WO2012140753A1 - 内燃機関の燃料噴射制御システム - Google Patents

内燃機関の燃料噴射制御システム Download PDF

Info

Publication number
WO2012140753A1
WO2012140753A1 PCT/JP2011/059196 JP2011059196W WO2012140753A1 WO 2012140753 A1 WO2012140753 A1 WO 2012140753A1 JP 2011059196 W JP2011059196 W JP 2011059196W WO 2012140753 A1 WO2012140753 A1 WO 2012140753A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
fuel
poisoning
exhaust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2011/059196
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
裕介 中山
徹 木所
櫻井　健治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to PCT/JP2011/059196 priority Critical patent/WO2012140753A1/ja
Priority to CN201180070079.XA priority patent/CN103477056B/zh
Priority to DE112011105149.2T priority patent/DE112011105149T5/de
Priority to US14/111,428 priority patent/US9169758B2/en
Priority to JP2013509704A priority patent/JP5582249B2/ja
Publication of WO2012140753A1 publication Critical patent/WO2012140753A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/10—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels peculiar to compression-ignition engines in which the main fuel is gaseous
    • F02D19/105—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels peculiar to compression-ignition engines in which the main fuel is gaseous operating in a special mode, e.g. in a liquid fuel only mode for starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/101—Three-way catalysts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the present invention relates to a control technique for an internal combustion engine that can use a plurality of types of fuel.
  • hydrocarbons of the non-methane are adsorbed in the three-way catalyst in preference to NO X.
  • a phenomenon occurs in which the surface of the exhaust purification catalyst is covered with hydrocarbons.
  • HC poisoning of the exhaust purifying catalyst occurs, the NO X adsorbed in the exhaust purification catalyst becomes small, there is a possibility that the exhaust emission is increased.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to favor HC poisoning of an exhaust purification catalyst in an internal combustion engine fuel injection control system that can use liquid fuel and gaseous fuel. It is in the provision of technology that can be resolved.
  • the present invention provides a fuel injection control system for an internal combustion engine that can use liquid fuel and gaseous fuel.
  • the fuel used for the internal combustion engine is selected according to the temperature of the engine.
  • the present invention relates to a fuel injection control system for an internal combustion engine that can use liquid fuel and gaseous fuel.
  • the fuel injection control system for an internal combustion engine of the present invention operates the internal combustion engine with gaseous fuel when the HC poisoning occurs and the temperature of the exhaust gas purification catalyst is lower than a specified value, thereby purifying the exhaust gas.
  • the temperature of the catalyst for use is equal to or higher than the specified value, the internal combustion engine is operated with the liquid fuel.
  • the “specified value” here refers to the amount of HC poisoning per unit time (for example, the amount of HC adhering to the exhaust purification catalyst) per unit time when the internal combustion engine is operated with liquid fuel. This is the temperature of the exhaust purification catalyst that is considered to increase the amount of HC poisoning recovered (for example, the amount of HC oxidized by the exhaust purification catalyst).
  • the specified value may be increased when the remaining amount of gaseous fuel is large compared to when the amount of gaseous fuel is small.
  • the prescribed value is set in this way, it is possible to reduce the amount of gaseous fuel consumed to recover the HC poisoning of the exhaust purification catalyst when the remaining amount of gaseous fuel is small. As a result, it is possible to avoid a situation in which the gas fuel is replenished frequently or a situation in which the gas fuel cannot be used in an operation region where the gas fuel should be used.
  • An internal combustion engine fuel injection control system includes: A first integrated value that is an integrated value of the time during which the internal combustion engine is operated in an operation region in which HC poisoning is promoted (hereinafter referred to as “poisoning operation region”), and an operation region in which the internal combustion engine recovers HC poisoning.
  • a calculation unit that calculates a second integrated value that is an integrated value of the time of operation in hereinafter referred to as “recovery operation region”
  • a determination unit that determines that HC poisoning of the exhaust purification catalyst has occurred when a value obtained by subtracting the second integrated value from the first integrated value exceeds an upper limit; May be further provided.
  • the poisoning operation region is, for example, a region where the internal combustion engine is operated with a low load using liquid fuel.
  • the recovery operation region is, for example, a region where the internal combustion engine is operated using gaseous fuel, and a region where the internal combustion engine is operated under high load using liquid fuel.
  • low load operation means, for example, that the HC poisoning amount per unit time exceeds the HC poisoning recovery amount per unit time, or flows into the exhaust purification catalyst per unit time. This is an operation region in which the amount of HC to be exceeded exceeds the amount of HC oxidized by the exhaust purification catalyst per unit time.
  • the “high load operation” referred to here is, for example, an operation region where the HC poisoning amount per unit time is considered to be lower than the HC poisoning recovery amount per unit time, or an exhaust purification catalyst per unit time. This is an operation region where the amount of HC flowing into the engine is considered to be less than the amount of HC oxidized by the exhaust purification catalyst per unit time.
  • the determination unit determines that the internal combustion engine is operated using gaseous fuel from the integrated value of the time when the internal combustion engine has performed the low load operation using liquid fuel (hereinafter referred to as “integrated poisoning time”).
  • the determination unit needs to recover the HC poisoning of the exhaust purification catalyst when the internal combustion engine is performing a low load operation using liquid fuel at the time of the previous stop of the internal combustion engine. You may judge.
  • the “upper limit value” is a value that is considered that the deterioration of exhaust emission due to HC poisoning exceeds the regulation value.
  • HC poisoning of the exhaust purification catalyst can be preferably eliminated in a fuel injection control system for an internal combustion engine that can use liquid fuel and gaseous fuel.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied. It is a figure which shows the poisoning operation area
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied.
  • An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a spark ignition internal combustion engine that can use liquid fuel and gaseous fuel.
  • liquid fuel a non-methane hydrocarbon fuel such as a petroleum liquid fuel such as gasoline or a mixed liquid fuel obtained by mixing ethanol or methanol with a petroleum liquid fuel can be used.
  • gaseous fuel compressed natural gas (CNG) can be used.
  • CNG compressed natural gas
  • the piston 3 is slidably loaded in the cylinder 2 of the internal combustion engine 1.
  • the piston 3 is connected to an engine output shaft (crankshaft) via a connecting rod (not shown).
  • the internal combustion engine 1 includes an intake port 4 for introducing fresh air (air) into the cylinder 2 and an exhaust port 5 for discharging burned gas from the cylinder 2.
