JP6613750B2 - 排気浄化制御装置 - Google Patents
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Description
図1は、車両に搭載されるエンジン10及びこれを制御するエンジン制御装置1を模式的に示す図である。このエンジン10は、吸気ポート8内に設けられたインジェクタ9からの燃料噴射を一時的に停止する燃料カット機能を備えている。また、エンジン10の吸気通路11にはスロットル弁12が介装される。一方、排気通路13には上流側から順に、過給機のタービン14、前段触媒6、後段触媒7が配置される。
エンジン制御装置1は、エンジン10の燃料カットからの復帰に際し、空燃比を一時的にリッチ化するリッチ化制御を実施する。ここでは、燃料カットの終了条件が成立したときに、通常のストイキ空燃比よりもリッチな空燃比が目標空燃比に設定されて、エンジン10の運転状態が制御される。具体的なリッチ化手法としては、燃料噴射量の増量(例えばアフター噴射量、ポスト噴射量の増量)、燃料噴射時期の変更、点火時期の変更、EGR量の調節などが挙げられる。
上記のような制御を実施するための要素として、エンジン制御装置1には燃料カット制御部2、算出部3、設定部4、リッチ化制御部5が設けられる。これらはエンジン制御装置1で実行されるプログラムの一部の機能を示すものであり、ソフトウェアで実現されるものとする。ただし、各機能の一部又は全部をハードウェア(電子制御回路)で実現してもよく、あるいはソフトウェアとハードウェアとを併用して実現してもよい。
燃料カット制御部2は、エンジン10の燃料カットを司るものであり、所定の燃料カット条件の成否に応じて燃料カットを実施するものである。ここでは、燃料カット条件が成立した場合に、エンジン10への燃料供給を遮断する制御が実施される。燃料カット条件は、例えば以下の全ての条件1〜4が成立することである。これらの条件が成立した場合に、燃料カットが開始される。また、燃料カットの実施中にいずれかの条件が不成立になると、燃料カットが終了する。
1.エンジン回転速度Nが第一速度N1以上、第二速度N2以下である(N1≦N≦N2)
2.スロットル開度が全閉状態(所定開度以下)である
3.車速Sが所定車速S1以上、所定車速S2以下である(S1≦S≦S2)
4.冷却水温Wが所定水温W1以上である(W1≦W)
算出部3は、前段触媒6の前段吸蔵能力AUと触媒6、7の合計吸蔵能力Aとを算出するものである。前段吸蔵能力AUは、少なくとも中間センサ16の検出結果に基づいて(好ましくは、上流センサ15が併用されて)算出される。一方、合計吸蔵能力Aは、少なくとも下流センサ17の検出結果に基づいて(好ましくは、同じく上流センサ15が併用されて)算出される。
設定部4は、算出部3で算出された前段吸蔵能力AU、合計吸蔵能力Aに基づき、リッチ化量B(リッチ化の度合い)に対応するリッチ化係数Dを設定するとともに、合計吸蔵能力Aに基づき、リッチ化時間Cを設定するものである。本実施形態のリッチ化量Bは、エンジン10の要求トルクやエンジン回転速度Nに応じて算出される基準燃料噴射量に対し、リッチ化係数Dを乗算することで求められる。
また、設定部4には、合計吸蔵能力Aとリッチ化時間Cとの関係を数式、マップ、テーブルなどの形式であらかじめ記憶している。合計吸蔵能力Aとリッチ化時間Cとの関係を図3(B)に例示する。リッチ化時間Cは、合計吸蔵能力Aが高いほど大きな値に設定される。つまり、合計吸蔵能力Aが高いほどリッチ化時間Cが延長される。
リッチ化制御部5は、設定部4で設定されたリッチ化係数D、リッチ化時間Cに基づいて、燃料カットからの復帰時にリッチ化制御を実施するものである。リッチ化係数Dやリッチ化時間Cの値は、リッチ化制御の実施中に更新される可能性があるため、リッチ化制御部5は更新前の(直近の)リッチ化係数D、リッチ化時間Cを用いてリッチ化制御を実施する。なお、リッチ化時間Cは、下流センサ17の出力反転時間が経過した時点で更新される。この時点で触媒6、7からの酸素の脱離がほぼ完了していると見なして、リッチ化制御を終了してもよい。つまり、更新後のリッチ化時間Cに基づいてリッチ化制御の実施期間を制御してもよい。
[3−1.燃料カット制御]
図5は、燃料カットの制御手順を例示するフローチャートである。このフローは、例えば車両のイグニッションキースイッチ(メインスイッチ)がオンの状態であるときに、所定周期で繰り返し実施される。このフロー中で使用される制御フラグFは、燃料カットの実施状態を表すものであり、燃料カットの実施中にF=1に設定される。
図6は、リッチ化制御の手順を例示するフローチャートである。フロー中の記号Rは、リッチ化制御の継続時間を表すカウンタ値である。燃料カットが終了すると、エンジン10の基本燃料噴射量にリッチ化係数Dを乗じたリッチ化量Bが算出される(ステップB1)。また、カウンタ値Rに値R+1が代入されて経過時間が計測され(ステップB2)、その経過時間がリッチ化時間C以上であるか否かが判定される(ステップB3)。この判定は、カウンタ値Rが、リッチ化時間Cに相当する所定値R0以上であるか否かを判定することに代えることができる。この条件が成立するまではリッチ化制御が実施され、リッチ化量Bが燃料噴射量に加算される(ステップB4)。リッチ化制御は、リッチ化時間Cが経過したら終了する(ステップB5)。
