JP2007120389A - Internal combustion engine and control method thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】触媒の過昇温を回避しつつ、広範なトルクダウン制御に適用できる制御手段を提供する。
【解決手段】エンジン1は、燃焼室26に供給する空気量を制御するスロットル弁42と、燃焼室26に供給する燃料の量を制御する燃料噴射弁20と、スロットル弁42および燃料噴射弁20を制御するECU8とを備える。ECU8は、燃料増量中にエンジン1の回転数を制限する際には、空気の供給量を減少させることによってこれを行い、通常モード、すなわち負荷が比較的小さい場合にエンジン1の回転数を制限する際には、燃料の供給を停止することによってこれを行う。
【選択図】図2Provided is a control means that can be applied to a wide range of torque-down control while avoiding excessive temperature rise of a catalyst.
An engine (1) includes a throttle valve (42) for controlling the amount of air supplied to a combustion chamber (26), a fuel injection valve (20) for controlling the amount of fuel supplied to the combustion chamber (26), a throttle valve (42), and a fuel injection valve (20). ECU8 which controls these. When the ECU 8 limits the rotational speed of the engine 1 during fuel increase, this is done by reducing the amount of air supplied, limiting the rotational speed of the engine 1 in the normal mode, that is, when the load is relatively small. This is done by stopping the fuel supply.
[Selection] Figure 2
Description
この発明は、内燃機関およびその制御方法に係る。 The present invention relates to an internal combustion engine and a control method thereof.
内燃機関、特に排気系に三元触媒を用いる車両のガソリンエンジンにおいては、エンジン内に導入される空気および燃料の供給量制御にて、一般的に、空気と燃料との比(空燃比)を理論空燃比に保つような制御が行なわれている。理論空燃比とは、燃料が完全燃焼した場合に、燃料も空気中の酸素も残らない空燃比のことを指す。 In an internal combustion engine, in particular, a gasoline engine of a vehicle that uses a three-way catalyst in an exhaust system, the ratio of air to fuel (air-fuel ratio) is generally set by controlling the supply of air and fuel introduced into the engine. Control is performed to keep the stoichiometric air-fuel ratio. The stoichiometric air-fuel ratio refers to an air-fuel ratio in which neither fuel nor oxygen in the air remains when the fuel is completely burned.
この様なエンジンでも、例外的には、エンジンの負荷が高い場合(高負荷時)に出力を確保する目的や、未燃ガソリンを発生させて排気系の触媒まで到達させ、これによって触媒を冷却する目的のために、燃料噴射量を理論空燃比相当量より増加する制御が行われる。なお、この場合、燃料が理論空燃比よりも多いので、空気中の酸素は排気ガス中にほとんど残らず、酸素と燃料との触媒上での反応は鈍く、触媒が過熱することは無い。
一方、エンジンの過回転を防止してエンジンを損傷から保護する目的や、車両のスピード超過時に減速する目的等で、燃料カットによりトルクダウンを行なう制御が知られており、更にその改良案も幾つか提案されていた。例えば、車両のオーバースピード時に燃料カットを行なうと、燃料カット前は燃料成分を含んだ排気ガスが触媒に流れ、触媒に燃料成分が付着し、燃料カット後は多量の酸素が触媒に供給される。このため、反応による過昇温により触媒に熱劣化が生じる。この問題を回避するために燃料カットと吸入空気量の減量制御を併用することが提案されていた。
このような内燃機関およびその制御方法の例は、特許文献1に開示される。
Even in such an engine, exceptionally, when the engine load is high (high load), the purpose is to secure output, or unburned gasoline is generated to reach the exhaust system catalyst, thereby cooling the catalyst. For this purpose, control is performed to increase the fuel injection amount from the stoichiometric air-fuel ratio equivalent amount. In this case, since the fuel is larger than the stoichiometric air-fuel ratio, almost no oxygen in the air remains in the exhaust gas, the reaction between oxygen and fuel on the catalyst is slow, and the catalyst does not overheat.
On the other hand, for the purpose of protecting the engine from damage by preventing over-rotation of the engine, and for the purpose of decelerating when the vehicle speed is exceeded, there is a known control for torque reduction by fuel cut. Was proposed. For example, if the fuel is cut when the vehicle is overspeed, the exhaust gas containing the fuel component flows to the catalyst before the fuel cut, the fuel component adheres to the catalyst, and a large amount of oxygen is supplied to the catalyst after the fuel cut. . For this reason, thermal deterioration occurs in the catalyst due to excessive temperature rise due to the reaction. In order to avoid this problem, it has been proposed to use both fuel cut and intake air amount reduction control.
An example of such an internal combustion engine and its control method is disclosed in Patent Document 1.
特許文献1に開示される内燃機関の制御装置は、排気浄化用触媒の温度をセンサによって測定し、これを制御に用いる。過回転防止やオーバースピード防止を行う際には、触媒温度が低ければ燃料をカットし、触媒温度が高ければ吸入空気量の減量制御を行う。このように、エンジンをトルクダウンさせる場合に、燃料をカットするか空気を減少させるかの切り分けを、触媒温度によって行うものである。 The control device for an internal combustion engine disclosed in Patent Document 1 measures the temperature of the exhaust purification catalyst with a sensor and uses it for control. When preventing overspeed or overspeed, if the catalyst temperature is low, the fuel is cut, and if the catalyst temperature is high, the intake air amount is controlled to decrease. As described above, when the engine is torque-down, the fuel temperature is cut or the air is reduced depending on the catalyst temperature.
