JP6896465B2 - 内燃機関制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関制御装置に関し、特に、燃焼ガスを浄化する触媒の推定温度が閾値を下回る状態で燃料カット条件が満足されたとき、内燃機関への燃料供給を遮断する燃料カットを実行する、内燃機関制御装置に関する。

この種の制御装置の一例が特許文献１に開示されている。この背景技術によれば、エンジンのシリンダ部分のガス温度は、エンジンの運転状態に基づいて推定される。触媒の入口におけるガス温度は、推定されたシリンダ部分のガス温度とシリンダ部分から触媒に至るまでのガス流路の熱伝達特性とに基づいて推定される。触媒の温度は、推定された触媒の入口におけるガス温度とこれに対する触媒の温度の応答特性とに基づいて推定される。

特許第４５１３４１６号公報

燃料カット中は、触媒に供給される空気と触媒中の未燃燃料とが反応し、その反応熱で触媒の温度が上昇する。しかし、特許文献１では、触媒の反応熱による温度上昇が考慮されないため、燃料カット直後の触媒温度の上昇を推定できない。すると、断続的に燃料カットを実行した場合には、実触媒温度＞推定触媒温度となる。

触媒保護のためには、実触媒温度＞閾値となったときに燃料噴射量を増量して触媒温度を下げたいところであるが、断続的に燃料カットを行うような場合は、実触媒温度＞閾値であるにも関わらず、推定触媒温度≦閾値となってしまい、燃料噴射量を増量できず、結果的に触媒を保護することができない。

それゆえに、この発明の主たる目的は、燃料カット状態での加熱によって触媒が劣化する懸念を軽減することができる、内燃機関制御装置を提供することである。

この発明に係る内燃機関制御装置は、燃焼ガスを浄化する触媒の推定温度が閾値を下回る状態で燃料カット条件が満足されたとき、内燃機関への燃料供給を遮断する燃料カットを実行する内燃機関制御装置であって、燃料カットの開始から第１の所定期間が経過するまでの間は初期値の温度補正値を示しかつ第１の所定期間の経過後から第２の所定時間が経過するまでの間は初期値から漸減する補正係数を導出する導出手段、および導出手段によって導出された補正係数に基づいて推定温度を補正する処理を燃料カット状態において実行する補正手段を備え、補正係数は、燃料カットの開始からの経過時間および燃料カットの開始後に内燃機関を通過した空気量の少なくとも一方に基づいて調整され、補正後の推定温度として、燃料カットの開始から第１の所定期間が経過するまでの間は、推定温度に初期値の温度補正値を加算したものを適用し、かつ、第１の所定期間の経過後から第２の所定時間が経過するまでの間は、推定温度に補正係数を用いて初期値から漸減する温度補正値を加算したものを適用する。

補正係数は、燃料カットの開始から所定期間に初期値を示しかつ所定期間の経過後に初期値から漸減する。燃料カット状態において、触媒の推定温度は、このような補正係数に基づいて補正される。

燃料カットは、こうして得られた推定温度が閾値を下回る状態で燃料カット条件が満足されたときに実行される。これによって、燃料カット状態での加熱に起因して触媒が劣化する懸念を軽減することができる。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

この実施例の車両の要部構成の一部を示すブロック図である。 この実施例の車両の要部構成の他の一部を示すブロック図である。 図１に示すＥＣＵの動作の一部を示すフロー図である。 図１に示すＥＣＵの動作の他の一部を示すフロー図である。 （Ａ）は燃料カットモードと燃料噴射モードとの間での状態遷移の一例を示す波形図であり、（Ｂ）は実触媒温の変化の一例を示す波形図であり、（Ｃ）は推定触媒温の変化の一例を示す波形図である。 図１に示すＥＣＵの動作のその他の一部を示すフロー図である。

図１および図２を参照して、この実施例の車両１０は、４ストローク型のエンジン（内燃機関）１２を動力源として備える。気筒１４に設けられた燃焼室１６には、吸気弁１８を介して吸気管３２が接続され、排気弁２０を介して排気管３６が接続される。なお、図１では単一の気筒１４しか示していないが、エンジン１２は複数の気筒１４を有する。吸気管３２は、吸気弁１８の上流の位置で各気筒１４に分岐する。

吸気管３２には、大気から粉塵を分離するエアクリーナ３４と、バルブモータ４２によって開度が調整される単一のスロットルバルブ３８と、吸気管３２に燃料を噴射するべく各気筒１４に割り当てられた燃料噴射装置４０とが設けられる。スロットルバルブ３８よりも下流でかつ燃料噴射装置４０よりも上流の位置（吸気管３２の分岐位置）には、空気流量を平準化するためのサージタンク４４が設けられる。なお、吸気管３２の圧力は、吸気管圧力センサ４８によって検知される。

イグニッションキー（図示せず）によってＩＧオン操作が行われると、ＥＣＵ５８は、エンジン１２を始動するべく図２に示すリレー６８をオンする。バッテリ７０の電力はオン状態のリレー６８を介してスタータ７２に供給され、スタータ７２はバッテリ７０の電力によってクランキングを実行する。これによって、エンジン１２が始動する。

