JP6642220B2 - Exhaust gas purification device - Google Patents
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Description
本発明は、火花点火式の内燃機関からの排気ガスを浄化する触媒を備える排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device including a catalyst for purifying exhaust gas from a spark ignition type internal combustion engine.
車両等に搭載される内燃機関には、排気ガスを浄化する触媒が設けられおり、この触媒は、活性状態のときに所望の浄化作用を発揮する。このため、触媒が活性温度以上のときに排気ガスを触媒に通過させることが求められる。 2. Description of the Related Art An internal combustion engine mounted on a vehicle or the like is provided with a catalyst for purifying exhaust gas, and the catalyst exerts a desired purifying action when in an active state. Therefore, it is required that the exhaust gas be passed through the catalyst when the temperature of the catalyst is higher than the activation temperature.
従来、触媒により排気を浄化する排気浄化装置として、特許文献1、2に記載されたものが知られている。特許文献1、2に記載のものは、内燃機関の停止後の触媒の温度が高いときにシリンダ内を2次エアで掃気している。これにより、特許文献1、2に記載のものは、シリンダや排気経路に炭化水素(HC)が残存して次回の冷機始動時に未浄化のまま排出されるのを防止できる。
DESCRIPTION OF RELATED ART Conventionally, what was described in
また、特許文献1、2に記載のものは、酸化状態での低温活性が高いパラジウムを触媒に用いる場合、2次エアによる掃気に伴ってパラジウムが酸化されるため、次回の冷機始動時の触媒の浄化能力を向上できる。
Further, when the catalyst described in
ここで、近年では、排気ガス規制の厳格化等に伴い、排気ガスの浄化能力に一層優れるロジウムがパラジウムとともに触媒に用いられている。このロジウムは、パラジウムとは逆に、酸化状態での低温活性が低いという特性を有する。 In recent years, rhodium, which is more excellent in exhaust gas purification ability, has been used as a catalyst together with palladium in accordance with stricter exhaust gas regulations. This rhodium has a characteristic that, contrary to palladium, its low-temperature activity in an oxidized state is low.
しかしながら、特許文献1、2に記載のものは、触媒が酸化した状態で内燃機関が冷機始動された際に、ロジウムの低温活性の低下分がパラジウムの低温活性の向上分を上回り、触媒全体としての低温活性が低下してしまう。このため、内燃機関の冷機始動時に触媒を早期に活性化させることが求められていた。
However, those described in
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、内燃機関の冷機始動時に触媒を早期に活性化させることができる排気浄化装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an exhaust gas purification device that can activate a catalyst at an early stage when a cold start of an internal combustion engine is performed.
本発明は、火花点火式の内燃機関からの排気ガスを浄化する触媒と、前記内燃機関を制御する制御部と、を備える排気浄化装置であって、前記制御部は、前記内燃機関の停止時に、前記触媒を酸化するよう前記内燃機関を制御する酸化制御を実施し、前記内燃機関の次回の冷機始動時に、点火カットにより生成した未燃焼の混合気を前記触媒に供給するよう前記内燃機関を制御するHC濃化制御を実施することを特徴とする。 The present invention is an exhaust purification device including a catalyst for purifying exhaust gas from a spark ignition type internal combustion engine, and a control unit for controlling the internal combustion engine, wherein the control unit is configured to stop the internal combustion engine when stopped. Performing an oxidation control to control the internal combustion engine to oxidize the catalyst, and at the next cold start of the internal combustion engine, the internal combustion engine to supply the unburned mixture generated by the ignition cut to the catalyst. It is characterized in that HC concentration control is performed.
本発明によれば、内燃機関の冷機始動時に触媒を早期に活性させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a catalyst can be activated early at the time of the cold start of an internal combustion engine.