エンジンのトルクダウン制御は、従来より、エンジンの過回転防止や車両のオーバースピード防止以外の目的でも使用されていた。例としては、運転者のアクセルペダルのオフ操作に基づく燃料カット制御が挙げられる。しかしながら、前述のペダルオフ操作に基づく制御に対しては、空燃比の急変が生じるため、特許文献1と同様の課題、すなわち触媒の熱劣化や溶損が懸念される。
ここで、吸入空気量の減量制御と燃料カット制御を使い分け、採用することは有効と考えられるが、特許文献1に開示された制御を利用すると、新たに失火が発生する場合も生じる。失火が発生すると、エンジンの燃焼室に導入された燃料および空気の混合気が反応(燃焼)せず、混合気が排気系触媒まで流れ、触媒上で反応する。この反応熱によって、触媒が劣化したり、溶損したりする可能性がある。
Engine torque-down control has been used for purposes other than preventing engine overspeed and vehicle overspeed. An example is fuel cut control based on a driver's accelerator pedal off operation. However, since the air-fuel ratio suddenly changes with respect to the control based on the pedal-off operation described above, there is a concern that the same problem as in Patent Document 1, that is, thermal deterioration and melting damage of the catalyst.
Here, it is considered effective to selectively use and reduce the intake air amount reduction control and the fuel cut control. However, if the control disclosed in Patent Document 1 is used, a misfire may newly occur. When misfire occurs, the fuel / air mixture introduced into the combustion chamber of the engine does not react (combust), and the mixture flows to the exhaust system catalyst and reacts on the catalyst. This heat of reaction may cause the catalyst to deteriorate or melt.
前述の失火が発生する場合を詳述する。高速走行や上り坂走行を続け触媒温度が高い状態となっている時に、下り坂にさしかかった場合が該当する。下り坂に入った後、車両のスピードが上がり始めると、運転者は通常アクセルペダルを離し、アクセルペダルが大きく戻されることで、いわゆるエンジンブレーキのために、トルクダウン制御が実行される。前述の状況に特許文献1の技術に適用すると、触媒温度が高いため、空気量を減少させる制御が選択される。この場合、軽負荷なので燃料及び吸入空気量は小さいが、ここでさらに空気量を減少させる制御が行われると、混合気の量が極端に少なくなり、失火が発生しやすくなる。この状態では、混合気の量は燃焼室に供給されるものとしては少ないが、通常、燃焼後に燃焼室より排出される排気ガスに含まれるHCの量と比較すると多く、触媒上で反応すれば過熱を引起こす。 The case where the aforementioned misfire occurs will be described in detail. A case where the vehicle is approaching a downhill when the catalyst temperature is high while continuing high speed traveling or uphill traveling is applicable. When the speed of the vehicle starts to increase after entering the downhill, the driver normally releases the accelerator pedal, and the accelerator pedal is largely returned, so that torque reduction control is executed for so-called engine braking. When the technique of Patent Document 1 is applied to the above-described situation, since the catalyst temperature is high, control for reducing the amount of air is selected. In this case, since the load is light, the amount of fuel and intake air is small. However, if the control for further reducing the amount of air is performed here, the amount of air-fuel mixture becomes extremely small, and misfires are likely to occur. In this state, the amount of the air-fuel mixture is small as being supplied to the combustion chamber, but is usually larger than the amount of HC contained in the exhaust gas discharged from the combustion chamber after combustion, and if it reacts on the catalyst. Causes overheating.
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、触媒の過昇温を回避しつつ、広範なトルクダウン制御に適用できる制御手段を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a control means that can be applied to a wide range of torque-down controls while avoiding excessive temperature rise of the catalyst.
上述の問題点を解決するため、この発明に係る内燃機関は、燃料を空気と混合して燃焼させることによって出力を得る、内燃機関であって、燃料を供給し、供給量は可変である、燃料供給手段と、空気を供給し、供給量は可変である、空気供給手段と、燃料供給手段および空気供給手段を制御する、制御手段とを備え、制御手段は、高負荷時における制御と、それ以外の場合における制御とを選択的に実行するとともに、所定の入力に応じて、内燃機関の回転数を制限する制御を行う内燃機関において、高負荷時の場合は、回転数を制限する制御は、空気の供給量が減少するよう空気供給手段を制御するものであり、高負荷時以外の場合は、回転数を制限する制御は、燃料の供給を停止するよう燃料供給手段を制御するものであることを特徴とする。
制御手段は、高負荷時に内燃機関の回転数を制限する際には、空気の供給量を減少させることによってこれを行い、それ以外の場合に内燃機関の回転数を制限する際には、燃料の供給を停止することによってこれを行う。
In order to solve the above-described problems, an internal combustion engine according to the present invention is an internal combustion engine that obtains an output by mixing and burning fuel with air, supplying fuel, and a supply amount being variable. A fuel supply means; and air supply means for supplying air, the supply amount being variable, and a control means for controlling the fuel supply means and the air supply means. In an internal combustion engine that selectively executes control in other cases and performs control to limit the rotational speed of the internal combustion engine in accordance with a predetermined input, control for limiting the rotational speed when the load is high Is to control the air supply means so that the amount of air supply is reduced, and the control for limiting the rotation speed is to control the fuel supply means so as to stop the fuel supply when the load is not high. It is characterized by To.
The control means performs this by reducing the amount of air supply when limiting the rotational speed of the internal combustion engine at high loads, and otherwise restricts the fuel when limiting the rotational speed of the internal combustion engine. Do this by stopping the supply.