  • the internal combustion engine 1 includes an intake valve 6 for opening and closing the opening end of the intake port 4 and an exhaust valve 7 for opening and closing the opening end of the exhaust port 5.
  • the intake valve 6 and the exhaust valve 7 are driven to open and close by an intake cam shaft and an exhaust cam shaft (not shown), respectively.
  • the internal combustion engine 1 includes a spark plug 8 for generating a spark as a fire type in the cylinder 2.
  • An intake passage 9 is connected to the intake port 4.
  • the intake passage 9 is a passage for guiding fresh air (air) taken from the atmosphere to the intake port 4.
  • an exhaust passage 10 is connected to the exhaust port 5.
  • the exhaust passage 10 is a passage for discharging burned gas (exhaust gas) flowing out from the exhaust port 5 to the atmosphere after passing through exhaust purification devices 15 and 16 described later.
  • the internal combustion engine 1 is provided with a supply device for selectively supplying liquid fuel and gaseous fuel to the internal combustion engine 1.
  • the supply device includes a first fuel injection valve 11, a first fuel passage 110, a first fuel tank 111, a fuel pump 112, a first cutoff valve 113, a second fuel injection valve 12, and a second fuel passage. 120, a second fuel tank 121, and a regulator 122.
  • the first fuel injection valve 11 and the second fuel injection valve 12 are provided for each cylinder.
  • the first fuel injection valve 11 is attached to the internal combustion engine 1 near the intake port 4 and injects liquid fuel into the intake port 4.
  • the first fuel injection valve 11 communicates with the first fuel tank 111 via the first fuel passage 110.
  • a fuel pump 112 and a first shut-off valve 113 are disposed in the middle of the first fuel passage 110.
  • the fuel pump 112 supplies the liquid fuel stored in the first fuel tank 111 to the first fuel injection valve 11.
  • the first cutoff valve 113 is a device that switches between cutoff and conduction of the first fuel passage 110.
  • the second fuel injection valve 12 is attached to the intake passage 9 in the vicinity of the intake port 4 and injects gaseous fuel into the intake passage 9.
  • the second fuel injection valve 12 communicates with the second fuel tank (CNG cylinder) 121 via the second fuel passage 120.
  • a regulator 122 and a second shut-off valve 123 are disposed in the middle of the second fuel passage 120.
  • the regulator 122 is a device that depressurizes compressed natural gas (CNG) to a predetermined pressure.
  • the second shutoff valve 123 is a device that switches between shutoff and conduction of the second fuel passage 120.
  • the second fuel tank 121 is provided with a remaining amount sensor 124 that outputs an electrical signal correlated with the amount of gaseous fuel stored in the second fuel tank 121.
  • a throttle valve 13 is disposed in the intake passage 9 upstream of the second fuel injection valve 12.
  • the throttle valve 13 is a device that adjusts the amount of air introduced into the cylinder 2 by changing the passage cross-sectional area of the intake passage 9.
  • An air flow meter 14 is attached to the intake passage 9 upstream of the throttle valve 13.
  • the air flow meter 14 is a sensor that outputs an electrical signal correlated with the amount of air (mass) flowing through the intake passage 9.
  • a first exhaust purification device 15 is disposed in the exhaust passage 10.
  • the first exhaust purification device 15 contains a three-way catalyst that adsorbs nitrogen oxides (NO x ) in the exhaust when in a low temperature state.
  • the first exhaust purification device 15 corresponds to an exhaust purification catalyst according to the present invention.
  • a second exhaust purification device 16 is disposed in the exhaust passage 10 downstream of the first exhaust purification device 15. Similar to the first exhaust purification device 15, the second exhaust purification device 16 contains a catalyst that adsorbs nitrogen oxides (NO X ) in the exhaust.
  • NO X nitrogen oxides
  • An air-fuel ratio sensor 17 is disposed in the exhaust passage 10 upstream of the first exhaust purification device 15.
  • the air-fuel ratio sensor 17 is a sensor that outputs an electrical signal correlated with the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 10.
  • An O 2 sensor 18 and an exhaust temperature sensor 19 are disposed in the exhaust passage 10 downstream of the second exhaust purification device 16.
  • the O 2 sensor 18 is a sensor that outputs an electrical signal that correlates with the concentration of oxygen contained in the exhaust gas.
  • the exhaust temperature sensor 19 is a sensor that outputs an electrical signal correlated with the exhaust temperature.
  • the internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an electronic control unit (ECU) 20.
  • the ECU 20 is electrically connected to various sensors such as the air flow meter 14, the air-fuel ratio sensor 17, the O 2 sensor 18, and the exhaust temperature sensor 19, and is configured to be able to input output signals from the various sensors.
  • the ECU 20 is electrically connected to various devices such as the ignition plug 8, the first fuel injection valve 11, the second fuel injection valve 12, the throttle valve 13, the fuel pump 112, the first cutoff valve 113, and the second cutoff valve 123. It is connected and configured to be able to control various devices in accordance with the output signals of the various sensors described above.
  • the ECU 20 executes a process for recovering the HC poisoning of the first exhaust purification device 15 (HC poisoning recovery process).
  • HC poisoning recovery process a process for recovering the HC poisoning of the first exhaust purification device 15
  • the non-methane hydrocarbons are adsorbed in the three-way catalyst in preference to NO X. Therefore, when HC poisoning occurs in which the surface of the three-way catalyst is covered with HC, the amount of NO x that can be adsorbed by the three-way catalyst decreases. For example, when the operation of the internal combustion engine 1 is stopped while the three-way catalyst is poisoned by HC, the amount of NO x that can be adsorbed by the three-way catalyst is reduced at the next start-up or warm-up operation. Further, when the internal combustion engine 1 continues the low load operation, the three-way catalyst may be deactivated even when the internal combustion engine 1 is operating.
  • gaseous fuel has a lower energy storage density than the liquid fuel, there is a possibility that the amount that can be mounted on the vehicle is reduced. For this reason, if gaseous fuel is used every time HC poisoning of the three-way catalyst occurs, the consumption amount of gaseous fuel may become excessive.
  • the ECU 15 uses the gaseous fuel only when the HC poisoning of the three-way catalyst cannot be recovered by using the liquid fuel. Specifically, the ECU 15 operates the internal combustion engine 1 using gaseous fuel only when the temperature of the three-way catalyst is lower than a specified value, and when the temperature of the three-way catalyst is equal to or higher than the specified temperature, the ECU 15 supplies liquid fuel. The internal combustion engine 1 was operated by using it.
  • the specified value is equal to the HC poisoning amount per unit time with respect to the HC poisoning amount per unit time (for example, the HC amount adhering to the exhaust purification catalyst) when the internal combustion engine is operated with liquid fuel.
  • This is the temperature of the exhaust purification catalyst when the recovery amount (for example, the amount of HC oxidized by the exhaust purification catalyst) increases, and is a value obtained in advance by an adaptation process using experiments or the like.
  • the specified value may be changed according to the measurement value of the remaining amount sensor 124.