以下、図1〜図7を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図1は、内燃機関10と、この内燃機関10を電気的に制御する制御部としてのECM(Engine Control Module)30を示している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an
図1において、内燃機関10は、例えばガソリンを燃料として運転する直列4気筒のガソリンエンジンで構成されている。内燃機関10は、図示しないシリンダとピストンを備えており、シリンダ内でピストンが2往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の4行程を行う、いわゆる4サイクルのガソリンエンジンである。
In FIG. 1, an
なお、内燃機関10の気筒数は4気筒に限られない。また、内燃機関10は、ガソリンエンジンに限らず、燃料と空気との混合気を強制的に燃焼させる点火器を有した内燃機関であればよい。
Note that the number of cylinders of the
内燃機関10は図示しないインジェクタを備えており、このインジェクタは、図示しない吸気ポートまたは燃焼室に燃料を噴射する。インジェクタは、ECM30に電気的に接続されており、ECM30によって燃料噴射量および燃料噴射タイミングが調整される。
The
内燃機関10はイグニッションコイル11と点火プラグ17とを備えている。点火プラグ17は、イグニッションコイル11を介してECM30に電気的に接続されている。イグニッションコイル11は、ECM30から受け取った点火信号を高電圧に昇圧して点火プラグ17に供給する。
The
点火プラグ17は、高電圧の電気を放電する際に火花を発生することで混合気を着火する。点火プラグ17の点火時期および放電エネルギー量は、ECM30により制御される。このように、内燃機関10は、火花点火式の内燃機関である。
The spark plug 17 ignites the air-fuel mixture by generating a spark when discharging high-voltage electricity. The ignition timing and the discharge energy amount of the
内燃機関10は排気管13を備えており、この排気管13の内部空間は、内燃機関10の燃焼室で発生した排気ガスを通過させる排気通路13Aを形成している。
The
排気通路13Aには触媒14が設けられており、この触媒14は内燃機関10からの排気ガスを浄化する。具体的には、触媒14は、三元触媒からなり、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)の3種類の有害成分を還元および酸化によって同時に浄化する。
A
触媒14は、セラミック等のモノリス担体にロジウム(Ro)およびパラジウム(Pd)を担持させたRoPd触媒からなる。パラジウムは、酸化された状態において低温活性(低温での活性)が向上するという特性を有する。
The
一方、ロジウムは、酸化された状態において低温活性が低下するという特性を有する。また、ロジウムは、パラジウムと比較して高価であるが活性が高い。ここで、低温とは、内燃機関10の冷機始動時の触媒温度に相当する温度である。また、冷機始動とは、内燃機関10が外気温と同等まで冷えている状態から始動することである。なお、ロジウムとパラジウムに加えて、さらに白金(Pt)を触媒14に用いてもよい。
On the other hand, rhodium has a property that its low-temperature activity is reduced in an oxidized state. Rhodium is more expensive but more active than palladium. Here, the low temperature is a temperature corresponding to the catalyst temperature when the
排気通路13Aにおける触媒14よりも上流側には、排気ガス温度センサ22が設けられている。排気ガス温度センサ22は、排気通路13Aを通過する排気ガスの温度を検出し、検出信号(排気ガス温度)をECM30に送信する。本実施形態では、排気ガス温度センサ22は、触媒14の入口近傍に設けられている。
An exhaust
触媒14には触媒温度センサ23が設けられており、この触媒温度センサ23は、触媒14の温度を検出し、検出信号(排気温度)をECM30に送信する。
The
内燃機関10は、電動ポンプ19を備えている。電動ポンプ19は、通路20によりインテークマニホールド18に連通している。また、電動ポンプ19は、通路21により排気通路13Aにおける触媒14の入口近傍に連通している。
The
電動ポンプ19は、ECM30に電気的に接続されており、ECM30からの駆動信号により駆動して、インテークマニホールド18の空気を、排気通路13Aにおける触媒14の入口近傍に2次エアとして供給する。
The
ECM30は、CPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータを含んで構成されており、内燃機関10の運転状態を電気的に制御するようになっている。このECM30は、内燃機関10とともに図示しない車両に搭載される。
The ECM 30 includes a microcomputer including a CPU, a RAM, a ROM, an input / output interface, and the like, and is configured to electrically control an operation state of the
CPUは、RAMの一時記憶機能を利用するとともにROMに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うようになっている。ROMには、各種制御定数や各種マップ等が予め記憶されている。 The CPU uses the temporary storage function of the RAM and performs signal processing according to a program stored in the ROM in advance. Various control constants, various maps, and the like are stored in the ROM in advance.
