JP2007192061A - Control device and operation method for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行しても、排気ガスを十分に浄化することができる内燃機関の制御装置および運転方法を提供すること。
【解決手段】運転状態がフューエルカット状態(ステップST1)からアイドル状態(ステップST2)に移行した際に、空燃比をリッチ側に制御するアイドル時リッチ制御を行い(ステップST3)、アイドル時リッチ制御の開始からの吸入空気量を算出し(ステップST4)、積算された積算吸入空気量Sが所定空気量S1以上であると(ステップST5)、酸素濃度Vを取得し(ステップST6)、取得された酸素濃度Vが目標酸素濃度V1を超える際に(ステップST7)、内燃機関に供給する燃料を増加し、増加した燃料を内燃機関に供給する(ステップST8)。
【選択図】 図2To provide a control device and an operation method for an internal combustion engine capable of sufficiently purifying exhaust gas even when the operation state of the internal combustion engine shifts from an idle state to an acceleration state.
When an operation state shifts from a fuel cut state (step ST1) to an idle state (step ST2), an idling rich control for controlling the air-fuel ratio to a rich side is performed (step ST3), and an idling rich control is performed. Is calculated (step ST4), and if the integrated intake air amount S is greater than or equal to the predetermined air amount S1 (step ST5), the oxygen concentration V is acquired (step ST6) and acquired. When the oxygen concentration V exceeds the target oxygen concentration V1 (step ST7), the fuel supplied to the internal combustion engine is increased, and the increased fuel is supplied to the internal combustion engine (step ST8).
[Selection] Figure 2
Description
この発明は、内燃機関の制御装置および運転方法に関し、更に詳しくは、運転状態がフューエルカット状態からアイドル状態に移行した際に、空燃比をリッチ側に制御する内燃機関の制御装置および運転方法に関する。 The present invention relates to a control device and an operation method for an internal combustion engine, and more particularly to a control device and an operation method for an internal combustion engine that control an air-fuel ratio to a rich side when the operation state shifts from a fuel cut state to an idle state. .
内燃機関には、排気ガスに含まれる有害物質、例えば窒化酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)を浄化する排気ガス浄化触媒(三元触媒)が排気経路に備えられている。排気ガス浄化触媒は、内燃機関の運転状態がフューエルカット状態であると、この排気ガス浄化触媒を酸素のみが通過することとなり酸素過多となる。また、排気ガス浄化触媒の触媒床温は、内燃機関の運転状態がフューエルカット状態であると、排気ガス浄化触媒を通過する排気ガスの温度が低いため低下する。従って、内燃機関の運転状態がフューエルカット状態からアイドル状態に移行した直後は、これらにより排気ガス浄化触媒の浄化能力が低下する。 An internal combustion engine includes an exhaust gas purification catalyst (three-way catalyst) for purifying harmful substances contained in exhaust gas, such as nitride oxide (NOx), carbon monoxide (CO), and hydrocarbon (HC), in an exhaust path. It has been. When the operation state of the internal combustion engine is in a fuel cut state, only the oxygen passes through the exhaust gas purification catalyst, resulting in excessive oxygen. Further, when the operating state of the internal combustion engine is in the fuel cut state, the catalyst bed temperature of the exhaust gas purification catalyst is lowered because the temperature of the exhaust gas passing through the exhaust gas purification catalyst is low. Therefore, immediately after the operating state of the internal combustion engine shifts from the fuel cut state to the idle state, the purification ability of the exhaust gas purification catalyst decreases due to these.
