WO2015129386A1 - 触媒温度推定装置 - Google Patents

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一成 田野澤
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スズキ株式会社
一成 田野澤
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    • F02D2200/0802—Temperature of the exhaust gas treatment apparatus
    • F02D2200/0804—Estimation of the temperature of the exhaust gas treatment apparatus

Definitions

  • the present invention relates to a catalyst temperature estimation device, and more particularly to a catalyst temperature estimation device that improves the estimation accuracy of the catalyst temperature when a fuel cut is performed.
  • JP 2013-7375 A estimates the temperature of the catalyst provided in the exhaust passage, controls the fuel injection amount based on the estimated temperature, estimates the wall flow rate of the fuel injection port, Accordingly, there has been disclosed a technique for improving the estimated temperature accordingly to improve the estimation accuracy of the catalyst temperature, and for preventing the catalyst from overheating by prohibiting the fuel cut and increasing the fuel. (Patent Document 1).
  • the present invention has been made in view of the above problems, and by correcting the estimated temperature when fuel cut is started with one cylinder, the accuracy of estimation of the catalyst temperature at the time of fuel cut is improved.
  • the purpose is to improve.
  • the present invention relates to a catalyst temperature estimation device including temperature estimation means for estimating a temperature of a catalyst provided in an exhaust passage of a multi-cylinder engine, and determines that fuel cut is started in at least one cylinder of the multi-cylinder engine. And a fuel cut determining means for correcting the estimated temperature when the fuel cut determining means determines that the fuel cut has started.
  • This invention can improve the estimation accuracy of the catalyst temperature at the time of fuel cut by executing the correction of the estimated temperature when the fuel cut is started with one cylinder.
  • the present invention suppresses the difference between the estimated catalyst temperature and the actual catalyst temperature and can simulate the high temperature of the catalyst, so that it is possible to increase the amount of fuel for protecting the exhaust system and to suppress the increase in the catalyst temperature.
  • the catalyst function can be prevented from lowering.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram of the catalyst temperature estimation apparatus.
  • FIG. 2 is a control flowchart of the catalyst temperature estimating apparatus.
  • FIG. 3 is a timing chart showing the relationship between the estimated catalyst temperature and the actual catalyst temperature during fuel cut.
  • FIG. 4 is a timing chart showing the relationship between the estimated catalyst temperature and the actual catalyst temperature during fuel cut.
  • a multi-cylinder engine 1 includes four cylinders 2 to 5, and includes intake ports 6 to 9 and exhaust ports 10 to 13 communicating with the respective cylinders 2 to 5.
  • the multi-cylinder engine 1 includes an intake passage 18 that sequentially connects an air cleaner 14, an intake pipe 15, a throttle body 16, and an intake manifold 17 as an intake system and through which intake air supplied to the cylinders 2 to 5 flows.
  • the throttle body 16 is provided with a throttle valve 19.
  • the intake manifold 17 has a surge tank 20 and intake branch pipes 21 to 24 for supplying intake air to the four cylinders 2 to 5, respectively.
  • the intake branch pipes 21 to 24 are provided with fuel injection valves 25 to 28 for injecting fuel for each of the intake ports 6 to 9.
  • the multi-cylinder engine 1 has an exhaust manifold 29, a front exhaust pipe 30, a catalyst 31, and a rear exhaust pipe 32 sequentially connected as an exhaust system so that exhaust gas discharged from each cylinder 2-5 flows.
  • a passage 33 is provided.
  • the exhaust manifold 29 has exhaust branch pipes 34 to 37 through which exhaust gases discharged from the four cylinders 2 to 5 flow, respectively.
  • the fuel injection valves 25 to 28 are connected to an engine control device 38.
  • an intake air amount sensor 39 for detecting the intake air amount flowing through the intake passage 18, a throttle sensor 40 for detecting the throttle opening of the throttle valve 19 as an accelerator operation amount, A crank angle sensor 41 for detecting the crankshaft rotation angle for calculating the engine rotation speed and an oxygen sensor 42 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas flowing through the exhaust passage 33 upstream of the catalyst 31 are connected.
