KR102074126B1 - 내연 기관의 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

내연 기관의 제어 장치 및 제어 방법 Download PDF

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Abstract

내연 기관의 제어 장치는, 제 1 모드와 제 2 모드에 있어서 디더 제어 처리를 실행하도록 구성된 전자 제어 유닛 (30) 을 포함한다. 상기 디더 제어 처리는, 필터의 재생 요구가 발생하는 조건이 성립했을 때에, 복수의 기통 중 적어도 1 개의 기통의 공연비를 린 공연비로 하고, 상기 복수의 기통 중 상기 적어도 1 개의 기통과는 다른 기통의 공연비를 리치 공연비로 하도록, 연료 분사 밸브 (18) 를 조작하는 처리이고, 제 2 모드에서는, 제 1 모드와 비교하여 린 연소 기통에 있어서의 공연비와 리치 연소 기통에 있어서의 공연비의 차의 절대값이 작다.

Description

내연 기관의 제어 장치 및 제어 방법{CONTROL DEVICE AND CONTROL METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은, 복수의 기통과, 복수의 기통으로부터 배출된 배기 중의 입자상 물질을 포집하는 필터와, 상기 복수의 기통마다 형성된 연료 분사 밸브를 포함하는 내연 기관의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
예를 들어, 일본 공개특허공보 2009-36183호에는, 내연 기관의 배기 통로에, 배기 중의 입자상 물질을 포집하는 필터를 구비하는 것이 기재되어 있다. 일본 공개특허공보 2009-36183호에는, 필터가 포집한 입자상 물질을 필터로부터 제거하는 필터의 재생 처리를 위해서, 필터를 고온으로 하는 것이 기재되어 있다.
한편, 일본 공개특허공보 2004-218541호에는, 촉매 장치 (촉매) 의 승온 요구가 있을 경우, 적어도 1 개의 기통을, 공연비가 이론 공연비보다 리치 (rich) 가 되는 리치 연소 기통으로 하고, 나머지 기통을, 공연비가 이론 공연비보다 린 (lean) 이 되는 린 연소 기통으로 하는 디더 제어를 실행하는 제어 장치가 기재되어 있다.
필터의 재생 처리를 위해 필터의 온도를 상승시키기 위해서, 디더 제어를 실행하는 것을 검토하였다. 그 경우, 디더 제어에 의해 필터의 온도를 재생 처리에 있어서 적절한 온도 영역까지 승온한 것으로써 디더 제어를 종료하면, 필터의 온도가 저하되어, 재생 처리에 있어서 적절한 온도 영역을 하회할 가능성이 있다.
본 발명은, 필터 재생 처리시에, 필터의 온도가 재생 처리에 있어서 적절한 온도 영역을 하회하는 것을 억제할 수 있는 내연 기관의 제어 장치 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 제 1 양태에 관련된 내연 기관의 제어 장치에 있어서, 상기 내연 기관은, 복수의 기통과, 상기 복수의 기통으로부터 배출된 배기 중의 입자상 물질을 포집하는 필터와, 상기 복수의 기통마다 형성된 연료 분사 밸브를 포함한다. 상기 제어 장치는, 제 1 모드와, 상기 제 1 모드 후에 실행되는 제 2 모드를 갖는 디더 제어 처리를 실행하도록 구성된 전자 제어 유닛을 포함한다. 상기 디더 제어 처리는, 상기 필터의 재생 요구가 발생하는 조건이 성립했을 때에, 상기 복수의 기통 중 적어도 1 개의 기통을, 공연비가 이론 공연비보다 린한 린 연소 기통으로 하고, 상기 복수의 기통 중 상기 적어도 1 개의 기통과는 다른 기통을, 공연비가 이론 공연비보다 리치한 리치 연소 기통으로 하도록, 상기 연료 분사 밸브를 조작하는 처리이다. 상기 제 2 모드에서는, 상기 제 1 모드와 비교하여 상기 린 연소 기통에 있어서의 공연비와 상기 리치 연소 기통에 있어서의 공연비의 차의 절대값이 작다.
본 발명의 제 1 양태에서는, 제 1 모드는, 제 2 모드와 비교하여 린 연소 기통에 있어서의 공연비와 리치 연소 기통에 있어서의 공연비의 차의 절대값이 크기 때문에, 필터의 승온 효과가 크다. 이 때문에, 필터의 승온 요구에 적절히 대응할 수 있다. 단, 필터의 온도를 재생 처리에 있어서 적절한 온도 영역까지 승온하여 디더 제어 처리 자체를 정지하는 경우에는, 필터의 온도가 재생 처리에 있어서 적절한 온도 영역을 하회하여, 필터의 재생 처리를 적절히 실행할 수 없게 될 가능성이 있다. 본 발명의 제 1 양태에서는, 제 1 모드 후, 제 2 모드의 디더 제어 처리로서, 제 1 모드와 비교하여 린 연소 기통에 있어서의 공연비와 리치 연소 기통에 있어서의 공연비의 차의 절대값을 작게 한 디더 제어 처리를 실행한다. 상기 제 2 모드의 디더 제어 처리에 의하면, 제 1 모드와 비교하여 승온 효과가 작기는 하지만 승온 효과를 얻기 때문에, 필터의 온도가 재생 처리에 있어서 적절한 온도 영역을 하회하는 사태가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 디더 제어 처리는, 상기 복수의 기통 중 적어도 1 개의 기통을, 공연비가 이론 공연비보다 린한 린 연소 기통으로 하고, 상기 복수의 기통 중 상기 적어도 1 개의 기통과는 다른 기통을, 공연비가 이론 공연비보다 리치한 리치 연소 기통으로 하기 위한 기간을 형성하면서, 상기 기간을 포함한 소정 기간에 있어서의 배기 공연비의 평균값을 목표 공연비로 제어하는 처리여도 된다. 상기 제 2 모드에 있어서의 상기 평균값은, 상기 제 1 모드에 있어서의 상기 평균값보다 린해도 된다.
제 2 모드에 있어서는, 배기 공연비의 평균값이 보다 린하기 때문에, 리치 연소 기통에 있어서의 공연비와 린 연소 기통에 있어서의 공연비의 차의 절대값을 제 1 모드와 동일하게 하는 경우에는, 린 연소 기통에 있어서의 공연비가, 린측 실화 한계에 도달할 가능성이 있다. 상기 서술에 대해, 본 발명의 제 1 양태에서는, 제 2 모드에 있어서 제 1 모드와 비교하여 상기 차의 절대값을 작게 하기 때문에, 제 2 모드에 있어서 린 연소 기통의 공연비가 린측 실화 한계가 되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 디더 제어 처리는, 상기 내연 기관의 크랭크축의 회전 속도 (이하, 간단히 「회전 속도」라고도 칭한다) 와 상기 내연 기관의 부하 (이하, 간단히 「부하」라고도 칭한다) 를 입력 변수로 하는 맵 데이터를 사용하여 상기 린 연소 기통에 있어서의 공연비와 상기 리치 연소 기통에 있어서의 공연비의 차를 가변 설정하는 처리를 포함해도 된다. 상기 맵 데이터는, 상기 제 1 모드용의 맵 데이터와 상기 제 2 모드용의 맵 데이터를 포함해도 된다.
내연 기관의 크랭크축의 회전 속도와 상기 내연 기관의 부하에 의해 정해지는 동작점이 상이하면, 리치 연소 기통에 있어서의 공연비와 린 연소 기통에 있어서의 공연비의 차의 절대값이 동일해도, 디더 제어 처리에 의한 승온 효과가 상이할 수 있다. 이 때문에, 내연 기관의 크랭크축의 회전 속도 및 상기 내연 기관의 부하에 따라, 리치 연소 기통에 있어서의 공연비와 린 연소 기통에 있어서의 공연비의 차를 가변 설정함으로써, 내연 기관의 동작점에 관계없이 디더 제어 처리에 의한 승온 효과를 적절한 것으로 할 수 있다.