  • the specified value may be set higher when the measured value of the remaining amount sensor 124 is larger than when the measured value is small.
  • the HC poisoning recovery process can be performed while suppressing the consumption of gaseous fuel, and the remaining amount of gaseous fuel can be reduced.
  • the amount is large, HC poisoning can be quickly eliminated.
  • the specified value is set to an excessively high value, the consumption amount of gaseous fuel is increased. Therefore, it is desirable to set an upper limit guard for the specified value.
  • the amount of HC adhering to the three-way catalyst (HC poisoning amount) is obtained from the operation history of the internal combustion engine 1, A method of determining that HC poisoning has occurred on the condition that the amount of HC poisoning exceeds the upper limit value can be used.
  • a specific method for obtaining the amount of HC poisoning is a first integrated value of time during which the internal combustion engine 1 is operated in an operation region in which HC poisoning is promoted (hereinafter referred to as “poisoning operation region”).
  • the integrated value and the second integrated value that is the integrated value of the time during which the internal combustion engine 1 is operated in the operating region where the HC poisoning is recovered (hereinafter referred to as “recovery operating region”) are calculated.
  • a method in which a value obtained by subtracting the second integrated value is used as a correlation value of the HC poisoning amount can be used.
  • the poisoning operation region and the recovery operation region for each fuel used are shown in FIG.
  • the internal combustion engine 1 is operated using gaseous fuel
  • HC poisoning is recovered from the low load operation region to the high load operation region.
  • the internal combustion engine 1 is operated using liquid fuel
  • HC poisoning is promoted in the low load operation region
  • HC poisoning is recovered in the high load operation region.
  • the low load operation region shown in FIG. 2 is an operation that is lower than the engine load (hereinafter referred to as “reference load”) when the HC poisoning amount per unit time and the HC poisoning recovery amount per unit time are equal. It is an area.
  • the reference load is obtained in advance by an adaptation operation using an experiment or the like, and is stored in the ROM of the ECU 15 or the like.
  • the reference load may be an engine load when the amount of HC flowing into the three-way catalyst per unit time is equal to the amount of HC oxidized by the three-way catalyst per unit time.
  • the ECU 15 calculates the first integrated value by integrating the time during which the liquid fuel is used as the fuel of the internal combustion engine 1 and the engine load is lower than the reference load. Further, the ECU 15 accumulates the time that the internal combustion engine 1 has been operated with gaseous fuel, and also accumulates the time that the liquid fuel is used as the fuel of the internal combustion engine 1 and the engine load is equal to or higher than the reference load. Then, the second integrated value is calculated by adding the integrated values.
  • the ECU 15 calculates the correlation value of the HC poisoning amount by subtracting the second integrated value from the first integrated value. Next, the ECU 15 determines that the three-way catalyst needs to be recovered from the HC poisoning if the correlation value of the HC poisoning amount exceeds the upper limit value.
  • the upper limit value is a value at which the exhaust emission (NO X amount exhausted into the atmosphere) due to HC poisoning exceeds the regulation value.
  • the first integrated value may be corrected according to the alcohol concentration in the liquid fuel.
  • the alcohol concentration of the liquid fuel is high, more non-methane hydrocarbons are contained in the exhaust than when the alcohol concentration is low. Therefore, when the alcohol concentration in the liquid fuel is high, correction may be performed so that the first integrated value becomes larger than when the alcohol concentration is low.
  • the alcohol concentration contained in the liquid fuel may be detected by attaching an alcohol concentration sensor to the liquid fuel passage from the first fuel tank 111 to the first fuel injection valve 11, or a correction used for air-fuel ratio feedback control. You may estimate from a coefficient.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an HC poisoning recovery processing routine.
  • the HC poisoning recovery process routine is a routine stored in advance in the ROM of the ECU 15 and is periodically executed by the ECU 15.
  • the ECU 15 first determines whether or not HC poisoning of the three-way catalyst has occurred in S101. Specifically, the ECU 15 determines whether or not HC poisoning of the three-way catalyst has occurred by executing the HC poisoning determination processing routine shown in FIG.
  • the HC poisoning determination processing routine shown in FIG. 4 is a routine that is stored in advance in the ROM of the ECU 15, and is a routine that is periodically executed by the ECU 15.
  • the ECU 15 determines in S201 whether or not the fuel used in the internal combustion engine 1 is gaseous fuel, that is, whether or not the internal combustion engine 1 is operated by gaseous fuel. To do.
  • the ECU 15 proceeds to S202.
  • the ECU 15 determines whether or not the engine load is greater than or equal to the reference load described above.
  • the ECU 15 proceeds to S204.
  • the arithmetic unit according to the present invention is realized by the ECU 15 executing the processing of S203 or S204.
  • the ECU 15 proceeds to S205 after executing the process of S203 or S204.
  • the ECU 15 determines whether or not the difference ⁇ t calculated in S205 is larger than the upper limit value ⁇ . If a negative determination is made in S205 ( ⁇ t ⁇ ⁇ ), the ECU 15 returns to S201. On the other hand, if an affirmative determination is made in S205 ( ⁇ t> ⁇ ), the ECU 15 proceeds to S206 and determines that HC poisoning of the three-way catalyst has occurred.
  • the determination unit according to the present invention is realized by the ECU 15 executing the processes of S205 and S206.
  • the ECU 15 acquires the temperature (catalyst temperature) T of the three-way catalyst.
  • the catalyst temperature T a measured value of a temperature sensor that directly detects the bed temperature of the three-way catalyst may be used, or a measured value of the exhaust temperature sensor 19 may be used.
  • the acquisition unit according to the present invention is realized.
  • the ECU 15 determines whether or not the catalyst temperature T acquired in S102 is less than a specified value Tbase. When an affirmative determination is made in S103 (T ⁇ Tbase), the ECU 15 proceeds to S104 and operates the internal combustion engine 1 with gaseous fuel. On the other hand, if a negative determination is made in S103 (T ⁇ Tbase), the ECU 15 proceeds to S105 and operates the internal combustion engine 1 with liquid fuel.
  • the control part concerning this invention is implement
  • HC poisoning of the first exhaust purification device 15 is eliminated while suppressing the consumption amount of gaseous fuel. It becomes possible to do.
  • determining may determine whether the HC poisoning of the three-way catalyst has occurred based on the amount of the NO X discharged from the first exhaust gas purification device 15. For example, downstream of the first exhaust gas purification device 15, and the NO X sensor arranged from the second exhaust gas purification device 16 in the exhaust passage upstream of the three-way catalyst when the measured value of the NO X sensor exceeds a predetermined value It may be determined that HC poisoning has occurred.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