  • the engine control device 38 controls the injection amounts of the fuel injection valves 25 to 28 so as to generate the driver's requested driving force based on information input from the sensors 39 to 42, and the fuel cut conditions are When the condition is established, the fuel injection valves 25 to 28 are controlled to stop the injection.
  • the multi-cylinder engine 1 includes a catalyst temperature estimation device 43 that estimates the temperature of the catalyst 31 provided in the exhaust passage 33.
  • the catalyst temperature estimating device 43 is installed in the engine control device 38.
  • the engine control unit 38 uses the temperature of the catalyst 31 estimated by the catalyst temperature estimation unit 43 to control the injection amount of each fuel injection valve 25 to 28 so that the catalyst 31 does not overheat.
  • the catalyst temperature estimation device 43 includes a temperature estimation unit 44 that estimates the temperature of the catalyst 31 and a fuel cut determination that determines that at least one of the four cylinders 2 to 5 of the multi-cylinder engine 1 has started a fuel cut. Means 45 are provided.
  • the temperature estimating means 44 obtains the load of the multi-cylinder engine 1 from the intake air amount detected by the intake air amount sensor 39 and the engine rotational speed detected by the crank angle sensor 41, for example, and estimates the temperature of the catalyst 31 from the engine load.
  • the fuel cut determination means 45 satisfies a fuel cut condition in which the accelerator operation amount detected by the throttle sensor 40 is OFF and the engine rotation speed detected by the crank angle sensor 41 is equal to or greater than a predetermined value, and the fuel injection valves 25 to 28 are satisfied. When the fuel injection is controlled to stop, it is determined that the fuel cut has started.
  • the temperature estimation unit 44 corrects the estimated temperature when the fuel cut determination unit 45 determines that the fuel cut starts.
  • the catalyst temperature estimating device 43 corrects the estimated temperature in accordance with the fuel cut cylinder number detecting means 46 for detecting the number of cylinders in which the fuel cut has been performed in the multi-cylinder engine 1 and the number of cylinders in which the fuel cut has been performed. And a calculation means 47 for calculating the quantity.
  • the calculating means 47 increases the correction amount of the estimated temperature as the number of cylinders in which the fuel cut has been performed increases.
  • the catalyst temperature estimation device 43 can improve the estimation accuracy of the catalyst temperature at the time of fuel cut by executing the correction of the estimated temperature when the fuel cut is started in one cylinder. Accordingly, as shown in FIG. 3, the catalyst temperature estimation device 43 can simulate the high temperature of the catalyst 31 while suppressing the deviation between the estimated catalyst temperature (solid line) and the actual catalyst temperature (broken line). Thus, it is possible to increase the amount of fuel for protecting the exhaust system, and it is possible to prevent the catalyst function from being lowered by suppressing an increase in the catalyst temperature. Further, the catalyst temperature estimation device 43 detects the number of cylinders in which the fuel cut has been performed in the multi-cylinder engine 1, and calculates the correction amount of the estimated temperature in accordance with the number of cylinders in which the fuel cut has been performed.
  • the catalyst temperature estimation device 43 increases the estimated temperature correction amount as the number of cylinders in which the fuel cut is performed is increased, so that the estimated temperature is corrected to be higher as the number of cylinders in which the fuel cut is performed is increased. Therefore, the estimation accuracy of the catalyst temperature at the time of fuel cut can be improved.
  • the present invention can improve the estimation accuracy of the catalyst temperature at the time of fuel cut, suppress the increase in the catalyst temperature and prevent the catalyst function from being lowered, and a multi-cylinder engine having a catalyst in the exhaust passage It can be applied to fuel control.

