JP5891996B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
アルコールを含む燃料を使用可能な内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴射するポートインジェクタと、
前記内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する筒内インジェクタと、
前記内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒よりも上流側の排気通路において水性ガスシフト反応により生成させる目標H2濃度を算出する目標H2濃度算出手段と、
前記上流側の排気通路におけるH2O濃度を推定するH2O濃度推定手段と、
前記上流側の排気通路における目標CO濃度を、前記目標H2濃度と前記H2O濃度とを用いて算出する目標CO濃度算出手段と、
前記排気浄化触媒の暖機中、前記ポートインジェクタと前記筒内インジェクタとで噴き分ける燃料の噴き分け率を、前記目標CO濃度を用いて設定する噴き分け率設定手段と、
前記内燃機関に供給する燃料中のアルコール濃度を取得するアルコール濃度取得手段と、
前記上流側の排気通路におけるアルデヒド類濃度を、前記アルコール濃度を用いて推定するアルデヒド類濃度推定手段と、を備え、
前記目標H 2 濃度算出手段は、前記アルデヒド類濃度を用いて前記目標H 2 濃度を補正することを特徴とする。
前記内燃機関に供給する燃料中のアルコール濃度を取得するアルコール濃度取得手段を更に備え、
前記H2O濃度推定手段は、前記アルコール濃度を用いて前記H2O濃度を推定することを特徴とする。
前記上流側の排気通路における通路温度を取得する通路温度取得手段と、
前記上流側の排気通路における露点温度を、前記H2O濃度と前記通路温度とを用いて算出する露点温度算出手段と、を備え、
前記目標CO濃度算出手段は、前記露点温度と前記通路温度の差に応じて、前記目標CO濃度を補正することを特徴とする。
前記上流側の排気通路における通路温度を取得する通路温度取得手段と、
前記上流側の排気通路における露点温度を、前記H2O濃度と前記通路温度とを用いて算出する露点温度算出手段と、を備え、
前記目標CO濃度算出手段は、前記露点温度と前記通路温度との連続的な比較において、前回比較時には前記露点温度が前記通路温度よりも高く、今回比較時には前記露点温度が前記通路温度よりも低い場合は、前記露点温度が前記通路温度よりも連続して高い場合に比して前記目標CO濃度を高濃度側に補正することを特徴とする。
前記噴き分け率設定手段は、前記目標CO濃度が高くなるほど前記筒内インジェクタの分担割合が高くなるように前記噴き分け率を設定することを特徴とする。
ここで、水性ガスシフト反応は、排気浄化触媒のNOx浄化が活性化する温度(約350℃)よりも低温(約150℃)で進行する。そのため、第1の発明のように噴き分け率を設定すれば、排気浄化触媒よりも上流側の排気通路において水性ガスシフト反応を進行させ、生成したH2の還元機能により、NOxを浄化できる。従って、例えば排気浄化触媒が低温(約150℃)の場合であっても、排気中のNOxを浄化できる。即ち、排気浄化触媒の活性状態に左右されることなく排気中のNOxを浄化できる。
また、排気浄化触媒の暖機中は、筒内インジェクタから噴射した燃料がピストンや燃焼室壁に付着し、この付着燃料が不完全燃焼を起こし易くなるので、排気中にCOが排出される。そのため、第1の発明のような噴き分け率の設定によってCOを生成できれば、燃費を悪化させることなくNOxを浄化できる。
また、アルコールが燃焼すると、中間生成物であるホルムアルデヒドやアセトアルデヒドが生成する場合もある。このようなアルデヒド類は、H 2 同様にNOx還元機能を有する。この点、第1の発明によれば、上記内燃機関に供給する燃料中のアルコール濃度を用いて、アルデヒド類の濃度を推定し、上記目標H 2 濃度を補正できる。従って、上記目標H 2 濃度を高精度に推定できる。
[システム構成の説明]
先ず、図1乃至図11を参照しながら、本発明の実施の形態1について説明する。図1は、実施の形態1のシステム構成を示す図である。図1に示すように、本実施形態のシステムは、動力装置としてのエンジン10を備えている。エンジン10は、ガソリン、エタノール(アルコール)またはこれらの混合燃料で運転可能に構成されている。尚、エンジン10の気筒数および気筒配列は特に限定されない。
上述したように、排気浄化触媒20によれば排気中のNOxを浄化できる。しかしながら、排気浄化触媒20のNOx浄化機能は約350℃で活性化する。そのため、例えばエンジン始動直後といった冷間時は排気浄化触媒20の暖機が不十分で、NOxの浄化ができないという問題がある。従って、このような冷間時においては、上記NOx浄化機能に頼らずにNOx浄化の低温活性を向上させる必要があると言える。
本実施形態において、上記水性ガスシフト反応の進行は、噴き分け率設定制御を実行することにより行う。この噴き分け率設定制御においては、燃料中のエタノール濃度に応じて、ポート噴射と筒内噴射の間で行う噴射燃料の分担割合(つまり、噴き分け率)が設定される。この噴き分け率の設定手法について、図5乃至図11を参照しながら説明する。図5は、実施の形態1における噴き分け率の設定手法を説明するための図である。尚、図5に示すフローは、ECU30において実行されるものであり、エンジン10の始動後、排気浄化触媒20の暖機が完了するまでの間、燃料噴射タイミング毎に繰り返し実行されるものとする。
また、上記実施の形態1においては、ECU30が図5のステップ100の処理を実行することにより上記第2の発明における「アルコール濃度取得手段」が実現されている。
次に、図12乃至図14を参照しながら、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施形態においては、図1のシステム構成において、図12に示すフローにより噴き分け率を設定する点をその特徴とする。従って、システム構成の説明については省略する。また、図12に示すフローの説明において上記実施の形態1と共通する処理についてはその説明を簡略化する。