そこで、従来の内燃機関では、特許文献1に示すように、酸素過多を解消し、触媒床温を上昇させるために、空燃比をリッチ側に制御するアイドル時リッチ制御を行うものがある。この従来の内燃機関によるアイドル時リッチ制御は、例えば排気ガス浄化触媒の下流側に配置されたO2センサにより検出された酸素濃度が目標酸素濃度以下となるまで、この内燃機関に一定量の燃料を供給する。
Therefore, as shown in
図5−1および図5−2は、従来の排気ガス浄化触媒の状態を示す図である。図5−1に示すように、アイドル時リッチ制御開始直前における排気ガス浄化触媒100は、その上流側から下流側まで触媒床温が低い状態で、全体が酸素過多の触媒リーン状態となる。アイドル時リッチ制御中における排気ガス浄化触媒100は、図5−2に示すように、この排気ガス浄化触媒100を通過する排気ガスがリッチ側、すなわち排気ガスに含まれる燃料により、上流側から触媒床温が上昇し、上流側から燃料過多の触媒リッチ状態となる。つまり、アイドル時リッチ制御中における排気ガス浄化触媒100は、上流側の触媒床温が下流側よりも高く、上流側の浄化能力が下流側の浄化能力よりも低くなる。
FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating a state of a conventional exhaust gas purification catalyst. As shown in FIG. 5A, the exhaust
ここで、排気ガス浄化触媒100を通過した排気ガスの酸素濃度は、アイドル時リッチ制御中における排気ガス浄化触媒100の下流側が触媒リーン状態であれば目標酸素濃度を超えることとなる。従って、排気ガス浄化触媒100の下流側に配置されたO2センサ110は、この排気ガス浄化触媒100の下流側を除く大部分が触媒リッチ状態となっていても、目標酸素濃度を超える酸素濃度を検出する。これにより、内燃機関の制御装置は、排気ガス浄化触媒100の内部の大部分が触媒リッチ状態となっていても、アイドル時リッチ制御を終了せず、上記一定量の燃料の内燃機関への供給を維持する。
Here, the oxygen concentration of the exhaust gas that has passed through the exhaust
このアイドル時リッチ制御中に内燃機関の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行すると、内燃機関に供給される燃料が増加することとなる。従って、排気ガス浄化触媒100を多くの燃料を含む排気ガスが通過することとなる。ここで、アイドル時リッチ制御中では、上述のように、排気ガス浄化触媒100のうち触媒リーン状態の部分は、触媒床温の低い下流側のみとなるため、この排気ガス浄化触媒100全体の浄化能力が低下している。従って、このアイドル時リッチ制御中に内燃機関の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行すると、排気ガス浄化触媒100によってHCを浄化し難くなる虞がある。
When the operation state of the internal combustion engine shifts from the idle state to the acceleration state during the idling rich control, the fuel supplied to the internal combustion engine increases. Accordingly, the exhaust gas containing a large amount of fuel passes through the exhaust
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内燃機関の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行しても、排気ガスを十分に浄化することができる内燃機関の制御装置および運転方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and a control device and an operation method for an internal combustion engine capable of sufficiently purifying exhaust gas even when the operation state of the internal combustion engine shifts from an idle state to an acceleration state. The purpose is to provide.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明では、運転状態がフューエルカット状態からアイドル状態に移行した際に、空燃比をリッチ側に制御するアイドル時リッチ制御を行う内燃機関の制御装置において、前記アイドル時リッチ制御の開始からの吸入空気量を積算する吸入空気量積算手段と、前記排気ガス浄化触媒の下流側における排気ガスの酸素濃度を取得する酸素濃度取得手段と、前記内燃機関への燃料の供給を制御する燃料供給制御手段と、を備え、前記燃料供給制御手段は、前記アイドル時リッチ制御時に、前記積算された積算吸入空気量が所定空気量以上で、かつ前記取得された酸素濃度が目標酸素濃度を超える際に、前記供給する燃料を増加することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to the present invention, an internal combustion engine that performs rich control during idling that controls the air-fuel ratio to the rich side when the operating state shifts from the fuel cut state to the idle state. In the control device, an intake air amount integrating means for integrating the intake air amount from the start of the rich control at idle time, an oxygen concentration acquiring means for acquiring the oxygen concentration of the exhaust gas on the downstream side of the exhaust gas purification catalyst, Fuel supply control means for controlling the supply of fuel to the internal combustion engine, wherein the fuel supply control means is configured so that, during the idling rich control, the integrated cumulative intake air amount is greater than or equal to a predetermined air amount, and The fuel to be supplied is increased when the obtained oxygen concentration exceeds the target oxygen concentration.
また、この発明では、上記内燃機関の制御装置において、前記燃料供給量制御手段は、前記取得された酸素濃度が目標酸素濃度以下となるまで、前記供給される燃料の増加を維持することを特徴とする。 In the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the fuel supply amount control means maintains the increase in the supplied fuel until the acquired oxygen concentration is equal to or lower than a target oxygen concentration. And
また、この発明では、運転状態がフューエルカット状態からアイドル状態に移行した際に、排気ガス浄化触媒の下流側における排気ガスの下流側空燃比をリッチ側に制御するアイドル時リッチ制御を行う内燃機関の運転方法において、前記アイドル時リッチ制御の開始からの吸入空気量を算出する手順と、前記下流側空燃比を取得する手順と、前記積算された積算吸入空気量が所定空気量以上で、かつ前記取得された下流側空燃比がリーン側である際に、前記内燃機関に供給する燃料を増加する手順と、前記増加した燃料を前記内燃機関に供給する手順と、を含むことを特徴とする。 Further, in the present invention, when the operating state shifts from the fuel cut state to the idle state, an internal combustion engine that performs rich control during idling that controls the downstream side air-fuel ratio of the exhaust gas on the downstream side of the exhaust gas purification catalyst to the rich side In the operating method, the procedure for calculating the intake air amount from the start of the idling rich control, the procedure for obtaining the downstream air-fuel ratio, the integrated integrated intake air amount is not less than a predetermined air amount, and A step of increasing fuel supplied to the internal combustion engine when the acquired downstream air-fuel ratio is on the lean side; and a step of supplying the increased fuel to the internal combustion engine. .
