JP7087802B2 - Internal combustion engine control device - Google Patents

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Description

本発明は、車両に搭載されるとともに排気通路に三元触媒装置が設置された火花点火式の内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a spark ignition type internal combustion engine control device mounted on a vehicle and having a three-way catalyst device installed in an exhaust passage.

火花点火式の内燃機関は、気筒内に導入した空気と燃料との混合気を点火プラグのスパークにより点火することで燃焼を行っている。このとき、混合気中の燃料の一部の燃焼が不完全となり、炭素質の微粒子物質(以下、パティキュレートと記載する)が生成されることがある。 A spark-ignition type internal combustion engine burns by igniting a mixture of air and fuel introduced into a cylinder by a spark of a spark plug. At this time, the combustion of a part of the fuel in the air-fuel mixture may be incomplete, and a carbonaceous fine particle substance (hereinafter referred to as particulate) may be generated.

特許文献1には、排気通路に設置された三元触媒装置と、同排気通路における三元触媒装置よりも下流側の部分に設置されたパティキュレート捕集用のフィルタと、を備える車載用の火花点火式内燃機関が記載されている。こうした内燃機関では、気筒内で生成されたパティキュレートをフィルタに捕集することで、同パティキュレートの外気放出を抑制できる。フィルタには捕集したパティキュレートが次第に堆積していくことから、その堆積を放置しておくと、やがて堆積したパティキュレートによってフィルタが目詰まりする虞がある。 Patent Document 1 includes a three-way catalyst device installed in an exhaust passage and a filter for collecting particulates installed in a portion downstream of the three-way catalyst device in the exhaust passage. A spark-ignition internal combustion engine is described. In such an internal combustion engine, by collecting the particulate generated in the cylinder with a filter, it is possible to suppress the release of the particulate to the outside air. Since the collected particulates are gradually deposited on the filter, if the deposits are left unattended, the filters may be clogged by the deposited particulates.

これに対して同文献の内燃機関では、車両の惰性走行中に三元触媒装置を昇温するための燃料導入処理を実施することで、フィルタに堆積したパティキュレートを燃焼浄化している。燃料導入処理では、点火プラグのスパークを停止した状態で燃料噴射を実施することで、混合気を気筒内で燃焼せずに排気通路に導入する。このときの排気通路に導入された未燃の混合気は、三元触媒装置に流入して同三元触媒装置内で燃焼する。そして、燃焼により生じた熱で三元触媒装置の温度が高められる。三元触媒装置の温度が高くなると、同三元触媒装置から流出してフィルタに流入するガスの温度も高くなる。高温のガスの熱を受けてフィルタの温度がパティキュレートの発火点以上となると、フィルタに堆積したパティキュレートが燃焼して、浄化されるようになる。 On the other hand, in the internal combustion engine of the same document, the particulate accumulated on the filter is burnt and purified by carrying out a fuel introduction process for raising the temperature of the three-way catalyst device while the vehicle is coasting. In the fuel introduction process, fuel injection is performed with the spark of the spark plug stopped, so that the air-fuel mixture is introduced into the exhaust passage without burning in the cylinder. The unburned air-fuel mixture introduced into the exhaust passage at this time flows into the three-way catalyst device and burns in the three-way catalyst device. Then, the temperature of the three-way catalyst device is raised by the heat generated by the combustion. As the temperature of the three-way catalyst device increases, the temperature of the gas flowing out of the three-way catalyst device and flowing into the filter also rises. When the temperature of the filter rises above the ignition point of the particulate due to the heat of the high-temperature gas, the particulate deposited on the filter burns and is purified.

三元触媒装置の昇温のための燃料導入処理は、内燃機関の燃焼を停止した状態で行われる。一方、気筒内の混合気を排気通路に送り出すため、燃料導入処理の実施中も内燃機関のクランク軸の回転を維持する必要がある。その点、車両の惰性走行中は、走行に内燃機関の動力が不要なため、内燃機関の燃焼を停止でき、また車輪からの動力伝達でクランク軸を回転できる。そのため、上記従来の内燃機関では、車両の惰性走行中に燃料導入処理を実施している。 The fuel introduction process for raising the temperature of the three-way catalyst device is performed with the combustion of the internal combustion engine stopped. On the other hand, since the air-fuel mixture in the cylinder is sent out to the exhaust passage, it is necessary to maintain the rotation of the crank shaft of the internal combustion engine even during the fuel introduction process. In that respect, since the power of the internal combustion engine is not required for running while the vehicle is coasting, the combustion of the internal combustion engine can be stopped, and the crank shaft can be rotated by the power transmission from the wheels. Therefore, in the above-mentioned conventional internal combustion engine, the fuel introduction process is carried out while the vehicle is coasting.

米国特許出願公開第2014/0041362号明細書US Patent Application Publication No. 2014/0041362

ところで、車両の惰性走行が短い時間で終わってしまい、三元触媒装置が十分に昇温するまで燃料導入処理を続けられないことがある。そうした場合、そのときの燃料導入処理で消費した燃料が無駄となってしまう。 By the way, the inertial running of the vehicle may be completed in a short time, and the fuel introduction process may not be continued until the temperature of the three-way catalyst device is sufficiently raised. In such a case, the fuel consumed in the fuel introduction process at that time is wasted.