内燃機関は、車両用の内燃機関であり、所定の入力は、内燃機関の回転数および車両の速度を含み、回転数を制限する制御は、回転数が所定の回転数より大きい場合、または、速度が所定の速度より大きい場合に行われることを特徴としてもよい。
高負荷時における制御は、空気の供給量の燃料の供給量に対する比率が所定比率より小さくなるように、燃料供給手段および空気供給手段の少なくとも一方を制御するものであり、高負荷時以外の場合における制御は、空気の供給量の燃料の供給量に対する比率が所定比率を維持するように、燃料供給手段および空気供給手段の少なくとも一方を制御するものであることを特徴としてもよい。
The internal combustion engine is an internal combustion engine for a vehicle, and the predetermined input includes the rotational speed of the internal combustion engine and the speed of the vehicle, and the control for limiting the rotational speed is performed when the rotational speed is greater than the predetermined rotational speed, or This may be performed when the speed is higher than a predetermined speed.
The control at the time of high load is to control at least one of the fuel supply means and the air supply means so that the ratio of the air supply amount to the fuel supply amount is smaller than a predetermined ratio. The control in may be characterized in that at least one of the fuel supply means and the air supply means is controlled so that the ratio of the air supply amount to the fuel supply amount maintains a predetermined ratio.
また、この発明に係る内燃機関の制御方法は、燃料を空気と混合して燃焼させることによって出力を得る、内燃機関の制御方法であって、燃料および空気の供給量は可変であり、空気の供給量の燃料の供給量に対する比率が所定比率を維持するように、燃料および空気の少なくとも一方の供給量を制御する、通常モードの制御と、空気の供給量の燃料の供給量に対する比率が所定比率より小さくなるように、燃料および空気の少なくとも一方の供給量を制御する、燃料増量モードの制御とを選択的に実行するとともに、所定の条件に応じて、内燃機関の回転数を制限する制御を行う内燃機関の制御方法において、通常モードである場合は、回転数を制限する制御は、燃料の供給を停止するものであり、燃料増量モードである場合は、回転数を制限する制御は、空気の供給量を減少させるものであることを特徴とする。
この内燃機関の制御方法では、燃料増量中に内燃機関の回転数を制限する際には、空気の供給量を減少させることによってこれを行い、通常時に内燃機関の回転数を制限する際には、燃料の供給を停止することによってこれを行う。
The control method for an internal combustion engine according to the present invention is a control method for an internal combustion engine that obtains an output by mixing and burning fuel with air, the supply amount of fuel and air being variable, Control of the normal mode in which at least one of the supply amount of fuel and air is controlled so that the ratio of the supply amount to the fuel supply amount maintains a predetermined ratio, and the ratio of the air supply amount to the fuel supply amount is predetermined. Control that selectively controls at least one of the supply amount of fuel and air so as to be smaller than the ratio, and control of the fuel increase mode, and that controls the rotational speed of the internal combustion engine according to a predetermined condition In the control method of the internal combustion engine that performs the control, the control for limiting the rotational speed is to stop the fuel supply when in the normal mode, and the rotational speed is to be stopped in the fuel increase mode. Control limit to is characterized in that it is intended to reduce the amount of air supply.
In this control method for an internal combustion engine, when the number of revolutions of the internal combustion engine is limited during fuel increase, this is done by reducing the amount of air supplied, and when the number of revolutions of the internal combustion engine is limited during normal times. Do this by stopping the fuel supply.
内燃機関は、車両用の内燃機関であり、所定の条件は、内燃機関の回転数が所定の回転数より大きいこと、および、車両の速度が所定の速度より大きいことの少なくとも一方が成り立つことであることを特徴としてもよい。 The internal combustion engine is an internal combustion engine for a vehicle, and the predetermined condition is that at least one of the rotational speed of the internal combustion engine being greater than the predetermined rotational speed and the vehicle speed being greater than the predetermined speed is satisfied. It may be characterized by being.
この発明によれば、通常時、すなわち高負荷でない場合に内燃機関の回転数を制限する際には、燃料の供給を停止することによってこれを行うので、失火によって燃料と空気の混合気が燃焼室から吐出される事態を回避することができる。 According to the present invention, when the rotational speed of the internal combustion engine is limited during normal times, that is, when the load is not high, this is done by stopping the supply of fuel, so that the mixture of fuel and air is burned by misfire. The situation of being discharged from the chamber can be avoided.
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
図1に、この実施の形態1に係るエンジン1を示す。エンジン1は、車両用の内燃機関であり、ガソリンエンジンである。エンジン1は、エンジン本体2と、エンジン本体2に空気を供給する空気供給手段である吸気装置4と、エンジン本体2から排出されるガスを外部に排出する排気装置6と、エンジン1を制御する制御手段であるECU(電子制御装置)8とを備える。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows an engine 1 according to the first embodiment. The engine 1 is an internal combustion engine for a vehicle and is a gasoline engine. The engine 1 controls the engine body 2, an intake device 4 that is air supply means for supplying air to the engine body 2, an
吸気装置4は、吸入空気に含まれる異物を取り除くエアクリーナ40と、エンジン本体2に供給する空気量を制御するスロットル弁42とを備える。また、吸気装置4には、エンジン本体2に供給する空気量を検出するエアフローメータ44が取り付けられている。
排気装置6は触媒コンバータ60を含み、触媒コンバータ60の内部には触媒62が設置される。触媒62は、エンジン本体2からの排気ガス中に含まれる一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、および窒素酸化物(NOx)を低減させるものであり、三元触媒が用いられる。なお、本実施形態における三元触媒は酸素吸蔵機能を有する。すなわち、排気ガス中に含まれる酸素の割合が多い(排気リーン状態)時には、一部の酸素を三元触媒内に吸蔵し、排気ガス中に含まれる酸素の割合が少ない(排気リッチ状態)時は、三元触媒は自身に吸蔵した酸素を放出する。三元触媒は、混合気が理論空燃比を有する時の排気ガスに対して浄化性能が最も効率的に機能するため、排気ガスに含まれる酸素の量の変動に対し、酸素吸蔵機能により自身が酸素を吸蔵・放出することにより、浄化性能を維持する。また、排気装置6には、排気ガスの組成を検出する空燃比センサ64が取り付けられる。空燃比センサ64は、たとえば酸素濃度を検出するO2センサである。
The intake device 4 includes an air cleaner 40 that removes foreign matters contained in the intake air, and a throttle valve 42 that controls the amount of air supplied to the engine body 2. An air flow meter 44 that detects the amount of air supplied to the engine body 2 is attached to the intake device 4.