これらの発明によれば、内燃機関の制御装置は、運転状態がフューエルカット状態からアイドル状態に移行した際に、積算された積算吸入空気量が所定空気量以上、すなわち排気ガス浄化触媒の大部分が触媒リッチ状態となり、内燃機関の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行した際に、HCを十分に浄化することができなくなり、取得された酸素濃度が目標酸素濃度を超えていると、内燃機関に供給する燃料を増加し、早期に取得される酸素濃度を目標酸素濃度以下とする。内燃機関の制御装置は、取得された酸素濃度が目標酸素濃度以下となれば、アイドル時リッチ制御を終了し、取得される酸素濃度および目標酸素濃度に基づくフィードバック制御を開始し、内燃機関に供給する燃料を一定量から減少させる。従って、排気ガス浄化触媒は、上流側から触媒床温が上昇した状態のまま、上流側が酸素過多の触媒リーン状態となる。これにより、排気ガス浄化触媒は、早期にアイドル時リッチ制御を終了することで、低下した浄化能力を回復することができ、内燃機関の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行しても、排気ガスを十分に浄化することができる。 According to these inventions, when the operating state shifts from the fuel cut state to the idle state, the control device for the internal combustion engine has the integrated cumulative intake air amount equal to or greater than the predetermined air amount, that is, most of the exhaust gas purification catalyst. When the operating state of the internal combustion engine shifts from the idle state to the acceleration state, it becomes impossible to sufficiently purify HC, and if the acquired oxygen concentration exceeds the target oxygen concentration, The fuel supplied to the engine is increased, and the oxygen concentration acquired early is set below the target oxygen concentration. When the acquired oxygen concentration falls below the target oxygen concentration, the control device for the internal combustion engine ends the idle rich control, starts feedback control based on the acquired oxygen concentration and the target oxygen concentration, and supplies it to the internal combustion engine. Reduce the amount of fuel used from a certain amount. Therefore, the exhaust gas purifying catalyst is in a catalyst lean state with excess oxygen on the upstream side while the catalyst bed temperature is increased from the upstream side. As a result, the exhaust gas purification catalyst can recover the reduced purification capability by ending the rich control at idling early, and even if the operating state of the internal combustion engine shifts from the idle state to the acceleration state, the exhaust gas purification catalyst The gas can be sufficiently purified.
また、この発明では、上記内燃機関の制御装置において、前記排気ガス浄化触媒の触媒床温が低いほど、前記所定空気量を小さくすることを特徴とする。 In the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the predetermined air amount is reduced as the catalyst bed temperature of the exhaust gas purification catalyst is lower.
ここで、排気ガス浄化触媒は、触媒床温が低いと、浄化能力が低下する。つまり、排気ガス浄化触媒の触媒床温が低い状態で、排気ガス浄化触媒の大部分が触媒リッチ状態となると、HCを十分に浄化することがさらに困難となる。しかしながら、この発明によれば、排気ガス浄化触媒の触媒床温が低いほど、所定空気量を小さく、すなわち排気ガス浄化触媒のうち触媒リッチ状態となる部分を少なくする。従って、内燃機関の制御装置は、排気ガス浄化触媒によりHCを十分に浄化することできなくなる前に、早期にアイドル時リッチ制御を終了することができる。これにより、排気ガス浄化触媒は、内燃機関の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行しても、排気ガスを確実に浄化することができる。 Here, when the catalyst bed temperature is low, the purification capability of the exhaust gas purification catalyst decreases. In other words, when the exhaust gas purification catalyst has a low catalyst bed temperature and most of the exhaust gas purification catalyst is in a catalyst rich state, it becomes more difficult to sufficiently purify HC. However, according to the present invention, the lower the catalyst bed temperature of the exhaust gas purification catalyst, the smaller the predetermined air amount, that is, the smaller the portion of the exhaust gas purification catalyst that becomes catalyst rich. Therefore, the control device for the internal combustion engine can finish the idling rich control at an early stage before the exhaust gas purification catalyst cannot sufficiently purify HC. As a result, the exhaust gas purification catalyst can reliably purify the exhaust gas even when the operating state of the internal combustion engine shifts from the idle state to the acceleration state.
この発明にかかる内燃機関の制御装置および運転方法は、早期にアイドル時リッチ制御を終了し、低下した浄化能力を回復するので、内燃機関の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行しても、排気ガスを十分に浄化することができる。 Since the control device and the operation method for the internal combustion engine according to the present invention finish the idling rich control early and recover the reduced purification ability, even if the operation state of the internal combustion engine shifts from the idle state to the acceleration state, Exhaust gas can be sufficiently purified.
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the following Example. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.