　本発明は、液体燃料と気体燃料を使用可能な内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、排気浄化用触媒のＨＣ被毒を好適に解消することができる技術の提供を課題とする。この課題を解決するために、本発明は、液体燃料と気体燃料を使用可能な内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、排気浄化用触媒のＨＣ被毒が発生したときに、排気浄化用触媒の温度が規定値未満であれば気体燃料を使用して内燃機関を運転させることによりＨＣ被毒の回復を図り、排気浄化装置の温度が規定値以上であれば液体燃料を使用して内燃機関を運転させることによりＨＣ被毒の回復を図るようにした。

Description

内燃機関の燃料噴射制御システム
　本発明は、複数種の燃料を使用可能な内燃機関の制御技術に関する。
　近年、複数種の燃料により運転可能な内燃機関が提案されている。このような内燃機関において、始動時から排気浄化用触媒が活性するまでの期間は気体燃料（ＣＮＧ）を使用し、排気浄化用触媒が活性した後は液体燃料（ガソリン）を使用する技術が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。
　また、複数種の燃料を使用可能な内燃機関において、該内燃機関の排気系に配置された吸蔵還元型ＮＯＸ触媒のＮＯＸ還元処理を行うときに、液体燃料を使用する技術についても提案されている（たとえば、特許文献２を参照）。
特開２００２－０３８９８０号公報 特開２００４－２３９１３２号公報
　ところで、内燃機関の始動時や暖機運転時などの冷間時に、排気中に含まれるＮＯＸを三元触媒などの排気浄化用触媒に吸着させることにより、排気エミッションの低減を図る場合がある。
　しかしながら、内燃機関の排気中に非メタン系の炭化水素が含まれていると、炭化水素がＮＯＸに優先して三元触媒に吸着される。その結果、排気浄化用触媒の表面が炭化水素により覆われる現象（ＨＣ被毒）が発生する。特に、ガソリンなどの液体燃料により内燃機関が運転されると、排気中に含まれる非メタン系の炭化水素が多くなるため、上記したＨＣ被毒が発生しやすい。排気浄化用触媒のＨＣ被毒が発生すると、排気浄化用触媒に吸着されるＮＯＸが少なくなるため、排気エミッションが増加する虞がある。
　本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体燃料と気体燃料を使用可能な内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、排気浄化用触媒のＨＣ被毒を好適に解消することができる技術の提供にある。
　本発明は、上記した課題を解決するために、液体燃料と気体燃料を使用可能な内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、排気浄化用触媒のＨＣ被毒が発生したときに、該排気浄化用触媒の温度に応じて内燃機関の使用燃料を選択するようにした。
　詳細には、本発明は、液体燃料と気体燃料を使用可能な内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、
　内燃機関の排気通路に配置された排気浄化用触媒の温度を取得する取得部と、
　前記排気浄化用触媒のＨＣ被毒が発生したときに、前記取得部により取得された温度が規定値未満であれば気体燃料により内燃機関を運転させ、前記取得部により取得された温度が規定値以上であれば高ければ液体燃料により内燃機関を運転させる制御部と、
を備えるようにした。
　本願発明者が鋭意の実験および検証を行った結果、排気浄化用触媒のＨＣ被毒が発生したときに、内燃機関が気体燃料により運転されると、排気浄化用触媒の表面を覆っている炭化水素が速やかに酸化及び除去されることがわかった。
　上記した知見によれば、排気浄化用触媒のＨＣ被毒が発生したときに、内燃機関が気体燃料により運転されれば、排気浄化用触媒のＨＣ被毒を回復させることが可能になる。しかしながら、気体燃料は、液体燃料に比してエネルギ貯蔵密度が低いため、自動車などの車両に搭載可能な量は液体燃料より少なくなる可能性がある。よって、排気浄化用触媒のＨＣ被毒が発生する度に気体燃料が使用されると、気体燃料の消費量が過多となる可能性がある。その結果、気体燃料を頻繁に補給する必要が生じたり、気体燃料を使用すべき運転領域において気体燃料を使用することができなくなったりする可能性がある。
　これに対し、本発明の内燃機関の燃料噴射制御システムは、ＨＣ被毒が発生したときに、排気浄化用触媒の温度が規定値未満である場合は気体燃料により内燃機関を運転させ、排気浄化用触媒の温度が規定値以上であるときは液体燃料により内燃機関を運転させる。ここでいう「規定値」は、内燃機関が液体燃料により運転されている場合において、単位時間当たりのＨＣ被毒量（たとえば、排気浄化用触媒に付着するＨＣ量）に対して、単位時間当たりのＨＣ被毒回復量（たとえば、排気浄化用触媒で酸化されるＨＣ量）が多くなると考えられる排気浄化用触媒の温度である。
　このような内燃機関の燃料噴射制御システムによれば、気体燃料の消費量を少なく抑えつつ排気浄化用触媒のＨＣ被毒を解消することができる。
　本発明に係わる内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、気体燃料の残量が多いときは少ないときに比べ、規定値が高くされるようにしてもよい。このように規定値が定められると、気体燃料の残量が少ないときに排気浄化用触媒のＨＣ被毒を回復するために消費される気体燃料を少なく抑えることができる。その結果、気体燃料の補給頻度が過多となる事態や、気体燃料を使用すべき運転領域において気体燃料を使用することができなくなる事態を回避することができる。
　本発明に係わる内燃機関の燃料噴射制御システムは、
　内燃機関がＨＣ被毒を促進させる運転領域（以下、「被毒運転領域」と称する）において運転された時間の積算値である第１積算値と、内燃機関がＨＣ被毒を回復させる運転領域（以下、「回復運転領域」と称する）において運転された時間の積算値である第２積算値と、を演算する演算部と、
　第１積算値から第２積算値を減算した値が上限値を超えたときに排気浄化用触媒のＨＣ被毒が発生していると判定する判定部と、
を更に備えるようにしてもよい。
　前記被毒運転領域は、たとえば、内燃機関が液体燃料を使用して低負荷運転される領域である。また、前記回復運転領域は、たとえば、内燃機関が気体燃料を使用して運転される領域、及び、内燃機関が液体燃料を使用して高負荷運転される領域である。