なお、上記燃料導入処理による三元触媒装置の昇温は、フィルタに堆積したパティキュレートの燃焼浄化以外の目的で実施することが考えられる。例えば、車両減速時の内燃機関の燃料カット中に触媒温度が低下して三元触媒装置の排気浄化能力が低下した場合に、触媒昇温制御を実行して三元触媒装置の排気浄化能力を回復することが考えられる。こうした場合にも、上記課題は同様に生じ得る。このように上記の課題は、目的の如何に依らず、車両の惰性走行中に燃料導入処理を実施して三元触媒装置を昇温する場合に共通したものとなっている。 It is conceivable that the temperature rise of the three-way catalyst device by the fuel introduction process is carried out for a purpose other than combustion purification of the particulates deposited on the filter. For example, when the catalyst temperature drops during fuel cut of the internal combustion engine during vehicle deceleration and the exhaust purification capacity of the three-way catalyst device decreases, the catalyst temperature rise control is executed to improve the exhaust purification capacity of the three-way catalyst device. It is possible to recover. Even in such a case, the above-mentioned problem may occur as well. As described above, the above-mentioned problems are common to the case where the fuel introduction process is performed during the inertial running of the vehicle to raise the temperature of the three-way catalyst device regardless of the purpose.

上記課題を解決する内燃機関の制御装置は、車両に搭載されるとともに、燃料噴射弁と、同燃料噴射弁が噴射した燃料を含む混合気が導入される気筒と、同気筒に導入された混合気をスパークにより点火する点火装置と、気筒内から排出されたガスが流れる排気通路と、排気通路に設置された三元触媒装置と、を備える内燃機関に適用される。そして、同内燃機関の制御装置は、車両の惰性走行中に車速が規定の開始許可速度以上であることを条件に、燃料噴射弁が噴射した燃料を含む混合気を気筒で燃焼させずに排気通路に導入する燃料導入処理を開始するようにしている。 The control device for the internal combustion engine that solves the above problems is mounted on the vehicle, and the fuel injection valve, the cylinder into which the air-fuel mixture containing the fuel injected by the fuel injection valve is introduced, and the mixture introduced in the cylinder. It is applied to an internal combustion engine including an ignition device that ignites air by a spark, an exhaust passage through which gas discharged from the cylinder flows, and a three-way catalyst device installed in the exhaust passage. Then, the control device of the internal combustion engine exhausts the air-fuel mixture containing the fuel injected by the fuel injection valve without burning it in the cylinder, provided that the vehicle speed is equal to or higher than the specified start permission speed during coasting of the vehicle. The fuel injection process to be introduced into the passage is started.

車速が低い状態から車両の惰性走行が開始されたときには、車速が高い状態から開始された場合よりも、惰性走行の継続時間が短くなりやすい。そのため、車両の惰性走行中の燃料導入処理を車速が低い状態から開始した場合には、三元触媒装置を十分に昇温できるまで燃料導入処理を継続できない可能性が高くなる。その点、上記内燃機関の制御装置では、車両の惰性走行中に車速が規定の開始許可速度以上であることを燃料導入処理の開始の条件としており、車速がある程度よりも高い状態でしか燃料導入処理を開始しないようにしている。すなわち、三元触媒装置を十分に昇温できない可能性が高い場合には、燃料導入処理の実施を見合わせている。したがって、上記内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の排気通路に設置された三元触媒装置を効率的に昇温することが可能となる。 When the inertial running of the vehicle is started from a state where the vehicle speed is low, the duration of the coasting running is likely to be shorter than when the vehicle is started from a state where the vehicle speed is high. Therefore, when the fuel introduction process during inertial running of the vehicle is started from a state where the vehicle speed is low, there is a high possibility that the fuel introduction process cannot be continued until the temperature of the three-way catalyst device can be sufficiently raised. In that respect, in the control device of the internal combustion engine, the condition for starting the fuel introduction process is that the vehicle speed is equal to or higher than the specified start permission speed while the vehicle is coasting, and the fuel is introduced only when the vehicle speed is higher than a certain level. I try not to start the process. That is, if there is a high possibility that the temperature of the three-way catalyst device cannot be raised sufficiently, the implementation of the fuel introduction process is postponed. Therefore, according to the control device of the internal combustion engine, it is possible to efficiently raise the temperature of the three-way catalyst device installed in the exhaust passage of the internal combustion engine.

内燃機関の制御装置の実施形態の構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the structure of embodiment of the control device of an internal combustion engine. 同実施形態において制御装置が実行する開始判定ルーチンのフローチャート。The flowchart of the start determination routine executed by the control device in the same embodiment. 同実施形態における燃料導入処理の実施態様の一例を示すタイムチャート。The time chart which shows an example of the embodiment of the fuel introduction process in the same embodiment.

以下、内燃機関の制御装置の一実施形態を、図1~図3を参照して詳細に説明する。
図1に示すように、車両に搭載される内燃機関10は、ピストン11が往復動可能に収容された気筒12を備える。ピストン11は、コネクティングロッド13を介してクランク軸14に連結されている。そして、気筒12内でのピストン11の往復動がクランク軸14の回転運動に変換される。
Hereinafter, an embodiment of the control device for an internal combustion engine will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.
As shown in FIG. 1, the internal combustion engine 10 mounted on a vehicle includes a cylinder 12 in which a piston 11 is housed so as to be reciprocating. The piston 11 is connected to the crank shaft 14 via a connecting rod 13. Then, the reciprocating motion of the piston 11 in the cylinder 12 is converted into the rotational motion of the crank shaft 14.