The
エンジン本体2は、たとえば周知の車両用ガソリンエンジンと同様の構成である。図1の例では、燃料と空気とを反応させ燃焼させる燃焼室26と、吸入空気中に燃料を供給する燃料供給手段である、一つ以上の燃料噴射弁20を備える。燃料噴射弁20は、燃料の供給量を制御する。また、エンジン本体2は、吸気装置4から供給される空気と、燃料噴射弁20から供給される燃料との混合気に点火する、一つ以上のスパークプラグ22を備える。
さらに、エンジン本体2には、エンジン回転数を測定するためのエンジン回転センサである回転数検出器24が取り付けられている。
The engine body 2 has the same configuration as, for example, a well-known vehicle gasoline engine. In the example of FIG. 1, a combustion chamber 26 that causes fuel and air to react and burn, and one or more fuel injection valves 20 that are fuel supply means for supplying fuel into the intake air are provided. The fuel injection valve 20 controls the amount of fuel supplied. Further, the engine body 2 includes one or
Further, the engine body 2 is provided with a rotation speed detector 24 that is an engine rotation sensor for measuring the engine rotation speed.
ECU8は、エアフローメータ44、回転数検出器24、および空燃比センサ64に接続され、これらの出力を入力として受け取る。また、ECU8は、エンジン1の外部に設けられた、アクセルの開度(踏み角)を検出するアクセルセンサ80と、車両の速度を検出する速度センサ82とにも接続され、これらからの出力を入力として受け取る。
ECU8は、スロットル弁42に接続されてその開度を制御する。これによって、スロットル弁42を含む吸気装置4は、エンジン本体2に供給する空気の供給量を可変としている。さらにECU8は、燃料噴射弁20に接続されて噴射量を制御する。これによって、燃料噴射弁20は、エンジン本体2に供給する燃料の供給量を可変としている。
The ECU 8 is connected to the air flow meter 44, the rotation speed detector 24, and the air-
The ECU 8 is connected to the throttle valve 42 and controls its opening. Thus, the intake device 4 including the throttle valve 42 can vary the amount of air supplied to the engine body 2. Further, the ECU 8 is connected to the fuel injection valve 20 and controls the injection amount. Thereby, the fuel injection valve 20 makes the supply amount of the fuel supplied to the engine body 2 variable.
次に、この実施の形態1に係るエンジン1の動作について説明する。
吸気装置4から供給される空気および燃料噴射弁20から供給される燃料は、燃焼室26に導入され、スパークプラグ22によって点火され、燃焼・膨張して動力を発生する。この動力がエンジン本体2およびエンジン1の出力となる。燃焼後の排気ガスは排気装置6へと導かれ、触媒62によって浄化された後に外部に排出される。
Next, the operation of the engine 1 according to the first embodiment will be described.
The air supplied from the intake device 4 and the fuel supplied from the fuel injection valve 20 are introduced into the combustion chamber 26, ignited by the
次に、この実施の形態1に係るエンジン1の制御について説明する。
ECU8は、回転数検出器24にて検出されるエンジン回転数等により把握されるエンジン運転状態と、アクセルセンサ80の出力より把握されるアクセル踏み角とに基づき、スロットル弁の開度を制御する。また、エアフローメータ44により検出される吸入空気量と設定された空燃比に基づき燃料の供給量の制御を行なう。ここで、空燃比とは、供給される空気の質量の、供給される燃料の質量に対する比率(空燃比、A/F)であり、理論空燃比とは、燃料が完全燃焼すると、排気ガス中に燃料も酸素も残らない状態となる場合の空燃比のことを指す。理論空燃比は、たとえば14.6である。
Next, control of the engine 1 according to the first embodiment will be described.
The ECU 8 controls the opening degree of the throttle valve based on the engine operating state detected by the engine speed detected by the rotational speed detector 24 and the accelerator depression angle determined from the output of the accelerator sensor 80. . Further, the fuel supply amount is controlled based on the intake air amount detected by the air flow meter 44 and the set air-fuel ratio. Here, the air-fuel ratio is the ratio of the mass of air supplied to the mass of fuel supplied (air-fuel ratio, A / F). The stoichiometric air-fuel ratio is the amount of exhaust gas in the exhaust gas when the fuel is completely burned. The air-fuel ratio when no fuel or oxygen remains. The theoretical air-fuel ratio is 14.6, for example.
ECU8は、(A)通常モードの制御と、(B)燃料増量モードの制御とを選択的に切り替えて実行する。
(A)通常モードの制御.