図1は、この発明の実施例にかかる内燃機関の構成例を示す図である。同図に示すように、この実施例にかかる内燃機関1は、燃料供給装置2と、複数の気筒30a〜d(この実施例では、直列4気筒)により構成される内燃機関本体3と、内燃機関本体3に接続される吸気経路5と、この内燃機関本体3に接続される排気経路6と、内燃機関1の運転を制御する制御装置であるECU(Engine Control Unit)7とにより構成されている。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, an
燃料供給装置2は、燃料タンク22内に貯留されている燃料、例えばガソリンを内燃機関1に供給するものである。この燃料供給装置2は、燃料噴射弁21と、燃料タンク22と、低圧燃料ポンプ23と、燃料供給配管とにより構成されている。
The
燃料噴射弁21は、内燃機関本体3の気筒30a〜dごとに設けられており、例えばこの各気筒30a〜dの吸気ポート37などに低圧燃料ポンプ23により加圧された燃料をそれぞれ噴射するものである。この燃料噴射弁21の燃料噴射量、すなわち内燃機関1に供給する燃料の燃料供給量や噴射タイミングなどの制御、すなわち燃料噴射制御は、ECU7により行われる。
The
内燃機関本体3は、シリンダブロック31と、このシリンダブロック31に固定されたシリンダヘッド32と、気筒30a〜dごとに設けられるピストン33およびコンロッド34と、クランクシャフト35と、気筒30a〜dごとに設けられる点火プラグ36と、バルブ装置4とにより構成されている。ここで、内燃機関本体3の各気筒30a〜dには、各気筒30a〜dのピストン33と、シリンダブロック31と、シリンダヘッド32とによりそれぞれ燃焼室Aが形成されている。シリンダヘッド32には、吸気ポート37および排気ポート38が気筒30a〜dごとに形成されており、それぞれ吸気経路5および排気経路6に接続されている。ピストン33は、コンロッド34に回転自在に支持されており、このコンロッド34は、クランクシャフト35に回転自在に支持されている。つまり、クランクシャフト35は、ピストン33が燃焼室A内の吸入空気と燃料の混合ガスが燃焼することによりシリンダブロック31内を往復運動することで、回転するものである。
The internal combustion engine body 3 includes a
点火プラグ36は、気筒30a〜dごとに設けられており、ECU7からの点火信号により、点火し、各気筒30a〜dの燃焼室A内の混合ガスを着火させるものである。点火プラグ36の点火タイミングなどの制御、すなわち点火制御は、ECU7により行われる。なお、39は、クランクシャフト35の角度であるクランク角度(CA)を検出し、ECU7に出力するクランク角度センサである。なお、ECU7は、このクランク角度センサ39により検出されたクランク角度から、筒内直噴内燃機関1−1の機関回転数や各気筒30a〜dの気筒判別を行う。
The
バルブ装置4は、吸気バルブ41および排気バルブ42の開閉を行うものである。このバルブ装置4は、気筒30a〜dごとに設けられる吸気バルブ41および排気バルブ42と、インテークカムシャフト43と、エキゾーストカムシャフト44と、吸気バルブタイミング機構45とにより構成されている。吸気バルブ41は、吸気ポート37と燃焼室Aとの間に配置され、インテークカムシャフト43が回転することにより開閉が行われる。また、排気バルブ42は、排気ポート38と燃焼室Aとの間に配置され、エキゾーストカムシャフト44が回転することにより開閉が行われる。インテークカムシャフト43およびエキゾーストカムシャフト44は、タイミングチェーンを介してクランクシャフト35に連結されており、このクランクシャフト35の回転に連動して回転するものである。
The valve device 4 opens and closes the
吸気バルブタイミング機構45は、インテークカムシャフト43とクランクシャフト35との間に配置されている。吸気バルブタイミング機構45は、連続可変バルブタイミング機構であり、インテークカムシャフト43の位相を連続的に変化させるものである。また、バルブ装置4には、インテークカムポジションセンサ46が備えられており、インテークカムシャフト43の回転位置を検出し、ECU7に出力する。また、このバルブ装置4は、吸気バルブタイミング機構45により、吸気バルブ41の開閉時期を調整するが、これに限定されるものではなく、例えば排気バルブ42の開閉時期を調整する排気バルブタイミング機構を備えても良い。
The intake
吸気経路5は、外部から空気を吸気し、この導入された空気を内燃機関本体3の各気筒30a〜dの燃焼室Aに導入するものである。この吸気経路5は、エアクリーナ51と、エアフロメータ52と、スロットルバルブ53と、エアクリーナ51から各気筒30a〜dの吸気ポート37までを連通する吸気通路54とにより構成されている。エアクリーナ51により粉塵が除去された空気は、吸気通路54および吸気ポート37を介して、各気筒30a〜dの各燃焼室Aに導入される。エアフロメータ52は、各気筒30a〜dに導入、すなわち吸入される空気の吸入空気量を検出し、ECU7に出力するものである。スロットルバルブ53は、ステッピングモータなどのアクチュエータ53aにより駆動され、各気筒30a〜dの燃焼室Aに吸気される吸入空気量を調整するものである。このスロットルバルブ53の開度の制御、すなわちスロットルバルブ開度制御は、ECU7により行われる。
The