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Abstract

この発明は、燃料カットが１気筒で開始された時点で推定温度の補正を実行することにより、燃料カット時の触媒温度の推定精度を向上させることを目的とする。 【解決手段】この発明は、多気筒エンジンの排気通路に設けられた触媒の温度を推定する温度推定手段を備えた触媒温度推定装置において、多気筒エンジンの少なくとも１気筒で燃料カットが開始されたことを判定する燃料カット判定手段を備え、温度推定手段は、燃料カット判定手段が燃料カット開始と判定した場合には推定温度の補正を行うことを特徴とする。

Description

触媒温度推定装置
　この発明は触媒温度推定装置に係り、特に、燃料カットが行われた場合の触媒温度の推定精度を向上させた触媒温度推定装置に関する。
　エンジンでは、排気通路に設けられた排気浄化用の触媒の温度を推定し、触媒が過熱状態とならないように燃料噴射量を制御することが行われている。例えば、特開２０１３－７３７５号公報には、排気通路に設けられた触媒の温度を推定し、推定温度に基づいて燃料噴射量を制御し、燃料噴射ポートの壁流量を推定し、壁流量に応じて推定温度を補正することで、触媒温度の推定精度が向上し、また、燃料カットを禁止し燃料増量を行うことで触媒の過熱を防止する技術が開示されている。（特許文献１）。
特開２０１３－７３７５号公報
　ところで、多気筒エンジンの燃料カットにおいては、図４に示すように、アクセルＯＦＦ（アクセルペダルの戻し）により燃料カット条件が成立すると、全気筒に対して燃料カットが行われる。
　燃料カット直後は、それまで形成されていたポート壁面に付着した燃料が、壁流となって未燃のまま空気と一緒に触媒にそのまま流れ込み、触媒後燃えが促進される。このことから、燃料カット直後は、触媒推定温度に一定の上昇温度を加える補正を行っている。
　多気筒エンジンにおいては、１気筒でも燃料カットが開始されると、この１気筒に連通するポート壁面に付着した燃料が希薄状態となって燃焼室に流入後、未燃のまま触媒へと送り込まれる可能性が大きく、またその場合、吸入新気中の酸素もそのまま触媒へと送り込まれることから、触媒で酸化反応が促進される。微少アクセル開度やシフトチェンジ等の、全気筒に満たない気筒（例えば、１気筒）への燃料カットにおいては、上記のとおり触媒後燃え現象が起こるため、触媒温度は上昇する。
　しかし、前記特許文献１の従来制御では、全気筒の燃料カットが成立しなければ触媒推定温度への一定の上昇温度を加える補正が演算されず、推定触媒温度は上昇しない。そのため、全気筒に満たない気筒への燃料カットが行われている場合には、図４に示すように、触媒推定温度（実線）と実触媒温度（破線）とは乖離してしまう。
　そのため、前記特許文献１では、触媒の高温が模擬されないことから、排気系保護のための燃料増量が実施されないまま触媒温度は上昇し、触媒高温による触媒機能低下につながる問題がある。
　そこで、この発明は、上記の問題に鑑みて成されたものであり、燃料カットが１気筒で開始された時点で推定温度の補正を実行することにより、燃料カット時の触媒温度の推定精度を向上させることを目的とする。
　この発明は、多気筒エンジンの排気通路に設けられた触媒の温度を推定する温度推定手段を備えた触媒温度推定装置において、前記多気筒エンジンの少なくとも１気筒で燃料カットが開始されたことを判定する燃料カット判定手段を備え、前記温度推定手段は、前記燃料カット判定手段が燃料カット開始と判定した場合には推定温度の補正を行うことを特徴とする。
　この発明は、燃料カットが１気筒で開始された時点で推定温度の補正を実行することにより、燃料カット時の触媒温度の推定精度を向上させることができる。これにより、この発明は、推定触媒温度と実触媒温度との乖離を抑えて、触媒の高温を模擬できることから、排気系保護のための燃料増量を実施させることができ、触媒温度の上昇を抑えて触媒機能低下を防止することができる。
図１は触媒温度推定装置のシステム構成図である。（実施例） 図２は触媒温度推定装置の制御フローチャートである。（実施例） 図３は燃料カット時の触媒推定温度と実触媒温度との関係を示すタイミングチャートである。（実施例） 図４は燃料カット時の触媒推定温度と実触媒温度との関係を示すタイミングチャートである。（従来例）