通常モードの制御とは、負荷が比較的小さい場合の制御であり、空燃比を理論空燃比に維持する制御である。ECU8は、エアフローメータ44によって検出される空気の供給量を受け取り、これと理論空燃比から、対応する燃料の供給量を算出し、算出された供給量に応じて燃料噴射弁20を制御する。この制御は、たとえば燃料噴射弁20の噴射時間を変更するものであり、回転数検出器24によって検出される回転数にも応じてなされる。さらに、空燃比センサ64によって検出される排気ガスの組成に応じ、燃料噴射弁20の制御にフィードバックを行う。たとえば、排気ガス中の酸素濃度が所定値より高ければ燃料供給量を増加させ、そうでなければ燃料供給量を減少させる。
The ECU 8 selectively switches between (A) normal mode control and (B) fuel increase mode control.
(A) Normal mode control.
The normal mode control is control when the load is relatively small, and is control for maintaining the air-fuel ratio at the stoichiometric air-fuel ratio. The ECU 8 receives the air supply amount detected by the air flow meter 44, calculates the corresponding fuel supply amount from this and the theoretical air-fuel ratio, and controls the fuel injection valve 20 according to the calculated supply amount. This control is performed, for example, by changing the injection time of the fuel injection valve 20 and is also made according to the rotational speed detected by the rotational speed detector 24. Further, feedback is performed to control the fuel injection valve 20 in accordance with the composition of the exhaust gas detected by the air-
(B)燃料増量モードの制御.
燃料増量モードの制御とは、負荷が大きい場合(高負荷時)の制御であり、理論空燃比よりも多量の燃料を供給する制御である。具体的には、高負荷時には高い出力が要求されるため、出力を確保するために、出力がより大きくなる空燃比に近づける制御が行われる。これは、空燃比をリッチとする制御、すなわち空燃比を理論空燃比よりも小さくする制御である。理論上、理論空燃比とされた燃料及び空気の全量が完全に燃焼した場合、それ以上の酸素は無いため、燃料を増やしても燃焼に寄与せず、大きな出力は得られない。しかし、実際には、燃料及び空気(酸素)が全量燃焼することはありえないため、燃料を増量することにより空気(酸素)の利用率が上がり、大きな出力が得られる。目標となる空燃比は、たとえば出力が最大となる空燃比であり、これはたとえば12.5である。この際、空燃比センサ64の出力によるフィードバック制御は実施されない。
高負荷かどうかの判断は、たとえば、ECU8によって、アクセルセンサ80の出力に基づいて行われる。アクセルが所定量以上に踏み込まれている場合は高負荷であると判断される。
上記の運転状態に該当する場合は、燃料増量モードの制御が選択されるが、そうでない場合は通常モードの制御が選択される。
(B) Control of fuel increase mode.
The fuel increase mode control is control when the load is large (high load), and is control for supplying a larger amount of fuel than the stoichiometric air-fuel ratio. Specifically, since a high output is required at a high load, in order to ensure the output, control is performed so as to approach the air-fuel ratio at which the output becomes larger. This is control that makes the air-fuel ratio rich, that is, control that makes the air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. Theoretically, when the entire amount of fuel and air having the stoichiometric air-fuel ratio burns completely, there is no more oxygen, so even if the fuel is increased, it does not contribute to combustion and a large output cannot be obtained. However, in actuality, the fuel and air (oxygen) cannot be entirely burned, so increasing the amount of fuel increases the utilization rate of air (oxygen) and provides a large output. The target air-fuel ratio is, for example, the air-fuel ratio at which the output is maximized, which is 12.5, for example. At this time, feedback control based on the output of the air-
The determination as to whether the load is high is performed by the ECU 8 based on the output of the accelerator sensor 80, for example. When the accelerator is depressed more than a predetermined amount, it is determined that the load is high.
In the case of the above operation state, the control in the fuel increase mode is selected, but in the other case, the control in the normal mode is selected.
ECU8は、通常モードであるか、燃料増量モードであるかにかかわらず、所定の入力に応じてエンジン1の出力を減少(トルクダウン)させる制御、すなわち回転数を制限する制御を行う。
図2に、回転数を制限する制御のフローチャートを示す。
まず、ECU8は、回転数検出器24、アクセルセンサ80、速度センサ82より、エンジン回転数N、アクセル踏み角r、車両速度V等運転状態に関わる検出値を読み込む(ステップS1)。
次に、回転数検出器24からの出力として得られた回転数Nを、過回転の基準となる基準回転数N0と比較する(ステップS2)。
ステップS2においてN≦N0である場合、すなわち過回転でない場合には、ECU8は、速度センサ82からの出力として得られる車両速度Vを、オーバースピードの基準となる基準速度V0と比較する(ステップS3)。ここでV0は、アクセルセンサ80によって検出されるアクセル踏み角rの関数であり、この関数は予め決められている。
ステップS3において、V≦V0である場合、通常運転時トルクダウン制御を実施する条件を満たしているか、判断する(ステップS4)。通常運転時トルクダウン制御を実施する条件とは、本実施形態では、運転手が、エンジンブレーキによる減速を期待してアクセルペダルを離し、さらにエンジンストール(停止)の心配が無い状態であり、具体的には、車両速度(V0≧)V≧V1であり、かつ、アクセル踏み角r=0とする。
The ECU 8 performs control to reduce (torque down) the output of the engine 1 in accordance with a predetermined input, that is, control to limit the rotational speed, regardless of whether in the normal mode or the fuel increase mode.
FIG. 2 shows a flowchart of control for limiting the rotation speed.
First, the ECU 8 reads detection values relating to the operating state such as the engine speed N, the accelerator pedal angle r, and the vehicle speed V from the speed detector 24, the accelerator sensor 80, and the speed sensor 82 (step S1).
