JP7155726B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、排気通路に三元触媒装置とパティキュレート捕集用のフィルタと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 control device for a spark ignition internal combustion engine in which a three-way catalytic converter and a filter for trapping particulates are 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 performs combustion by igniting a mixture of air and fuel introduced into a cylinder with a spark of an ignition plug. At this time, the combustion of part of the fuel in the air-fuel mixture becomes incomplete, and carbonaceous particulate matter (hereinafter referred to as particulate matter) 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 discloses an in-vehicle vehicle equipped with 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, a filter collects the particulates generated in the cylinder, thereby suppressing the emission of the particulates to the outside air. Since the collected particulates gradually accumulate on the filter, if the accumulation is left unattended, the accumulated particulates may eventually clog the filter.
これに対して同文献の内燃機関では、フィルタに堆積したパティキュレートを燃焼浄化するフィルタ再生制御を下記の態様で実行している。フィルタ再生制御では、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させずに三元触媒装置に導入する。三元触媒装置に導入された未燃の混合気は、同三元触媒装置の内部で燃焼し、その燃焼により生じた熱で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が高められる。そして、高温となったガスにより、フィルタに堆積したパティキュレートが加熱されて、燃焼するようになる。 On the other hand, in the internal combustion engine of the document, filter regeneration control for burning and purifying the particulates deposited on the filter is executed in the following manner. In the filter regeneration control, the fuel is injected while the spark of the ignition plug is stopped, so that the air-fuel mixture is introduced into the three-way catalyst device without being burned in the cylinder. The unburned air-fuel mixture introduced into the three-way catalyst burns inside the three-way catalyst, and the heat generated by the combustion raises the temperature of the gas that flows out of the three-way catalyst and into the filter. be done. The heated gas heats and burns the particulates deposited on the filter.
上記フィルタ再生制御の実行中にフィルタでのパティキュレートの燃焼が活発となると、燃焼により生じた熱でフィルタの温度が上がり過ぎる虞がある。 If the particulate combustion in the filter becomes active during execution of the filter regeneration control, the heat generated by the combustion may raise the temperature of the filter excessively.
上記課題を解決する内燃機関の制御装置は、燃料噴射弁と、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、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、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、を備える内燃機関に適用される。そして、同内燃機関の制御装置は、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三元触媒装置に導入することで、フィルタに堆積したパティキュレートを燃焼浄化するフィルタ再生制御を実行している。 A control device for an internal combustion engine that solves the above problems includes a fuel injection valve, a cylinder into which an air-fuel mixture containing fuel injected by the fuel injection valve is introduced, and an ignition device that ignites the air-fuel mixture introduced into the cylinder with a spark. an exhaust passage through which gas discharged from the cylinder flows; a three-way catalyst device installed in the exhaust passage; and a filter for particulate collection installed in a portion downstream of the three-way catalyst device in the exhaust passage. and an internal combustion engine comprising Then, the control device of the internal combustion engine introduces the air-fuel mixture containing the fuel injected by the fuel injection valve into the three-way catalyst device without burning it in the cylinder, thereby burning and purifying the particulates deposited on the filter. running control.
フィルタ再生制御の実行中は、三元触媒装置に導入された混合気中の燃料が同三元触媒装置内で燃焼し、その燃焼により高温となったガスが三元触媒装置から流出してフィルタに流入するようになる。そして、その流入する高温のガスにより、フィルタに堆積したパティキュレートが加熱されて、燃焼するようになる。なお、フィルタ再生制御の実行中には、パティキュレートが発火点以上の温度となるまで加熱されており、且つ燃焼に必要な酸素がフィルタに供給されている状態となっているときに、パティキュレートの燃焼浄化が行われている状態となる。 During execution of the filter regeneration control, the fuel in the air-fuel mixture introduced into the three-way catalyst burns in the three-way catalyst, and the gas heated by the combustion flows out of the three-way catalyst and flows into the filter. will flow into The inflowing high-temperature gas heats and burns the particulates deposited on the filter. During execution of the filter regeneration control, when the particulate is heated to a temperature equal to or higher than the ignition point and oxygen required for combustion is supplied to the filter, the particulate combustion purification is being performed.