ECM30の入力側には、排気ガス温度センサ22、触媒温度センサ23を含む各種センサ類が接続されている。
Various sensors including an exhaust
ECM30の出力側には、点火プラグ17、インジェクタ、スロットルバルブを含む各種の制御対象が接続されている。
Various controlled objects including a
ECM30は、各種センサ類の検出信号に基づいて、インジェクタの燃料噴射量および燃料噴射タイミングと、点火プラグ17の点火時期と、スロットルバルブのスロットル開度とを制御することで、内燃機関10の運転状態を制御する。
The
本実施形態では、ECM30は、内燃機関10の冷機始動時に触媒14を早期に活性状態にするよう内燃機関10を制御するようになっている。詳しくは、ECM30は、内燃機関10の停止時に、触媒14を酸化するよう内燃機関10を制御する酸化制御を実施する。また、ECM30は、内燃機関10の次回の冷機始動時に、未燃焼の混合気を触媒14に供給するよう内燃機関10を制御するHC濃化制御を実施する。ECM30は、本発明における制御部を構成する。
In the present embodiment, the
ECM30は、酸化制御において、触媒14を酸化するため、触媒14の触媒温度が所定温度以上に上昇するまで触媒14に二次エアを供給する。
The
ECM30は、HC濃化制御において、点火カットによる意図的な失火により未燃焼の混合気を生成し、この未燃焼の混合気を触媒14に供給する。ECM30は、点火カットの少なくとも直前に点火時期を進角補正する。ECM30は、HC濃化制御において、ストイキオメトリに設定した未燃焼の混合気を触媒14に供給する。
The
ECM30は、酸化制御部31とHC濃化制御部32とを備えている。酸化制御は、ECM30の酸化制御部31により実施される。HC濃化制御は、ECM30のHC濃化制御部32により実施される。
The
次に、図2を参照して、ECM30により実行される酸化制御を含む動作について説明する。図2の動作は、所定の短い周期で繰り返し実行される。
Next, an operation including an oxidation control performed by the
図2において、まず、ECM30は、「内燃機関始動後履歴」の有無を判別する(ステップS1)。ここでは、ECM30は、内燃機関10が所定の駆動状態になった履歴(以下、内燃機関始動後履歴という)の有無を確認する。例えば、ECM30は、エンジン回転数が所定回転数以上になった履歴がある場合、または走行距離が所定距離以上になった履歴がある場合に、内燃機関始動後履歴があると判別する。
In FIG. 2, first, the
ステップS1の判別がNOの場合(内燃機関始動後履歴がない場合)、ECM30は、今回の動作を終了する。
If the determination in step S1 is NO (there is no history after the start of the internal combustion engine), the
ステップS1の判別がYESの場合(内燃機関始動後履歴がある場合)、ECM30は、イグニッションスイッチ24(図中、IGと記す)がオンからオフに切替えられたか否かを判別する(ステップS2)。
If the determination in step S1 is YES (there is a history after the start of the internal combustion engine), the
ステップS2の判別がNOの場合(イグニッションスイッチ24がオンのままである場合)、ECM30は、今回の動作を終了する。
If the determination in step S2 is NO (i.e., the
ステップS2の判別がYESの場合(イグニッションスイッチ24がオフに切替えられた場合)、ECM30は、電動ポンプ19を駆動して触媒14への2次エアの供給を開始する(ステップS3)。なお、イグニッションスイッチ24がオフに切替えられると、内燃機関10は停止する。
When the determination in step S2 is YES (when the
ステップS3の後、ECM30は、触媒温度が所定温度以上に上昇したか否かを判別し(ステップS4)、所定温度以上になるまでこのステップS4を繰り返す。
After step S3, the
ステップS4で触媒温度が所定温度以上に上昇したと判別した場合、ECM30は、2次エアの供給を停止する(ステップS5)。
If it is determined in step S4 that the catalyst temperature has risen to a predetermined temperature or higher, the
ステップS5の後、ECM30は、図示しないメインリレーを遮断し(ステップS6)、今回の動作を終了する。メインリレーが遮断されると、ECM30は電源供給を絶たれて動作を停止する。
After step S5, the
このように、イグニッションスイッチ24がオフにされて内燃機関10が停止すると、触媒14に二次エアが供給される。このため、内燃機関10が停止直後の触媒14の温度が高い状態で触媒14に2次エアが供給されたことで、触媒14のロジウムおよびパラジウムが酸化される。
As described above, when the
ロジウムは、酸化されたことで低温活性が向上した状態となる。パラジウムは、酸化されたことで低温活性が低下した状態となる。前述の酸化制御は、図2のステップS3、S4、S5に相当する。 Rhodium is in an improved low-temperature activity by being oxidized. Palladium is in a state where its low-temperature activity is reduced by being oxidized. The above-described oxidation control corresponds to steps S3, S4, and S5 in FIG.