특히, 본 발명의 제 1 양태에서는, 제 1 모드에 있어서는 제 1 모드용의 맵 데이터를 사용하여 상기 차를 가변 설정하고, 제 2 모드에 있어서는 제 2 모드용의 맵 데이터를 사용하여 상기 차를 가변 설정한다. 이 때문에, 제 2 모드에 대해서는 제 1 모드용의 맵 데이터를 사용하여 정해지는 값을 소정의 축소율로 축소하는 경우와 비교하면, 제 1 모드용의 맵 데이터에 의해 정해지는 배기 공연비의 평균값과 린측 실화 한계의 차가 큰 동작점에 대해서는, 제 2 모드에 있어서 상기 차의 절대값을 크게 할 수 있기 때문에, 승온 효과를 높일 수 있다.
본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 필터의 온도를 취득하는 온도 취득 처리를 실행하도록 구성되어도 된다. 상기 디더 제어 처리는, 상기 필터의 온도가 소정 온도가 되는 조건이 성립했을 때에, 상기 제 1 모드에서 상기 제 2 모드로 전환하는 전환 처리를 포함해도 된다.
본 발명의 제 1 양태에서는, 소정 온도가 됨으로써 제 2 모드로 전환하기 때문에, 소정 온도를, 재생 처리에 있어서 적절한 온도 영역 내의 온도로 설정함으로써, 필터의 온도가 재생 처리에 있어서 적절한 온도 영역에 들어갈 때까지 승온 효과가 높은 디더 제어 처리를 실행할 수 있다. 이 때문에, 필터의 온도를 재생 처리에 있어서 적절한 온도 영역에 신속히 도달시킬 수 있다.
본 발명의 제 1 양태에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 전자 제어 유닛의 외부로부터 상기 필터의 수리를 위해서 상기 필터의 재생 처리의 실행 지령 신호가 입력되는 조건이 성립했을 때에, 상기 디더 제어 처리를 실행하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 제 1 양태에서는, 필터의 수리를 위해서 필터의 재생 처리의 실행 지령 신호가 입력되는 것을 조건으로 디더 제어 처리를 실행하기 때문에, 사용자에 의한 통상적인 이용시와 비교하여, 배기 공연비의 평균값을 이론 공연비보다 린으로 제어하기 쉽다. 크랭크축의 회전 변동이 커지는 것을 허용하기 쉽기 때문에, 특히 제 1 모드에 있어서, 리치 연소 기통에 있어서의 공연비와 린 연소 기통에 있어서의 공연비의 차의 절대값을 크게 할 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 관련된 내연 기관의 제어 방법에 있어서, 상기 내연 기관은, 복수의 기통과, 상기 복수의 기통으로부터 배출된 배기 중의 입자상 물질을 포집하는 필터와, 상기 복수의 기통마다 형성된 연료 분사 밸브를 포함한다. 상기 제어 방법은 : 제 1 모드에서 디더 제어 처리를 실행하는 것과 ; 상기 제 1 모드에서의 상기 디더 제어 처리의 실행 후에 제 2 모드를 실행하는 것을 포함한다. 상기 디더 제어 처리는, 상기 필터의 재생 요구가 발생하는 조건이 성립했을 때에, 상기 복수의 기통 중 적어도 1 개의 기통을, 공연비가 이론 공연비보다 린한 린 연소 기통으로 하고, 상기 복수의 기통 중 상기 적어도 1 개의 기통과는 다른 기통을, 공연비가 이론 공연비보다 리치한 리치 연소 기통으로 하도록, 상기 연료 분사 밸브를 조작하는 처리이다. 상기 제 2 모드에서는, 상기 제 1 모드와 비교하여 상기 린 연소 기통에 있어서의 공연비와 상기 리치 연소 기통에 있어서의 공연비의 차의 절대값이 작다.
본 발명의 예시적인 실시형태들의 특징들, 장점들 및 기술적 그리고 산업적 중요성은 첨부된 도면을 참조하여 이하 설명되고, 동일한 도면부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1 은 일 실시형태에 관련된 제어 장치 및 내연 기관을 나타내는 도면이다.
도 2 는 일 실시형태에 관련된 제어 장치가 실행하는 처리의 일부를 나타내는 블록도이다.
도 3 은 일 실시형태에 관련된 요구값 출력 처리의 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 4 는 일 실시형태에 관련된 분사량 보정 요구값의 맵 데이터를 나타내는 도면이다.
도 5 는 일 실시형태의 효과를 나타내는 타임 차트이다.
이하, 내연 기관의 제어 장치에 관련된 일 실시형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1 에 나타내는 내연 기관 (10) 에 있어서, 흡기 통로 (12) 로부터 흡입된 공기는, 과급기 (14) 를 개재하여 기통 (＃1 ∼ ＃4) 의 각각의 연소실 (16) 에 유입된다. 기통 (＃1 ∼ ＃4) 의 각각에는, 연료를 분사하는 연료 분사 밸브 (18) 와, 불꽃 방전을 발생시키는 점화 장치 (20) 가 형성되어 있다. 연소실 (16) 에 있어서, 공기와 연료의 혼합기 (混合氣) 는 연소에 제공되고, 연소에 제공된 혼합기는, 배기로서 배기 통로 (22) 에 배출된다. 배기 통로 (22) 중 과급기 (14) 의 하류에는, 산소 흡장 능력을 가진 삼원 촉매 (24) 가 형성되어 있다. 배기 통로 (22) 중 삼원 촉매 (24) 의 하류에는, 가솔린 파티큘레이트 필터 (이하, 「GPF」라고 칭한다) (26) 가 형성되어 있다.
전자 제어 유닛 (30) 은, 내연 기관 (10) 을 제어 대상으로 하며, 상기 내연 기관 (10) 의 제어량 (토크, 배기 성분 등) 을 제어하기 위해서, 연료 분사 밸브 (18) 나 점화 장치 (20) 등의 내연 기관 (10) 의 조작부를 조작한다. 이 때, 전자 제어 유닛 (30) 은, 삼원 촉매 (24) 의 상류측에 형성된 공연비 센서 (40) 에 의해 검출되는 공연비 (Af) 나, 차압 센서 (42) 에 의해 검출되는 GPF (26) 의 상류측의 압력과 대기압의 차압 (ΔP) 을 참조한다. 차압 (ΔP) 은, GPF (26) 의 상류측의 압력과 하류측의 압력의 차에 상당하는 것이며, 상류측의 압력이 대기압을 상회하는 경우에 정 (正) 이 된다. 전자 제어 유닛 (30) 은, 크랭크각 센서 (46) 의 출력 신호 (Scr) 나, 에어 플로미터 (48) 에 의해 검출되는 흡입 공기량 (Ga) 을 참조한다. 전자 제어 유닛 (30) 은, CPU (Central Processing Unit) (32), ROM (Read Only Memory) (34) 및 RAM (Random Access Memory) (36) 을 구비하고 있고, ROM (34) 에 기억된 프로그램을 CPU (32) 가 실행함으로써 상기 제어량의 제어를 실행한다.
도 2 에, ROM (34) 에 기억된 프로그램을 CPU (32) 가 실행함으로써 실현되는 처리의 일부를 나타낸다. 베이스 분사량 산출 처리 (M10) 는, 크랭크각 센서 (46) 의 출력 신호 (Scr) 에 기초하여 산출된 회전 속도 (NE) 와 흡입 공기량 (Ga) 에 기초하여, 연소실 (16) 에 있어서의 혼합기의 공연비를 목표 공연비로 개방 루프 제어하기 위한 조작량인 개방 루프 조작량으로서, 베이스 분사량 (Qb) 을 산출하는 처리이다.