気筒12には、同気筒12への空気の導入路である吸気通路15が接続されている。吸気通路15には、同吸気通路15を流れる空気の流量(吸入空気量GA)を検出するエアフローメータ16が設けられている。吸気通路15におけるエアフローメータ16よりも下流側の部分には、スロットルバルブ17が設けられている。また、吸気通路15におけるスロットルバルブ17よりも下流側の部分には、燃料噴射弁18が設置されている。燃料噴射弁18は、吸気通路15を流れる空気中に燃料を噴射することで、空気と燃料との混合気を形成する。 An intake passage 15, which is an air introduction path to the cylinder 12, is connected to the cylinder 12. The intake passage 15 is provided with an air flow meter 16 that detects the flow rate of air flowing through the intake passage 15 (intake air amount GA). A throttle valve 17 is provided in a portion of the intake passage 15 on the downstream side of the air flow meter 16. Further, a fuel injection valve 18 is installed in a portion of the intake passage 15 on the downstream side of the throttle valve 17. The fuel injection valve 18 injects fuel into the air flowing through the intake passage 15 to form an air-fuel mixture.

気筒12には、同気筒12に対して吸気通路15を開閉する吸気バルブ19が設けられている。また、気筒12には、吸気バルブ19の開弁に応じて吸気通路15から混合気が導入される。気筒12には、スパークにより気筒12内の混合気を点火して燃焼させる点火装置20が設置されている。 The cylinder 12 is provided with an intake valve 19 that opens and closes the intake passage 15 with respect to the cylinder 12. Further, the air-fuel mixture is introduced into the cylinder 12 from the intake passage 15 according to the opening of the intake valve 19. The cylinder 12 is provided with an ignition device 20 that ignites and burns the air-fuel mixture in the cylinder 12 by a spark.

気筒12には、混合気の燃焼により生じた排ガスの排出路である排気通路21が接続されている。また、気筒12には、同気筒12に対して排気通路21を開閉する排気バルブ22が設けられている。排気通路21には、排気バルブ22の開弁に応じて気筒12内から排ガスが導入される。排気通路21には、排ガス中のCO、HCを酸化すると同時にNOxを還元する三元触媒装置23が設置されている。また、排気通路21における三元触媒装置23よりも下流側の部分には、パティキュレート捕集用のフィルタ24が設置されている。さらに、排気通路21における三元触媒装置23よりも上流側の部分には、排気通路21を流れるガスの酸素濃度を、すなわち混合気の空燃比ABYFを検出する空燃比センサ25が設置されている。また、排気通路21における三元触媒装置23とフィルタ24との間の部分には、三元触媒装置23から流出したガスの温度である触媒出ガス温度THCを検出する触媒出ガス温度センサ26が設置されている。 An exhaust passage 21 which is an exhaust path for exhaust gas generated by combustion of the air-fuel mixture is connected to the cylinder 12. Further, the cylinder 12 is provided with an exhaust valve 22 that opens and closes the exhaust passage 21 with respect to the cylinder 12. Exhaust gas is introduced into the exhaust passage 21 from the inside of the cylinder 12 according to the opening of the exhaust valve 22. A three-way catalyst device 23 that oxidizes CO and HC in the exhaust gas and at the same time reduces NOx is installed in the exhaust passage 21. Further, a filter 24 for collecting particulates is installed in a portion of the exhaust passage 21 on the downstream side of the three-way catalyst device 23. Further, an air-fuel ratio sensor 25 for detecting the oxygen concentration of the gas flowing through the exhaust passage 21, that is, the air-fuel ratio ABYF of the air-fuel mixture is installed in the portion upstream of the three-way catalyst device 23 in the exhaust passage 21. .. Further, in the portion of the exhaust passage 21 between the three-way catalyst device 23 and the filter 24, a catalyst exhaust gas temperature sensor 26 for detecting the catalyst exhaust gas temperature THC, which is the temperature of the gas flowing out from the three-way catalyst device 23, is provided. is set up.

なお、車両において内燃機関10のクランク軸14は、トルクコンバータ50とトランスミッション51とを介して車輪52に連結されている。トルクコンバータ50には、クランク軸14をトランスミッション51に直結するロックアップを実施するロックアップ機構53が設けられている。 In the vehicle, the crank shaft 14 of the internal combustion engine 10 is connected to the wheels 52 via the torque converter 50 and the transmission 51. The torque converter 50 is provided with a lockup mechanism 53 that locks up the crank shaft 14 directly connected to the transmission 51.

内燃機関10の制御装置27は、制御のための演算処理を実行する演算処理回路と、制御用のプログラムやデータを記憶したメモリと、を有したマイクロコンピュータとして構成されている。制御装置27には、上述のエアフローメータ16、空燃比センサ25、触媒出ガス温度センサ26の検出信号が入力されている。また、制御装置27には、クランク軸14の回転角であるクランク角θcを検出するクランク角センサ28の検出信号が入力されている。そして、制御装置27は、クランク角θcの検出結果から内燃機関10の回転数(機関回転数NE)を演算している。さらに、制御装置27には、車両の走行速度である車速Vを検出する車速センサ29、及びアクセルペダル30の操作量であるアクセル開度ACCを検出するアクセルポジションセンサ31の検出信号も入力されている。そして、制御装置27は、これらセンサの検出結果に基づき、スロットルバルブ17の開度、燃料噴射弁18の燃料噴射の量や時期、点火装置20のスパークの実施時期(点火時期)等を制御することで、車両の走行状況に応じて内燃機関10の運転状態を制御している。 The control device 27 of the internal combustion engine 10 is configured as a microcomputer having an arithmetic processing circuit for executing arithmetic processing for control and a memory for storing control programs and data. The detection signals of the above-mentioned air flow meter 16, air-fuel ratio sensor 25, and catalyst exhaust gas temperature sensor 26 are input to the control device 27. Further, a detection signal of the crank angle sensor 28 for detecting the crank angle θc, which is the rotation angle of the crank shaft 14, is input to the control device 27. Then, the control device 27 calculates the rotation speed (engine rotation speed NE) of the internal combustion engine 10 from the detection result of the crank angle θc. Further, the control device 27 is also input with the detection signals of the vehicle speed sensor 29 that detects the vehicle speed V, which is the traveling speed of the vehicle, and the accelerator position sensor 31 that detects the accelerator opening ACC, which is the operation amount of the accelerator pedal 30. There is. Then, the control device 27 controls the opening degree of the throttle valve 17, the amount and timing of fuel injection of the fuel injection valve 18, the implementation timing (ignition timing) of the spark of the ignition device 20, and the like based on the detection results of these sensors. As a result, the operating state of the internal combustion engine 10 is controlled according to the traveling condition of the vehicle.