また、排気経路6は、浄化触媒61と、図示しない消音装置と、各気筒30a〜dの排気ポート38から排気ガス浄化触媒61を介して消音装置までを連通する排気通路62と、A/Fセンサ63と、O2センサ64とにより構成されている。排気ガス浄化触媒61は、排気通路62を介して導入された排気ガスに含まれる有害物質、例えば窒化酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)を浄化するものであり。この有害物質が浄化された排気ガスは、排気ガス浄化触媒61から排気通路および図示しない消音装置を介して外部に排気される。
The exhaust path 6 includes a
A/Fセンサ63は、排気通路62のうち排気ガス浄化触媒61の上流側に配置されるものである。このA/Fセンサ63は、各燃焼室Aから排気経路6に排気された排気ガスのうち、排気ガス浄化触媒61に導入される前の排気ガスの排気ガス空燃比を検出し、ECU7に出力するものである。なお、このA/Fセンサ63により検出された空燃比は、吸入空気と燃料とからなる混合ガスの空燃比を制御するために用いられるものである。
The A /
O2センサ64は、排気通路62のうち排気ガス浄化触媒61の下流側に配置されるものである。このO2センサ64は、各燃焼室Aから排気経路6に排気された排気ガスのうち、排気ガス浄化触媒61を通過した排気ガスの酸素濃度を検出し、ECU7に出力するものである。なお、このO2センサ64により検出された酸素濃度は、主に排気ガス浄化触媒61の状態、例えば酸素吸蔵量を制御するために用いられるものである。
The O 2 sensor 64 is disposed on the downstream side of the exhaust
ECU7は、内燃機関1を運転制御することで、この内燃機関1を運転するものである。このECU7は、内燃機関1が搭載された車両の各所に取り付けられたセンサから、各種入力信号が入力される。具体的には、クランクシャフト35に取り付けられたクランク角度センサ39により検出されたクランク角度、エアフロメータ52により検出された吸入空気量、アクセルペダルセンサ8により検出されたアクセル開度、A/Fセンサ63により検出された上流側空燃比、O2センサ64により検出された酸素濃度、内燃機関を冷却する冷却水の水温などがある。
The ECU 7 operates the
このECU7は、これら入力信号および記憶部73に格納されている吸入空気量およびアクセル開度に基づいた燃料噴射量マップなどの各種マップに基づいて各種出力信号を出力する。具体的には、燃料噴射弁21の燃料噴射制御を行う噴射信号、点火プラグ36の点火制御を行う点火信号、スロットルバルブ53のスロットルバルブ開度制御を行うスロットルバルブ開度信号など出力信号である。
The ECU 7 outputs various output signals based on these input signals and various maps such as a fuel injection amount map based on the intake air amount and the accelerator opening stored in the
また、ECU7は、上記入力信号や出力信号の入出力を行う入出力部(I/O)71と、処理部72と、燃料噴射量マップなどの各種マップなどを格納する記憶部73とにより構成されている。処理部72は、メモリおよびCPU(Central Processing Unit)により構成されている。この処理部72は、少なくとも吸入空気量積算手段である吸入空気量積算部74と、酸素濃度取得手段である酸素濃度取得部75と、燃料供給制御手段である燃料噴射制御部76とを有し、メモリおよびCPU(Central Processing Unit)により構成されている。処理部72は、内燃機関1の運転方法などに基づくプログラムをメモリにロードして実行することにより、この内燃機関1の運転方法などを実現させるものであっても良い。また、記憶部73は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ROM(Read Only Memory)のような読み出しのみが可能な不揮発性のメモリ、あるいはRAM(Random Access Memory)のような読み書きが可能な揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
The ECU 7 includes an input / output unit (I / O) 71 that inputs and outputs the input signal and output signal, a
次に、実施例にかかる内燃機関1の運転方法について説明する。図2は、実施例にかかる内燃機関の運転方法の動作フローを示す図である。図3は、内燃機関の運転状態を示す図である。図4は、排気ガス浄化触媒の状態を示す図である。まず、図2に示すように、ECU7の処理部72は、内燃機関1の運転状態がフューエルカット状態であるか否かを判断する(ステップST1)。ここで、フューエルカット状態とは、燃料噴射弁21による燃料の噴射を停止する状態をいう。このフューエルカット状態は、図3に示すように、例えばアクセルペダルから足を離し、アクセル開度が減少あるいは0となった場合などに、発生するものである。このフューエルカット状態時には、同図に示すように、フューエルカットフラグがOFFからONとなる。また、フューエルカット状態では、通常実施例にかかる内燃機関1を搭載した車両が減速し、停止する。なお、処理部72は、内燃機関1の運転状態がフューエルカット状態となるまで、上記ステップST1を繰り返す。
Next, a method for operating the