なお、ステップS4では、触媒温度が所定温度以上に上昇したか否かを判別する代わりに、2次エアの供給開始からの経過時間が所定時間以上であるかを判別してもよい。この場合の所定時間は、触媒14が酸化されるのに要する時間であり、予め実験等により求めた値である。
In step S4, instead of determining whether the catalyst temperature has risen to a predetermined temperature or higher, it may be determined whether the elapsed time from the start of the supply of the secondary air is longer than a predetermined time. The predetermined time in this case is a time required for the
次に、図3、図4、図5を参照して、ECM30により実行されるHC濃化制御を含む動作について説明する。ここで、図3は、HC濃化制御を含む動作を説明するフローチャートである。図3のフローチャートは所定の短い周期で繰り返し実行される。
Next, an operation including the HC concentration control executed by the
また、図4、図5は、内燃機関10の冷機始動時の運転状態の変化を示すタイミングチャートである。このうち、図4は、エンジン回転数、排気ガス温度、触媒温度、温度差(排気ガス温度と触媒温度の温度差)、温度差の傾き、HC発生用点火カット制御中フラグ、HC発生用点火カットフラグ、HC浄化率の時系列変化を示している。一方、図5は、図4の部分拡大図であり、HC発生用点火カット制御中フラグ、HC発生用点火カットフラグの時系列変化と、点火カットの実施態様を示している。
FIGS. 4 and 5 are timing charts showing changes in the operating state of the
図3において、まず、ECM30は、触媒温度が所定温度TempCat未満であるか否かを判別する(ステップS11)。所定温度TempCatは、内燃機関10が停止直後に再始動したときの運転状態であるか、または冷機始動したときの運転状態であるかを区別する閾値として用いられている。所定温度TempCatは、予め実験等により求めた適合値である。
In FIG. 3, first, the
ステップS11の判別がNOの場合(触媒温度が所定温度TempCat以上の場合)、内燃機関10は停止直後に再始動したときの運転状態であり、ECM30は、後述するステップS15、ステップS20に順次処理を進め、後述する点火カットを実施することなく今回の動作を終了する。
When the determination in step S11 is NO (when the catalyst temperature is equal to or higher than the predetermined temperature TempCat), the
ステップS11の判別がYESの場合(触媒温度が所定温度TempCat未満の場合)、内燃機関10は冷機始動後の運転状態であり、ECM30は、ステップS12に処理を進める。
If the determination in step S11 is YES (the catalyst temperature is lower than the predetermined temperature TempCat), the
ステップS12では、ECM30は、触媒温度と排気ガス温度との温度差を算出する。この温度差は、触媒温度から排気ガス温度を減算した値である。このため、温度差は、内燃機関10の冷機始動の直後から負の値で絶対値が増大し、その後、触媒温度の上昇に伴って負の値で絶対値が減少する(図4参照)。
In step S12, the
また、ステップS12では、ECM30は、触媒温度と排気ガス温度との温度差の傾きを算出する。この温度差の傾きは、前回の処理時と今回の処理時との温度差を処理周期で除した値である。
In step S12, the
次いで、ECM30は、温度差の傾きが0より大きいか否かを判別する(ステップS13)。ここで、触媒温度と排気ガス温度との温度差の傾きが0より大きい場合とは、温度差が極小点(図4の時刻t3)を過ぎて正の方向に変化している場合である。すなわち、
触媒14が活性し始めると、排気ガスの浄化に伴って触媒14が発熱するため、触媒温度と排気ガス温度との温度差が極小点に至る。そこで、本実施形態では、温度差が極小点に至ったことを条件として触媒14が活性し始めたと判断し、このタイミングでHC濃化制御を開始するようになっている。
Next, the
When the
ステップS13の判別がNOの場合(温度差の傾きが0以下である場合)、ECM30は、後述するステップS15、ステップS20に順次処理を進め、後述する点火カットを実施することなく今回の動作を終了する。
If the determination in step S13 is NO (the gradient of the temperature difference is 0 or less), the
ステップS13の判別がYESの場合(温度差の傾きが0より大きい場合)、ECM30は、ステップS14に処理を進める。
If the determination in step S13 is YES (if the gradient of the temperature difference is greater than 0), the
ステップS14では、ECM30は、「HC発生用点火カット制御中フラグ」をオンに設定し、「HC発生用点火カット時間」を0に設定(初期化)し、「点火カットカウンタ」を0に設定(初期化)する。
In step S14, the
このステップS14は、後述するステップS18で点火カットを実施するための準備工程である。なお、HC発生用点火カット制御中フラグは、点火カットを実施するか否かを管理するためのパラメータである。HC発生用点火カット時間および点火カットカウンタは、点火カットの時間および回数をそれぞれ管理するためのパラメータである。ECM30は、このステップS14の実施後、ステップS15に処理を進める。
This step S14 is a preparation step for performing the ignition cut in step S18 described later. The HC generation ignition cut control flag is a parameter for managing whether or not to perform the ignition cut. The HC generation ignition cut time and the ignition cut counter are parameters for managing the ignition cut time and the number of times, respectively. After performing step S14, the
ステップS15では、ECM30は、HC発生用点火カット制御中フラグがオンであるか否かを判別する。
In step S15, the
ステップS15の判別がYESの場合(HC発生用点火カット制御中フラグがオンの場合)、ECM30は、ステップS16に処理を進める。
If the determination in step S15 is YES (if the HC generation ignition cut control flag is ON), the
ステップS16では、ECM30は、HC発生用点火カット時間が所定時間TimeHCFC未満であるか否かを判別する。所定時間TimeHCFCは、点火カットを実施する時間の長さ(図5参照)であり、予め実験等により求めた適合値である。
In step S16, the