목표값 설정 처리 (M12) 는, 연소실 (16) 에 있어서의 혼합기의 공연비를 상기 목표 공연비로 제어하기 위한 피드백 제어량의 목표값 (Af*) 을 설정하는 처리이다. 피드백 처리 (M14) 는, 피드백 제어량인 공연비 (Af) 를 목표값 (Af*) 으로 피드백 제어하기 위한 조작량인 피드백 조작량 (KAF) 을 산출한다. 본 실시형태에서는, 목표값 (Af*) 과 공연비 (Af) 의 차를 입력으로 하는 비례 요소, 적분 요소 및 미분 요소의 각 출력값의 합을 베이스 분사량 (Qb) 의 보정 비율 (δ) 로 하고, 피드백 조작량 (KAF) 을 「1 ＋ δ」로 한다.
요구 분사량 산출 처리 (M16) 는, 베이스 분사량 (Qb) 에 피드백 조작량 (KAF) 을 곱함으로써 베이스 분사량 (Qb) 을 보정하고, 요구 분사량 (Qd) 을 산출하는 처리이다. 요구값 출력 처리 (M18) 는, 내연 기관 (10) 의 기통 (＃1 ∼ ＃4) 의 각각으로부터 배출되는 배기 전체의 성분을, 기통 (＃1 ∼ ＃4) 의 모두에서 연소 대상으로 하는 혼합기의 공연비를 목표 공연비로 한 경우와 동등하게 하면서도, 연소 대상으로 하는 혼합기의 공연비를 기통 사이에서 상이하게 하는 디더 제어의 분사량 보정 요구값 (α) 을 산출하여 출력한다. 본 실시형태에 관련된 디더 제어에서는, 제 1 기통 (＃1) ∼ 제 4 기통 (＃4) 중 1 개의 기통을, 혼합기의 공연비를 이론 공연비보다 리치로 하는 리치 연소 기통으로 하고, 나머지 3 개의 기통을, 혼합기의 공연비를 이론 공연비보다 린으로 하는 린 연소 기통으로 한다. 리치 연소 기통에 있어서의 분사량을, 상기 요구 분사량 (Qd) 의 「1 ＋ α」배로 하고, 린 연소 기통에 있어서의 분사량을, 요구 분사량 (Qd) 의 「1 － (α/3)」배로 한다. 린 연소 기통과 리치 연소 기통의 상기 분사량의 설정에 의하면, 기통 (＃1 ∼ ＃4) 의 각각에 충전되는 공기량이 동일하다면, 내연 기관 (10) 의 각 기통 (＃1 ∼ ＃4) 으로부터 배출되는 배기 전체의 성분을, 기통 (＃1 ∼ ＃4) 의 모두에서 연소 대상으로 하는 혼합기의 공연비를 목표 공연비로 한 경우와 동등하게 할 수 있다. 상기 분사량의 설정에 의하면, 기통 (＃1 ∼ ＃4) 의 각각에 충전되는 공기량이 동일하다면, 각 기통에 있어서 연소 대상이 되는 혼합기의 연공비 (燃空比) 의 평균값의 역수가 목표 공연비가 된다. 연공비란, 공연비의 역수를 말한다.
연공비의 평균값의 역수를 목표 공연비로 하는 설정은, 배기 성분을 원하는 대로 제어하는 것을 목적으로 한 것이다. 이하에서는, 배기 중의 미연 연료 성분과 산소가 과부족 없이 반응할 수 있는 경우, 배기 공연비가 이론 공연비라고 칭한다. 배기 중의 미연 연료 성분이 산소와 과부족 없이 반응할 수 있는 양을 초과하는 양이 많으면 많을수록, 배기 공연비가 리치하다고 칭하고, 배기 중의 미연 연료 성분이 산소와 과부족 없이 반응할 수 있는 양을 초과하는 양이 적으면 적을수록, 배기 공연비가 린하다고 칭한다. 단, 초과하는 양에는, 배기 중의 미연 연료 성분의 양이 산소와 과부족 없이 반응할 수 있는 양보다 적은 경우를 포함하며, 그 경우, 초과하는 양은 마이너스의 양이 된다. 예를 들어, 1 연소 사이클당 배기 공연비의 평균값이란, 기통 (＃1 ∼ ＃4) 으로부터 배출되는 배기 전체에 관한 배기 공연비인 것으로 정의한다.
보정 계수 산출 처리 (M20) 는, 「1」에, 분사량 보정 요구값 (α) 을 가산하여, 리치 연소 기통에 관해서, 요구 분사량 (Qd) 의 보정 계수를 산출하는 처리이다. 디더 보정 처리 (M22) 는, 요구 분사량 (Qd) 에 보정 계수 「1 ＋ α」를 곱함으로써, 리치 연소 기통이 되는 기통 (＃w) 의 분사량 지령값 (Q*) 을 산출하는 처리이다. 「w」는, 「1」 ∼ 「4」중 어느 것을 의미한다.
곱셈 처리 (M24) 는, 분사량 보정 요구값 (α) 을 「－1/3」배하는 처리이고, 보정 계수 산출 처리 (M26) 는, 「1」에, 곱셈 처리 (M24) 의 출력값을 가산하여, 린 연소 기통에 관해서, 요구 분사량 (Qd) 의 보정 계수를 산출하는 처리이다. 디더 보정 처리 (M28) 는, 요구 분사량 (Qd) 에 보정 계수 「1 － (α/3)」를 곱함으로써, 린 연소 기통이 되는 기통 (＃x, ＃y, ＃z) 의 분사량 지령값 (Q*) 을 산출하는 처리이다. 「x」, 「y」, 「z」는, 「1」 ∼ 「4」중 어느 것으로서, 또한 「w」, 「x」, 「y」, 「z」는, 서로 상이한 것으로 한다.
분사량 조작 처리 (M30) 는, 디더 보정 처리 (M22) 가 출력하는 분사량 지령값 (Q*) 에 기초하여, 리치 연소 기통이 되는 기통 (＃w) 의 연료 분사 밸브 (18) 의 조작 신호 (MS1) 를 생성하여, 상기 연료 분사 밸브 (18) 에 출력하고, 상기 연료 분사 밸브 (18) 로부터 분사되는 연료량이 분사량 지령값 (Q*) 에 따른 양이 되도록 연료 분사 밸브 (18) 를 조작한다. 분사량 조작 처리 (M30) 는, 디더 보정 처리 (M28) 가 출력하는 분사량 지령값 (Q*) 에 기초하여, 린 연소 기통이 되는 기통 (＃x, ＃y, ＃z) 의 연료 분사 밸브 (18) 의 조작 신호 (MS1) 를 생성하여, 상기 연료 분사 밸브 (18) 에 출력하고, 상기 연료 분사 밸브 (18) 로부터 분사되는 연료량이 분사량 지령값 (Q*) 에 따른 양이 되도록 연료 분사 밸브 (18) 를 조작한다.
퇴적량 산출 처리 (M32) 는, 차압 (ΔP) 및 흡입 공기량 (Ga) 에 기초하여, GPF (26) 에 포집된 PM 의 양 (이하, 「PM 퇴적량 (DPM)」이라고 칭한다) 을 산출하여 출력하는 처리이다. 퇴적량 산출 처리 (M32) 는, 차압 (ΔP) 이 높은 경우에 차압 (ΔP) 이 낮은 경우보다 PM 퇴적량 (DPM) 을 큰 값으로 하고, 흡입 공기량 (Ga) 이 큰 경우에 흡입 공기량 (Ga) 이 작은 경우보다 PM 퇴적량 (DPM) 을 작은 값으로 하는 처리이다. 상세하게는, ROM (34) 에, 차압 (ΔP) 과 흡입 공기량 (Ga) 을 입력 변수로 하고, PM 퇴적량 (DPM) 을 출력 변수로 하는 맵 데이터를 기억해 두고, CPU (32) 에 의해 PM 퇴적량 (DPM) 을 맵 연산한다. 맵 데이터란, 입력 변수의 이산적인 값과, 입력 변수의 값의 각각에 대응하는 출력 변수의 값의 세트 데이터이다. 맵 연산은, 예를 들어, 입력 변수의 값이 맵 데이터의 입력 변수의 값 중 어느 것에 일치하는 경우, 대응하는 맵 데이터의 출력 변수의 값을 연산 결과로 하고, 입력 변수의 값이 맵 데이터의 입력 변수의 값 중 어느 것에 일치하지 않는 경우, 맵 데이터에 포함되는 복수의 출력 변수의 값의 보간 (補間) 에 의해 얻어지는 값을 연산 결과로 하는 처리로 하면 된다.
