値は代替的に出口弁に適用しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の要素とそれらの機能とを示すブロック線図である。
【図２】図１に示す弁のストローク制御装置によって実行されるルーテインを示すフローチャートである。
【図３】弁のストローク設定点と触媒コンバータの温度との間の関係を示す線図である。
【符号の説明】
１ 触媒コンバータ
１ａ 位置センサ
１ｂ 温度モデル
２ 弁ストローク制御装置
３ ガスペダル
３ａ ガスペダル位置センサ
４ 惰力閉止スイッチ
５ 弁
５ａ 弁位置決め装置

Claims (6)

1. 弁（５）と、調整可能なストロークの設定点（Ｐ_stroke）を有する弁位置決め装置（５ａ）と、触媒コンバータ（１）とを有する内燃機関において、自動車が惰力走行して燃料がエンジンに噴射されない間の触媒コンバータの熱損失を制御する方法において、
   前記触媒コンバータの温度（Ｔ_kat）が第１の所定の温度（Ｔ₁）より低い場合、ストローク設定点（Ｐ_stroke）が第１の所定のストローク設定点の値（Ｐ₀）に等しいように固定され、また、前記触媒コンバータの温度（Ｔ_kat）が第２の所定の温度（Ｔ₂）より高い場合、ストローク設定点（Ｐ_stroke）が第２の所定の設定点の値（Ｐ_F）に等しいように固定され、前記第２の所定の温度が第１の所定の温度より高いこと、および、
   第１の所定の設定点の値（Ｐ₀）が、空気がエンジンおよび触媒コンバータを通して循環しないようにするため、零に等しく、かつ、
   第２の所定の設定点の値（Ｐ_F）が、新鮮な空気がエンジンおよび触媒コンバータを通して循環しうるようにするため、全開の弁に対応する値に等しいこと、
   を特徴とする方法。
2. 第１の所定の温度（Ｔ₁）が最低のコンバータの作動温度に対応し、および／または第２の所定の温度（Ｔ₂）が最大許容作動温度（Ｔ_max）に対応することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記触媒コンバータの温度（Ｔ_kat）が該触媒コンバータの温度モデルに従って計算されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記弁が入口弁であり、前記弁位置決め装置が入口弁位置決め装置であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
5. 前記弁が出口弁であり、前記弁位置決め装置が出口弁位置決め装置であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
6. 自動車が惰力走行して燃料がエンジンに噴射されない間の触媒コンバータの温度（Ｔ_kat）が、前記第２の所定の温度（Ｔ₂）より高くなく、かつ、前記第１の所定の温度（Ｔ₁）よりも低くない場合には、触媒コンバータの温度（Ｔ_kat）が第１の所定の温度（Ｔ₁）以下か、あるいは第２の所定の温度（Ｔ₂）以上のいずれかとなるまで、前記弁（５）が、自動車が惰力走行して燃料がエンジンに噴射されない状態になる以前に最後に設定されていた状態に留まることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。

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