ステップS16の判別がYESの場合(HC発生用点火カット時間が所定時間TimeHCFC未満である場合)、ECM30は、ステップS17に処理を進める。
If the determination in step S16 is YES (the HC generation ignition cut time is less than the predetermined time Time HCFC), the
ステップS17では、ECM30は、点火カットカウンタの値が所定値INTERVALFC以上であるか否かを判別する。所定値INTERVALFCは、点火カットの間隔であり、予め実験等により求めた適合値である。
In step S17, the
ステップS17の判別がYESの場合(点火カットカウンタの値が所定値INTERVALFC以上である場合)、ECM30は、ステップS18に処理を進める。
If the determination in step S17 is YES (if the value of the ignition cut counter is equal to or greater than the predetermined value INTERVALFC), the
ステップS18では、ECM30は、点火カットカウンタの値を0に設定(初期化)し、点火カットを実施し、HC発生時の点火カット制御補正を0に設定(初期化)する。
In step S18, the
このステップS18で点火カットが実施されることで、未燃焼の混合気が生成される。そして、点火カットにより生成された未燃焼の混合気は、排気通路13Aを通過して触媒14に供給される。このステップS18は、前述のHC濃化制御に相当する。HC濃化制御の実施中は、触媒14における炭化水素(HC)の濃度は、点火カットの度にスパイク状に急激に高まる。
By performing the ignition cut in step S18, an unburned air-fuel mixture is generated. Then, the unburned air-fuel mixture generated by the ignition cut is supplied to the
ここで、点火カット制御補正とは、点火カットに伴うトルクダウンに対処するために、点火時期を進角補正することである。この進角補正は、点火カットを行わない点火タイミング(点火機会)を対象に実施される。進角補正の補正量は、後述するステップS19で更新される。 Here, the ignition cut control correction is an advance correction of the ignition timing in order to cope with a torque reduction accompanying the ignition cut. This advance angle correction is performed for ignition timing (ignition opportunity) at which ignition cut is not performed. The correction amount of the advance angle correction is updated in step S19 described later.
なお、ステップS18を実行する際も、ECM30は、空燃比をストイキオメトリ(理論空燃比)に維持する。すなわち、本実施形態では、点火カットにより未燃焼の混合気を生成するようになっており、未燃焼の混合気の生成を目的として燃料の噴射量を増加することは行っていない。また、未燃焼の混合気の生成を目的として燃料の噴射タイミングを変更することも行っていない。
Note that the
また、点火カットを実施する気筒については、特定の気筒のみで点火カットを実施してもよいし、全ての気筒で点火カットを実施してもよい。 As for the cylinders for which the ignition cut is to be performed, the ignition cut may be performed only for a specific cylinder, or the ignition cut may be performed for all cylinders.
ステップS18の実施後、ECM30は、ステップS21に処理を進める。ステップS21では、ECM30は、HC発生用点火カット時間をカウントアップし、点火カットカウンタをカウントアップし、今回のHC濃化制御の動作を終了する。
After performing Step S18, the
一方、ステップS15の判別がNOの場合(HC発生用点火カット制御中フラグがオフの場合)、および、ステップS16の判別がNOの場合(HC発生用点火カット時間が所定時間TimeHCFC以上である場合)、ECM30は、ステップS20でHC発生用点火カット制御中フラグをオフにし、今回の動作を終了する。したがって、ステップS15の判別がNOの場合、およびステップS16の判別がNOの場合は、点火カットは実施されない。
On the other hand, when the determination in step S15 is NO (when the HC generation ignition cut control flag is OFF) and when the determination in step S16 is NO (when the HC generation ignition cut time is equal to or longer than the predetermined time Time HCFC) ), The
また、ステップS17の判別がNOの場合(点火カットカウンタの値が所定値INTERVALFC未満である場合)、ECM30は、HC発生時点火カット制御の補正量を更新する(ステップS19)。
When the determination in step S17 is NO (when the value of the ignition cut counter is smaller than the predetermined value INTERVALFC), the
このステップS19では、ECM30は、次回の点火カットの時刻までの時間等に応じて、点火時期を進角補正する(図5参照)。これにより、点火カットに伴うトルクダウンが発生する前に、点火時期の進角補正によりトルクアップをしておくことができ、点火カット時のエンストが防止される。
In step S19, the
図4において、時刻t1で内燃機関10が冷機始動すると、排気ガス温度および触媒温度が上昇する。
In FIG. 4, when the
その後、時刻t2では、内燃機関10が冷機始動の直後であるため、触媒温度は、排気ガス温度に遅れて上昇する。また、触媒温度から排気ガス温度を減算した温度差は、負の方向に増加する。この時刻t2では、触媒温度が所定温度TempCatに到達していない。
Thereafter, at time t2, since the
その後、時刻t3において、温度差の傾きが極小点を過ぎて0より大きくなると、HC発生用点火カット制御中フラグがオンに設定される。HC発生用点火カット制御中フラグは、時刻t3から時刻t4までの所定時間TimeHCFCに渡ってオンに設定される。 Thereafter, at time t3, when the slope of the temperature difference exceeds the minimum point and becomes larger than 0, the HC generation ignition cut control flag is set to ON. The HC generation ignition cut control flag is set to ON for a predetermined time period TimeHCFC from time t3 to time t4.