Next, the rotation speed N obtained as an output from the rotation speed detector 24 is compared with a reference rotation speed N0 that is a reference for overspeed (step S2).
When N ≦ N0 in step S2, that is, when there is no overspeed, the ECU 8 compares the vehicle speed V obtained as an output from the speed sensor 82 with a reference speed V0 that is a reference for overspeed (step S3). ). Here, V0 is a function of the accelerator depression angle r detected by the accelerator sensor 80, and this function is determined in advance.
In step S3, if V ≦ V0, it is determined whether or not the conditions for executing the torque reduction control during normal operation are satisfied (step S4). In this embodiment, the condition for executing the torque reduction control during normal operation is a state in which the driver releases the accelerator pedal in anticipation of deceleration by the engine brake, and there is no fear of engine stall (stop). Specifically, the vehicle speed (V0 ≧) V ≧ V1 and the accelerator depression angle r = 0.
ステップS2においてN>N0である場合、または、ステップS3においてV>V0である場合、または、ステップS4において通常運転時トルクダウン制御の実施条件を満たしている場合は、ECU8は、制御モードの判定を行う(ステップS5)。
ステップS5において通常モードである場合、ECU8は、燃料噴射弁20を制御し、これによって燃料の供給を停止する(ステップS6)。この場合、燃焼室26には燃料が供給されないので、燃焼が起こらず、エンジン1の回転数が抑制される。
ステップS5において燃料増量モードである場合、ECU8は、スロットル弁42を閉じ方向に制御し、これによって空気の供給量を減少させる(ステップS7)。この場合、吸入空気量の減少がエアフローメータ44によって検出されると、燃料増量モードに基づく空燃比を保つように、燃料の供給量が減少される。これによって、燃焼室に供給される混合気が抑制される。
If N> N0 in step S2, V> V0 in step S3, or if the conditions for executing the normal operation torque down control are satisfied in step S4, the ECU 8 determines the control mode. (Step S5).
If the normal mode is set in step S5, the ECU 8 controls the fuel injection valve 20, thereby stopping the fuel supply (step S6). In this case, since no fuel is supplied to the combustion chamber 26, combustion does not occur and the rotational speed of the engine 1 is suppressed.
When the fuel increase mode is set in step S5, the ECU 8 controls the throttle valve 42 in the closing direction, thereby reducing the air supply amount (step S7). In this case, when a decrease in the intake air amount is detected by the air flow meter 44, the fuel supply amount is decreased so as to maintain the air-fuel ratio based on the fuel increase mode. Thereby, the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is suppressed.
このように、実施の形態1に係るエンジン1において、ECU8は、高負荷時に相当する燃料増量モード中にエンジン1の回転数を制限する際には、スロットル弁を絞ることによってこれを行い、高負荷時以外の場合に相当する通常モード時、すなわち軽負荷状態から中負荷状態の場合にエンジン1の回転数を制限する際には、燃料の供給を停止することによってこれを行う。したがって、軽負荷のため燃焼室に供給される混合気が少量となっている状態で、さらにスロットル弁を絞るという制御が行われることがない。
このため、実施の形態1に係るエンジン1は、失火によって燃料と空気の混合気が燃焼室26から吐出される事態を回避できる。これによって、たとえば、触媒62の劣化や溶損を防ぐことができる。
また、通常運転時のトルクダウン制御を実施中である場合にもこのような制御を行うので、広範なトルクダウン制御において触媒の過昇温を回避することができる。
As described above, in the engine 1 according to the first embodiment, the ECU 8 restricts the rotation speed of the engine 1 during the fuel increase mode corresponding to a high load by performing a throttle valve throttle. This is done by stopping the supply of fuel when the engine 1 is limited in the normal mode corresponding to a case other than the load, that is, in the light load state to the medium load state. Therefore, the control of further reducing the throttle valve is not performed in a state where the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is small due to the light load.
For this reason, the engine 1 according to Embodiment 1 can avoid a situation in which a mixture of fuel and air is discharged from the combustion chamber 26 due to misfire. As a result, for example, deterioration and melting loss of the catalyst 62 can be prevented.
Further, since such control is performed even when torque down control during normal operation is being performed, it is possible to avoid excessive temperature rise of the catalyst in a wide range of torque down control.
なお、ステップS6において、燃料の供給が停止すると、燃焼室で燃焼がおこらず、吸入空気に含まれる酸素が触媒62に達するが、燃料がないため反応は起こらない。車両の運転状態について当てはめると、ステップS6が適用されるのは、下り坂によりエンジンが軽負荷状態にてオーバースピード防止を実行する場合、または、運転手がアクセルペダルを離す操作に基づき、いわゆるエンジンブレーキを行なう場合等が該当する。これらの運転状態では、直前の空燃比の制御は、通常モードであるため、触媒に多量の燃料が付着していることは無い。また、燃料の供給が停止した後、触媒62に直接空気が供給される状態では、三元触媒の酸素吸蔵機能により、触媒中に一部の酸素が吸蔵される。しかしながら、仮に、ステップS2、S3、S4における条件の変化により、燃料の供給が再開され、直後に燃料増量モードにより運転されたとしても、触媒が過熱することは無い。触媒上に付着する燃料とは異なり、触媒中に吸蔵された酸素の放出は徐々に行なわれ反応すること、また、直前の空気のみ供給される状態により触媒が冷却されていることによる。よって、触媒62の劣化や溶損は発生しない。 In step S6, when the supply of fuel is stopped, combustion does not occur in the combustion chamber, and oxygen contained in the intake air reaches the catalyst 62, but no reaction occurs because there is no fuel. When applying to the driving state of the vehicle, step S6 is applied when the engine performs overspeed prevention when the engine is lightly loaded due to a downhill, or based on an operation in which the driver releases the accelerator pedal. This applies when braking. In these operating states, the control of the air-fuel ratio immediately before is in the normal mode, so that a large amount of fuel does not adhere to the catalyst. Further, in a state where air is directly supplied to the catalyst 62 after the fuel supply is stopped, a part of oxygen is stored in the catalyst by the oxygen storage function of the three-way catalyst. However, even if the fuel supply is resumed due to the change in the conditions in steps S2, S3, and S4, and the operation is immediately performed in the fuel increase mode, the catalyst does not overheat. Unlike the fuel adhering to the catalyst, the oxygen stored in the catalyst is released and reacted gradually, and the catalyst is cooled by the state in which only the immediately preceding air is supplied. Therefore, the catalyst 62 is not deteriorated or melted.