필터 온도 산출 처리 (M34) 는, 회전 속도 (NE), 부하율 (KL) 및 분사량 보정 요구값 (α) 에 기초하여, GPF (26) 의 온도 (이하, 「필터 온도 (Tgpf)」라고도 칭한다) 를 산출하는 처리이다. 상세하게는, 회전 속도 (NE) 및 부하율 (KL) 에 기초하여 베이스 온도 (Tb) 를 산출하고, 분사량 보정 요구값 (α) 에 기초하여, 베이스 온도 (Tb) 를 증가 보정함으로써 필터 온도 (Tgpf) 를 산출하는 처리이다. 베이스 온도 (Tb) 는, 디더 제어를 하고 있지 않은 경우에, 회전 속도 (NE) 및 부하율 (KL) 로 정해지는 내연 기관 (10) 의 동작점의 변동을 무시할 수 있는 정상 상태에 있어서의 GPF (26) 의 온도의 추정값이다. 디더 제어를 하는 경우, 리치 연소 기통으로부터 배출되는 미연 연료와 린 연소 기통으로부터 배출되는 산소의 삼원 촉매 (24) 에 있어서의 반응열에 의해, 삼원 촉매 (24) 하류의 배기의 온도가, 디더 제어를 하지 않는 경우보다 상승한다. 삼원 촉매 (24) 하류의 배기의 온도의 디더 제어에 의한 상승량은, 분사량 보정 요구값 (α) 이 큰 경우에 분사량 보정 요구값 (α) 이 작은 경우보다 커진다. 이 때문에, 분사량 보정 요구값 (α) 에 따라 베이스 온도 (Tb) 를 증가 보정함으로써 필터 온도 (Tgpf) 를 산출한다. 상세하게는, 베이스 온도 (Tb) 는, 회전 속도 (NE) 및 부하율 (KL) 을 입력 변수로 하고 베이스 온도 (Tb) 를 출력 변수로 하는 맵 데이터를 ROM (34) 에 기억해 두고, CPU (32) 에 의해 맵 연산된다. 필터 온도 (Tgpf) 는, 분사량 보정 요구값 (α) 을 입력 변수로 하고, 온도 상승량을 출력 변수로 하는 맵 데이터를 ROM (34) 에 기억해 두고, CPU (32) 에 의해 온도 상승량을 맵 연산하고, 상기 온도 상승량을 베이스 온도 (Tb) 에 가산한 양에, 필터 온도 (Tgpf) 를 시간의 경과와 함께 근접시킴으로써 산출된다. 구체적으로는, CPU (32) 는, 온도 상승량을 베이스 온도 (Tb) 에 가산한 양과 필터 온도 (Tgpf) 의 지수 이동 평균 처리에 의해, 필터 온도 (Tgpf) 를 산출한다.
덧붙여서, 부하율 (KL) 은, 연소실 (16) 내에 충전되는 공기량을 나타내는 파라미터이며, CPU (32) 에 의해, 흡입 공기량 (Ga) 에 기초하여 산출된다. 부하율 (KL) 은, 기준 유입 공기량에 대한, 1 기통의 1 연소 사이클당 유입 공기량의 비이다. 덧붙여서, 기준 유입 공기량은, 회전 속도 (NE) 에 따라 가변 설정되는 양으로 해도 된다.
요구값 출력 처리 (M18) 는, PM 퇴적량 (DPM) 에 따라, GPF (26) 의 재생 처리 (필터 재생 처리) 를 위해서 분사량 보정 요구값 (α) 을 「0」보다 큰 값으로 한다. 도 3 에, 요구값 출력 처리 (M18) 의 순서를 나타낸다. 도 3 에 나타내는 처리는, ROM (34) 에 기억된 프로그램을 CPU (32) 가 예를 들어, 소정 주기로 반복해서 실행함으로써 실현된다. 이하에서는, 선두에 「S」가 부여된 숫자에 의해 스텝 번호를 표현한다.
도 3 에 나타내는 일련의 처리에 있어서, CPU (32) 는, 전자 제어 유닛 (30) 에 외부로부터 GPF (26) 의 수리를 위해서 필터 재생 처리의 실행 지령 신호가 입력되고 있는지의 여부를 판정한다 (S10). 지령 신호는, 수리 공장의 공원 (工員) 에 의해 전자 제어 유닛 (30) 에 전용의 이상 대처 기기 (이하, 「메인터넌스 기기」라고 칭한다) 가 접속된 상태에서, 메인터넌스 기기로부터 전자 제어 유닛 (30) 에 입력되는 것을 상정하고 있다. 즉, S10 의 처리는, 차량이 사용자의 손을 떠나, 수리 공장의 공원에 의해 필터 재생 처리가 이루어질 때인지의 여부를 판정하는 처리이다.
CPU (32) 는, 지령 신호가 입력되고 있지 않다고 판정하는 경우 (S10 : NO), PM 퇴적량 (DPM) 이 규정량 (Dth) 이상인지의 여부를 판정한다 (S12). 규정량 (Dth) 은, PM 퇴적량 (DPM) 이 상당히 많아, 이대로 방치하는 경우에는, 내연 기관 (10) 의 운전에 지장을 초래할 가능성이 있는 값으로 설정되어 있다. CPU (32) 는, 규정량 (Dth) 이상이라고 판정하는 경우 (S12 : YES), 도 1 에 나타내는 경고등 (50) 을 조작하여, 내연 기관 (10) 이 탑재된 차량의 사용자에게, PM 퇴적량 (DPM) 이 많으므로 수리 공장에서 필터 재생 처리를 받을 것을 촉구하는 처리를 실행한다 (S14).
CPU (32) 는, 지령 신호가 입력되고 있다고 판정하는 경우 (S10 : YES), PM 퇴적량 (DPM) 이 규정량 (Dth) 보다 작은 소정량 (DthL) 이하인지의 여부를 판정한다 (S16). CPU (32) 는, PM 퇴적량 (DPM) 이 소정량 (DthL) 보다 크다고 판정하는 경우 (S16 : NO), 필터 온도 (Tgpf) 를 취득한다 (S18). CPU (32) 는, 필터 온도 (Tgpf) 가 소정 온도 (Tth) 이상인지의 여부를 판정한다 (S20). 소정 온도 (Tth) 는, GPF (26) 에 산소를 공급함으로써, GPF (26) 에 의해 포집된 입자상 물질을 연소시킬 수 있는 온도 (예를 들어, 550 ℃ 이상) 로 설정되어 있다.
CPU (32) 는, 필터 온도 (Tgpf) 가 소정 온도 (Tth) 미만이라고 판정하는 경우 (S20 : NO), 목표 공연비를 이론 공연비로 한다 (S22). 이상은, 기통 (＃1 ∼ ＃4) 의 배기 공연비의 평균값을 이론 공연비로 제어하기 위한 설정이다. CPU (32) 는, 회전 속도 (NE) 및 부하율 (KL) 에 기초하여 분사량 보정 요구값 (α) 을 산출하고 (S24), 분사량 보정 요구값 (α) 을 출력한다 (S26). 한편, CPU (32) 는, 필터 온도 (Tgpf) 가 소정 온도 (Tth) 이상이라고 판정하는 경우 (S20 : YES), 목표 공연비를 이론 공연비보다 린으로 한다 (S28). 이상은, 기통 (＃1 ∼ ＃4) 의 배기 공연비의 평균값을 이론 공연비보다 린으로 제어하고, GPF (26) 에 산소를 공급하기 위한 설정이다. CPU (32) 는, 회전 속도 (NE) 및 부하율 (KL) 에 기초하여 분사량 보정 요구값 (α) 을 산출하고 (S30), 분사량 보정 요구값 (α) 을 출력한다 (S26).