制御装置27は、内燃機関10の制御の一環として、排気通路21に設置された三元触媒装置23を昇温するための燃料導入処理を実施している。制御装置27は、開始判定ルーチンにおいて燃料導入処理を開始するかどうかの判定を行っている。 As part of the control of the internal combustion engine 10, the control device 27 carries out a fuel introduction process for raising the temperature of the three-way catalyst device 23 installed in the exhaust passage 21. The control device 27 determines whether or not to start the fuel introduction process in the start determination routine.

図2に、開始判定ルーチンのフローチャートを示す。制御装置27は、燃料導入処理を実施していないときに、同ルーチンの処理を規定の制御周期毎に繰り返し実行している。
本ルーチンの処理が開始されると、まずステップS100において、三元触媒装置23の昇温の要求(触媒昇温要求)の有無が判定される。そして、三元触媒装置23の昇温が要求されている場合(YES)にはステップS110に処理が進められ、要求されていない場合(NO)にはそのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。なお、本実施形態では、燃料導入処理を、三元触媒装置23の昇温を通じてフィルタ24に堆積したパティキュレートを燃焼浄化するために実施している。そして、フィルタ24のパティキュレートの堆積量が一定の量を超えた状態となっているときに、三元触媒装置23の昇温を要求している。
FIG. 2 shows a flowchart of the start determination routine. When the fuel introduction process is not executed, the control device 27 repeatedly executes the process of the routine at a predetermined control cycle.
When the processing of this routine is started, first, in step S100, it is determined whether or not there is a request for raising the temperature of the three-way catalyst device 23 (request for raising the temperature of the catalyst). Then, when the temperature rise of the three-way catalyst device 23 is required (YES), the process proceeds to step S110, and when it is not requested (NO), the process of this routine is terminated as it is. .. In this embodiment, the fuel introduction process is carried out in order to burn and purify the particulates deposited on the filter 24 through the temperature rise of the three-way catalyst device 23. Then, when the accumulated amount of the particulate of the filter 24 exceeds a certain amount, the temperature of the three-way catalyst device 23 is requested to be raised.

ステップS110に処理が進められると、そのステップS110において、車両が惰性走行中であるか否かが判定される。そして、惰性走行中の場合(YES)にはステップS120に処理が進められ、そうでない場合(NO)にはそのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。なお、本実施形態では、アクセル開度ACCが「0」であり、且つ車速Vが「0」でないことをもって、車両の惰性走行中であると判定している。 When the process proceeds to step S110, it is determined in step S110 whether or not the vehicle is coasting. Then, if the vehicle is coasting (YES), the process proceeds to step S120, and if not (NO), the process of this routine is terminated as it is. In the present embodiment, when the accelerator opening ACC is "0" and the vehicle speed V is not "0", it is determined that the vehicle is coasting.

ステップS120に処理が進められると、そのステップS120において、内燃機関10の燃焼の停止が可能であるか否かの判定が行われる。そして、燃焼停止が可能な場合(YES)にはステップS130に処理が進められ、そうでない場合(NO)にはそのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。 When the process proceeds to step S120, it is determined in step S120 whether or not the combustion of the internal combustion engine 10 can be stopped. If combustion can be stopped (YES), the process proceeds to step S130, and if not (NO), the process of this routine is terminated as it is.