こうしたフィルタ再生制御でのパティキュレートの燃焼浄化の開始後のフィルタは、流入する高温のガスから熱を受けるとともに、内部でのパティキュレートの燃焼によっても熱を受ける。フィルタ内でのパティキュレートの燃焼は、フィルタの温度が高くなるほど活発となる。そのため、フィルタの温度がある程度を超えて高くなったときに同フィルタに多くのパティキュレートが残存していると、パティキュレートの燃焼による発熱量が過大となって、フィルタの温度が上がり過ぎることがある。 After starting the combustion purification of particulates by such filter regeneration control, the filter receives heat from the inflowing high-temperature gas and also receives heat from the combustion of the particulates inside. Combustion of particulates in the filter becomes more active as the temperature of the filter increases. Therefore, if a large amount of particulate remains in the filter when the temperature of the filter rises above a certain level, the amount of heat generated by the burning of the particulate becomes excessive and the filter temperature rises too much. be.
これに対して、上記内燃機関の制御装置は、フィルタ再生制御の実行中のパティキュレートの燃焼浄化が行われている状態において、フィルタの温度が高いときには、同フィルタの温度が低いときよりもリーンな値となるように混合気の空燃比を制御する空燃比制御部を備えている。三元触媒装置内で燃焼する燃料の量が多いほど、同三元触媒装置を通過する際にガスが受け取る熱量は多くなる。一方、三元触媒装置を通過する際にガスが受け取る熱量が同じでも、ガスの流量が多いときには、同ガスの流量が少ないときよりも、ガスの熱容量が大きい分、三元触媒装置の通過前後のガスの温度上昇量は少なくなる。そのため、三元触媒装置に導入される混合気の空燃比がリーン側となるほど、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は低下することになる。よって、フィルタの温度が高いときに混合気の空燃比をリーン側に変化させれば、フィルタに流入するガスの温度が低下して、同フィルタの温度上昇が抑えられるようになる。したがって、上記内燃機関の制御装置によれば、フィルタ再生制御中のフィルタの温度が上がり過ぎないようにすることができる。 On the other hand, in the control device for the internal combustion engine, when the temperature of the filter is high in a state in which particulate combustion purification is being performed during execution of filter regeneration control, the fuel efficiency is leaner than when the temperature of the filter is low. an air-fuel ratio control unit that controls the air-fuel ratio of the air-fuel mixture so that the value is The more fuel that burns in the three-way catalyst, the more heat the gas receives as it passes through the three-way catalyst. On the other hand, even if the amount of heat received by the gas when passing through the three-way catalyst device is the same, when the flow rate of the gas is high, the heat capacity of the gas is greater than when the flow rate of the gas is low. The amount of temperature rise in the gas of is small. Therefore, the leaner the air-fuel ratio of the air-fuel mixture introduced into the three-way catalyst device, the lower the temperature of the gas flowing out of the three-way catalyst device and flowing into the filter. Therefore, if the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is changed to the lean side when the temperature of the filter is high, the temperature of the gas flowing into the filter is lowered, and the temperature rise of the filter is suppressed. Therefore, according to the control device for the internal combustion engine, it is possible to prevent the temperature of the filter from rising excessively during the filter regeneration control.
以下、内燃機関の制御装置の一実施形態を、図1~図4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。
An embodiment of a control device for an internal combustion engine will be described in detail below with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.