　以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
　図１～図３は、この発明の実施例を示すものである。図１において、多気筒エンジン１は、４つの気筒２～５を備え、各気筒２～５に連通する吸気ポート６～９及び排気ポート１０～１３を備えている。
　多気筒エンジン１は、吸気系として、エアクリーナ１４と吸気管１５とスロットルボディ１６と吸気マニホルド１７とを順次に接続し、各気筒２～５に供給する吸気が流れる吸気通路１８を備えている。スロットルボディ１６には、スロットルバルブ１９を備えている。吸気マニホルド１７は、サージタンク２０と４つの気筒２～５にそれぞれ吸気を供給する吸気分岐管２１～２４とを有している。吸気分岐管２１～２４には、各吸気ポート６～９毎に燃料を噴射する燃料噴射弁２５～２８を備えている。
　また、多気筒エンジン１は、排気系として、排気マニホルド２９と前部排気管３０と触媒３１と後部排気管３２とを順次に接続し、各気筒２～５から排出される排気ガスが流れる排気通路３３を備えている。排気マニホルド２９は、４つの気筒２～５から排出される排気ガスがそれぞれ流れる排気分岐管３４～３７を有している。
　前記燃料噴射弁２５～２８は、エンジン制御装置３８に接続されている。エンジン制御装置３８には、制御情報を入力する手段として、吸気通路１８を流れる吸気量を検出する吸気量センサ３９と、アクセル操作量としてスロットルバルブ１９のスロットル開度を検出するスロットルセンサ４０と、エンジン回転速度を算出するためのクランク軸回転角を検出するクランク角センサ４１と、触媒３１よりも上流側の排気通路３３を流れる排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ４２とを接続している。
　エンジン制御装置３８は、各センサ３９～４２から入力する情報に基づいて、運転者の要求駆動力を発生させるように各燃料噴射弁２５～２８の噴射量を制御し、また、燃料カット条件が成立する場合に各燃料噴射弁２５～２８の噴射を停止するように制御する。
　多気筒エンジン１は、排気通路３３に設けられた触媒３１の温度を推定する触媒温度推定装置４３を備えている。この実施例においては、触媒温度推定装置４３をエンジン制御装置３８に設置している。エンジン制御装置３８は、触媒温度推定装置４３により推定した触媒３１の温度を用いて、触媒３１が過熱状態とならないように各燃料噴射弁２５～２８の噴射量を制御する。
　触媒温度推定装置４３は、触媒３１の温度を推定する温度推定手段４４と、多気筒エンジン１の４つの気筒２～５うち、少なくとも１気筒で燃料カットが開始されたことを判定する燃料カット判定手段４５を備えている。
　温度推定手段４４は、例えば、吸気量センサ３９の検出する吸気量とクランク角センサ４１の検出するエンジン回転速度とから多気筒エンジン１の負荷を求め、エンジン負荷から触媒３１の温度を推定する。燃料カット判定手段４５は、例えば、スロットルセンサ４０の検出するアクセル操作量がＯＦＦでクランク角センサ４１の検出するエンジン回転速度が所定値以上の燃料カット条件が成立し、各燃料噴射弁２５～２８の噴射が停止するように制御された場合に、燃料カットが開始されたことを判定する。
　温度推定手段４４は、燃料カット判定手段４５が燃料カット開始と判定した場合には推定温度の補正を行う。
　また、触媒温度推定装置４３は、多気筒エンジン１で燃料カットが実施された気筒数を検出する燃料カット気筒数検出手段４６と、燃料カットが実施された気筒数に応じて、推定温度の補正量を演算する演算手段４７とを備えている。演算手段４７は、燃料カットが実施された気筒数が多いほど、推定温度の補正量を大きくする。
　次に、作用を説明する
　多気筒エンジン１の触媒温度推定装置４３は、図２に示すように、制御のプログラムがスタートすると（１０１）、燃料カット判定手段４５により燃料カット条件が成立したかを判断する（１０２）。
　燃料カット条件が不成立で、判断（１０２）がＮＯの場合は、演算手段４７により補正量＝０を演算し（１０３）、演算した補正量＝０で推定温度の補正を行い、プログラムをエンドにする（１０４）。燃料カット条件が成立（図３：ｔ０）し、判断（１０２）がＹＥＳの場合は、エンジン制御装置３８により燃料カットが実施され（１０５）、燃料カット気筒数検出手段４６により燃料カットを実施した気筒数ｎが１であるを判断する（１０６）。