また、ステップS5において、空気の供給量が減少すると、燃焼室26で燃え残った燃料が触媒62に達するが、酸素は燃焼室26ですべて消費されているため、触媒62上で反応することはない。ステップS1、S2における条件の変化によって空気の供給が再び増加する場合も、吸気装置4から供給される空気は燃料に対して適正(理論空燃比に対応する量か、それに近い量)であるため、燃焼室26でほとんどの酸素が消費されてしまい、大量の酸素が触媒62に達することはない。よって、触媒62の劣化や溶損は発生しない。 In step S5, when the amount of air supplied decreases, the fuel that remains unburned in the combustion chamber 26 reaches the catalyst 62. However, since all the oxygen is consumed in the combustion chamber 26, the reaction on the catalyst 62 does not occur. Absent. Even when the supply of air increases again due to a change in the conditions in steps S1 and S2, the air supplied from the intake device 4 is appropriate for the fuel (an amount corresponding to or close to the theoretical air-fuel ratio). Most of the oxygen is consumed in the combustion chamber 26, and a large amount of oxygen does not reach the catalyst 62. Therefore, the catalyst 62 is not deteriorated or melted.
すなわち、実施の形態1に係るエンジン1は、燃料の供給停止(酸素の一部が触媒62に到達)と、空気の供給量減少(燃料の一部が触媒62に到達)との繰り返しによって、触媒62上に燃料と酸素の両方が同時に存在するようになるという事態を回避できる。 That is, the engine 1 according to the first embodiment repeats the fuel supply stop (a part of oxygen reaches the catalyst 62) and the air supply amount decrease (a part of fuel reaches the catalyst 62). A situation in which both fuel and oxygen are simultaneously present on the catalyst 62 can be avoided.
上述の実施の形態1において、通常モードと燃料増量モードとは、アクセルセンサ80によって検出されるアクセルの開度に応じて切り替えられるが、これは他の基準によって切り替えられてもよい。たとえばスロットル弁42の開度を検出するセンサを設け、その出力を考慮してもよい。 In the above-described first embodiment, the normal mode and the fuel increase mode are switched according to the accelerator opening detected by the accelerator sensor 80, but this may be switched according to other criteria. For example, a sensor for detecting the opening degree of the throttle valve 42 may be provided and the output thereof may be taken into consideration.
また、上述の実施の形態1において、空燃比の調整は、エアフローメータ44より検出された空気量に基づき、燃料噴射弁20を制御することにより行なわれるが、特にこの形態に限定されるものではない。例えば、エンジン負荷又はアクセルペダルの踏み角に基づき、まず燃料の供給量を決定し、決定された燃料の供給量に対し、設定された空燃比となる吸入空気量が供給されるように、スロットル弁42が調整される形態としても良い。 In the first embodiment, the air-fuel ratio is adjusted by controlling the fuel injection valve 20 based on the amount of air detected by the air flow meter 44. However, the present invention is not particularly limited to this embodiment. Absent. For example, the fuel supply amount is first determined based on the engine load or the depression angle of the accelerator pedal, and the throttle air is supplied so that the intake air amount having the set air-fuel ratio is supplied to the determined fuel supply amount. The valve 42 may be adjusted.
また、上述の実施の形態1においては、燃料増量モードにおける空燃比を例えば12.5としたように、特定の空燃比を想定したが、燃料増量モードにおける空燃比は1つに限定されるものではない。例えば、燃料増量モードにおける空燃比を、通常モードにおける空燃比から出力が最大となる空燃比の間で複数定め、高負荷時の運転領域にて、エンジン負荷に応じて空燃比を切り替える制御を行っても良い。この場合に、トルクダウン制御の変更は必ずしも、通常モードと燃料増量モードとの間で行なう必要は無く、所定の空燃比をしきい値として、通常モード側の領域では、燃料カット制御を実行しても良い。燃料カットの直前に触媒に付着している燃料が僅かであるならば、燃料カットにより触媒に直接空気が供給されたとしても、付着した燃料の反応による触媒の昇温も少なく、触媒の際立った劣化や溶損を引起こすには至らない。 In the first embodiment, a specific air-fuel ratio is assumed such that the air-fuel ratio in the fuel increase mode is 12.5, for example. However, the air-fuel ratio in the fuel increase mode is limited to one. is not. For example, a plurality of air-fuel ratios in the fuel increase mode are determined between the air-fuel ratio in the normal mode and the air-fuel ratio at which the output is maximized, and control is performed to switch the air-fuel ratio according to the engine load in the operating range at high load May be. In this case, it is not always necessary to change the torque down control between the normal mode and the fuel increase mode, and the fuel cut control is executed in the normal mode region with a predetermined air-fuel ratio as a threshold value. May be. If there is a small amount of fuel adhering to the catalyst immediately before the fuel cut, even if air is directly supplied to the catalyst by the fuel cut, the temperature rise of the catalyst due to the reaction of the adhering fuel is small and the catalyst stands out. It does not lead to deterioration or erosion.