　ここでいう「低負荷運転」は、たとえば、単位時間当たりのＨＣ被毒量が単位時間当たりのＨＣ被毒回復量を上回ると考えられる運転領域、或いは、単位時間当たりに排気浄化用触媒へ流入するＨＣ量が単位時間当たりに排気浄化用触媒で酸化されるＨＣ量を上回ると考えられる運転領域である。また、ここでいう「高負荷運転」は、たとえば、単位時間当たりのＨＣ被毒量が単位時間当たりのＨＣ被毒回復量を下回ると考えられる運転領域、或いは、単位時間当たりに排気浄化用触媒へ流入するＨＣ量が単位時間当たりに排気浄化用触媒で酸化されるＨＣ量を下回ると考えられる運転領域である。
　よって、前記判定部は、内燃機関が液体燃料を使用した低負荷運転を行った時間の積算値（以下、「積算被毒時間」と称する）から、内燃機関が気体燃料を使用して運転された時間の積算値と内燃機関が液体燃料を使用して高負荷運転された時間の積算値との和（以下、「積算回復時間」と称する）を減算し、その減算値（＝（積算被毒時間）－（積算回復時間））が上限値以上に達した場合に、排気浄化用触媒のＨＣ被毒が発生していると判定することができる。また、前記判定部は、内燃機関の前回の運転停止時において該内燃機関が液体燃料を使用した低負荷運転を行っていた場合に、排気浄化用触媒のＨＣ被毒を回復させる必要があると判定してもよい。ここでいう「上限値」は、ＨＣ被毒に起因した排気エミッションの悪化が規制値を上回ると考えられる値である。
　このようにＨＣ被毒回復処理の実行条件が定められると、気体燃料の消費量をより少なく抑えつつ、排気浄化用触媒のＨＣ被毒を回復させることが可能となる。
　本発明によれば、液体燃料と気体燃料を使用可能な内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、排気浄化用触媒のＨＣ被毒を好適に解消することができる。
本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。 使用燃料毎の被毒運転領域及び回復運転領域を示す図である。 ＨＣ被毒回復処理ルーチンを示すフローチャートである。 ＨＣ被毒判定処理ルーチンを示すフローチャートである。
　以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
　図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、液体燃料と気体燃料を使用可能な火花点火式内燃機関である。なお、ここでいう液体燃料としては、ガソリン等の石油系液体燃料、またはエタノールやメタノール等が石油系液体燃料に混合された混合液体燃料などの非メタン炭化水素燃料を用いることができる。また、気体燃料としては、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を用いることができる。
　内燃機関１の気筒２には、ピストン３が摺動自在に装填されている。ピストン３は、図示しないコネクティングロッドを介して機関出力軸（クランクシャフト）に連結されている。内燃機関１は、気筒２内へ新気（空気）を導入するための吸気ポート４と、気筒２内から既燃ガスを排出するための排気ポート５と、を備えている。内燃機関１は、吸気ポート４の開口端を開閉するための吸気バルブ６と、排気ポート５の開口端を開閉するための排気バルブ７と、を備えている。吸気バルブ６と排気バルブ７は、図示しないインテークカムシャフトとエキゾーストカムシャフトによりそれぞれ開閉駆動される。また、内燃機関１は、気筒２内に火種としての火花を発生させるための点火プラグ８を備えている。
　前記吸気ポート４には、吸気通路９が接続されている。吸気通路９は、大気中から取り込んだ新気（空気）を吸気ポート４へ導くための通路である。一方、前記排気ポート５には、排気通路１０が接続されている。排気通路１０は、排気ポート５から流出する既燃ガス（排気）を後述する排気浄化装置１５，１６などを経由させた後に大気中へ排出させるための通路である。
　ここで、内燃機関１には、液体燃料と気体燃料を選択的に内燃機関１へ供給するための供給装置が設けられている。供給装置は、第１燃料噴射弁１１と、第１燃料通路１１０と、第１燃料タンク１１１と、燃料ポンプ１１２と、第１遮断弁１１３と、第２燃料噴射弁１２と、第２燃料通路１２０と、第２燃料タンク１２１と、レギュレータ１２２と、を備えている。なお、第１燃料噴射弁１１と第２燃料噴射弁１２は、それぞれ気筒毎に設けられるものとする。
　第１燃料噴射弁１１は、吸気ポート４近傍の内燃機関１に取り付けられ、吸気ポート４内へ液体燃料を噴射する。第１燃料噴射弁１１は、第１燃料通路１１０を介して第１燃料タンク１１１に連通している。第１燃料通路１１０の途中には、燃料ポンプ１１２と第１遮断弁１１３が配置されている。燃料ポンプ１１２は、第１燃料タンク１１１に貯留されている液体燃料を第１燃料噴射弁１１へ供給する。第１遮断弁１１３は、第１燃料通路１１０の遮断と導通を切り替える機器である。
　第２燃料噴射弁１２は、前記吸気通路９における前記吸気ポート４の近傍に取り付けられ、吸気通路９内へ気体燃料を噴射する。第２燃料噴射弁１２は、第２燃料通路１２０を介して第２燃料タンク（ＣＮＧボンベ）１２１に連通している。第２燃料通路１２０の途中には、レギュレータ１２２と第２遮断弁１２３が配置されている。レギュレータ１２２は、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を所定の圧力まで減圧する機器である。第２遮断弁１２３は、第２燃料通路１２０の遮断と導通を切り替える機器である。また、第２燃料タンク１２１には、該第２燃料タンク１２１に貯蔵されている気体燃料の量に相関した電気信号を出力する残量センサ１２４が取り付けられている。
　次に、前記第２燃料噴射弁１２より上流の吸気通路９には、スロットル弁１３が配置されている。スロットル弁１３は、吸気通路９の通路断面積を変更することにより、気筒２内へ導入される空気量を調整する機器である。スロットル弁１３より上流の吸気通路９には、エアフローメータ１４が取り付けられている。エアフローメータ１４は、吸気通路９内を流れる空気量（質量）に相関した電気信号を出力するセンサである。
　前記排気通路１０には、第１排気浄化装置１５が配置されている。第１排気浄化装置１５は、低温状態にあるときに排気中の窒素酸化物（ＮＯＸ）を吸着する三元触媒を含有している。第１排気浄化装置１５は、本発明にかかる排気浄化用触媒に相当する。
　前記第１排気浄化装置１５より下流の排気通路１０には、第２排気浄化装置１６が配置されている。第２排気浄化装置１６は、第１排気浄化装置１５と同様に、排気中の窒素酸化物（ＮＯＸ）を吸着する触媒を含有している。
　前記第１排気浄化装置１５より上流の排気通路１０には、空燃比センサ１７が配置されている。空燃比センサ１７は、排気通路１０を流れる排気の空燃比と相関する電気信号を出力するセンサである。第２排気浄化装置１６より下流の排気通路１０には、Ｏ２センサ１８と排気温度センサ１９が配置されている。Ｏ２センサ１８は、排気に含まれる酸素の濃度と相関する電気信号を出力するセンサである。排気温度センサ１９は、排気の温度と相関する電気信号を出力するセンサである。