ちなみに、車両の惰性走行中は、走行に内燃機関10の動力を必要としないため、内燃機関10の燃焼を停止しても、車両の走行は続けられる。ただし、燃焼停止後に機関回転数NEが低下し過ぎると、内燃機関10は自力で燃焼を再開できなくなる。そのため、内燃機関10の燃焼を停止した場合には、自力での燃焼の再開が可能な機関回転数NEの下限値(以下、燃焼復帰回転数と記載する)を下回る前に、内燃機関10の燃焼を再開する必要がある。そのため、機関回転数NEが燃焼復帰回転数未満の場合には、内燃機関10の燃焼は停止できないことになる。また、機関回転数NEが燃焼復帰回転数以上であっても、それらの差が小さい場合には、燃焼停止後、直ぐに燃焼の再開が必要となる可能性が高いため、ここでは、そうした場合にも内燃機関10の燃焼停止は不可としている。一方、ロックアップ機構53によるロックアップが実施されていないときには、実施されているときよりも、燃焼停止中の機関回転数NEの低下が速くなる。そこで、本実施形態では、ロックアップ機構53によるロックアップを実施しているときには、実施していないときよりも、低い機関回転数NEを燃焼停止許可回転数の値として設定するとともに、機関回転数NEが燃焼停止許可回転数以上である場合に燃料の停止が可能であると判定している。 Incidentally, since the power of the internal combustion engine 10 is not required for running while the vehicle is coasting, the running of the vehicle can be continued even if the combustion of the internal combustion engine 10 is stopped. However, if the engine speed NE drops too much after the combustion is stopped, the internal combustion engine 10 cannot resume combustion by itself. Therefore, when the combustion of the internal combustion engine 10 is stopped, the internal combustion engine 10 has a lower limit value of the engine rotation speed NE (hereinafter referred to as a combustion recovery rotation speed) at which combustion can be restarted by itself. Combustion needs to resume. Therefore, when the engine rotation speed NE is less than the combustion return rotation speed, the combustion of the internal combustion engine 10 cannot be stopped. Further, even if the engine rotation speed NE is equal to or higher than the combustion return rotation speed, if the difference between them is small, it is highly likely that the combustion needs to be restarted immediately after the combustion is stopped. However, it is not possible to stop the combustion of the internal combustion engine 10. On the other hand, when the lockup by the lockup mechanism 53 is not performed, the engine speed NE during combustion stop decreases faster than when the lockup is performed. Therefore, in the present embodiment, when the lockup by the lockup mechanism 53 is performed, a lower engine speed NE is set as the value of the combustion stop permitted rotation speed than when the lockup is not performed, and the engine speed is set. It is determined that the fuel can be stopped when the NE is equal to or higher than the combustion stop permitted rotation speed.

なお、本実施形態の制御装置27が適用される車両では、惰性走行の開始前にロックアップが実施されている場合にはそのままロックアップを継続し、実施されていない場合には惰性走行の開始後にロックアップを実施するようにしている。また、惰性走行中には、トランスミッション51の変速を車速Vに応じて行っている。そのため、惰性走行中の機関回転数NEが上記燃焼復帰回転数となるときの車速Vは一定の速度(以下、燃焼復帰速度と記載する)となる。そこで、本実施形態では、内燃機関10の燃焼停止中に車速Vが燃焼復帰速度以下となったことをもって、内燃機関10の燃焼を再開するようにしている。 In the vehicle to which the control device 27 of the present embodiment is applied, if the lockup is performed before the start of coasting, the lockup is continued as it is, and if the lockup is not performed, the coasting is started. I try to lock up later. Further, during coasting, the transmission 51 is changed according to the vehicle speed V. Therefore, the vehicle speed V when the engine rotation speed NE during coasting reaches the combustion return rotation speed is a constant speed (hereinafter referred to as the combustion return speed). Therefore, in the present embodiment, the combustion of the internal combustion engine 10 is restarted when the vehicle speed V becomes equal to or lower than the combustion recovery speed while the combustion of the internal combustion engine 10 is stopped.

さて、ステップS120において燃焼停止が可能と判定されてステップS130に処理が進められると、そのステップS130において、車速Vが規定の開始許可速度β以上であるか否かが判定される。そして、車速Vが開始許可速度β未満の場合(NO)にはそのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。一方、車速Vが開始許可速度β以上の場合(YES)にはステップS140において燃料導入処理が開始される。 When it is determined in step S120 that combustion can be stopped and the process proceeds to step S130, it is determined in step S130 whether or not the vehicle speed V is equal to or higher than the specified start permitted speed β. Then, when the vehicle speed V is less than the start permitted speed β (NO), the processing of this routine is terminated as it is. On the other hand, when the vehicle speed V is equal to or higher than the start permitted speed β (YES), the fuel introduction process is started in step S140.

制御装置27は、燃料導入処理を開始すると、点火装置20のスパーク及び燃料噴射弁18の燃料噴射を停止して、内燃機関10の燃焼を停止する。そして、制御装置27は、排気通路21内の既燃ガスの掃気に必要な期間、点火装置20のスパーク及び燃料噴射弁18の燃料噴射の停止を継続した後、点火装置20のスパークを停止したまま、燃料噴射弁18の燃料噴射を開始する。このときの内燃機関10では、燃料噴射弁18が噴射した燃料を含む混合気が気筒12内で燃焼されずに未燃のまま排気通路21に導入される。排気通路21に導入された未燃の混合気は、三元触媒装置23に流入し、同三元触媒装置23の内部で燃焼する。そして、そうした混合気の燃焼による熱を受けて三元触媒装置23の温度が上昇するようになる。三元触媒装置23の温度が高くなると、同三元触媒装置23から流出してフィルタ24に流入するガスの温度も高くなる。そして、高温のガスの熱を受けてフィルタ24の温度がパティキュレートの発火点以上に高まると、同フィルタ24に堆積したパティキュレートの燃焼浄化が可能となる。制御装置27は、こうした燃料導入処理を、車速Vが上述の燃焼復帰速度以下に低下するまで継続する。そして、制御装置27は、車速Vが上述の燃焼復帰速度以下に低下すると、燃料導入処理を終了するとともに、内燃機関10の燃焼を再開する。 When the fuel introduction process is started, the control device 27 stops the spark of the ignition device 20 and the fuel injection of the fuel injection valve 18 to stop the combustion of the internal combustion engine 10. Then, the control device 27 continued to stop the spark of the ignition device 20 and the fuel injection of the fuel injection valve 18 for a period required for scavenging the burnt gas in the exhaust passage 21, and then stopped the spark of the ignition device 20. The fuel injection of the fuel injection valve 18 is started as it is. In the internal combustion engine 10 at this time, the air-fuel mixture containing the fuel injected by the fuel injection valve 18 is introduced into the exhaust passage 21 without being burned in the cylinder 12. The unburned air-fuel mixture introduced into the exhaust passage 21 flows into the three-way catalyst device 23 and burns inside the three-way catalyst device 23. Then, the temperature of the three-way catalyst device 23 rises due to the heat generated by the combustion of the air-fuel mixture. As the temperature of the three-way catalyst device 23 rises, the temperature of the gas flowing out of the three-way catalyst device 23 and flowing into the filter 24 also rises. Then, when the temperature of the filter 24 rises above the ignition point of the particulate due to the heat of the high-temperature gas, the combustion purification of the particulate deposited on the filter 24 becomes possible. The control device 27 continues such a fuel introduction process until the vehicle speed V drops below the above-mentioned combustion recovery speed. Then, when the vehicle speed V drops below the above-mentioned combustion recovery speed, the control device 27 ends the fuel introduction process and restarts the combustion of the internal combustion engine 10.