時刻t3でHC発生用点火カット制御中フラグがオンに設定されると、図5に示すように、HC発生用点火カット時間のカウントアップが開始され、点火カットカウンタのカウントアップが開始される。 When the HC generation ignition cut control flag is set to ON at time t3, the count of the HC generation ignition cut time starts, and the count of the ignition cut counter starts, as shown in FIG.
その後、時刻t3(a)、時刻t3(b)、時刻t3(c)で、点火カットカウンタの値が所定値INTERVALFCに到達し、点火カットが実施される。すなわち、点火カットは、所定値INTERVALFCから決定される所定回数につき1回実施される。 Thereafter, at time t3 (a), time t3 (b), and time t3 (c), the value of the ignition cut counter reaches the predetermined value INTERVALFC, and the ignition cut is performed. That is, the ignition cut is performed once every predetermined number of times determined from the predetermined value INTERVALFC.
言い換えると、点火カットは、所定時間TimeHCFC中の全ての点火機会で連続して実施されるのではなく、点火の間引きを行う態様で間欠的に実施される。これにより、点火カットによりエンストが引き起こされることを防止できる。 In other words, the ignition cut is not performed continuously at all the ignition opportunities during the predetermined time HCFC, but is performed intermittently in such a manner that the ignition is thinned out. Thus, it is possible to prevent the engine from stalling due to the ignition cut.
その後、時刻t4で所定時間TimeHCFCに到達し、HC発生用点火カットフラグがオフに設定される。 Thereafter, at time t4, a predetermined time TimeHCFC is reached, and the HC generation ignition cut flag is set to off.
時刻t3(a)の直前、時刻t3(b)の直前、および時刻t3(c)の直前では、点火カットカウンタの値が所定値INTERVALFC未満であり、点火カットに伴うトルクダウンに備えて、点火カットをしない図示しない点火タイミング(点火機会)での点火時期が進角補正されてトルクアップが行われる。 Immediately before time t3 (a), immediately before time t3 (b), and immediately before time t3 (c), the value of the ignition cut counter is smaller than the predetermined value INTERVALFC. The ignition timing at an unillustrated ignition timing (ignition opportunity) where cutting is not performed is advanced and the torque is increased.
また、時刻t3(a)の直後、時刻t3(b)の直後、時刻t3(c)の直後においても、点火時期の進角補正が継続されている。このように、点火時期の進角補正は、点火カットの少なくとも直前に実施される必要があるが、点火カットの直後まで継続してもよい。 Immediately after time t3 (a), immediately after time t3 (b), and immediately after time t3 (c), the advance correction of the ignition timing is continued. As described above, the advance correction of the ignition timing needs to be performed at least immediately before the ignition cut, but may be continued until immediately after the ignition cut.