As shown in FIG. 1, an
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。
The
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
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流出ガス温THCを検出する触媒流出ガス温センサ26が設置されている。
An
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、触媒流出ガス温センサ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
以上のように構成された内燃機関10では、排気中のパティキュレートをフィルタ24に捕集することで、同パティキュレートの外気への放出を抑えている。こうしたフィルタ24は、捕集したパティキュレートが堆積して、目詰まりを起こすことがある。そのため、制御装置27は、内燃機関10の制御の一環として、フィルタ24に堆積したパティキュレートを燃焼して浄化するためのフィルタ再生制御を実行している。
In the
フィルタ再生制御は、以下の態様で行われる。制御装置27は、内燃機関10の運転状態からフィルタ24に堆積しているパティキュレートの量(以下、PM堆積量と記載する)を推定している。そして、制御装置27は、PM堆積量が一定の量を上回ったときにフィルタ再生制御を実行している。フィルタ再生制御に際して制御装置27は、点火装置20のスパークを停止した状態で燃料噴射弁18の燃料噴射を実行することで、同燃料噴射弁18が噴射した燃料を含む混合気を気筒12で燃焼させずに三元触媒装置23に導入する。このときの三元触媒装置23に導入された混合気中の燃料は、同三元触媒装置23の内部で燃焼する。そして、その燃焼により高温となったガスが三元触媒装置23から流出してフィルタ24に流入するようになる。その結果、フィルタ24に堆積したパティキュレートが、その高温のガスにより加熱されて、燃焼するようになる。
Filter regeneration control is performed in the following manner. The
こうしたフィルタ再生制御の実行中は、内燃機関10の燃焼運転が停止した状態で、気筒12内の混合気を排気通路21に送り出すためにクランク軸14の回転を維持する必要がある。そこで、本実施形態では、車両の走行に内燃機関10の動力を必要とせず、且つ車輪からの動力伝達でクランク軸14の回転を維持可能な車両の惰性走行中にフィルタ再生制御を実行している。
During execution of such filter regeneration control, it is necessary to maintain the rotation of the
制御装置27は、こうしたフィルタ再生制御の実行中の三元触媒装置23に導入する混合気の空燃比を制御する空燃比制御部27Aを備えている。空燃比制御部27Aは、フィルタ再生制御の実行中、後述する目標空燃比設定ルーチンの処理を通じて、三元触媒装置23に導入する混合気の空燃比の目標値である目標空燃比を設定する。続いて、空燃比制御部27Aは、吸気バルブ19の開弁に応じて気筒12に導入される空気の質量(シリンダ流入空気量)を吸入空気量GAや機関回転数NEから求めるとともに、そのシリンダ流入空気量を目標空燃比で割った商を要求噴射量の値として演算する。そして、空燃比制御部27Aは、その要求噴射量分の燃料噴射を燃料噴射弁18に指令することで、フィルタ再生制御中の三元触媒装置23に導入する混合気の空燃比を制御している。
The
図2に、上記目標空燃比設定ルーチンにおける空燃比制御部27Aの処理手順を示す。空燃比制御部27Aは、内燃機関10の運転中、本ルーチンの処理を既定の制御周期ごとに繰り返し実行する。
FIG. 2 shows the processing procedure of the air-fuel
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、フィルタ再生制御の実行中であるか否かが判定される。そして、フィルタ再生制御の実行中である場合(YES)にはステップS110に処理が進められ、実行中でない場合(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 processing of this routine is started, first, in step S100, it is determined whether or not filter regeneration control is being executed. Then, if the filter regeneration control is being executed (YES), the process proceeds to step S110, and if not being executed (NO), the process of this routine is terminated as it is.