アイドル状態では、スロットルバルブ３８は、アイドル状態を維持できる開度を示すように、バルブモータ４２によって調整される。エアクリーナ３４を経た吸入空気の量は、スロットルバルブ３８によって規定され、燃料噴射装置４０の燃料噴射量は、理論空燃比を示す混合気が生成されるように調整される。

この状態からアクセルペダル（図示せず）が踏み込まれると、ＥＣＵ５８は、バルブモータ４２を駆動する。スロットルバルブ３８はバルブモータ４２によって開かれ、これによって、理論空燃比を保ちつつ吸入空気量および燃料噴射装置４０の燃料噴射量が増大する。

混合気は、吸気弁１８が開かれたときに燃焼室１６に供給される。供給された混合気は、コンロッド２４を介してクランクシャフト２６と結合されたピストン２２が上死点に達する直前に、点火プラグ３０によって点火される。ピストン２２は、混合気の爆発によって上下動し、これによってクランクシャフト２６が回転する。クランクシャフト２６にはフライホイール２８が装着され、クランクシャフト２６の回転数つまりエンジン１２の回転数のぶれはフライホイール２８によって抑制される。また、エンジン１２の回転数は、ロータリエンコーダ４６によって検知される。

クランクシャフト２６の回転力は、図２に示すトルクコンバータ６０および無段変速機６２を介して、ドライブシャフト（図示せず）に伝達される。これによって、車両１０が前進または後進する。クランクシャフト２６の回転力はまた、ベルト６４を介してオルタネータ６６の回転軸６６ｓに伝達される。回転軸６６ｓの回転力は電力に変換され、変換された電力はバッテリ７０に蓄えられる。

図１に戻って、混合気を燃焼した後の空気つまり燃焼ガスは、排気弁２０が開かれたときに燃焼室１６から排出され、排気管３６を介してマフラー５０に供給される。マフラー５０に設けられた触媒５２は、燃焼ガスに含まれる一酸化炭素，炭化水素および窒素酸化物を酸化・還元し、水，二酸化炭素および窒素を生成する。車両１０からは、こうして浄化されたガスが排出される。ただし、一酸化炭素，炭化水素および窒素酸化物を完全に酸化・還元できる訳ではなく、一酸化炭素，炭化水素および窒素酸化物の各々の一部は浄化ガスに混在する。

排気管３６のうち触媒５２の上流側の位置には主酸素センサ５４が設けられ、排気管３６のうち触媒５２の下流側の位置には補助酸素センサ５６が設けられる。ＥＣＵ５８は、主酸素センサ５４および補助酸素センサ５６の各々によって検知された酸素濃度に基づいて、燃料噴射量を理論空燃比に対応する量に調整する。

車両１０が坂を下り始めたときや交差点で減速するときにアクセルペダルから足が離されると、ＥＣＵ５８は、燃料カット条件が満足されたとみなし、燃料カットモードに遷移する。これによって、燃料噴射装置４０からの燃料の噴射が停止される。車両１０が停止する前にアクセルペダルが再度踏み込まれると、ＥＣＵ５８は、燃料噴射条件が満足されたとみなし、燃料噴射モードに遷移する。燃料噴射装置４０は燃料を噴射し、これによって車両１０が加速する。

燃料カットモードに遷移すると、触媒５２に供給される空気と触媒５２中の未燃燃料とが反応し、その反応熱で触媒５２の温度が上昇する。このような温度上昇は、触媒５２を劣化させる原因となる。そこで、通常は、動作モードが燃料カットモードおよび燃料噴射モードのいずれであるかに関係なく触媒５２の温度を繰り返し推定し、推定温度が十分低ければ（推定温度＜閾値ＴＨｔであれば）、燃料カット条件が満足されるのを待って燃料カットモードに遷移するようにしている。

ただし、触媒５２の温度を推定するにあたって、触媒５２に供給される空気と触媒５２中の未燃燃料との反応熱による温度上昇が考慮されなければ、実温度≧閾値ＴＨｔであるにも関わらず、推定温度＜閾値ＴＨｔとなり、意に反して燃料カットモードに遷移するおそれがある。

そこで、この実施例では、図３〜図４に示す温度推定処理によって触媒５２の温度を推定し、こうして得られた推定温度を参照して図６に示す燃料カット制御処理を実行するようにしている。なお、これらのフロー図に対応する制御プログラムは、メモリ５８ｍｍに記憶される。

図３を参照して、ステップＳ１では、エンジン１２の運転状態を検出する。ステップＳ３では、検出された運転状態に対応するマップを参照して触媒５２の温度を推定する。ステップＳ５では、動作モードが燃料噴射モードから燃料カットモードに遷移したか否かを判別し、判別結果がＮＯであれば今回の温度推定処理を終了する一方、判別結果がＹＥＳであればステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、温度補正値をエンジン１２の運転状態に応じて異なる値に初期化する。ステップＳ９では、タイマ５８ｔｍのリセット＆スタートを実行する。ステップＳ１１ではタイマ５８ｔｍの測定値が２秒以下であるか否かを判別し、ステップＳ１３ではタイマ５８ｔｍの測定値が１５秒以下であるか否かを判別する。