　このように構成された内燃機関１には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、上記したエアフローメータ１４、空燃比センサ１７、Ｏ２センサ１８、および排気温度センサ１９などの各種センサと電気的に接続され、各種センサの出力信号を入力可能に構成されている。ＥＣＵ２０は、上記した点火プラグ８、第１燃料噴射弁１１、第２燃料噴射弁１２、スロットル弁１３、燃料ポンプ１１２、第１遮断弁１１３、第２遮断弁１２３などの各種機器と電気的に接続され、上記した各種センサの出力信号に応じて各種機器を制御可能に構成されている。
　たとえば、ＥＣＵ２０は、第１排気浄化装置１５のＨＣ被毒が発生したときに、該第１排気浄化装置１５のＨＣ被毒を回復させる処理（ＨＣ被毒回復処理）を実行する。以下、本実施例におけるＨＣ被毒回復処理の実行方法について述べる。
　第１排気浄化装置１５に含有される三元触媒は、低温状態にあるときに、排気中のＮＯＸを吸着する特性を有する。そのため、内燃機関１が冷間状態にあるときなどに、排気中のＮＯＸが第１排気浄化装置１５に吸着される。その結果、大気中に排出されるＮＯＸ量を少なく抑えることができる。
　ところで、排気中に非メタン炭化水素が含まれている場合は、非メタン炭化水素がＮＯＸに優先して三元触媒に吸着される。そのため、三元触媒の表面がＨＣにより覆われるＨＣ被毒が発生すると、三元触媒が吸着可能なＮＯＸ量が減少する。たとえば、三元触媒がＨＣにより被毒された状態で内燃機関１の運転が停止された場合は、次回の始動時や暖機運転時において三元触媒が吸着可能なＮＯＸ量が減少する。また、内燃機関１が低負荷運転を継続した場合は、内燃機関１が運転中であっても三元触媒が失活する可能性がある。そのような場合に、三元触媒がＨＣによって被毒されていると、三元触媒が吸着可能なＮＯＸ量が減少する。このように、三元触媒が吸着可能なＮＯＸ量が減少すると、大気中に排出されるＮＯＸ量が多くなる虞がある。
　したがって、三元触媒のＨＣ被毒が発生した場合は、三元触媒を速やかにＨＣ被毒から回復させることが望ましい。これに対し、本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、三元触媒のＨＣ被毒が発生しているときに内燃機関１が気体燃料により運転されると、三元触媒に吸着しているＨＣが速やかに酸化及び除去されることがわかった。そこで、三元触媒のＨＣ被毒が発生したときに、気体燃料を使用して内燃機関１を運転させることにより、三元触媒のＨＣ被毒を回復させる方法が考えられる。
　しかしながら、気体燃料は、液体燃料に比してエネルギ貯蔵密度が低いため、車両に搭載可能な量が少なくなる可能性がある。そのため、三元触媒のＨＣ被毒が発生する都度、気体燃料が使用されると、気体燃料の消費量が過多となる可能性がある。
　本実施例のＨＣ被毒回復処理では、ＥＣＵ１５は、液体燃料の使用により三元触媒のＨＣ被毒を回復させることができない場合に限り、気体燃料を使用するようにした。詳細には、ＥＣＵ１５は、三元触媒の温度が規定値未満である場合に限り気体燃料を使用して内燃機関１を運転させ、三元触媒の温度が規定温度以上である場合は液体燃料を使用して内燃機関１を運転させるようにした。
　前記規定値は、内燃機関が液体燃料により運転されている場合において、単位時間当たりのＨＣ被毒量（たとえば、排気浄化用触媒に付着するＨＣ量）に対して、単位時間当たりのＨＣ被毒回復量（たとえば、排気浄化用触媒で酸化されるＨＣ量）が多くなるときの排気浄化用触媒の温度であり、予め実験などを用いた適合処理によって求められた値である。
　なお、規定値は、残量センサ１２４の測定値に応じて変更されるようにしてもよい。たとえば、残量センサ１２４の測定値が大きいときは小さいときに比べ、規定値が高い値に設定されてもよい。規定値が気体燃料の残量に応じて変更されると、気体燃料の残量が少ないときに気体燃料の消費量を抑えつつＨＣ被毒の回復処理を行うことができるとともに、気体燃料の残量が多いときにＨＣ被毒を速やかに解消することができる。ただし、規定値が過剰に高い値に設定されると、気体燃料の消費量の増加を招くことになる。よって、規定値の上限ガードを設定しおくことが望ましい。
　このような方法によりＨＣ被毒回復処理が実行されると、気体燃料の消費量を少なく抑えつつ、三元触媒のＨＣ被毒を回復させることが可能となる。その結果、三元触媒のＮＯＸ吸着能を有効に活用することが可能になる。さらに、気体燃料を頻繁に補給する必要が生じたり、気体燃料を使用すべき運転領域において気体燃料を使用することができなくなったりする事態を回避することも可能となる。
　なお、三元触媒のＨＣ被毒が発生しているか否かを判別する方法としては、内燃機関１の運転履歴から三元触媒に付着しているＨＣ量（ＨＣ被毒量）を求め、そのＨＣ被毒量が上限値を超えていることを条件にＨＣ被毒が発生していると判定する方法を用いることができる。
　前記ＨＣ被毒量を求める具体的な方法としては、内燃機関１がＨＣ被毒を促進させる運転領域（以下、「被毒運転領域」と称する）において運転された時間の積算値である第１積算値、及び内燃機関１がＨＣ被毒を回復させる運転領域（以下、「回復運転領域」と称する）において運転された時間の積算値である第２積算値を演算し、第１積算値から第２積算値を減算した値をＨＣ被毒量の相関値とする方法を用いることができる。
　ここで、使用燃料毎の被毒運転領域と回復運転領域を図２に示す。内燃機関１が気体燃料を使用して運転される場合は、低負荷運転領域から高負荷運転領域の全域においてＨＣ被毒が回復される。また、内燃機関１が液体燃料を使用して運転される場合は、低負荷運転領域においてＨＣ被毒が促進され、高負荷運転領域においてＨＣ被毒が回復される。
　図２に示す低負荷運転領域は、単位時間当たりのＨＣ被毒量と単位時間当たりのＨＣ被毒回復量とが同等となるときの機関負荷（以下、「基準負荷」と称する）より低い運転領域である。前記基準負荷は、予め実験などを利用した適合作業により求めておき、ＥＣＵ１５のＲＯＭなどに記憶させておくものとする。なお、基準負荷は、単位時間当たりに三元触媒へ流入するＨＣ量と単位時間当たりに三元触媒で酸化されるＨＣ量とが同等となるときの機関負荷であってもよい。
　ＥＣＵ１５は、内燃機関１の燃料として液体燃料が使用され、且つ機関負荷が前記基準負荷より低くなる状態で運転された時間を積算することにより、前記第１積算値を演算する。また、ＥＣＵ１５は、内燃機関１が気体燃料により運転された時間を積算するとともに、内燃機関１の燃料として液体燃料が使用され且つ機関負荷が前記基準負荷以上となる状態で運転された時間を積算し、それらの積算値を加算することにより、前記第２積算値を演算する。