次に、ECU7の処理部72は、図2に示すように、内燃機関1の運転状態がフューエルカット状態であると判断すると、内燃機関1の運転状態がアイドル状態となったか否かを判断する(ステップST2)。つまり、処理部72は、内燃機関1の運転状態がフューエルカット状態からアイドル状態に移行したか否かを判断する。ここで、アイドル状態とは、内燃機関1を低回転(例えば、400〜800rpm程度)に維持する状態をいう。このアイドル状態は、図3に示すように、アクセルペダルから足を離し、アクセル開度が0となり、この実施例1にかかる内燃機関1を搭載した車両が停止した場合などに、発生するものである。このアイドル状態時には、同図に示すように、アイドルフラグがOFFからONとなる。なお、フューエルカットフラグは、アイドルフラグがOFFからONになる前に、ONからOFFとなる。また、処理部72は、内燃機関1の運転状態がアイドルフューエルカット状態からアイドル状態に移行するまで、上記ステップST1,ST2を繰り返す。
Next, as illustrated in FIG. 2, when the
次に、処理部72の燃料噴射制御部76は、図2に示すように、処理部72が内燃機関1の運転状態がアイドル状態となったと判断すると、アイドル時リッチ制御を開始する(ステップST3)。ここでは、燃料噴射制御部76は、燃料噴射制御のうち、アイドル時リッチ制御を開始する。つまり、アイドル状態となった時T1から燃料噴射弁21により燃料噴射量Q=Q1の燃料が噴射を開始し、内燃機関1への燃料の供給を開始する。なお、この燃料噴射量Q1は、空燃比が理論空燃比よりもリッチ側となるように、検出された吸入空気量などに基づいて決定されるものである。
Next, as shown in FIG. 2, when the
次に、処理部72の吸入空気量積算部74は、燃料噴射制御部76によりアイドル時リッチ制御の開始からの吸入空気量の積算を開始する(ステップST4)。ここでは、吸入空気量積算部74は、エアフロメータ52により検出され、ECU7に出力された吸入空気量を取得し、順次積算する。
Next, the intake air
次に、処理部72の吸入空気量積算部74は、積算吸入空気量Sが所定空気量S1以上であるか否かを判断する(ステップST5)。ここで、所定空気量S1とは、排気ガス浄化触媒61の大部分が触媒リッチ状態となり、内燃機関1の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行した際に、HCを十分に浄化することができなくなる積算吸入空気量である。従って、吸入空気量算出部74は、アイドル時リッチ制御中に、排気ガス浄化触媒61がHCを十分に浄化することができなくなったか否かを判断する。なお、吸入空気量積算部74は、積算吸入空気量Sが所定空気量S1以上となるまで、取得された吸入空気量を積算し続ける(ステップST4)。
Next, the intake air
次に、処理部72の酸素濃度取得部75は、酸素濃度Vを取得する(ステップST6)。ここでは、酸素濃度取得部74により検出された排気ガス浄化触媒61を通過した排気ガスの酸素濃度Vを取得する。
Next, the oxygen
次に、処理部72の酸素濃度取得部75は、取得された酸素濃度Vが目標酸素濃度V1を超えるか否か、すなわちV>V1であるか否かを判断する(ステップST7)。ここで、目標酸素濃度V1とは、例えば0とする。これは、排気ガス浄化触媒61が排気ガスに対して十分な浄化能力を有する場合は、この排気ガスに含まれる酸素が排気ガスを浄化する際に、この排気ガス浄化触媒61においてすべて用いられるためである。
Next, the oxygen
次に、処理部72の燃料噴射制御部76は、酸素濃度取得部75により取得された酸素濃度Vが目標酸素濃度V1を超える、すなわち排気ガス浄化触媒61の下流側における排気ガスに酸素が含まれると判断されると、内燃機関1に供給する燃料を増加する(ステップST8)。ここでは、燃料噴射制御部76は、酸素濃度Vが目標酸素濃度V1を超えており、かつ積算吸入空気量Sが所定空気量S1以上である時T2から燃料噴射弁21により内燃機関1に噴射される燃料噴射量QをQ1からQ2に増加し(Q2>Q1)、この増加した燃料噴射量Q2の燃料の噴射を開始し、内燃機関1に燃料を供給する。そして、燃料噴射制御部76は、酸素濃度取得部75により取得された酸素濃度Vが目標酸素濃度V1以下である、すなわち排気ガス浄化触媒61の下流側における排気ガスに酸素が含まれないと判断されるまで、燃料噴射量Q2の燃料の噴射を維持し、内燃機関1への増加した燃料の供給を維持する。
Next, the fuel
これにより、図3に示すように、積算吸入空気量Sが所定空気量S1以上であり、かつ酸素濃度Vが目標酸素濃度V1を超えている際に、内燃機関1に供給される燃料を増加する場合(同図B)は、従来の増加としない場合(同図C)と比較して、排気ガス浄化触媒61の下流側における排気ガスの酸素濃度Vを目標酸素濃度V1まで早期に減少させることができる。つまり、内燃機関1に供給される燃料を増加する場合は、従来の増加としない場合と比較して、アイドル時リッチ制御を早期に修了することができる。
As a result, as shown in FIG. 3, when the integrated intake air amount S is equal to or greater than the predetermined air amount S1 and the oxygen concentration V exceeds the target oxygen concentration V1, the fuel supplied to the
次に、処理部72の燃料噴射制御部76は、酸素濃度取得部75により取得された酸素濃度Vが目標酸素濃度V1以下であると判断されると、アイドル時リッチ制御を終了する(ステップST9)。そして、燃料噴射制御部76は、アイドル時リッチ制御を終了し、取得される酸素濃度Vおよび目標酸素濃度V1に基づくフィードバック制御を開始する。つまり、燃料噴射制御部76は、アイドル時リッチ制御を終了した時T3から、燃料噴射量Qを燃料噴射量Q2から燃料供給量Q1よりも少ない燃料噴射量Q3に減少して、内燃機関1に供給する。これ以後、燃料噴射制御部76は、取得される酸素濃度Vが目標酸素濃度V1となるように内燃機関1に供給する燃料をフィードバック制御、すなわち通常アイドル制御を行う。