CPU (32) 는, S14, S26 의 처리가 완료되는 경우나, S12 의 처리에 있어서 부정 판정하는 경우, S16 의 처리에 있어서 긍정 판정하는 경우에는, 도 3 에 나타내는 일련의 처리를 일단 종료한다.
S24, S30 의 처리에 있어서, CPU (32) 는, 미리 ROM (34) 에 기억되어 있는, 회전 속도 (NE) 및 부하율 (KL) 을 입력 변수로 하고, 분사량 보정 요구값 (α) 을 출력 변수로 하는 맵 데이터를 사용하여, 분사량 보정 요구값 (α) 을 맵 연산한다.
맵 데이터를 도 4 에 나타낸다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, S24 의 처리에 있어서 사용하는 맵 데이터의 출력 변수 (aij) (i ＝ 1 ∼ m, j ＝ 1 ∼ n) 는, S30 의 처리에 있어서 사용하는 맵 데이터의 출력 변수 (bij) 이상이 되고 있다. 상세하게는, 특정의 동작점에 있어서는, 출력 변수 (aij) 와 출력 변수 (bij) 가 동일하며 또한 출력 변수 (aij) 와 출력 변수 (bij) 의 값이 제로이다. 이상은, 필터 재생 처리에 있어서 적절하지 않은 동작점에 대응한다. 즉, 동작점에 따라서는, 필터 재생 처리에 있어서 적절한 온도까지 GPF (26) 의 온도를 승온시키는 것이 곤란한 동작점이 있으며, 상기 서술한 동작점에 있어서는, 디더 제어를 실행하지 않는 것으로 하고 있기 때문에, 출력 변수가 제로가 되고 있다. 상기 서술에 대해, S24 의 처리에 있어서 사용하는 맵 데이터의 출력 변수 (aij) 가 제로가 아닌 경우, S30 의 처리에 있어서 사용하는 맵 데이터의 출력 변수 (bij) 보다 큰 값이 되고 있다. 이상은, S30 의 처리는, 목표 공연비가 이론 공연비보다 린이 되고 있을 때의 분사량 보정 요구값 (α) 을 정하는 것이기 때문에, 린 연소 기통의 공연비를 실화가 발생하는 하한값인 린측 실화 한계에 도달하는 것을 억제하기 위해서는, 분사량 보정 요구값 (α) 을 그다지 큰 값으로 할 수 없기 때문이다.
본 실시형태에서는, 변수 (i, j) 에 의해 정해지는 모든 동작점에 있어서, 단일의 보정 계수 (K) (＜ 1) 를 사용하여, 「K·aij ＝ bij」로 표현할 수 없는 것이 되고 있다. 즉, (s, t) 로 특정되는 특정의 동작점에 있어서 「K·ast ＝ bst」가 되는 경우, 다른 동작점 중에는, 등식 「K·aij ＝ bij」가 성립하지 않는 것이 있다.
본 실시형태의 작용을 설명한다. 도 5 에, 본 실시형태 및, S24 의 처리에 있어서 사용하는 맵 데이터만을 사용하여 디더 제어를 실행하는 비교예에 대해, 필터 온도 (Tgpf), 목표 공연비, 기통 (＃1 ∼ ＃4) 의 공연비, 및 PM 퇴적량 (DPM) 의 추이를 예시한다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 시각 (t1) 에 있어서, 디더 제어가 개시되면, 리치 연소 기통이 되는 기통 (＃w) 의 공연비가 이론 공연비보다 리치가 되고, 린 연소 기통이 되는 기통 (＃x, ＃y, ＃z) 의 공연비가 이론 공연비보다 린이 된다. 상기 서술에 의해, 필터 온도 (Tgpf) 가 상승한다. 시각 (t2) 에 있어서 필터 온도 (Tgpf) 가 소정 온도 (Tth) 에 도달하면, 목표 공연비를 린으로 하여, GPF (26) 에 산소를 공급하고, 상기 서술에 의해, GPF (26) 에 포집된 입자상 물질을 연소시킨다. 시각 (t2) 이후에 있어서는, 시각 (t2) 이전과 비교하여 분사량 보정 요구값 (α) 이 작아지고 있다. 도 5 에서는, 시각 (t2) 의 전후에서 린 연소 기통인 기통 (＃x, ＃y, ＃z) 의 공연비가 변화되고 있지 않은 것을 예시하고 있으며, 시각 (t2) 이후, 목표 공연비가 린이 되고 있는 점에서, 이상은 분사량 보정 요구값 (α) 이 시각 (t2) 이후 작아지고 있는 것을 의미한다. 분사량 보정 요구값 (α) 을 작게 함으로써, 시각 (t2) 이후에 있어서도, 린 연소 기통인 기통 (＃x, ＃y, ＃z) 의 공연비가, 린측 실화 한계 (Lim) 에 도달하는 일이 없다. 분사량 보정 요구값 (α) 을 작게 함으로써, 디더 제어의 승온 효과가 저하되지만, 도 5 에서는, 상기 서술을, 필터 온도 (Tgpf) 가 상승하지 않게 되는 것에 의해 표현하고 있다.
상기 서술에 대해, 비교예의 경우, 시각 (t2) 이후, 린 연소 기통인 기통 (＃x, ＃y, ＃z) 의 공연비가 린측 실화 한계 (Lim) 를 초과한다. 상기 서술에 의해 연소가 불안정해지고, 최악의 경우 실화가 발생한다. 상기 서술에 대해, 예를 들어, 시각 (t2) 이후, 디더 제어를 정지하는 경우에는, GPF (26) 의 온도가 소정 온도 (Tth) 보다 저하되고, 필터 재생 처리를 실행할 수 없게 될 가능성이 있다.
도 5 에 있어서, 시각 (t2) 의 전후에서 린 연소 기통인 기통 (＃x, ＃y, ＃z) 의 공연비가 변화되고 있지 않은 것은, 반드시 필수는 아니다. 이상 설명한 본 실시형태에 의하면, 추가로 이하에 기재하는 효과가 얻어진다.
(1) S24 의 처리에 있어서 사용하는 맵 데이터와 S30 의 처리에 있어서 사용하는 맵 데이터를 각각 따로 ROM (34) 에 기억하였다. 상기 서술에 의해, S30 의 처리를 S24 의 처리에 있어서 사용하는 맵 데이터에 의해 정해지는 분사량 보정 요구값 (α) 을 소정의 축소 비율로 축소하는 처리로 하는 경우와 비교하면, S30 의 처리에 있어서 분사량 보정 요구값 (α) 을 최대한 큰 값으로 할 수 있다. 즉, S24 의 처리에 있어서 산출되는 분사량 보정 요구값 (α) 에 따른 린 연소 기통의 공연비가 린측 실화 한계 (Lim) 에 대해 어느 정도 여유를 갖고 있는 동작점에 있어서는, S30 의 분사량 보정 요구값 (α) 을 크게 할 수 있다.
(2) 필터 온도 (Tgpf) 가 소정 온도 (Tth) 가 되는 것을 조건으로, S24 의 처리에서 S30 의 처리로 전환하였다. 상기 서술에 의해, 필터 온도 (Tgpf) 가 재생 처리에 있어서 적절한 온도 영역에 들어갈 때까지 승온 효과가 높은 디더 제어 처리를 실행할 수 있고, 나아가서는 필터 온도 (Tgpf) 를 재생 처리에 있어서 적절한 온도 영역에 신속히 도달시킬 수 있다.