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、フィルタ24の温度(以下、フィルタ温度THFと記載する)が既定の高温判定値α以上であるか否かが判定される。高温判定値αには、パティキュレートの燃焼に必要なフィルタ温度THFの下限値である再生開始温度よりも高く、フィルタ24の耐熱限界となる温度よりも低い温度が値として設定されている。なお、本実施形態では、フィルタ24に流入するガスの温度及び流量、外気の温度等に基づくフィルタ24の熱収支のモデルを用いて推定することで、フィルタ温度THFが求められている。
When the process proceeds to step S110, it is determined in step S110 whether or not the temperature of the filter 24 (hereinafter referred to as filter temperature THF) is equal to or higher than a predetermined high temperature determination value α. The high temperature determination value α is set to a temperature higher than the regeneration start temperature, which is the lower limit of the filter temperature THF required for particulate combustion, and lower than the heat resistance limit of the
フィルタ温度THFが高温判定値α未満の場合(S110:NO)には、ステップS120において既定の再生促進空燃比AF1が目標空燃比の値として設定された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。これに対して、フィルタ温度THFが高温判定値α以上の場合(S110:YES)には、ステップS130において既定の昇温抑制空燃比AF2が目標空燃比の値として設定された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。再生促進空燃比AF1には、ストイキ空燃比STよりもリーン側の空燃比が値として設定されている。また、昇温抑制空燃比AF2には、再生促進空燃比AF1よりも更にリーン側の空燃比が値として設定されている。 If the filter temperature THF is less than the high temperature determination value α (S110: NO), the predetermined regeneration promoting air-fuel ratio AF1 is set as the value of the target air-fuel ratio in step S120, and then the processing of this routine ends. be. On the other hand, when the filter temperature THF is equal to or higher than the high temperature determination value α (S110: YES), after the predetermined temperature rise suppression air-fuel ratio AF2 is set as the value of the target air-fuel ratio in step S130, Processing of the routine is terminated. An air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio ST is set as a value in the regeneration promoting air-fuel ratio AF1. Further, the value of the temperature rise suppressing air-fuel ratio AF2 is set to an air-fuel ratio that is leaner than the regeneration promoting air-fuel ratio AF1.
図3を参照して、再生促進空燃比AF1の値、及び昇温抑制空燃比AF2の値の設定について説明する。図3には、吸入空気量GAを一定とした状態で燃料噴射量を変えて三元触媒装置23に流入する混合気の空燃比を異ならせてフィルタ再生制御を行ったときの空燃比と触媒流出ガス温THC及びフィルタ24の酸素供給量との関係が示されている。
The setting of the value of the regeneration promoting air-fuel ratio AF1 and the value of the temperature rise suppressing air-fuel ratio AF2 will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the air-fuel ratio and the catalyst when the filter regeneration control is performed by changing the fuel injection amount and changing the air-fuel ratio of the air-fuel mixture flowing into the three-
フィルタ再生制御の実行中のフィルタ24でのパティキュレートの燃焼に必要な熱と酸素は、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(以下、触媒流出ガスと記載する)により供給される。三元触媒装置23を通過する際に触媒流出ガスが受け取る熱量は、同三元触媒装置23内で燃焼する燃料の量が多いほど多くなる。よって、触媒流出ガス温THCは、ストイキ空燃比STよりもリーン側の空燃比の範囲では、空燃比がリーンとなるほど低くなる。一方、ストイキ空燃比STよりもリッチ側の空燃比の範囲では、三元触媒装置23内で燃焼する燃料の量が混合気中の空気量により決まるため、触媒流出ガス温THCはほぼ一定となる。
The heat and oxygen required for the combustion of particulates in the
一方、触媒流出ガスには、三元触媒装置23内での燃焼で余剰した酸素が含まれる。よって、フィルタ再生制御の実行中のフィルタ24への酸素供給量は、ストイキ空燃比STよりもリッチ側の空燃比の範囲ではほぼゼロとなる。これに対して、ストイキ空燃比STよりもリーン側の空燃比の範囲では、空燃比がリーンとなるほど、酸素供給量は多くなる。
On the other hand, the catalyst outflow gas contains oxygen surplus due to combustion in the three-