ちなみに、制御装置27は、車両の惰性走行中、且つ燃焼停止が可能な状態で燃料導入処理を開始しない場合には、内燃機関10の燃料カットを開始する。このときの燃料カットを開始する場合とは、車両の惰性走行中、且つ燃焼停止が可能であって、三元触媒装置23の昇温が要求されていない場合と、車両の惰性走行中、且つ燃焼停止が可能であって、車速Vが開始許可速度β未満の場合と、の2つの場合である。制御装置27は、燃料カットを開始すると、車速Vが燃焼復帰速度まで低下して内燃機関10燃焼を再開するまでの期間、点火装置20のスパーク、及び燃料噴射弁18の燃料噴射を停止する。 Incidentally, the control device 27 starts the fuel cut of the internal combustion engine 10 when the fuel introduction process is not started while the vehicle is coasting and the combustion can be stopped. The fuel cut at this time is started when the vehicle is coasting and combustion can be stopped and the temperature rise of the three-way catalyst device 23 is not required, and when the vehicle is coasting and running. There are two cases, one is when combustion can be stopped and the vehicle speed V is less than the permitted start speed β. When the fuel cut is started, the control device 27 stops the spark of the ignition device 20 and the fuel injection of the fuel injection valve 18 until the vehicle speed V drops to the combustion recovery speed and the combustion of the internal combustion engine 10 is restarted.

以上のように本実施形態の制御装置27は、車両の惰性走行中に車速Vが規定の開始許可速度β以上であることを条件に燃料導入処理を開始するようにしている。開始許可速度βは、次のような値として設定されている。 As described above, the control device 27 of the present embodiment starts the fuel introduction process on the condition that the vehicle speed V is equal to or higher than the specified start permission speed β during the coasting running of the vehicle. The start permission speed β is set as the following values.

三元触媒装置23を十分に昇温するために必要な燃料導入処理の継続時間の標準値を標準昇温時間とする。そして、開始許可速度βには、惰性走行中の燃焼復帰速度への車速Vの低下に要する時間が標準昇温時間となる惰性走行開始時の車速Vの標準値がその値として設定されている。こうした開始許可速度βには当然ながら、燃焼復帰速度よりも高い速度がその値として設定される。 The standard value of the duration of the fuel introduction process required to sufficiently raise the temperature of the three-way catalyst device 23 is defined as the standard temperature rise time. The start permitted speed β is set to the standard value of the vehicle speed V at the start of coasting, in which the time required for the vehicle speed V to decrease to the combustion return speed during coasting is the standard temperature rising time. .. As a matter of course, a speed higher than the combustion recovery speed is set as the value of the start permission speed β.

なお、上記十分な昇温に必要な燃料導入処理の継続時間は、同処理の開始時の三元触媒装置23の温度や、外気温などの環境条件によって変化する。そのため、様々な条件下で測定した上記継続時間の平均値等を標準昇温時間の値として設定するとよい。また、惰性走行中の車両の減速度は状況により変化する。そのため、開始許可速度βの値は例えば次の態様で設定するとよい。すなわち、標準的な環境(気圧、気温など)における平地での車両の惰性走行を行うとともに、そのときの車速Vの推移を測定する。そして、車速Vが燃焼復帰速度に低下した時刻よりも標準昇温時間分前の時刻における車速Vを開始許可速度βの値として設定する。 The duration of the fuel introduction process required for sufficient temperature rise varies depending on the temperature of the three-way catalyst device 23 at the start of the process and environmental conditions such as the outside air temperature. Therefore, it is advisable to set the average value of the above-mentioned durations measured under various conditions as the value of the standard temperature rise time. In addition, the deceleration of the vehicle during coasting varies depending on the situation. Therefore, the value of the start permission speed β may be set, for example, in the following embodiment. That is, the vehicle coasts on a flat ground in a standard environment (atmospheric pressure, air temperature, etc.), and the transition of the vehicle speed V at that time is measured. Then, the vehicle speed V at the time before the standard temperature rise time before the time when the vehicle speed V drops to the combustion recovery speed is set as the value of the start permitted speed β.

本実施形態の作用及び効果を説明する。
本実施形態において制御装置27は、車両の惰性走行中に、車速Vが規定の開始許可判定速度β以上であることを条件に燃料導入処理を開始している。そして、制御装置27は、燃料導入処理の開始後、車速Vが燃焼復帰速度まで低下して内燃機関10の燃焼が再開されるまで同燃料導入処理を継続している。
The operation and effect of this embodiment will be described.
In the present embodiment, the control device 27 starts the fuel introduction process on the condition that the vehicle speed V is equal to or higher than the specified start permission determination speed β while the vehicle is coasting. Then, after the start of the fuel introduction process, the control device 27 continues the fuel introduction process until the vehicle speed V drops to the combustion recovery speed and the combustion of the internal combustion engine 10 is restarted.