(3) 디더 제어를, 전자 제어 유닛 (30) 의 외부로부터 수리 공장의 공원에 의해 수리를 위해서 필터 재생 처리의 실행 지령 신호가 입력되는 것을 조건으로 실행한다. 상기 서술에 의해, 사용자에 의한 통상적인 이용시와 비교하여, 배기 공연비의 평균값을 이론 공연비보다 린으로 제어하기 쉽다. 크랭크축의 회전 변동이 커지는 것을 허용하기 쉽기 때문에, 특히 S24 의 처리에 있어서, 분사량 보정 요구값 (α) 을 크게 할 수 있다.
상기 실시형태에 있어서, GPF (26) 는 필터의 일례이며, S16 의 처리에 있어서 부정 판정되고 또한 분사량 보정 요구값 (α) 이 제로보다 큰 경우에 있어서의, 보정 계수 산출 처리 (M20), 디더 보정 처리 (M22), 곱셈 처리 (M24), 보정 계수 산출 처리 (M26), 디더 보정 처리 (M28), 분사량 조작 처리 (M30) 는, 디더 제어 처리의 일례이다. 제 1 모드는, S24 의 처리에 의해 분사량 보정 요구값 (α) 이 제로보다 큰 값으로 산출되고 있는 경우의 디더 제어 처리의 예이고, 제 2 모드는, S30 의 처리에 의해 분사량 보정 요구값 (α) 이 제로보다 큰 값으로 산출되고 있는 경우의 디더 제어 처리의 예이다. S18 의 처리는 온도 취득 처리의 일례이고, S20 ∼ S24, S28, S30 의 처리는 전환 처리의 일례이다.
그 밖의 실시형태
상기 실시형태의 각 사항 중 적어도 하나를, 이하와 같이 변경해도 된다.
제 1 모드, 제 2 모드에 대해
상기 실시형태에서는, 디더 제어를 실행하는 동작점에 있어서, 제 1 모드용 (S24 의 처리용) 의 맵 데이터의 출력 변수 (aij) 가, 제 2 모드용 (S30 의 처리용) 의 맵 데이터의 출력 변수 (bij) 보다 반드시 커지는 설정으로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 일부의 동작점에 있어서는, 출력 변수의 값끼리가 동일해져도 된다.
상기 실시형태에서는, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 제 1 모드용 (S24 의 처리용) 의 맵 데이터와 제 2 모드용 (S30 의 처리용) 의 맵 데이터를 각각 따로 구비하는 것으로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제 1 모드용의 맵 데이터와 린측 실화 한계 정보를 구비하고, S30 의 처리에 대해서는, 제 1 모드용의 맵 데이터로부터 산출된 값을, 린측 실화 한계에 따라 상한 가드 처리를 해도 된다. 이상은, 예를 들어, 목표 공연비를 린으로 했을 때에 린 연소 기통의 공연비가 린측 실화 한계가 될 때의 분사량 보정 요구값보다 약간 작은 값을 상한 가드값으로서 기억함으로써 실현할 수 있다. 이 때, 상한 가드값을 고정값으로 해도 된다. 단, 상한 가드값을, 회전 속도 (NE) 및 부하에 따라 가변 설정한다면, 회전 속도 (NE) 및 부하에 따라 가변 설정하지 않는 경우와 비교하여, S30 의 처리에 의해 산출되는 분사량 보정 요구값 (α) 을 최대한 큰 값으로 할 수 있다. 또한, 예를 들어, S30 의 처리에 대해서는, 제 1 모드용의 맵 데이터로부터 산출된 값에, 「1」보다 작은 보정 계수를 곱함으로써 소정의 축소 비율로 축소하는 처리로 해도 된다.
상기 실시형태에서는, 필터 온도 (Tgpf) 가 소정 온도 (Tth) 미만인 경우, 기통 (＃1 ∼ ＃4) 의 배기 공연비의 평균값을 이론 공연비로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 필터 온도 (Tgpf) 가 소정 온도 (Tth) 이상이 되었을 때보다 리치측이긴 하지만 이론 공연비보다 린으로 해도 된다.
상기 실시형태에서는, 필터 온도 (Tgpf) 가 소정 온도 (Tth) 이상이 됨으로써, S22, S24 의 처리에서 S28, S30 의 처리로 전환했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 디더 제어의 실행 시간이 소정 시간이 되는 것을 조건으로, S22, S24 의 처리에서 S28, S30 의 처리로 전환해도 된다.
제 2 모드의 목적에 대해
상기 실시형태에서는, 배기 공연비의 평균값을 린으로 하는 것에서 기인하여 린 연소 기통의 공연비가 린측 실화 한계 (Lim) 에 도달하는 것을 억제하기 위해서, 분사량 보정 요구값 (α) 을 작은 측으로 제한하는 제 2 모드를 사용했지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제 1 모드에 있어서 GPF (26) 의 온도를 필터 재생 처리에 있어서 적절한 온도로 신속히 상승시키기 위한 승온 효과가 매우 높은 디더 제어를 실행하는 경우, 디더 제어의 실행을 계속한다면, GPF (26) 의 온도가 과도하게 상승할 가능성이 있다. 그 경우, GPF (26) 의 온도가 필터 재생 처리에 있어서 적절한 온도가 됨으로써, 승온 효과가 작은 제 2 모드의 디더 제어로 전환하는 것이 유효하다.
수리를 위한 실행 지령 신호에 대해
상기 실시형태에서는, 전자 제어 유닛 (30) 에 메인터넌스 기기가 접속되고 메인터넌스 기기로부터 전자 제어 유닛 (30) 에 실행 지령 신호가 입력되는 것을 예시했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 시프트 레버가 뉴트럴일 때에 액셀과 브레이크를 동시에 밟는 것 등, 사용자에 의한 통상 조작으로부터는 상정할 수 없는 미리 정해진 조작 상태를, 재생 처리의 실행 지령 신호의 입력으로 해도 된다.
PM 퇴적량에 대해
상기 실시형태에서는, PM 퇴적량 (DPM) 을, 차압 (ΔP) 과 흡입 공기량 (Ga) 에 기초하여 맵 연산했지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 흡입 공기량 (Ga) 이 규정값 이상인 경우, 상기 맵 연산을 실시하고, 규정값 미만인 경우에는, 회전 속도 (NE), 부하율 (KL), 내연 기관 (10) 의 냉각수의 온도 (이하, 「수온 (THW)」이라고 칭한다) 및 공연비 (Af) 에 기초하여 추정해도 된다. 회전 속도 (NE), 부하율 (KL), 수온 (THW) 및 공연비 (Af) 는 예를 들어, 다음과 같이 하여 실행할 수 있다. 즉, 회전 속도 (NE) 및 부하율 (KL) 을 입력 변수로 하고 단위시간당 PM 퇴적 증가량을 출력 변수로 하는 맵 데이터와, 수온 (THW) 을 입력 변수로 하고 수온 보정 계수를 출력 변수로 하는 맵 데이터와, 공연비 (Af) 를 입력 변수로 하고 공연비 보정 계수를 출력 변수로 하는 맵 데이터를 ROM (34) 에 기억해 둔다. CPU (32) 에 의해 PM 퇴적 증가량, 수온 보정 계수 및 공연비 보정 계수의 각각을 맵 연산한 후, PM 퇴적 증가량에 수온 보정 계수 및 공연비 보정 계수를 곱하여 PM 퇴적 증가량을 보정하고, 보정된 PM 퇴적 증가량에 의해, PM 퇴적량 (DPM) 을 축차 증량 보정한다. 흡입 공기량 (Ga) 이 규정값 이상인 상태로부터 규정값 미만이 되는 상태로 이행된 경우, PM 퇴적량 (DPM) 의 초기값은, 상기 차압 (ΔP) 에 기초하여 산출된 값으로 하면 된다. 흡입 공기량 (Ga) 이 규정값 미만인 상태로부터 규정값 이상인 상태로 전환되는 경우, 차압 (ΔP) 에 기초하여 산출되는 PM 퇴적량 (DPM) 을 사용하면 된다.