なお、内燃機関10が暖機しながらアイドリングしている状態であることを、HC濃化制御の実施条件にしてもよい。この場合、ECM30は、図示しないシフトセレクタがP(駐車)レンジまたはN(ニュートラル)レンジであることをさらに条件として、HC濃化制御を実施し、HC濃化制御の実施中にシフトセレクタがD(走行)レンジに切り替えられたときにHC濃化制御を中止する。
It should be noted that the condition in which the
以上説明したように、本実施形態の排気浄化装置によれば、ECM30は、内燃機関10の停止時に、触媒14を酸化するよう内燃機関10を制御する酸化制御を実施する。また、ECM30は、内燃機関10の次回の冷機始動時に、未燃焼の混合気を触媒14に供給するよう内燃機関10を制御するHC濃化制御を実施する。
As described above, according to the exhaust emission control device of the present embodiment, when the
このため、内燃機関10の停止時の酸化処理によって酸化されていた触媒14に対して、冷機始動時のHC濃化制御において未燃焼の混合気が供給される。これにより、酸化状態で低温活性が向上するパラジウムは、この燃料と反応して熱を発生する。そして、パラジウムで発生した熱によりロジウムの表面から酸素が離脱する。
For this reason, the unburned air-fuel mixture is supplied to the
すなわち、ロジウムが還元される。そして、還元されたロジウムが活性状態になることで、触媒14全体の活性を高めることができる。
That is, rhodium is reduced. When the reduced rhodium is activated, the activity of the
このように、本実施形態の排気浄化装置は、未燃焼の混合気が触媒14に還元剤として作用し、パラジウムとロジウムとの間で反応熱が融通されるため、内燃機関10の冷機始動時に触媒14を早期に活性化させることができる。
As described above, in the exhaust gas purification apparatus of the present embodiment, the unburned air-fuel mixture acts as a reducing agent on the
図6は、触媒14の暖機が進行する過程を示しており、暖機の過程を温度変化に応じて横軸に示し、そのときのHC浄化率を縦軸に示している。図6において、本実施形態(図中、実施例と記す)では、酸化制御の実施後の次回の冷機始動後に排気ガス温度が260℃まで上昇した時点で、HC濃化制御が実施されたことで、HC浄化率が急激に増加している。すなわち、酸化制御の後にHC濃化制御を実施したことで、触媒14を早期に活性化でき、HC浄化率を早期に向上させることができる。
FIG. 6 shows a process in which the warming-up of the
一方、破線で示す比較例1では、酸化制御のみ実施し、次回の冷機始動時にHC濃化制御を実施していないため、触媒14を早期に活性化することができず、HC浄化率を早期に向上させることができない。また、一点鎖線で示す比較例2では、酸化制御もHC濃化制御も実施していないため、触媒14を早期に活性化することができず、HC浄化率を早期に向上させることができない。
On the other hand, in Comparative Example 1 indicated by the broken line, only the oxidation control was performed, and the HC concentration control was not performed at the next cold start, so that the
このため、図7に示すように、本実施形態(図中、実施例と記す)では、炭化水素(HC)に排出量を、比較例2より少なく比較例1と同等の、低い排出量に低減することができる。 For this reason, as shown in FIG. 7, in the present embodiment (referred to as an example in the figure), the discharge amount of hydrocarbons (HC) is reduced to a lower discharge amount, which is smaller than Comparative Example 2 and equivalent to Comparative Example 1. Can be reduced.
また、本実施形態では、窒素酸化物(NOx)の排出量を、比較例1および比較例2よりも低減することができる。 Further, in the present embodiment, the emission amount of nitrogen oxides (NOx) can be reduced as compared with Comparative Examples 1 and 2.
また、本実施形態では、一酸化炭素(CO)の排出量を、比較例1および比較例2よりも低減することができる。なお、図7の各値は、比較例2を基準値(1.0)とした相対値である。 Further, in the present embodiment, the emission amount of carbon monoxide (CO) can be reduced as compared with Comparative Example 1 and Comparative Example 2. Note that each value in FIG. 7 is a relative value using Comparative Example 2 as a reference value (1.0).
また、本実施形態の排気浄化装置によれば、ECM30は、酸化制御において、触媒14の触媒温度が所定温度以上に上昇するまで触媒14に二次エアを供給する。
Further, according to the exhaust purification device of the present embodiment, the
これにより、触媒温度に基づいて2次エアが供給されることで、触媒14のロジウムの酸化度合を過不足のないように調節できる。また、触媒14のロジウムの酸化度合を過不足のないように調節できるので、電動ポンプ19の駆動のためにバッテリの電力を必要以上に消費することを防止できる。
Thus, by supplying the secondary air based on the catalyst temperature, the degree of oxidation of rhodium of the
また、触媒14のロジウムの酸化度合を過不足のないように調節できるので、HC濃化制御のために消費される燃料を、必要十分な量に抑えることができる。
Further, since the degree of oxidation of rhodium in the
また、本実施形態の排気浄化装置によれば、ECM30は、HC濃化制御において、ストイキオメトリに設定した未燃焼の混合気を触媒14に供給する。
Further, according to the exhaust gas purification apparatus of the present embodiment, the
これにより、触媒14内で空気と燃料の過不足がなく反応熱を最大化できるため、触媒14を早期に活性化させることができる。
Thereby, the reaction heat can be maximized without excess and deficiency of the air and the fuel in the
また、本実施形態の排気浄化装置によれば、ECM30は、HC濃化制御において、点火カットにより生成した未燃焼の混合気を触媒14に供給する。
Further, according to the exhaust purification device of the present embodiment, the
これにより、燃料噴射量を増量して混合気をリッチ側に制御することなく未燃焼の混合気を生成できるため、燃費の低下を防止できる。 Thus, an unburned air-fuel mixture can be generated without increasing the fuel injection amount and controlling the air-fuel mixture to a rich side, so that a decrease in fuel efficiency can be prevented.
