JP7444028B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
1.排気通路に排気の後処理装置を備えた多気筒内燃機関に適用され、前記後処理装置は、酸素を吸蔵する触媒を含み、前記後処理装置の昇温処理と、掃気処理と、を実行し、前記昇温処理は、複数の気筒のうちの一部の気筒における燃焼制御を停止する停止処理と、複数の気筒のうちの前記一部の気筒とは異なる気筒における混合気の空燃比を理論空燃比未満とするリッチ燃焼処理と、を含み、前記掃気処理は、前記リッチ燃焼処理が含まれる所定の1燃焼サイクルの期間に先立って実行され、1燃焼サイクルの期間に、前記停止処理と、前記複数の気筒のうちの前記一部の気筒とは異なる気筒における混合気の空燃比を理論空燃比以上の空燃比とする処理と、を含む内燃機関の制御装置である。
上記構成では、昇温処理の開始に先立って掃気処理を実行する。そのため、昇温処理の開始前の内燃機関の運転状態によって触媒の酸素吸蔵量が少量となっていたとしても、昇温処理によるリッチ燃焼処理に起因して触媒の下流に未燃燃料が流出することを抑制することができる。
上記構成に上記4の構成を組み合わせる場合、変更処理によって、変更の前後で、燃焼制御の停止される気筒間の間隔が一時的に伸長されやすい。そのため、上記5の構成は上記4の構成に用いて特に好適である。
以下、第1の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図1に示すように、内燃機関10は、4つの気筒#1~#4を備える。内燃機関10の吸気通路12には、スロットルバルブ14が設けられている。吸気通路12の下流部分である吸気ポート12aには、吸気ポート12aに燃料を噴射するポート噴射弁16が設けられている。吸気通路12に吸入された空気やポート噴射弁16から噴射された燃料は、吸気バルブ18の開弁に伴って、燃焼室20に流入する。燃焼室20には、筒内噴射弁22から燃料が噴射される。また、燃焼室20内の空気と燃料との混合気は、点火プラグ24の火花放電に伴って燃焼に供される。そのときに生成される燃焼エネルギは、クランク軸26の回転エネルギに変換される。
条件(イ):内燃機関10の回転速度NEが所定速度以上である旨の条件。
一方、CPU72は、条件成立フラグFtrが「1」であると判定する場合(S16:YES)、堆積量DPMが停止用閾値DPML以下であるか否かを判定する(S24)。停止用閾値DPMLは、GPF34に捕集されているPMの量が十分に小さくなり、再生処理を完了してもよい値に設定されている。CPU72は、停止用閾値DPMLよりも大きいと判定する場合(S24:NO)、S20の処理に移行する。一方、CPU72は、停止用閾値DPML以下であると判定する場合(S24:YES)や、S20の処理において否定判定する場合には、条件成立フラグFtrに「0」を代入する(S26)。
図3に、本実施形態にかかる制御装置70が実行する処理の手順を示す。図3に示す処理は、ROM74に記憶されたプログラムをCPU72が1燃焼サイクル周期で繰り返し実行することにより実現される。
図4(a)に、本実施形態の比較例におけるPM再生のための処理を例示する。図4(a)に示すように、この比較例では、時刻t1において条件成立フラグFtrが「1」となることによって、昇温処理が直ちに開始される。本実施形態では、気筒#1、気筒#3、気筒#4、および気筒#2の順に燃焼行程が出現することから、昇温処理の開始直後は、3つの気筒から排気通路30に排出される排気中には、過剰な未燃燃料が含まれることとなる。
以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する作用および効果が得られる。
以下、第2の実施形態について、第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
一方、CPU72は、昇温フラグFsが「0」であると判定する場合(S34:NO)、気筒#wを燃焼制御を停止する気筒とする掃気処理を実行し(S36a)、S38の処理に移行する。
図6(a)に、本実施形態の比較例におけるPM再生のための処理を例示する。図6(a)に示す比較例は、燃焼制御の対象となる気筒を変更する処理自体は実行するものの、変更に先立って掃気処理を実行しない例である。
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。[1]後処理装置は、三元触媒32およびGPF34に対応する。昇温処理は、S40,S40aの処理に対応する。掃気処理は、S36,S36aの処理に対応する。停止処理は、S36,S40の処理においては、気筒#2のフューエルカット処理に対応し、S36a,S40aの処理においては、気筒#wのフューエルカット処理に対応する。リッチ燃焼処理は、S40の処理においては、気筒#1,#3,#4のリッチ燃焼処理に対応し、S40aの処理においては、気筒#x,#y,#zのリッチ燃焼処理に対応する。「所定の1燃焼サイクルの期間」は、図4の時刻t2~t3の期間と、図6の時刻t3~t4の期間に対応する。[2]第1所定期間は、図4の時刻t2~t3の期間に対応する。[3]フィルタは、GPF34に対応する。判定処理は、S18の処理に対応し、所定の条件は、S20の条件(ア)および条件(イ)に対応する。粒子状物質の量が所定量以下となる場合は、S24の処理において肯定判定される場合に対応する。第2所定期間は、次の期間に対応する。条件成立フラグFtrが「1」となってからS24の処理において否定判定されるもののS20の処理において否定判定されて条件成立フラグFtrが「0」となった後、条件成立フラグFtrが「1」となりS34の処理において否定判定された燃焼サイクルの次の1燃焼サイクルの期間に対応する。[4]変更処理は、S54の処理に対応する。「変更されたときの1燃焼サイクルの期間を含む」は、S54の処理に続いてS32の処理がなされることによって、S36aの処理がなされた次の1燃焼サイクルの期間に対応する。[5]図4および図6に例示する処理に対応する。
なお、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。本実施形態および以下の変更例は、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。