차압 (ΔP) 에 기초하지 않고, 필터 온도 (Tgpf) 가 소정 온도 (Tth) 미만인 것을 조건으로, 수온 보정 계수 및 공연비 보정 계수로 보정된 PM 퇴적 증가량을 축차 적산함으로써, PM 퇴적량 (DPM) 을 추정해도 된다. 그 경우, 필터 온도 (Tgpf) 가 소정 온도 (Tth) 이상인 경우에 있어서, GPF (26) 에 산소가 공급되는 경우, PM 퇴적량 (DPM) 을 감소 보정하면 된다. 이상은, 필터 온도 (Tgpf) 및 PM 퇴적량 (DPM) 에 따라 감소 보정량을 축차 산출하고, 감소 보정량으로 PM 퇴적량을 감소 보정함으로써 실현할 수 있다. 필터 온도 (Tgpf) 가 큰 경우에 필터 온도 (Tgpf) 가 작은 경우보다 감소 보정량을 크게 하고, PM 퇴적량 (DPM) 이 큰 경우에 PM 퇴적량 (DPM) 이 작은 경우보다 감소 보정량을 크게 하는 것이 바람직하다. 이상은, 필터 온도 (Tgpf) 및 PM 퇴적량 (DPM) 을 입력 변수로 하고, 감량 보정량을 출력 변수로 하는 맵 데이터를 ROM (34) 에 기억해 두고, CPU (32) 에 의해 감소 보정량을 맵 연산함으로써 실현할 수 있다.
전용의 센서를 사용하여 PM 퇴적량 (DPM) 을 검출해도 된다.
취득 처리에 대해
상기 실시형태에서는, 추정한 필터 온도 (Tgpf) 를 취득하여 사용했지만, 이것에 한정하는 것은 아니고, 예를 들어, GPF (26) 에 열전쌍 등의 온도 센서를 구비하고, 온도 센서의 검출값을 취득하여 사용해도 된다.
필터의 재생 요구가 발생하는 조건이 성립했을 때에 실행되는 디더 제어 처리에 대해
상기 실시형태에서는, 수리 공장의 공원에 의한 실행 지령 신호가 입력되는 것을 조건으로 필터 재생 처리를 실행했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, PM 퇴적량 (DPM) 이 규정량 (Dth) 보다 작은 소정량 이상으로서 또한, 내연 기관 (10) 이 고부하 운전되는 경우에, 상기 실시형태보다 분사량 보정 요구값 (α) 을 작은 값으로 하면서 디더 제어 처리를 실행함으로써 필터 재생 처리를 실행해도 된다. 이 경우여도, 제 1 모드와 제 2 모드를 갖고, 제 2 모드의 목표 공연비를 린으로 해도 되지만, 제 2 모드를 형성하지 않고, 필터 온도 (Tgpf) 가 소정 온도 (Tth) 이상이 된 후, 퓨얼 컷 처리가 들어감으로써 GPF (26) 에 산소가 공급되는 것을 이용하여 GPF (26) 내의 입자상 물질을 연소시켜도 된다.
디더 제어 처리에 대해
상기 실시형태에서는, 회전 속도 (NE) 및 부하율 (KL) 의 2 개의 파라미터로부터 분사량 보정 요구값 (α) 을 산출했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 회전 속도 (NE) 및 부하율 (KL) 에 더하여, 수온 (THW) 에 기초하여 분사량 보정 요구값 (α) 을 산출해도 된다. 또한, PM 퇴적량 (DPM) 을 가미해도 된다. 무엇보다, 회전 속도 (NE) 및 부하율 (KL) 에 기초하는 것은, 반드시 필수는 아니다. 예를 들어, PM 퇴적량 (DPM), 수온 (THW), 회전 속도 (NE) 및 부하율 (KL) 의 4 개의 파라미터 중 적어도 1 개의 파라미터에만 기초하여 분사량 보정 요구값 (α) 을 가변 설정해도 된다. 예를 들어, 내연 기관 (10) 의 동작점을 특정하는 파라미터로서 회전 속도 (NE) 및 부하율 (KL) 을 사용하는 대신에, 부하로서의 부하율 (KL) 대신에, 예를 들어, 부하로서의 액셀 조작량을 사용해도 된다. 회전 속도 (NE) 및 부하 대신에, 흡입 공기량 (Ga) 에 기초하여 분사량 보정 요구값 (α) 을 가변 설정해도 된다.
디더 제어를 실행하는 동작점에 있어서 분사량 보정 요구값 (α) 을 「0」보다 큰 값으로 가변 설정하는 것은, 반드시 필수는 아니다. 예를 들어, 디더 제어를 실행하는 동작점에 있어서 S24 의 처리용의 제로보다 큰 단일의 값과, S30 의 처리용의 제로보다 큰 단일의 값을 정해도 된다.
상기 실시형태에서는, 리치 연소 기통의 수보다 린 연소 기통의 수를 많게 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 리치 연소 기통의 수와 린 연소 기통의 수를 동일하게 해도 된다. 또, 예를 들어, 모든 기통 (＃1 ∼ ＃4) 을, 린 연소 기통이나 리치 연소 기통에 한정되는 것이 아닌, 예를 들어, 1 개의 기통의 공연비를 목표 공연비로 해도 된다. 1 연소 사이클 내에서, 통 내 충전 공기량이 동일하면, 연공비의 평균값의 역수가 목표 공연비가 되는 것은 반드시 필수는 아니다. 예를 들어, 상기 실시형태와 같이 4 기통의 경우에 있어서, 통 내 충전 공기량이 동일하다면, 5 스트로크에 있어서의 연공비의 평균값의 역수가 목표 공연비가 되도록 해도 되고, 3 스트로크에 있어서의 연공비의 평균값의 역수가 목표 공연비가 되도록 해도 된다. 단, 1 연소 사이클에 있어서, 리치 연소 기통과 린 연소 기통의 쌍방이 존재하는 기간이 적어도 2 연소 사이클에 1 회 이상은 발생하는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 소정 기간에 있어서 통 내 충전 공기량이 동일하다면 연공비의 평균값의 역수를 목표 공연비로 할 때, 소정 기간을 2 연소 사이클 이하로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 소정 기간을 2 연소 사이클로 하여 2 연소 사이클 사이에 1 번만 리치 연소 기통이 존재하는 경우, 리치 연소 기통과 린 연소 기통의 출현 순서는, 리치 연소 기통을 R, 린 연소 기통을 L 로 하면, 예를 들어, 「R, L, L, L, L, L, L, L」이 된다. 이 경우, 소정 기간보다 짧은 1 연소 사이클의 기간으로서 「R, L, L, L」이 되는 기간이 형성되어 있으며, 기통 (＃1 ∼ ＃4) 중 적어도 1 개의 기통이 린 연소 기통이고, 다른 기통이 리치 연소 기통이 되고 있다. 단, 1 연소 사이클과는 상이한 기간에 있어서의 연공비의 평균값의 역수를 목표 공연비로 하는 경우에는, 내연 기관이 흡기 행정에 있어서 일단 흡입한 공기의 일부를 흡기 밸브가 닫힐 때까지 흡기 통로에 불어 되돌리는 양을 무시할 수 있는 것이 바람직하다.