図3には、フィルタ温度THFが低い場合と高い場合とのそれぞれにおける空燃比とフィルタ再生速度との関係が併せ示されている。ここでは、フィルタ温度THFが再生開始温度よりも高く、且つ高温判定値αに対応する温度よりも低い場合を、フィルタ温度THFが低い場合としている。また、フィルタ温度THFが高温判定値αに対応する温度よりも高く、且つフィルタ24の耐熱限界となる温度よりも低い場合を、フィルタ温度THFが高い場合としている。
FIG. 3 also shows the relationship between the air-fuel ratio and the filter regeneration speed when the filter temperature THF is low and when it is high. Here, the case where the filter temperature THF is higher than the regeneration start temperature and lower than the temperature corresponding to the high temperature determination value α is defined as the case where the filter temperature THF is low. The case where the filter temperature THF is higher than the temperature corresponding to the high temperature determination value α and lower than the heat resistance limit temperature of the
空燃比がストイキ空燃比STよりもリッチ側である場合には、フィルタ24に酸素が殆ど供給されないため、フィルタ再生速度はほぼゼロとなる。一方、ストイキ空燃比STよりもリーン側の空燃比の範囲では、空燃比がリーンとなるほど、フィルタ24に対する酸素の供給量は増加するが、熱の供給量は減少する。そのため、ストイキ空燃比STからリーン側に空燃比を変化させていったときのフィルタ再生速度は、はじめのうちは酸素供給量の増加と共に上昇するが、ある程度まで空燃比がリーンとなったところでピークとなり、その後は低下していくようになる。なお、触媒流出ガス温THCがある程度低くても、フィルタ温度THFが十分に高ければ、フィルタ24自体の熱でパティキュレートを燃焼に必要な温度まで加熱することができる。そのため、フィルタ再生速度がピークとなる空燃比は、フィルタ温度THFが高いほどリーン側の空燃比となる。
When the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio ST, almost no oxygen is supplied to the
以上を踏まえて本実施形態では、再生促進空燃比AF1には、フィルタ温度THFが低い場合のフィルタ再生速度がピークとなる空燃比を値として設定している。また、昇温抑制空燃比AF2には、再生促進空燃比AF1よりもリーン側の空燃比であって、触媒流出ガス温THCが高温判定値αに対応する温度よりも十分に低い温度となる空燃比を値として設定している。 Based on the above, in the present embodiment, the value of the regeneration promoting air-fuel ratio AF1 is set to the air-fuel ratio at which the filter regeneration speed peaks when the filter temperature THF is low. The temperature rise suppressing air-fuel ratio AF2 is an air-fuel ratio that is leaner than the regeneration promoting air-fuel ratio AF1, and the catalyst outflow gas temperature THC is sufficiently lower than the temperature corresponding to the high temperature determination value α. The fuel ratio is set as a value.
本実施形態の作用及び効果を説明する。
図4に、本実施形態の制御装置27によるフィルタ再生制御の実施態様の一例を示す。同図では、時刻t1にフィルタ再生制御が開始されている。なお、同図の例では、時刻t1以前の内燃機関10では、空燃比をストイキ空燃比STとしての燃焼運転が行われている。フィルタ再生制御の開始時点のフィルタ温度THFは、再生開始温度よりも、ひいては高温判定値αに対応する温度よりも低い温度となっている。そのため、このときのフィルタ再生制御は、空燃比を再生促進空燃比AF1とした状態で開始されている。
The operation and effects of this embodiment will be described.
FIG. 4 shows an embodiment of filter regeneration control by the
フィルタ再生制御が開始されて、未燃の混合気が三元触媒装置23に導入されて同三元触媒装置23内で燃焼すると、その燃焼による発熱で触媒流出ガス温THCが上昇し、その温度が上昇した触媒流出ガスによりフィルタ24が加熱されるため、フィルタ温度THFも上昇するようになる。そして、時刻t2にフィルタ温度THFが再生開始温度に達すると、フィルタ24内でのパティキュレートの燃焼が開始される。
When the filter regeneration control is started and the unburned air-fuel mixture is introduced into the three-
パティキュレートの燃焼が活発となると、その燃焼による発熱でフィルタ温度THFが上昇する。フィルタ温度THFが高まると、パティキュレートの燃焼が更に活発となり、更にフィルタ温度THFが上昇することがある。そのため、空燃比を一定に保持してフィルタ再生制御を実行した場合には、フィルタ再生制御中にフィルタ温度THFが上がり過ぎてしまう虞がある。 When the combustion of particulate becomes active, the heat generated by the combustion increases the filter temperature THF. When the filter temperature THF rises, the combustion of particulates becomes more active, and the filter temperature THF may further rise. Therefore, when the filter regeneration control is executed while maintaining the air-fuel ratio constant, there is a possibility that the filter temperature THF may rise excessively during the filter regeneration control.