　ＥＣＵ１５は、前記第１積算値から前記第２積算値を減算することにより、ＨＣ被毒量の相関値を演算する。次いで、ＥＣＵ１５は、ＨＣ被毒量の相関値が上限値を超えていれば、三元触媒をＨＣ被毒から回復させる必要があると判定する。なお、前記上限値は、ＨＣ被毒に起因した排気エミッション（大気中へ排出されるＮＯＸ量）が規制値を上回ると考えられる値である。
　また、液体燃料にアルコールが含有されている場合は、液体燃料中のアルコール濃度に応じて第１積算値が補正されてもよい。液体燃料のアルコール濃度が高いときは低いときに比べ、排気中に含まれる非メタン系の炭化水素が多くなる。よって、液体燃料中のアルコール濃度が高いときは低いときに比べ、第１積算値が大きくなるような補正を行うようにしてもよい。液体燃料中に含まれるアルコール濃度は、第１燃料タンク１１１から第１燃料噴射弁１１に至る液体燃料通路にアルコール濃度センサを取り付けることにより検出してもよく、或いは空燃比フィードバック制御に用いられる補正係数から推定してもよい。
　以下、本実施例におけるＨＣ被毒回復処理の実行手順について図３に沿って説明する。図３は、ＨＣ被毒回復処理ルーチンを示すフローチャートである。ＨＣ被毒回復処理ルーチンは、予めＥＣＵ１５のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ１５によって周期的に実行される。
　ＨＣ被毒回復処理ルーチンでは、ＥＣＵ１５は、先ずＳ１０１において三元触媒のＨＣ被毒が発生しているか否かを判別する。詳細には、ＥＣＵ１５は、図４に示すＨＣ被毒判定処理ルーチンを実行することにより、三元触媒のＨＣ被毒が発生しているか否かを判別する。
　図４に示すＨＣ被毒判定処理ルーチンは、予めＥＣＵ１５のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ１５によって周期的に実行されるルーチンである。図４に示すＨＣ被毒判定処理ルーチンでは、ＥＣＵ１５は、Ｓ２０１において、内燃機関１の使用燃料が気体燃料であるか否か、すなわち、内燃機関１が気体燃料により運転されているか否かを判別する。
　前記Ｓ２０１において否定判定された場合（内燃機関１が液体燃料により運転されている場合）は、ＥＣＵ１５は、Ｓ２０２へ進む。Ｓ２０２では、ＥＣＵ１５は、機関負荷が前述した基準負荷以上であるか否かを判別する。
　前記Ｓ２０１において肯定判定された場合（内燃機関１が気体燃料により運転されている場合）、及び前記Ｓ２０２において肯定判定された場合（内燃機関１が液体燃料を使用して高負荷運転されている場合）は、ＥＣＵ１５は、Ｓ２０３へ進む。
　Ｓ２０３では、ＥＣＵ１５は、回復運転領域において内燃機関１が運転された時間の積算値（第２積算値）Σｔ２の値を更新する。詳細には、ＥＣＵ１５は、第２積算値の前回値Σｔ２ｏｌｄに当該ルーチンの実行周期に相当する時間Δｔを加算することにより、第２積算値Σｔ２（＝Σｔ２ｏｌｄ＋Δｔ）を更新する。
　前記Ｓ２０２において否定判定された場合（内燃機関１が液体燃料を使用して低負荷運転されている場合）は、ＥＣＵ１５は、Ｓ２０４ヘ進む。Ｓ２０４では、ＥＣＵ１５は、被毒運転領域において内燃機関１が運転された時間の積算値（第１積算値）Σｔ１の値を更新する。詳細には、ＥＣＵ１５は、第１積算値の前回値Σｔ１ｏｌｄに当該ルーチンの実行周期に相当する時間Δｔを加算することにより、第１積算値Σｔ１（＝Σｔ１ｏｌｄ＋Δｔ）を更新する。
　なお、ＥＣＵ１５が前記Ｓ２０３または前記Ｓ２０４の処理を実行することにより、本発明に係わる演算部が実現される。
　ＥＣＵ１５は、前記Ｓ２０３または前記Ｓ２０４の処理を実行した後にＳ２０５へ進む。Ｓ２０５では、ＥＣＵ１５は、前記Ｓ２０４で算出された第１積算値Σｔ１から前記Ｓ２０３で算出された第２積算値Σｔ２を減算することにより、両者の差ΔΣｔ（＝Σｔ１－Σｔ２）を演算する。
　Ｓ２０６では、ＥＣＵ１５は、前記Ｓ２０５で算出された差ΔΣｔが上限値αより大きいか否かを判別する。Ｓ２０５において否定判定された場合（ΔΣｔ≦α）は、ＥＣＵ１５は、Ｓ２０１へ戻る。一方、Ｓ２０５において肯定判定された場合（ΔΣｔ＞α）は、ＥＣＵ１５は、Ｓ２０６へ進み、三元触媒のＨＣ被毒が発生していると判定する。
　なお、ＥＣＵ１５が前記Ｓ２０５及び前記Ｓ２０６の処理を実行することにより、本発明に係わる判定部が実現される。
　ここで図３のＨＣ被毒回復処理ルーチンへ戻り、ＥＣＵ１５は、前記Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１５は、本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、前記Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１５は、Ｓ１０２へ進む。
　Ｓ１０２では、ＥＣＵ１５は、三元触媒の温度（触媒温度）Ｔを取得する。触媒温度Ｔとしては、三元触媒の床温を直接検出する温度センサの測定値を用いてもよく、或いは排気温度センサ１９の測定値を用いてもよい。ＥＣＵ１５がＳ１０２の処理を実行することにより、本発明に係わる取得部が実現される。
　Ｓ１０３では、ＥＣＵ１５は、前記Ｓ１０２で取得された触媒温度Ｔが規定値Ｔｂａｓｅ未満であるか否かを判別する。Ｓ１０３において肯定判定された場合（Ｔ＜Ｔｂａｓｅ）は、ＥＣＵ１５は、Ｓ１０４へ進み、内燃機関１を気体燃料により運転させる。一方、Ｓ１０３において否定判定された場合（Ｔ≧Ｔｂａｓｅ）は、ＥＣＵ１５は、Ｓ１０５へ進み、内燃機関１を液体燃料により運転させる。なお、ＥＣＵ１５がＳ１０４またはＳ１０５の処理を実行することにより、本発明に係わる制御部が実現される。
　以上述べた実施例によれば、気体燃料と液体燃料を使用可能な内燃機関１において、気体燃料の消費量を少なく抑えつつ、第１排気浄化装置１５（三元触媒）のＨＣ被毒を解消することが可能となる。
　なお、本実施例では、内燃機関１の運転履歴（被毒運転時間の積算値と回復運転時間の積算値との差）に基づいて三元触媒のＨＣ被毒が発生しているか否かを判別する例について述べたが、第１排気浄化装置１５から排出されるＮＯＸの量に基づいて三元触媒のＨＣ被毒が発生しているか否かを判別してもよい。たとえば、第１排気浄化装置１５より下流、且つ第２排気浄化装置１６より上流の排気通路にＮＯＸセンサを配置し、該ＮＯＸセンサの測定値が所定値を超えたときに三元触媒のＨＣ被毒が発生していると判定してもよい。
１　　　内燃機関
２　　　気筒
３　　　ピストン
９　　　吸気通路
１０　　排気通路
１１　　第１燃料噴射弁
１２　　第２燃料噴射弁
１５　　第１排気浄化装置
１６　　第２排気浄化装置
１７　　空燃比センサ
１８　　Ｏ２センサ
１９　　排気温度センサ
１１０　第１燃料通路
１１１　第１燃料タンク
１１２　第１燃料ポンプ
１１３　第１遮断弁
１２０　第２燃料通路
１２１　第２燃料タンク
１２２　レギュレータ
１２３　第２遮断弁
１２４　残量センサ