1 内燃機関(エンジン)、4 空気供給手段(吸気装置)、8 制御手段(ECU)、20 燃料供給手段(燃料噴射弁)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine (engine), 4 Air supply means (intake device), 8 Control means (ECU), 20 Fuel supply means (fuel injection valve).
Claims (5)
前記燃料を供給し、供給量は可変である、燃料供給手段と、
前記空気を供給し、供給量は可変である、空気供給手段と、
前記燃料供給手段および前記空気供給手段を制御する、制御手段と
を備え、
前記制御手段は、高負荷時における制御と、それ以外の場合における制御とを選択的に実行するとともに、所定の入力に応じて、前記内燃機関の回転数を制限する制御を行う
内燃機関において、
前記高負荷時の場合は、前記回転数を制限する制御は、前記空気の供給量が減少するよう前記空気供給手段を制御するものであり、
前記高負荷時以外の場合は、前記回転数を制限する制御は、前記燃料の供給を停止するよう前記燃料供給手段を制御するものである
ことを特徴とする、内燃機関。 An internal combustion engine that obtains output by mixing fuel with air and combusting,
Fuel supply means for supplying the fuel, the supply amount being variable;
Air supply means for supplying the air, the supply amount being variable;
Control means for controlling the fuel supply means and the air supply means,
In the internal combustion engine, the control means selectively executes control at high load and control in other cases, and performs control for limiting the rotation speed of the internal combustion engine according to a predetermined input.
In the case of the high load, the control for limiting the rotation speed is to control the air supply means so that the supply amount of the air is reduced.
An internal combustion engine characterized by controlling the fuel supply means so as to stop the supply of the fuel in the control other than the time of the high load.
前記所定の入力は、前記内燃機関の回転数および前記車両の速度を含み、
前記回転数を制限する制御は、前記回転数が所定の回転数より大きい場合、または、前記速度が所定の速度より大きい場合に行われる
ことを特徴とする、請求項1に記載の内燃機関。 The internal combustion engine is an internal combustion engine for a vehicle,
The predetermined input includes the rotational speed of the internal combustion engine and the speed of the vehicle,
The internal combustion engine according to claim 1, wherein the control for limiting the rotational speed is performed when the rotational speed is greater than a predetermined rotational speed or when the speed is greater than a predetermined speed.
前記高負荷時以外の場合における制御は、前記空気の供給量の前記燃料の供給量に対する比率が所定比率を維持するように、前記燃料供給手段および前記空気供給手段の少なくとも一方を制御するものである
ことを特徴とする、請求項1または2に記載の内燃機関。 The control at the time of the high load is to control at least one of the fuel supply unit and the air supply unit such that a ratio of the air supply amount to the fuel supply amount is smaller than the predetermined ratio.
The control in the case other than the time of the high load is to control at least one of the fuel supply means and the air supply means so that the ratio of the air supply amount to the fuel supply amount maintains a predetermined ratio. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal combustion engine is provided.
前記燃料および前記空気の供給量は可変であり、
前記空気の供給量の前記燃料の供給量に対する比率が所定比率を維持するように、前記燃料および前記空気の少なくとも一方の供給量を制御する、通常モードの制御と、
前記空気の供給量の前記燃料の供給量に対する比率が前記所定比率より小さくなるように、前記燃料および前記空気の少なくとも一方の供給量を制御する、燃料増量モードの制御と
を選択的に実行するとともに、
所定の条件に応じて、前記内燃機関の回転数を制限する制御を行う
内燃機関の制御方法において、
前記通常モードである場合は、前記回転数を制限する制御は、前記燃料の供給を停止するものであり、
前記燃料増量モードである場合は、前記回転数を制限する制御は、前記空気の供給量を減少させるものである
ことを特徴とする、内燃機関の制御方法。 A method for controlling an internal combustion engine, wherein an output is obtained by mixing fuel with air and burning it,
The supply amount of the fuel and the air is variable,
A control in a normal mode for controlling a supply amount of at least one of the fuel and the air so that a ratio of the supply amount of the air to the supply amount of the fuel maintains a predetermined ratio;
And selectively performing a fuel increase mode control for controlling at least one of the fuel and the air so that a ratio of the air supply to the fuel supply is smaller than the predetermined ratio. With
In a control method of an internal combustion engine that performs control for limiting the rotational speed of the internal combustion engine according to a predetermined condition,
In the normal mode, the control for limiting the rotational speed is to stop the fuel supply,
In the fuel increase mode, the control for limiting the rotational speed is to reduce the supply amount of the air.
前記所定の条件は、前記内燃機関の回転数が所定の回転数より大きいこと、および、前記車両の速度が所定の速度より大きいことの少なくとも一方が成り立つことである
ことを特徴とする、請求項4に記載の内燃機関の制御方法。 The internal combustion engine is an internal combustion engine for a vehicle,
The predetermined condition is that at least one of a rotational speed of the internal combustion engine larger than a predetermined rotational speed and a speed of the vehicle larger than a predetermined speed is satisfied. 5. A method for controlling an internal combustion engine according to 4.
Priority Applications (1)
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