上記実施の形態1の噴き分け率設定制御においては、燃料中のエタノールの全てが燃焼してH2Oが生成するという前提のもと、必要H2O濃度等の算出を行った。しかしながら、エタノールがH2Oの状態で排出されるとは限らない。即ち、中間生成物であるホルムアルデヒドやアセトアルデヒド(以下、「アルデヒド類」と総称する。)の状態で排出されることがある。アルデヒド類は、H2同様にNOx還元機能を有する。そのため、H2によるNOx浄化の役割をこのアルデヒド類に担わせることができる。このような観点に基づき、本実施形態の噴き分け率設定制御においては、アルデヒド類の濃度を考慮することとしている。
図12は、実施の形態2における噴き分け率の設定手法を説明するための図である。尚、図12に示すフローは、図5に示したフロー同様、エンジン10の始動後、排気浄化触媒20の暖機が完了するまでの間、燃料噴射タイミング毎に繰り返し実行されるものとする。
次に、図15乃至図18を参照しながら、本発明の実施の形態3について説明する。
本実施形態においては、図1のシステムに、エンジン10の冷却水温を検出する水温センサと、触媒上流排気管内の相対湿度を検出する湿度センサと、吸入空気量GAを測定するエアフロメータとを追加した構成において、図16に示すフローにより噴き分け率を設定する点をその特徴とする。従って、システム構成の説明については省略する。また、図16に示すフローの説明において上記実施の形態1と共通する処理についてはその説明を簡略化する。
上記実施の形態1や2の噴き分け率設定制御においては、制御実行中の燃料中のアルコールの燃焼により生成したH2Oが、水性ガスシフト反応において消費されるとした。しかし、H2Oは、エンジン10の前回運転時にも生成しており、この生成H2Oの一部は制御開始前(つまり、エンジン10の始動前)においても触媒上流排気管に残留していることが考えられる。
図16は、実施の形態3における噴き分け率の設定手法を説明するための図である。尚、図16に示すフローは、図5に示したフロー同様、エンジン10の始動後、排気浄化触媒20の暖機が完了するまでの間、燃料噴射タイミング毎に繰り返し実行されるものとする。
また、上記実施の形態3においては、ECU30が図18のステップ350の処理を実行することにより上記第3または第4の発明における「露点温度算出手段」が実現されている。
12 吸気管
14 ポートインジェクタ
16 筒内インジェクタ
18 排気管
20 排気浄化触媒
22 アルコール濃度センサ
30 ECU
Claims (5)
- アルコールを含む燃料を使用可能な内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴射するポートインジェクタと、
前記内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する筒内インジェクタと、
前記内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒よりも上流側の排気通路において水性ガスシフト反応により生成させる目標H2濃度を算出する目標H2濃度算出手段と、
前記上流側の排気通路におけるH2O濃度を推定するH2O濃度推定手段と、
前記上流側の排気通路における目標CO濃度を、前記目標H2濃度と前記H2O濃度とを用いて算出する目標CO濃度算出手段と、
前記排気浄化触媒の暖機中、前記ポートインジェクタと前記筒内インジェクタとで噴き分ける燃料の噴き分け率を、前記目標CO濃度を用いて設定する噴き分け率設定手段と、
前記内燃機関に供給する燃料中のアルコール濃度を取得するアルコール濃度取得手段と、
前記上流側の排気通路におけるアルデヒド類濃度を、前記アルコール濃度を用いて推定するアルデヒド類濃度推定手段と、を備え、
前記目標H 2 濃度算出手段は、前記アルデヒド類濃度を用いて前記目標H 2 濃度を補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記内燃機関に供給する燃料中のアルコール濃度を取得するアルコール濃度取得手段を更に備え、
前記H2O濃度推定手段は、前記アルコール濃度を用いて前記H2O濃度を推定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記上流側の排気通路における通路温度を取得する通路温度取得手段と、
前記上流側の排気通路における露点温度を、前記H2O濃度と前記通路温度とを用いて算出する露点温度算出手段と、を備え、
前記目標CO濃度算出手段は、前記露点温度と前記通路温度の差に応じて、前記目標CO濃度を補正することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記上流側の排気通路における通路温度を取得する通路温度取得手段と、
前記上流側の排気通路における露点温度を、前記H2O濃度と前記通路温度とを用いて算出する露点温度算出手段と、を備え、
前記目標CO濃度算出手段は、前記露点温度と前記通路温度との連続的な比較において、前回比較時には前記露点温度が前記通路温度よりも高く、今回比較時には前記露点温度が前記通路温度よりも低い場合は、前記露点温度が前記通路温度よりも連続して高い場合に比して前記目標CO濃度を高濃度側に補正することを特徴とする請求項1乃至3何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記噴き分け率設定手段は、前記目標CO濃度が高くなるほど前記筒内インジェクタの分担割合が高くなるように前記噴き分け率を設定することを特徴とする請求項1乃至4何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
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