これに対して本実施形態では、時刻t3にフィルタ温度THFが高温判定値α以上となると、三元触媒装置23に導入する混合気の空燃比が、再生促進空燃比AF1から同再生促進空燃比AF1よりもリーンな昇温抑制空燃比AF2に変更される。そしてその結果、触媒流出ガス温THCが下がるため、フィルタ温度THFも低下に向かうようになる。
On the other hand, in this embodiment, when the filter temperature THF becomes equal to or higher than the high temperature determination value α at time t3, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture introduced into the three-
なお、その後の時刻t4に、フィルタ温度THFが高温判定値αを下回ると、三元触媒装置23に導入する混合気の空燃比が昇温抑制空燃比AF2から再生促進空燃比AF1へと再び変更される。そして、その結果、触媒流出ガス温THCが上昇して、フィルタ温度THFが低下から上昇に向かうようになる。そのため、フィルタ再生制御中のフィルタ温度THFは、パティキュレートの燃焼を持続可能、且つフィルタ24の耐熱限界に至らない範囲に保持される。
At time t4, when the filter temperature THF falls below the high temperature determination value α, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture introduced into the three-
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、フィルタ再生制御の実行中のパティキュレートの燃焼浄化が開始する前の、すなわちフィルタ温度THFが再生開始温度未満の状態では、再生促進空燃比AF1を目標空燃比の値として設定していた。フィルタ温度THFが再生開始温度未満のときの目標空燃比を、再生促進空燃比AF1とは別の値、例えば再生促進空燃比AF1よりもストイキ空燃比に近い値とするようにしてもよい。
This embodiment can be implemented with the following modifications. This embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
In the above embodiment, the regeneration-promoting air-fuel ratio AF1 is set as the value of the target air-fuel ratio before the combustion purification of particulates during filter regeneration control is started, that is, when the filter temperature THF is less than the regeneration start temperature. Was. The target air-fuel ratio when the filter temperature THF is lower than the regeneration start temperature may be set to a value different from the regeneration-promoting air-fuel ratio AF1, for example, a value closer to the stoichiometric air-fuel ratio than the regeneration-promoting air-fuel ratio AF1.
・上記実施形態では、フィルタ再生制御の実行中のパティキュレートの燃焼浄化が行われている状態、すなわちフィルタ温度THFが再生開始温度以上の状態において、目標空燃比をフィルタ温度THFに応じて2段階に変更していた。上記状態における目標空燃比を、フィルタ温度THFに応じて3段階以上に変更したり、フィルタ温度THFに応じて連続的に変更したり、してもよい。いずれにせよ、フィルタ温度THFが高いほどリーン側の値となるように目標空燃比が変更されるのであれば、フィルタ温度THFが上がり過ぎないようにすることが可能である。 In the above embodiment, the target air-fuel ratio is set in two stages according to the filter temperature THF in a state where particulate combustion is being purified during execution of filter regeneration control, that is, in a state where the filter temperature THF is equal to or higher than the regeneration start temperature. had changed to The target air-fuel ratio in the above state may be changed in three or more steps according to the filter temperature THF, or may be changed continuously according to the filter temperature THF. In any case, if the target air-fuel ratio is changed such that the higher the filter temperature THF, the leaner the target air-fuel ratio becomes, the filter temperature THF can be prevented from rising excessively.