・S36,S36aの処理では、燃焼制御を停止しない気筒における混合気の空燃比を理論空燃比としたが、これに限らず、理論空燃比よりもリーンとしてもよい。
・掃気処理の実行期間としては、1燃焼サイクルに限らない。たとえば2燃焼サイクルの期間としてもよい。もっとも、燃焼サイクルの整数倍であることも必須ではない。たとえば、クランク軸26の3回転の期間としてもよい。
「昇温処理について」
・S40,S40aの処理では、1燃焼サイクルにおいて燃焼制御を停止する気筒の数を1つとしたが、これに限らない。たとえば2つとしてもよい。
・上記実施形態では、昇温処理の実行要求が生じた場合に昇温処理を実行する所定の条件として、上記条件(ア)および条件(イ)を例示したが、所定の条件としては、これに限らない。たとえば、条件(ア)および条件(イ)の2つの条件に関しては、それらのうちの1つの条件のみを含んでもよい。
・S54の処理においては、巡回置換として、気筒#1,#2,#3,#4の順に順次燃焼制御を停止する気筒を変更するものを例示したが、これに限らない。
・堆積量DPMの推定処理としては、図2において例示したものに限らない。たとえば、GPF34の上流側と下流側との圧力の差と吸入空気量Gaとに基づき堆積量DPMを推定してもよい。具体的には、圧力の差が大きい場合に小さい場合よりも堆積量DPMを大きい値に推定し、圧力の差が同一であっても、吸入空気量Gaが小さい場合に大きい場合よりも堆積量DPMを大きい値に推定すればよい。ここで、GPF34の下流側の圧力を一定値とみなす場合、差圧に代えて上記圧力Pexを用いることができる。
・後処理装置としては、三元触媒32の下流にGPF34を備えるものに限らず、たとえばGPF34の下流に三元触媒32を備えるものであってもよい。また、三元触媒32およびGPF34を備えるものに限らない。たとえば、GPF34のみを備えてもよい。また、たとえば後処理装置が三元触媒32のみからなる場合であっても、その再生処理時において後処理装置の昇温が必要となるなら、上記実施形態やそれらの変更例に例示した処理を実行することが有効である。なお、後処理装置が三元触媒32とGPFとを備える場合には、GPFとしては、三元触媒が担持されたフィルタに限らず、フィルタのみであってもよい。
・制御装置としては、CPU72とROM74とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理するたとえばASIC等の専用のハードウェア回路を備えてもよい。すなわち、制御装置は、以下の(a)~(c)のいずれかの構成であればよい。(a)上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するROM等のプログラム格納装置とを備える。(b)上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。(c)上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア実行装置や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。
・車両としては、シリーズ・パラレルハイブリッド車に限らず、たとえばパラレルハイブリッド車やシリーズハイブリッド車であってもよい。もっとも、ハイブリッド車に限らず、たとえば、車両の動力発生装置が内燃機関10のみの車両であってもよい。
30…排気通路
32…三元触媒
34…GPF
50…遊星歯車機構
70…制御装置
Claims (5)
- 排気通路に排気の後処理装置を備えた多気筒内燃機関に適用され、
前記後処理装置は、酸素を吸蔵する触媒を含み、
前記後処理装置の昇温処理と、掃気処理と、を実行し、
前記昇温処理は、
複数の気筒のうちの一部の気筒における燃焼制御を停止する停止処理と、
複数の気筒のうちの前記一部の気筒とは異なる気筒における混合気の空燃比を理論空燃比未満とするリッチ燃焼処理と、を含み、
前記掃気処理は、前記リッチ燃焼処理が含まれる所定の1燃焼サイクルの期間に先立って実行され、1燃焼サイクルの期間に、前記停止処理と、前記複数の気筒のうちの前記一部の気筒とは異なる気筒における混合気の空燃比を理論空燃比以上の空燃比とする処理と、を含む内燃機関の制御装置。 - 前記所定の1燃焼サイクルの期間は、前記昇温処理が開始されたときの1燃焼サイクルの期間である第1所定期間を含む請求項1記載の内燃機関の制御装置。
- 前記後処理装置は、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタを含み、
前記フィルタに捕集される前記粒子状物質の量が閾値以上となることにより、前記昇温処理の実行要求があると判定する判定処理を実行し、
前記昇温処理は、前記判定処理によって前記実行要求があると判定されて且つ前記内燃機関の運転状態が所定の条件を満たす場合に実行され、前記粒子状物質の量が所定量以下となる場合に完了する処理であり、
前記所定の1燃焼サイクルの期間は、前記昇温処理の実行中に前記所定の条件が成立しなくなった後、前記所定の条件が再度成立することにより前記昇温処理が再開されたときの1燃焼サイクルの期間である第2所定期間を含み、
前記所定の条件は、
前記内燃機関に対するトルクの指令値が所定値以上である旨の条件と、
前記内燃機関の回転速度が所定速度以上である旨の条件と、
前記内燃機関に対するトルクの指令値が所定値以上であって且つ、前記内燃機関の回転速度が所定速度以上である旨の条件と、
の3つのうちのいずれかである請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。 - 前記昇温処理は、前記停止処理によって燃焼制御が停止される対象となる気筒を変更する変更処理を含み、
前記所定の1燃焼サイクルの期間は、前記変更処理によって燃焼制御が停止される対象となる気筒が変更されたときの1燃焼サイクルの期間を含む請求項1~3のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記昇温処理は、1燃焼サイクルにおいて前記停止処理および前記リッチ燃焼処理の双方を含む処理である請求項1~4のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。
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