ステップＳ１１の判別結果がＹＥＳであれば、ステップＳ１５に進み、補正係数を“１”に設定する。ステップＳ１１の判別結果がＮＯでかつステップＳ１３の判別結果がＹＥＳであれば、ステップＳ１７に進み、補正係数を“０．８”に設定する。ステップＳ１５またはＳ１７の処理が完了すると、ステップＳ１９で温度補正値を更新する。

更新された温度補正値は、更新前の温度補正値に補正係数を掛け算した値を示す。更新が完了すると、ステップＳ２１に進む。一方、ステップＳ１１の判別結果およびステップＳ１３の判別結果がいずれもＮＯであれば、ステップＳ１５〜Ｓ１７の処理を実行することなく、ステップＳ２１に進む。したがって、温度補正値は、燃料カットモードに遷移してから２秒間は初期値を示し、続く１３秒の間に漸減し、その後は同じ値を維持する。

ステップＳ２１では、ステップＳ３で推定された触媒温に温度補正値を加算して、推定触媒温を補正する。ステップＳ２３では、動作モードが燃料カットモードから燃料噴射モードに遷移したか否かを判別し、判別結果がＮＯであればステップＳ１１に戻る一方、判別結果がＹＥＳであれば今回の温度推定処理を終了する。

したがって、動作モードが図５（Ａ）に示す要領で変化した場合、推定触媒温は図５（Ｃ）に実線で示す要領で変化する。つまり、推定触媒温は、図５（Ｂ）に示す実触媒温の変化に沿うように変化する。なお、図５（Ｃ）において、燃料カットモードに遷移した後の期間に注目すると、破線がマップから推定された触媒温の変化を示し、破線から実線までの大きさが温度補正値の変化を示す。

図６を参照して、ステップＳ３１では推定触媒温が閾値ＴＨｔを下回るか否かを判別し、ステップＳ３５では燃料カット条件が満足されたか否かを判別する。ステップＳ３１の判別結果がＮＯであれば、ステップＳ３３で燃料噴射モードに遷移する。ステップＳ３１の判別結果およびステップＳ３５の判別結果がＹＥＳであれば、ステップＳ３７で燃料カットモードに遷移する。ステップＳ３１の判別結果がＹＥＳで、ステップＳ３５の判別結果がＮＯであれば、ステップＳ３９で燃料噴射モードに遷移する。ステップＳ３３，Ｓ３７またはＳ３９の処理が完了すると、今回の燃焼カット制御処理を終了する。

以上の説明から分かるように、ＥＣＵ５８は、燃料カットの開始から２秒間に初期値を示しかつ２秒経過後に初期値から漸減する補正係数を導出する(S7~S19)。ＥＣＵ５８はまた、導出された補正係数に基づいて触媒５２の推定温度を補正する処理を燃料カット状態において実行する(S21)。エンジン１２への燃料供給を遮断する燃料カットは、こうして得られた推定温度が閾値ＴＨｔを下回る状態で燃料カット条件が満足されたときに実行される。これによって、燃料カット状態での加熱に起因して触媒５２が劣化する懸念を軽減することができる。

なお、この実施例では、燃料カット時間を参照して補正係数の値を調整するようにしている。しかし、燃料カット中にエンジン１２を通過した空気量（＝ＧＡ）を参照して補正係数の値を調整するようにしてもよい。

１０ …車両
１２ …エンジン
１６ …燃焼室
３２ …吸気管
３６ …排気管
５２ …触媒
５４ …主酸素センサ
５６ …補助酸素センサ
５８ …ＥＣＵ

Claims (1)

1. 燃焼ガスを浄化する触媒の推定温度が閾値を下回る状態で燃料カット条件が満足されたとき、内燃機関への燃料供給を遮断する燃料カットを実行する内燃機関制御装置であって、
   前記燃料カットの開始から第１の所定期間が経過するまでの間は初期値の温度補正値を示しかつ前記第１の所定期間の経過後から第２の所定時間が経過するまでの間は前記初期値から漸減する補正係数を導出する導出手段、および
   前記導出手段によって導出された補正係数に基づいて前記推定温度を補正する処理を燃料カット状態において実行する補正手段を備え、
   前記補正係数は、前記燃料カットの開始からの経過時間および前記燃料カットの開始後に前記内燃機関を通過した空気量の少なくとも一方に基づいて調整され、
   補正後の前記推定温度として、前記燃料カットの開始から第１の所定期間が経過するまでの間は、前記推定温度に前記初期値の温度補正値を加算したものを適用し、かつ、前記第１の所定期間の経過後から前記第２の所定時間が経過するまでの間は、前記推定温度に前記補正係数を用いて前記初期値から漸減する温度補正値を加算したものを適用する、内燃機関制御装置。

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