Next, when it is determined that the oxygen concentration V acquired by the oxygen
処理部72の燃料噴射制御部76がアイドル時リッチ制御を終了し、通常アイドル制御に移行した直後には、図4に示すように、排気ガス浄化触媒61は、上流側から触媒床温が上昇した状態のまま、上流側が酸素過多の触媒リーン状態となる。このような状態における排気ガス浄化触媒61は、下流側の触媒床温が低いまま、下流側が酸素過多の触媒リーン状態における浄化能力よりも高くなり、浄化能力を回復することができる。つまり、早期にアイドル時リッチ制御を終了することで、低下した浄化能力を早期に回復することができる。
Immediately after the fuel
以上のことから、この発明にかかる内燃機関の制御装置では、図3に示すように、従来の内燃機関の制御装置よりも早期にアイドル時リッチ制御を終了することができるので、内燃機関1の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行した時T4において、通常アイドル制御へ移行できている。従って、この発明にかかる内燃機関1では、排気ガス浄化触媒61がHCを十分に浄化することができるため、排気ガス浄化触媒61を通過した排気ガスに含まれるHC量を従来の内燃機関(同図E)と比較して、十分に浄化することができる(同図D)。これにより、内燃機関1の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行しても、排気ガスを十分に浄化することができる。
From the above, in the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, as shown in FIG. 3, the idling rich control can be completed earlier than the conventional control apparatus for an internal combustion engine. When the operating state shifts from the idle state to the accelerated state, the normal idle control can be shifted at T4. Therefore, in the
なお、排気ガス浄化触媒61は、触媒床温によって浄化能力が変化するものである。例えば、排気ガス浄化触媒61の浄化能力は、触媒床温が低いと低下する。つまり、排気ガス浄化触媒61の触媒床温が低い状態で、アイドル時リッチ制御を行い、排気ガス浄化触媒61の大部分が触媒リッチ状態となると、HCを十分に浄化することがさらに困難となる虞がある。そこで、上記実施例において、排気ガス浄化触媒61の触媒床温が低いほど、所定空気量を小さくしても良い。具体的には、処理部72の吸入空気量積算部74は、この触媒床温に影響を与える上記冷却水の水温を取得して、取得された水温から予測される触媒床温が低ければ低いほど、所定空気量を小さくしても良い。
The exhaust
以上のように、この発明にかかる内燃機関の制御装置では、排気ガス浄化触媒の触媒床温が低いほど、所定空気量を小さくすることで、排気ガス浄化触媒61のうち触媒リッチ状態となる部分を少なくする。従って、排気ガス浄化触媒61によりHCを十分に浄化することできなくなる前に、早期にアイドル時リッチ制御を終了することができる。これにより、排気ガス浄化触媒61は、内燃機関1の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行しても、排気ガスを確実に浄化することができる。
As described above, in the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the portion of the exhaust
なお、排気ガス浄化触媒61の触媒床温は、排気ガス浄化触媒61の触媒床温を直接取得しても良い。また、冷却水の水温の代わりに、この触媒床温に影響を与える吸入空気量の吸気温を取得して、触媒床温を予測してもよい。
The catalyst bed temperature of the exhaust
以上のように、この発明にかかる内燃機関の制御装置および運転方法は、アイドル時リッチ制御を行う際に有用であり、特に、内燃機関の運転状態がアイドル状態から加速状態に移行しても、排気ガスを十分に浄化するのに適している。 As described above, the control device and the operation method for the internal combustion engine according to the present invention are useful when performing the rich control during idling, and in particular, even if the operation state of the internal combustion engine shifts from the idle state to the acceleration state, Suitable for fully purifying exhaust gas.