また、本実施形態の排気浄化装置によれば、ECM30は、HC濃化制御において、点火カットの少なくとも直前に点火時期を進角補正する。
Further, according to the exhaust emission control device of the present embodiment, the
これにより、点火カットに伴うトルクダウンに先だって、点火時期の進角補正によるトルクアップが行われるため、点火カット時のエンストを防止することができる。 Thus, the torque is increased by the advance correction of the ignition timing prior to the torque reduction due to the ignition cut, so that the engine stall at the time of the ignition cut can be prevented.
ここで、本実施形態のHC濃化制御では、未燃焼の混合気の混合気を触媒14に供給することで触媒14内の炭化水素(HC)の濃度を高めているが、触媒14内の炭化水素(HC)の濃度を高める代わりに、触媒14内の一酸化炭素(CO)の濃度を高めるようにしてもよい。一酸化炭素(CO)の濃度を高めることによっても、触媒14の活性化を促進できる。ただし、触媒14での酸化反応時の発熱量は、一酸化炭素の濃度を高めた場合よりも炭化水素の濃度を高めた場合の方が大きい。このため、本実施形態のように炭化水素の濃度を高めるようにする方が好ましい。
Here, in the HC concentration control of the present embodiment, the concentration of hydrocarbons (HC) in the
また、燃焼を還元剤として触媒14に供給する手法としては、未燃焼の混合気を排気管13に直接導入する手法を用いてもよい。
Further, as a method of supplying combustion to the
また、点火カットに伴うトルクダウンを補う手法としては、点火時期の進角補正に代えて、内燃機関10に動力を伝達可能なモータを作動させてもよい。この場合、モータとしては、スタータと発電機が統合されたISG(Integrated Starter Generator)、または走行用のモータを用いることができる。
Further, as a method of compensating for the torque reduction accompanying the ignition cut, a motor capable of transmitting power to the
また、冷却水温度等に基づいて空燃比がリッチ側に補正されている場合は、点火カットによるエンストのおそれが低いため、点火時期の進角補正を実施しないようにしてもよい。 When the air-fuel ratio is corrected to the rich side based on the cooling water temperature or the like, the ignition timing may not be corrected because the possibility of engine stall due to ignition cut is low.
また、内燃機関10が直噴エンジンである場合は、排気行程の後半のバルブオーバーラップが大きいときが噴射タイミングとなるように、燃料の噴射時期を変更してもよい。
When the
この場合、燃焼室に生成された未燃焼の混合気の一部を、吸気圧と排気圧の差圧によって、排気バルブを介して触媒14に供給することができる。このため、点火カットによる未燃焼の混合気だけでなく、バルブオーバーラップ時の燃料噴射による未燃焼の混合気も触媒14に供給することができる。
In this case, a part of the unburned air-fuel mixture generated in the combustion chamber can be supplied to the
上述の通り、本発明の実施の形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。 As described above, the embodiments of the present invention have been disclosed. However, it is apparent that those skilled in the art can make changes without departing from the scope of the present invention. All such modifications and equivalents are intended to be included in the following claims.
10 内燃機関
14 触媒
17 点火プラグ
19 電動ポンプ
22 排気ガス温度センサ
23 触媒温度センサ
24 イグニッションスイッチ
30 ECM(制御部)
31 酸化制御部
32 HC濃化制御部
31
Claims (4)
前記内燃機関を制御する制御部と、を備える排気浄化装置であって、
前記制御部は、
前記内燃機関の停止時に、前記触媒を酸化するよう前記内燃機関を制御する酸化制御を実施し、
前記内燃機関の次回の冷機始動時に、点火カットにより生成した未燃焼の混合気を前記触媒に供給するよう前記内燃機関を制御するHC濃化制御を実施することを特徴とする排気浄化装置。 A catalyst for purifying exhaust gas from a spark ignition type internal combustion engine,
A control unit for controlling the internal combustion engine, comprising:
The control unit includes:
When the internal combustion engine is stopped, performing oxidation control to control the internal combustion engine to oxidize the catalyst,
An exhaust gas purification apparatus, comprising: performing HC concentration control for controlling the internal combustion engine so that unburned air-fuel mixture generated by ignition cut is supplied to the catalyst at the next cold start of the internal combustion engine.
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