　気筒数ｎが１で、判断（１０６）がＹＥＳの場合は、演算手段４７により補正量＝Ａ１（Ａ１＞０）を演算し（１０７）、演算した補正量＝Ａ１で推定温度の補正（図３：ｔ１）を行い、プログラムをエンドにする（１０４）。気筒数ｎが１でなく、判断（１０６）がＮＯの場合は、燃料カットを実施した気筒数ｎが２であるを判断する（１０８）。
　気筒数ｎが２で、判断（１０８）がＹＥＳの場合は、演算手段４７により補正量＝Ａ２（Ａ２＞Ａ１）を演算し（１０９）、演算した補正量＝Ａ２で推定温度の補正（図３：ｔ２）を行い、プログラムをエンドにする（１０４）。気筒数ｎが２でなく、判断（１０８）がＮＯの場合は、燃料カットを実施した気筒数ｎが３であるを判断する（１１０）。
　気筒数ｎが３で、判断（１１０）がＹＥＳの場合は、演算手段４７により補正量＝Ａ３（Ａ３＞Ａ２）を演算し（１１１）、演算した補正量＝Ａ３で推定温度の補正（図３：ｔ３）を行い、プログラムをエンドにする（１０４）。気筒数ｎが３でなく、判断（１１０）がＮＯの場合は、燃料カットを実施した気筒数ｎを４とし（１１２）、演算手段４７により補正量＝Ａ４（Ａ４＞Ａ３）を演算し（１１３）、演算した補正量＝Ａ４で推定温度の補正（図３：ｔ４）を行い、プログラムをエンドにする（１０４）。
　このように、触媒温度推定装置４３は、燃料カットが１気筒で開始された時点で推定温度の補正を実行することにより、燃料カット時の触媒温度の推定精度を向上させることができる。
　これにより、触媒温度推定装置４３は、図３に示すように、推定触媒温度（実線）と実触媒温度（破線）との乖離を抑えて、触媒３１の高温を模擬できることから、エンジン制御装置３８に排気系保護のための燃料増量を実施させることができ、触媒温度の上昇を抑えて触媒機能低下を防止することができる。
　また、触媒温度推定装置４３は、多気筒エンジン１で燃料カットが実施された気筒数を検出し、燃料カットが実施された気筒数に応じて、推定温度の補正量を演算することで、触媒推定温度の補正量を細かく設定することができるため、触媒推定温度と実触媒温度との差分を減縮させることができる。
　さらに、触媒温度推定装置４３は、燃料カットが実施された気筒数が多いほど推定温度の補正量を大きくすることで、燃料カットが実施された気筒数が多いほど推定温度を高く補正することができるため、燃料カット時の触媒温度の推定精度を向上させることができる。
　この発明は、燃料カット時の触媒温度の推定精度を向上させることができ、触媒温度の上昇を抑えて触媒機能低下を防止することができるものであり、排気通路に触媒を備えた多気筒エンジンの燃料制御に応用することができる。
　１　多気筒エンジン
　２～５　気筒
　１８　吸気通路
　３１　触媒
　３３　排気通路
　３８　エンジン制御装置
　３９　吸気量センサ
　４０　スロットルセンサ
　４１　クランク角センサ
　４２　酸素センサ
　４３　触媒温度推定装置
　４４　温度推定手段
　４５　燃料カット判定手段
　４６　燃料カット気筒数検出手段
　４７　演算手段

Claims (3)

  1. 　多気筒エンジンの排気通路に設けられた触媒の温度を推定する温度推定手段を備えた触媒温度推定装置において、前記多気筒エンジンの少なくとも１気筒で燃料カットが開始されたことを判定する燃料カット判定手段を備え、前記温度推定手段は、前記燃料カット判定手段が燃料カット開始と判定した場合には推定温度の補正を行うことを特徴とする触媒温度推定装置。
  2. 　前記多気筒エンジンで燃料カットが実施された気筒数を検出する燃料カット気筒数検出手段と、燃料カットが実施された気筒数に応じて、推定温度の補正量を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の触媒温度推定装置。
  3. 　前記演算手段は、燃料カットが実施された気筒数が多いほど推定温度の補正量を大きくすることを特徴とする請求項２に記載の触媒温度推定装置。
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