CN117211982A - 内燃机的控制装置及内燃机的控制方法 - Google Patents

内燃机的控制装置及内燃机的控制方法 Download PDF

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Abstract

一种内燃机的控制装置及内燃机的控制方法，所述内燃机具备设置于排气通路的催化剂、向气缸供给燃料的燃料喷射阀、以及点火装置。控制装置控制燃料喷射阀的燃料喷射量及点火装置的点火正时。另外，控制装置执行：燃料供给处理，从燃料喷射阀向催化剂供给内燃机的燃料；和修正处理，在所设定的点火正时是迟的正时的情况下，与点火正时是早的正时的情况相比，使在燃料供给处理中向催化剂供给的燃料的量变少。

Description

内燃机的控制装置及内燃机的控制方法
技术领域
本公开涉及内燃机的控制装置及内燃机的控制方法。
背景技术
在日本特开2021-60027号公报记载的内燃机中，停止对多个气缸中的一部分气缸的燃料供给，并且进行以使得在该一部分气缸以外的剩余气缸中混合气体的空燃比成为比理论空燃比浓的方式进行燃料供给的燃料供给处理。当执行该燃料供给处理时，通过向催化剂供给氧和未燃燃料而使得催化剂升温。
通过在内燃机中以延迟修正量对基于内燃机运转状态设定的基本点火正时进行修正而设定点火正时，从而谋求催化剂的升温、对爆震的抑制等。
在此，存在所设定的点火正时越迟则排气所包含的未燃燃料的量越增加的倾向。因此，在执行上述燃料供给处理时，所设定的点火正时越迟则向催化剂供给的燃料的量越增加从而过剩，由此，催化剂有可能成为过升温状态。
发明内容
根据本公开的一方案，提供一种内燃机的控制装置，该内燃机具备设置于排气通路的催化剂、构成为向气缸供给燃料的燃料喷射阀、以及点火装置，所述控制装置具备处理电路，所述处理电路构成为控制所述燃料喷射阀的燃料喷射量及所述点火装置的点火正时，所述处理电路构成为执行从所述燃料喷射阀向所述催化剂供给所述内燃机的燃料的燃料供给处理，所述处理电路构成为执行修正处理，所述修正处理是在所述点火正时被设定为迟的正时的情况下，与该点火正时被设定为早的正时的情况相比，使在所述燃料供给处理中向所述催化剂供给的燃料的量变少。
根据本公开的一方案，提供一种内燃机的控制方法，该内燃机具备设置于排气通路的催化剂、构成为向气缸供给燃料的燃料喷射阀、以及点火装置，所述控制方法包括：控制所述燃料喷射阀的燃料喷射量及所述点火装置的点火正时；执行从所述燃料喷射阀向所述催化剂供给所述内燃机的燃料的燃料供给处理；以及执行修正处理，所述修正处理是在所述点火正时被设定为迟的正时的情况下，与该点火正时被设定为早的正时的情况相比，使在所述燃料供给处理中向所述催化剂供给的燃料的量变少的处理。
附图说明
图1是示出一实施方式所涉及的车辆的驱动***及控制装置的构成的图。
图2是示出该实施方式所涉及的控制装置执行的处理的步骤的流程图。
图3是示出该实施方式中的延迟量与增量系数的关系的图。
具体实施方式
以下，对将内燃机的控制装置具体化了的一实施方式进行说明。
<具备内燃机的车辆及控制装置的构成>
如图1所示，搭载于车辆VC的内燃机10例如具备4个气缸#1～#4。
在内燃机10的进气通路12设置有节气门14。在作为进气通路12的下游部分的进气口12a设置有向进气口12a喷射燃料的进气口喷射阀16。该进气口喷射阀16是向内燃机10的气缸进行燃料供给的燃料喷射阀。
被吸入到进气通路12中的空气、从进气口喷射阀16喷射出的燃料伴随于进气门18的打开而流入燃烧室20，从而向各气缸供给。另外，从缸内喷射阀22向燃烧室20直接喷射燃料。该缸内喷射阀22也是向内燃机10的气缸进行燃料供给的燃料喷射阀。燃烧室20内的空气与燃料的混合气体伴随于点火装置24的火花放电而燃烧。此时生成的燃烧能量变换为曲轴26的旋转能量。
在燃烧室20中供于燃烧的混合气体伴随于排气门28的打开而作为排气向排气通路30排出。在排气通路30设置有具有氧吸藏能力的三元催化剂32和汽油颗粒过滤器(GPF34)。此外，GPF34是在捕集PM的过滤器上担载有三元催化剂而得到的装置。
曲轴26机械地连结于构成动力分配装置的行星齿轮机构50的齿轮架C。在行星齿轮机构50的太阳轮S机械地连结有作为旋转电机的第1电动发电机52的旋转轴52a。另外，在行星齿轮机构50的齿圈R机械地连结有作为旋转电机的第2电动发电机54的旋转轴54a和驱动轮60。
通过第1变换器56向第1电动发电机52的端子施加交流电压。另外，通过第2变换器58向第2电动发电机54的端子施加交流电压。第1变换器56及第2变换器58都是将作为直流电压源的电池59的端子电压变换为交流电压而输出的电力变换电路。
控制装置70为了控制作为控制对象的内燃机10的控制量即转矩、排气成分比率等而操作节气门14、进气口喷射阀16、缸内喷射阀22以及点火装置24等内燃机10的操作部。
另外，控制装置70为了控制作为控制对象的第1电动发电机52的控制量即转矩而操作第1变换器56。另外，控制装置70为了控制作为控制对象的第2电动发电机54的控制量即转矩而操作第2变换器58。