배기 정화 장치에 대해
상기 실시형태에서는, 상류측 배기 정화 장치를 삼원 촉매 (24) 로 하고, 하류측 배기 정화 장치를 GPF (26) 로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상류측 배기 정화 장치를 GPF 로 하고, 하류측 배기 정화 장치를 삼원 촉매로 해도 된다. 상기 구성에서는, 배기 정화 장치로서, 삼원 촉매 (24) 및 GPF (26) 를 예시했지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, GPF (26) 만이어도 된다. 단 GPF 의 상류에 산소 흡장 능력을 갖는 촉매를 구비하지 않는 경우, 디더 제어에 의한 승온 능력을 높이기 위해서는, GPF 에 산소 흡장 능력을 부여하는 것이 바람직하다.
제어 장치에 대해
제어 장치로는, CPU (32) 와 ROM (34) 을 구비하고, 소프트웨어 처리를 실행하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 실시형태에 있어서 소프트웨어 처리된 것의 적어도 일부를, 하드웨어 처리하는 전용의 하드웨어 회로 (예를 들어, ASIC (Application Specific Integrated Circuit) 등) 를 구비해도 된다. 즉, 제어 장치는, 이하의 (a) ∼ (c) 중의 어느 구성이면 된다. (a) 상기 처리의 전부를, 프로그램에 따라서 실행하는 처리 장치와, 프로그램을 기억하는 ROM 등의 프로그램 격납 장치를 구비한다. (b) 상기 처리의 일부를 프로그램에 따라서 실행하는 처리 장치 및 프로그램 격납 장치와, 나머지 처리를 실행하는 전용의 하드웨어 회로를 구비한다. (c) 상기 처리의 전부를 실행하는 전용의 하드웨어 회로를 구비한다. 처리 장치 및 프로그램 격납 장치를 구비한 소프트웨어 처리 회로나, 전용의 하드웨어 회로는 복수여도 된다. 즉, 상기 처리는, 1 또는 복수의 소프트웨어 처리 회로 및 1 또는 복수의 전용의 하드웨어 회로 중 적어도 일방을 구비한 처리 회로에 의해 실행되면 된다.
내연 기관에 대해
내연 기관으로는, 4 기통의 내연 기관에 한정되지 않는다. 예를 들어, 직렬 6 기통의 내연 기관이어도 된다. 또 예를 들어, V 형의 내연 기관 등, 제 1 배기 정화 장치와 제 2 배기 정화 장치를 구비하고, 각각에 의해 배기가 정화되는 기통이 상이한 것이어도 된다.
그 외
연료 분사 밸브로는, 연소실 (16) 에 연료를 분사하는 것에 한정하는 것은 아니며, 예를 들어, 흡기 통로 (12) 에 연료를 분사하는 것이어도 된다. 디더 제어의 실행시에 공연비 피드백 제어를 하는 것은, 반드시 필수는 아니다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 상세히 서술했지만, 본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 여러 가지 변형 또는 변경이 가능하다.

Claims (6)

  1. 내연 기관의 제어 장치로서, 상기 내연 기관 (10) 은, 복수의 기통과, 상기 복수의 기통으로부터 배출된 배기 중의 입자상 물질을 포집하는 필터와, 상기 복수의 기통마다 형성된 연료 분사 밸브 (18) 를 포함하고,
    상기 제어 장치는,
    제 1 모드와, 상기 제 1 모드 후에 실행되는 제 2 모드를 갖는 디더 제어 처리를 실행하도록 구성된 전자 제어 유닛 (30) 을 포함하고,
    상기 디더 제어 처리는, 상기 필터의 재생 요구가 발생하는 조건이 성립했을 때에, 상기 복수의 기통 중 적어도 1 개의 기통을, 공연비가 이론 공연비보다 린한 린 연소 기통으로 하고, 상기 복수의 기통 중 상기 적어도 1 개의 기통과는 다른 기통을, 공연비가 이론 공연비보다 리치한 리치 연소 기통으로 하도록, 상기 연료 분사 밸브 (18) 를 조작하는 처리이고, 상기 제 2 모드에서는, 상기 제 1 모드와 비교하여 상기 린 연소 기통에 있어서의 공연비와 상기 리치 연소 기통에 있어서의 공연비의 차의 절대값이 작고,
    상기 전자 제어 유닛 (30) 은, 상기 필터의 온도를 취득하는 온도 취득 처리를 실행하도록 구성되고,
    상기 디더 제어 처리는, 상기 필터의 온도가 소정 온도가 되는 조건이 성립했을 때에, 상기 제 1 모드에서 상기 제 2 모드로 전환하는 전환 처리를 포함하는, 내연 기관의 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디더 제어 처리는, 상기 복수의 기통 중 상기 적어도 1 개의 기통을, 공연비가 이론 공연비보다 린한 린 연소 기통으로 하고, 상기 복수의 기통 중 상기 적어도 1 개의 기통과는 다른 기통을, 공연비가 이론 공연비보다 리치한 리치 연소 기통으로 하기 위한 기간을 형성하면서, 상기 기간을 포함한 소정 기간에 있어서의 배기 공연비의 평균값을 목표 공연비로 제어하는 처리이고,
    상기 제 2 모드에 있어서의 상기 평균값은, 상기 제 1 모드에 있어서의 상기 평균값보다 린한, 내연 기관의 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 디더 제어 처리는, 상기 내연 기관 (10) 의 크랭크축의 회전 속도 (NE) 와 상기 내연 기관 (10) 의 부하를 입력 변수로 하는 맵 데이터를 사용하여 상기 린 연소 기통에 있어서의 공연비와 상기 리치 연소 기통에 있어서의 공연비의 차를 가변 설정하는 처리를 포함하고,
    상기 맵 데이터는, 상기 제 1 모드용의 맵 데이터와 상기 제 2 모드용의 맵 데이터를 포함하는, 내연 기관의 제어 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛 (30) 은, 상기 전자 제어 유닛 (30) 의 외부로부터 상기 필터의 수리를 위해서 상기 필터의 재생 처리의 실행 지령 신호가 입력되는 조건이 성립했을 때에, 상기 디더 제어 처리를 실행하도록 구성되는, 내연 기관의 제어 장치.
  6. 내연 기관의 제어 방법으로서, 상기 내연 기관 (10) 은, 복수의 기통과, 상기 복수의 기통으로부터 배출된 배기 중의 입자상 물질을 포집하는 필터와, 상기 복수의 기통마다 형성된 연료 분사 밸브 (18) 를 포함하고,
    상기 제어 방법은,
    전자 제어 유닛 (30) 에 의해, 제 1 모드에서 디더 제어 처리를 실행하는 것 ; 및
    상기 전자 제어 유닛 (30) 에 의해, 상기 제 1 모드에서 상기 디더 제어 처리를 실행한 후에 제 2 모드에서 상기 디더 제어 처리를 실행하는 것을 포함하고,
    상기 디더 제어 처리는, 상기 필터의 재생 요구가 발생하는 조건이 성립했을 때에, 상기 복수의 기통 중 적어도 1 개의 기통을, 공연비가 이론 공연비보다 린한 린 연소 기통으로 하고, 상기 복수의 기통 중 상기 적어도 1 개의 기통과는 다른 기통을, 공연비가 이론 공연비보다 리치한 리치 연소 기통으로 하도록, 상기 연료 분사 밸브 (18) 를 조작하는 처리이고, 상기 제 2 모드에서는, 상기 제 1 모드와 비교하여 상기 린 연소 기통에 있어서의 공연비와 상기 리치 연소 기통에 있어서의 공연비의 차의 절대값이 작고,
    상기 전자 제어 유닛 (30) 은, 상기 필터의 온도를 취득하는 온도 취득 처리를 실행하도록 구성되고,
    상기 디더 제어 처리는, 상기 필터의 온도가 소정 온도가 되는 조건이 성립했을 때에, 상기 제 1 모드에서 상기 제 2 모드로 전환하는 전환 처리를 포함하는, 내연 기관의 제어 방법.
KR1020180115739A 2017-10-06 2018-09-28 내연 기관의 제어 장치 및 제어 방법 KR102074126B1 (ko)

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