1 内燃機関
2 燃料供給装置
21 燃料噴射弁
22 燃料タンク
23 低圧燃料ポンプ
3 内燃機関本体
30a〜d 気筒
31 シリンダブロック
32 シリンダヘッド
33 ピストン
34 コンロッド
35 クランクシャフト
36 点火プラグ
37 吸気ポート
38 排気ポート
39 クランク角度センサ
4 バルブ装置
41 吸気バルブ
42 排気バルブ
43 インテークカムシャフト
44 エキゾーストカムシャフト
45 吸気バルブタイミング機構
46 インテークカムポジションセンサ
5 吸気経路
51 エアクリーナ
52 エアフロメータ
53 スロットルバルブ
6 排気経路
61 排気ガス浄化触媒
62 排気通路
63 A/Fセンサ
64 O2センサ
7 ECU
71 入出力部
72 処理部
73 記憶部
74 吸入空気量積算部(吸入空気量積算手段)
75 酸素濃度取得部(酸素濃度取得手段)
76 燃料噴射制御部(燃料供給制御手段)
8 アクセルペダルセンサ
DESCRIPTION OF
71 Input /
75 Oxygen concentration acquisition unit (oxygen concentration acquisition means)
76 Fuel injection control unit (fuel supply control means)
8 Accelerator pedal sensor
Claims (4)
前記アイドル時リッチ制御の開始からの吸入空気量を積算する吸入空気量積算手段と、
前記排気ガス浄化触媒の下流側における排気ガスの酸素濃度を取得する酸素濃度取得手段と、
前記内燃機関への燃料の供給を制御する燃料供給制御手段と、
を備え、
前記燃料供給制御手段は、前記アイドル時リッチ制御時に、前記積算された積算吸入空気量が所定空気量以上で、かつ前記取得された酸素濃度が目標酸素濃度を超える際に、前記供給する燃料を増加することを特徴とする内燃機関の制御装置。 In the control device for an internal combustion engine that performs rich control during idling that controls the air-fuel ratio to the rich side when the operating state shifts from the fuel cut state to the idle state,
Intake air amount integration means for integrating the intake air amount from the start of the idling rich control;
Oxygen concentration acquisition means for acquiring the oxygen concentration of the exhaust gas on the downstream side of the exhaust gas purification catalyst;
Fuel supply control means for controlling the supply of fuel to the internal combustion engine;
With
The fuel supply control means supplies the fuel to be supplied when the integrated cumulative intake air amount is equal to or greater than a predetermined air amount and the acquired oxygen concentration exceeds a target oxygen concentration during the idling rich control. A control device for an internal combustion engine characterized by increasing.
前記アイドル時リッチ制御の開始からの吸入空気量を算出する手順と、
前記酸素濃度を取得する手順と、
前記積算された積算吸入空気量が所定空気量以上で、かつ前記取得された酸素濃度が目標酸素濃度を超える際に、前記内燃機関に供給する燃料を増加する手順と、
前記増加した燃料を前記内燃機関に供給する手順と、
を含むことを特徴とする内燃機関の運転方法。
In the operation method of the internal combustion engine that performs rich control at idling that controls the air-fuel ratio to the rich side when the operation state shifts from the fuel cut state to the idle state,
A procedure for calculating an intake air amount from the start of the idling rich control;
Obtaining the oxygen concentration;
A procedure for increasing the amount of fuel supplied to the internal combustion engine when the integrated cumulative intake air amount is equal to or greater than a predetermined air amount and the acquired oxygen concentration exceeds a target oxygen concentration;
Supplying the increased fuel to the internal combustion engine;
A method for operating an internal combustion engine comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006009130A JP2007192061A (en) | 2006-01-17 | 2006-01-17 | Control device and operation method for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101614616A (en) * | 2008-06-27 | 2009-12-30 | Gm全球科技运作股份有限公司 | Be used for detecting the method for the fault of air system of internal combustion engines |
-
2006
- 2006-01-17 JP JP2006009130A patent/JP2007192061A/en active Pending
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| CN101614616A (en) * | 2008-06-27 | 2009-12-30 | Gm全球科技运作股份有限公司 | Be used for detecting the method for the fault of air system of internal combustion engines |
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