Claims (4)

  1. 　液体燃料と気体燃料を使用可能な内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、
    　内燃機関の排気通路に配置された排気浄化用触媒の温度を取得する取得部と、
    　前記排気浄化用触媒のＨＣ被毒が発生したときに、前記取得部により取得された温度が規定値未満であれば気体燃料により内燃機関を運転させ、前記取得部により取得された温度が規定値以上であれば液体燃料により内燃機関を運転させる制御部と、
    を備える内燃機関の燃料噴射制御システム。
  2. 　請求項１において、気体燃料の残量が多いときは少ないときに比べ、規定値が高くされる内燃機関の燃料噴射制御システム。
  3. 　請求項１または２において、前記内燃機関が前記ＨＣ被毒を促進させる運転条件により運転された時間の積算値である第１積算値と、前記内燃機関が前記ＨＣ被毒を回復させる運転条件により運転された時間の積算値である第２積算値と、を演算する演算部と、
    　前記第１積算値から前記第２積算値を減算した値が上限値を超えたときに、前記排気浄化用触媒のＨＣ被毒が発生していると判定する判定部と、
    を更に備える内燃機関の燃料噴射制御システム。
  4. 　請求項１乃至３の何れか１項において、前記液体燃料は非メタン系の炭化水素燃料であり、前記気体燃料は天然ガス燃料である内燃機関の燃料噴射制御システム。
PCT/JP2011/059196 2011-04-13 2011-04-13 内燃機関の燃料噴射制御システム Ceased WO2012140753A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2011/059196 WO2012140753A1 (ja) 2011-04-13 2011-04-13 内燃機関の燃料噴射制御システム
CN201180070079.XA CN103477056B (zh) 2011-04-13 2011-04-13 内燃机的燃料喷射控制系统
DE112011105149.2T DE112011105149T5 (de) 2011-04-13 2011-04-13 Kraftstoffeinspritzsteuersystem einer Maschine mit interner Verbrennung
US14/111,428 US9169758B2 (en) 2011-04-13 2011-04-13 Fuel injection control system of an internal combustion engine
JP2013509704A JP5582249B2 (ja) 2011-04-13 2011-04-13 内燃機関の燃料噴射制御システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2011/059196 WO2012140753A1 (ja) 2011-04-13 2011-04-13 内燃機関の燃料噴射制御システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012140753A1 true WO2012140753A1 (ja) 2012-10-18

Family

ID=47008959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/059196 Ceased WO2012140753A1 (ja) 2011-04-13 2011-04-13 内燃機関の燃料噴射制御システム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9169758B2 (ja)
JP (1) JP5582249B2 (ja)
CN (1) CN103477056B (ja)
DE (1) DE112011105149T5 (ja)
WO (1) WO2012140753A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6551385B2 (ja) * 2016-12-26 2019-07-31 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP6604323B2 (ja) * 2016-12-28 2019-11-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排ガス浄化システム及び排ガス浄化用触媒の使用方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009264282A (ja) * 2008-04-25 2009-11-12 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気ガス浄化装置
JP2010025015A (ja) * 2008-07-22 2010-02-04 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気ガス浄化装置
JP2011069323A (ja) * 2009-09-28 2011-04-07 Ud Trucks Corp ディーゼルエンジンの排気浄化装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58200049A (ja) * 1982-05-17 1983-11-21 Nippon Jidosha Kenkyusho アルコ−ル燃料エンジンの始動装置
JP3712314B2 (ja) * 1997-08-08 2005-11-02 株式会社日本自動車部品総合研究所 排気浄化用触媒の炭化水素吸着量検出装置
JP2002038980A (ja) 2000-07-27 2002-02-06 Fuji Heavy Ind Ltd エンジンの燃料切換制御装置
JP4310729B2 (ja) 2003-02-05 2009-08-12 トヨタ自動車株式会社 多種燃料エンジン
JP4449956B2 (ja) * 2006-08-04 2010-04-14 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
US20090071452A1 (en) * 2007-09-14 2009-03-19 Patrick Joseph Phlips Bi-fuel Engine Using Hydrogen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009264282A (ja) * 2008-04-25 2009-11-12 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気ガス浄化装置
JP2010025015A (ja) * 2008-07-22 2010-02-04 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気ガス浄化装置
JP2011069323A (ja) * 2009-09-28 2011-04-07 Ud Trucks Corp ディーゼルエンジンの排気浄化装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN103477056A (zh) 2013-12-25
US9169758B2 (en) 2015-10-27
DE112011105149T5 (de) 2014-01-23
US20140033687A1 (en) 2014-02-06
CN103477056B (zh) 2016-08-17
JP5582249B2 (ja) 2014-09-03
JPWO2012140753A1 (ja) 2014-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8904756B2 (en) Exhaust emission control system of internal combustion engine
JP5861720B2 (ja) 内燃機関の制御装置
US9617900B2 (en) Deterioration diagnosis device for an exhaust gas purification apparatus
US20170167352A1 (en) Deterioration diagnosis apparatus for selective catalytic reduction catalyst
US6546719B2 (en) Air-fuel ratio control apparatus of internal combustion engine
JP5352917B2 (ja) 燃料蒸気制御システム及び制御方法
JP5105001B2 (ja) 車両制御装置
JP5582249B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射制御システム
EP2682589B1 (en) Control device for internal combustion engine
JP5067510B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射システム
US8789357B2 (en) Catalyst deterioration detection apparatus and method
JP2003106197A (ja) 内燃機関の空燃比制御装置
JP2009133279A (ja) 燃料供給制御装置および燃料供給制御方法
JP4224826B2 (ja) ガス燃料エンジンシステム
JP2005273585A (ja) ガス燃料エンジンの付臭剤処理装置
JP4657111B2 (ja) 内燃機関の炭化水素吸着材パージ制御装置
JP3627568B2 (ja) 燃料遮断弁制御装置
WO2012147183A1 (ja) 内燃機関の制御システム
WO2012153424A1 (ja) 多種燃料内燃機関の制御システム
JP4455931B2 (ja) 吸着材劣化判断装置および吸着材劣化判断方法
JP2009287533A (ja) 内燃機関の蒸発燃料処理装置
JP2001050114A (ja) 気体燃料車の内燃機関制御装置
WO2012147184A1 (ja) 内燃機関の制御システム
JP2008128005A (ja) 内燃機関の触媒異常診断装置
WO2012153423A1 (ja) 多種燃料内燃機関の制御システム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11863590

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013509704

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14111428

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112011105149

Country of ref document: DE

Ref document number: 1120111051492

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11863590

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1