図3に、実施形態における燃料導入処理の実施態様の一例を示す。同図に示すように、このときの車両は加減速を繰り返して走行している。そして、このときの車両が惰性走行し、且つ内燃機関10の燃焼停止が可能となっている期間は、時刻t1から時刻t2までの期間(以下、期間T12と記載する)、時刻t3から時刻t4までの期間(以下、期間T34と記載する)、及び時刻t5から時刻t6までの期間(以下、期間T56と記載する)となっている。 FIG. 3 shows an example of an embodiment of the fuel introduction process in the embodiment. As shown in the figure, the vehicle at this time is traveling by repeating acceleration and deceleration. The period during which the vehicle coasts and the internal combustion engine 10 can be stopped from burning is the period from time t1 to time t2 (hereinafter referred to as period T12) and time t3 to time t4. The period up to (hereinafter referred to as period T34) and the period from time t5 to time t6 (hereinafter referred to as period T56).

このうち、期間T12及び期間T56の開始時、すなわち時刻t1及び時刻t5における車速Vは開始許可速度β以上となっており、燃料導入処理の開始の条件が満たされている。そのため、これら期間T12、T56には、燃料導入処理が実施されている。 Of these, the vehicle speed V at the start of the period T12 and the period T56, that is, at the time t1 and the time t5 is equal to or higher than the start permitted speed β, and the condition for starting the fuel introduction process is satisfied. Therefore, fuel introduction processing is carried out during these periods T12 and T56.

一方、期間T34の開始時である時刻t3には、車速Vが開始許可速度β未満となっており、燃料導入処理の開始の条件が満たされていない。そのため、期間T34には燃料導入処理が実施されないようになる。ちなみに、期間T34は、開始時(時刻t3)の車速Vが低く、その分、車速Vが燃焼復帰速度に低下するまでの時間が短いことから、期間T12、期間T56に比べて短い期間となっている。 On the other hand, at time t3, which is the start time of the period T34, the vehicle speed V is less than the start permission speed β, and the condition for starting the fuel introduction process is not satisfied. Therefore, the fuel introduction process will not be carried out during the period T34. By the way, in the period T34, the vehicle speed V at the start (time t3) is low, and the time until the vehicle speed V decreases to the combustion recovery speed is short by that amount, so that the period is shorter than the period T12 and the period T56. ing.

このように車速Vが低い状態から車両の惰性走行が開始されたときには、車速Vが高い状態から開始された場合よりも、内燃機関10の燃焼を停止可能な期間が短くなりやすい。そのため、車両の惰性走行中の燃料導入処理を車速Vが低い状態から開始した場合には、三元触媒装置23を十分に昇温できるまで燃料導入処理を継続できない可能性が高くなる。その点、本実施形態において制御装置27は、車両の惰性走行中に車速Vが規定の開始許可速度β以上であることを燃料導入処理の開始の条件としており、車速Vがある程度よりも低いときには、燃料導入処理を開始しないようにしている。すなわち、三元触媒装置23を十分に昇温できない可能性が高い場合には、燃料導入処理の実施を見合わせている。したがって、本実施形態によれば、内燃機関10の排気通路21に設置された三元触媒装置23を効率的に昇温することが可能となる。 When the inertial running of the vehicle is started from the state where the vehicle speed V is low as described above, the period during which the combustion of the internal combustion engine 10 can be stopped tends to be shorter than when the vehicle is started from the state where the vehicle speed V is high. Therefore, when the fuel introduction process during coasting of the vehicle is started from a state where the vehicle speed V is low, there is a high possibility that the fuel introduction process cannot be continued until the temperature of the three-way catalyst device 23 can be sufficiently raised. In that respect, in the present embodiment, the control device 27 requires that the vehicle speed V is equal to or higher than the specified start permitted speed β during coasting of the vehicle, and when the vehicle speed V is lower than a certain level, it is a condition for starting the fuel introduction process. , The fuel introduction process is not started. That is, when there is a high possibility that the temperature of the three-way catalyst device 23 cannot be sufficiently raised, the implementation of the fuel introduction process is postponed. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to efficiently raise the temperature of the three-way catalyst device 23 installed in the exhaust passage 21 of the internal combustion engine 10.

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、点火装置20スパークを停止した状態で燃料噴射を行うことで、排気通路21に未燃の混合気を導入していた。なお、点火装置20のスパークにより気筒12内の混合気の点火が可能な時期は、圧縮上死点付近の期間に限られている。すなわち、スパークを実行しても気筒12内での混合気が燃焼しない期間が存在する。よって、そうした期間に点火装置20のスパークを実行しつつ、燃料噴射を行うことでも、未燃の混合気を排気通路21に導入する燃料導入処理は実施できる。
This embodiment can be modified and implemented as follows. The present embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
-In the above embodiment, the unburned air-fuel mixture is introduced into the exhaust passage 21 by injecting fuel with the ignition device 20 spark stopped. The time when the air-fuel mixture in the cylinder 12 can be ignited by the spark of the ignition device 20 is limited to the period near the compression top dead center. That is, there is a period in which the air-fuel mixture in the cylinder 12 does not burn even when the spark is executed. Therefore, the fuel introduction process for introducing the unburned air-fuel mixture into the exhaust passage 21 can also be carried out by injecting fuel while executing the spark of the ignition device 20 during such a period.