・上記実施形態における空燃比制御部27Aは、燃料噴射弁18の燃料噴射量を操作することで、フィルタ再生制御中の空燃比を制御していたが、スロットルバルブ17の開度を操作することで空燃比を制御するようにしてもよい。すなわち、フィルタ温度THFが高温判定値α以上となったときには、燃料噴射量を一定に保ったまま、スロットルバルブ17の開度を増大して、吸入空気量GAを増加することで、三元触媒装置23に導入する混合気の空燃比をリーン側に変化させるようにする。こうした場合、三元触媒装置23内で燃焼する燃料の量は、すなわち燃焼による発熱量は変化しないが、触媒流出ガスの熱容量が大きくなるため、触媒流出ガス温THCは低下する。そのため、こうした場合にも、フィルタ温度THFが高くなったときに触媒流出ガス温THCを低下して、フィルタ温度THFの昇温を抑えることが可能である。
The air-fuel
・上記実施形態では、触媒流出ガス温THC、吸入空気量GA、燃料噴射量などからフィルタ温度THFを推定して求めていたが、フィルタ24に温度センサを設置して、フィルタ温度THFを直接検出するようにしてもよい。また、フィルタ24から流出するガスの温度を検出して、そのガスの温度からフィルタ温度THFを求めるようにすることも可能である。
・In the above embodiment, the filter temperature THF is estimated from the catalyst outflow gas temperature THC, the intake air amount GA, the fuel injection amount, etc., but a temperature sensor is installed in the
・上記実施形態では、フィルタ再生制御に際して、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、三元触媒装置23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って、未燃の混合気を三元触媒装置23に導入することで、フィルタ再生制御を実行するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, unburned air-fuel mixture is introduced into the three-way
・上記実施形態では、車両の惰性走行中にフィルタ再生制御を実行していた。内燃機関に加えてモータを駆動源として備えるハイブリッド車両では、内燃機関の燃焼運転を停止した状態で、モータの動力でクランク軸を回転することができる。このようなハイブリッド車両に搭載の内燃機関では、内燃機関の燃焼運転を停止したときにモータの動力でクランク軸を回転して上記フィルタ再生制御を実行することが可能である。 - In the above-described embodiment, the filter regeneration control is performed while the vehicle is coasting. In a hybrid vehicle that includes a motor as a drive source in addition to an internal combustion engine, the crankshaft can be rotated by the power of the motor while the combustion operation of the internal combustion engine is stopped. In the internal combustion engine mounted on such a hybrid vehicle, when the combustion operation of the internal combustion engine is stopped, the power of the motor rotates the crankshaft to execute the filter regeneration control.
・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フィルタ再生制御を実施していたが、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フィルタ再生制御を行うことも可能である。
In the above embodiment, the filter regeneration control was performed by injecting fuel into the
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…触媒流出ガス温センサ、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。
Claims (1)
前記フィルタ再生制御の実行中の前記パティキュレートの燃焼浄化が行われている状態において、前記フィルタの温度が高いときには、同フィルタの温度が低いときよりもリーンな値となるように、燃料噴射量を一定に保ったまま前記スロットルバルブの開度を操作することで前記混合気の空燃比を制御する空燃比制御部を備えている
内燃機関の制御装置。 an intake passage that is an air introduction passage; a throttle valve provided in the intake passage; a fuel injection valve; a cylinder into which a mixture containing fuel injected by the fuel injection valve is introduced; an ignition device that ignites the air-fuel mixture with a spark; an exhaust passage through which gas discharged from the cylinder flows; a three-way catalyst device installed in the exhaust passage; and a filter for trapping particulates installed in a portion on the downstream side, and the three-way catalyst is applied to an internal combustion engine comprising: In a control device for an internal combustion engine that executes filter regeneration control for burning and purifying particulates deposited on the filter by introducing into the device,
In a state in which the particulate combustion is purified during execution of the filter regeneration control, when the temperature of the filter is high , the fuel injection amount is set to a leaner value than when the temperature of the filter is low. A control device for an internal combustion engine, comprising an air-fuel ratio control unit that controls the air-fuel ratio of the air-fuel mixture by operating the opening of the throttle valve while maintaining constant the air-fuel ratio.
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