図7は、図6のステップB1、B3で使用されるリッチ化係数D、リッチ化時間Cを設定する手順を例示するフローチャートである。フロー中の記号T1、T2は、中間センサ16の第二出力反転時間、下流センサ17の出力反転時間に相当するカウンタ値である。まず、センサ出力Vに関する各種情報が取得される(ステップC1)。続くステップC2では、車両の走行条件やエンジン10の運転条件が、触媒6、7の有する酸素吸蔵能力を精度よく計測できる条件となっているか否かが判定される。ここでは、例えば車両の走行状態やエンジン10の運転状態が安定して連続しているか否かが判定される。また、酸素吸蔵能力の算出精度は触媒温度の影響を強く受けて変化するため、触媒温度が指定温度範囲内(例えば、400℃〜600℃)であるか否かが判定される。これらの条件が成立する場合には、酸素吸蔵能力を精度よく計測できる状態であると判断されて、ステップC3に進む。一方、この条件が不成立の場合には、本フローは終了する。
上記のエンジン制御装置1を搭載した車両の走行状態について、図8(A)〜(E)を用いて説明する。時刻t10にアクセルペダルが踏み戻され、スロットル開度が全閉になると〔図8(B)〕、エンジン回転速度Nが徐々に低下するとともに〔図8(D)〕、車速Sが減少する〔図8(E)〕。その後、時刻t11にエンジン回転速度Nが第二速度N2以下になると、燃料カットが実施される。また、時刻t12にエンジン回転速度Nが第一速度N1未満になると、燃料カットが終了するとともにリッチ化制御が開始される。
リッチ化制御では、前段吸蔵能力AUに応じてリッチ化量Bが設定されるとともに、合計吸蔵能力Aに応じてリッチ化時間Cが設定される。これにより、触媒6、7からの脱離酸素量に見合った燃料量が追加され、空燃比がストイキ近傍に制御される。このとき、前段触媒6の近傍における空燃比が活性空燃比域内に収まるようにリッチ化量Bが設定されるため、図8(C)に実線で示すように、排気浄化性能が向上する。
(1)上記のエンジン制御装置1(排気浄化制御装置)では、合計吸蔵能力Aに応じてリッチ化時間Cを設定することで、前段触媒6、後段触媒7の全体での脱離酸素量に対応する制御期間を求めることができ、排気浄化性能を確保することができる。一方、リッチ化の度合い(リッチ化量B)は前段吸蔵能力AUに応じて設定されるため、前段触媒6の排気浄化能力に見合ったリッチ空燃比を与えることができる。これにより、前段触媒6の近傍における空燃比を活性空燃比域内に収めることができ、排気浄化性能を向上させることができる。また、前段触媒6からの酸素の脱離を促進することができ、相対的に浄化能力の高い前段触媒6を主体的に使用して排気を浄化することができる。
(6)なお、下流センサ17の出力反転時間が経過した時点でリッチ化制御を終了するような制御構成とした場合には、触媒6、7から脱離した酸素の影響がなくなる時刻を精度よく把握することができ、排気浄化性能を向上させることができる。
上述の実施形態では、排気通路13に二つの触媒6、7が介装された排気系を例示したが、具体的な触媒6、7の個数やレイアウトはこれに限定されない。また、触媒6、7の種類に関しても同様であり、三元触媒だけでなく、三元機能を有するNOx吸蔵還元触媒やNOx選択還元触媒などの触媒を対象とすることができる。なお、触媒6、7に含有される酸素吸蔵材の種類についても同様である。
2 燃料カット制御部
3 算出部
4 設定部
5 リッチ化制御部
6 前段触媒
7 後段触媒
10 エンジン
15 上流センサ(上流O2センサ)
16 中間センサ(中間O2センサ)
17 下流センサ(下流O2センサ)
18 エンジン回転数センサ
19 水温センサ
20 車速センサ
A 合計吸蔵能力
AU 前段吸蔵能力
A0 吸蔵能力閾値
B リッチ化量
C リッチ化時間
D リッチ化係数
Claims (3)
- 酸素吸蔵材を含む触媒として、排気系に前段触媒とその下流側の後段触媒とを有するエンジンの排気浄化制御装置であって、
前記エンジンの燃料カットからの復帰に際し、空燃比を一時的にリッチ化するリッチ化制御部と、
前記前段触媒に吸蔵される酸素重量と、前記前段触媒及び前記後段触媒に吸蔵される合計の酸素重量とを算出する算出部と、
前記前段触媒に吸蔵される酸素重量が大きいほど前記リッチ化の度合いを強く設定するとともに、前記合計の酸素重量が大きいほどリッチ化時間を長く設定する設定部とを備え、
前記設定部は、前記合計の酸素重量が所定の閾値よりも高い場合に、前記前段触媒に吸蔵される酸素重量が大きいほど前記リッチ化の度合いを強く設定し、前記合計の酸素重量が前記閾値以下である場合に、前記合計の酸素重量が大きいほど前記リッチ化の度合いを強く設定する
ことを特徴とする、排気浄化制御装置。 - 前記前段触媒の上流側の酸素濃度を検出する上流センサと、
前記後段触媒の下流側の酸素濃度を検出する下流センサとを備え、
前記算出部は、空燃比の変化に対する前記上流センサの応答時刻から前記下流センサの応答時刻までの出力反転時間が短いほど、前記合計の酸素重量が小さいものと判断する
ことを特徴とする、請求項1記載の排気浄化制御装置。 - 前記前段触媒と前記後段触媒との間の酸素濃度を検出する中間センサを備え、
前記算出部は、空燃比の変化に対する前記上流センサの応答時刻から前記中間センサの応答時刻までの第二出力反転時間が短いほど、前記前段触媒に吸蔵される酸素重量が小さいものと判断する
ことを特徴とする、請求項2記載の排気浄化制御装置。
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