・上記実施形態では、フィルタ24に堆積したパティキュレートの燃焼浄化を目的として燃料導入処理を実施していたが、それ以外の目的での三元触媒装置23の昇温のために同燃料導入処理を行うようにしてもよい。例えば、触媒温度が低下して三元触媒装置23の排気浄化能力が低下したときに、同排気浄化能力を回復するために触媒昇温制御を行うことが考えられる。 -In the above embodiment, the fuel introduction process was carried out for the purpose of combustion purification of the particulate deposited on the filter 24, but the fuel introduction process is performed for the purpose of raising the temperature of the three-way catalyst device 23 for other purposes. May be done. For example, when the catalyst temperature drops and the exhaust gas purification capacity of the three-way catalyst device 23 decreases, it is conceivable to control the catalyst temperature rise in order to restore the exhaust gas purification capacity.

・上記実施形態では、燃料噴射弁18による吸気通路15内への燃料噴射を通じて燃料導入処理を実施していたが、気筒12内に燃料を噴射する筒内噴射式の燃料噴射弁を備える内燃機関において気筒12内への燃料噴射を通じて燃料導入処理を行うことも可能である。 In the above embodiment, the fuel introduction process is carried out through fuel injection into the intake passage 15 by the fuel injection valve 18, but an internal combustion engine provided with an in-cylinder injection type fuel injection valve that injects fuel into the cylinder 12. It is also possible to perform fuel introduction processing through fuel injection into the cylinder 12.

10…内燃機関、11…ピストン、12…気筒、13…コネクティングロッド、14…クランク軸、15…吸気通路、16…エアフローメータ、17…スロットルバルブ、18…燃料噴射弁、19…吸気バルブ、20…点火装置、21…排気通路、22
…排気バルブ、23…三元触媒装置、24…パティキュレート捕集用のフィルタ、25…空燃比センサ、26…触媒出ガス温度センサ、27…制御装置、28…クランク角センサ、29…車速センサ、30…アクセルペダル、31…アクセルポジションセンサ、50…トルクコンバータ、51…トランスミッション、52…車輪、53…ロックアップ機構。
10 ... Internal combustion engine, 11 ... Piston, 12 ... Cylinder, 13 ... Connecting rod, 14 ... Crank shaft, 15 ... Intake passage, 16 ... Airflow meter, 17 ... Throttle valve, 18 ... Fuel injection valve, 19 ... Intake valve, 20 ... ignition device, 21 ... exhaust passage, 22
... Exhaust valve, 23 ... Three-way catalyst device, 24 ... Filter for collecting particulates, 25 ... Air fuel ratio sensor, 26 ... Catalyst exhaust gas temperature sensor, 27 ... Control device, 28 ... Crank angle sensor, 29 ... Vehicle speed sensor , 30 ... Accelerator pedal, 31 ... Accelerator position sensor, 50 ... Torque converter, 51 ... Transmission, 52 ... Wheels, 53 ... Lock-up mechanism.

Claims (1)

内燃機関と、前記内燃機関のクランク軸に連結されているトルクコンバータと、車輪に連結されているトランスミッションと、を備える車両に適用され、前記内燃機関の運転状態を制御する制御装置であって、
前記内燃機関は、燃料噴射弁と、同燃料噴射弁が噴射した燃料を含む混合気が導入される気筒と、同気筒に導入された混合気をスパークにより点火する点火装置と、前記気筒内から排出されたガスが流れる排気通路と、前記排気通路に設置された三元触媒装置と、を備え、
前記トルクコンバータは、前記クランク軸を前記トランスミッションに直結するロックアップを実施するロックアップ機構を備え、
前記車両の惰性走行中に車速が規定の開始許可速度以上であること、及び前記内燃機関の機関回転数が自力での燃焼の再開が可能な下限の回転数よりも高い回転数として定められた所定値以上であることを条件に、前記燃料噴射弁が噴射した燃料を含む混合気を前記気筒で燃焼させずに前記排気通路に導入する燃料導入処理を実施し、
前記ロックアップ機構によるロックアップを実施しているときには、前記ロックアップ機構によるロックアップを実施していないときよりも、前記所定値を小さく設定する
内燃機関の制御装置。
A control device applied to a vehicle including an internal combustion engine, a torque converter connected to a crank shaft of the internal combustion engine, and a transmission connected to wheels, and controlling an operating state of the internal combustion engine.
The internal combustion engine includes a fuel injection valve, a cylinder into which an air-fuel mixture containing fuel injected by the fuel injection valve is introduced, an ignition device that ignites the air-fuel mixture introduced into the cylinder by a spark, and the inside of the cylinder. It is equipped with an exhaust passage through which the discharged gas flows and a ternary catalyst device installed in the exhaust passage.
The torque converter includes a lock-up mechanism for performing lock-up in which the crank shaft is directly connected to the transmission.
It is determined that the vehicle speed is equal to or higher than the specified start permitted speed during coasting of the vehicle , and that the engine speed of the internal combustion engine is higher than the lower limit speed at which combustion can be restarted by itself. On condition that the value is equal to or higher than a predetermined value, a fuel introduction process is carried out in which the air-fuel mixture containing the fuel injected by the fuel injection valve is introduced into the exhaust passage without being burned in the cylinder.
When the lockup by the lockup mechanism is performed, the predetermined value is set smaller than when the lockup by the lockup mechanism is not performed.
Internal combustion engine control device.
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