图1中记载了节气门14、进气口喷射阀16、缸内喷射阀22、点火装置24、第1变换器56以及第2变换器58各自的操作信号MS1～MS6。
控制装置70为了控制内燃机10的控制量而参照由空气流量计80检测的吸入空气量GA及曲轴角传感器82的输出信号Scr。另外，控制装置70参照由水温传感器84检测的水温THW及检测齿圈R的旋转角的输出侧旋转角传感器86的输出信号Sp。另外，控制装置70参照由温度传感器87检测的电池59的温度Tb、由电流传感器88检测的电池59的充放电电流I、以及由电压传感器89检测的电池59的端子电压Vb。另外，控制装置70为了控制第1电动发电机52的控制量而参照检测第1电动发电机52的旋转角的第1旋转角传感器90的输出信号Sm1。控制装置70基于输出信号Sm1算出第1电动发电机52的旋转轴52a的转速即第1转速Nmg1。另外，控制装置70为了控制第2电动发电机54的控制量而参照检测第2电动发电机54的旋转角的第2旋转角传感器92的输出信号Sm2。控制装置70基于输出信号Sm2算出第2电动发电机54的旋转轴54a的转速即第2转速Nmg2。另外，控制装置70参照由加速器传感器94检测的加速器踏板的踩踏量即加速器操作量ACCP。此外，控制装置70基于曲轴角传感器82的输出信号Scr运算内燃机转速NE。另外，控制装置70基于内燃机转速NE及吸入空气量GA运算内燃机负荷率KL。内燃机负荷率KL表示当前的气缸流入空气量相对于使内燃机10以满负荷状态稳定运转时的气缸流入空气量的比率。此外，气缸流入空气量是在进气行程中向各气缸中的每个气缸流入的空气的量。
控制装置70具备CPU72、ROM74、***电路76以及通信线78。CPU72、ROM74以及***电路76能够通过通信线78进行通信。在此，***电路76包括生成规定内部动作的时钟信号的电路、电源电路、以及重置电路等。控制装置70通过CPU72执行存储于ROM74中的程序来控制控制量。
以下，说明图1所示的控制装置70执行的处理中的、点火正时的设定处理及GPF34的再生处理。
<点火正时的设定处理>
控制装置70基于内燃机转速NE、内燃机负荷率KL等算出基本点火正时ABASE。此外，以下，将压缩上止点TDC设为“0”，将被设定在压缩上止点前的点火正时设为正的值，将被设定在压缩上止点后的点火正时设为负的值。因此，越被设定在提前侧，则点火正时的值越大。另外，点火正时的延迟量是将点火正时向延迟侧变更的负的值，其值越小，也就是说绝对值越大，则点火正时越向延迟侧的正时变更。此外，以下，延迟量大指的是延迟量的绝对值大。
对基本点火正时ABASE设定MBT点火正时AMBT及爆震极限点火正时AKNOK中的较小一方的值，也就是说延迟侧的值。MBT点火正时AMBT是在当前的内燃机运转条件下能够得到最大转矩的点火正时即最大转矩点火正时。爆震极限点火正时AKNOK是在设想的最优的条件下能够处于能够容许爆震的水平以内的点火正时的提前极限正时。MBT点火正时AMBT及爆震极限点火正时AKNOK基于当前的内燃机转速NE、内燃机负荷率KL等算出。
然后，控制装置70通过对基本点火正时ABASE加上延迟修正量AR来对该基本点火正时ABASE进行修正，从而设定最终的点火正时AFIN。
延迟修正量AR是负的值，其值越小，也就是说绝对值越大，则点火正时AFIN越被设定为延迟侧的正时。延迟修正量AR是包括在控制装置70为了抑制爆震的发生而执行的爆震控制中算出的延迟修正量即爆震修正量KH、和用于提高三元催化剂32的温度的延迟修正量即升温修正量SH的值。
像这样，将基本点火正时ABASE以延迟修正量AR向延迟侧的正时变更后的正时被设定为上述点火正时AFIN。然后，控制装置70通过在所设定的点火正时AFIN的时机实施点火装置24的火花放电来进行混合气体的点火。
<GPF的再生处理>
图2中示出再生处理的步骤。图2所示的处理通过CPU72例如以预定周期反复执行存储于ROM74中的程序来实现。此外，以下，利用在开头标注了“S”的数字来表示各处理的步骤编号。
在图2所示的一系列的处理中，CPU72首先取得内燃机转速NE、填充效率(充气效率)η及水温THW(S10)。内燃机转速NE由CPU72基于输出信号Scr算出。填充效率η由CPU72基于内燃机转速NE及吸入空气量GA算出。
接着，CPU72基于内燃机转速NE、填充效率η及水温THW，算出堆积量DPM的更新量ΔDPM(S12)。在此，堆积量DPM是在GPF34捕集到的PM的量。详细地说，CPU72基于内燃机转速NE、填充效率η及水温THW算出向排气通路30排出的排气中的PM的量。另外，CPU72基于内燃机转速NE及填充效率η算出GPF34的温度。然后，CPU72基于排气中的PM的量、GPF34的温度算出更新量ΔDPM。
接着，CPU72根据更新量ΔDPM更新堆积量DPM(S14)。
接着，CPU72判定执行标志Fc是否是“1”(S16)。执行标志Fc在是“1”的情况下，表示正在执行用于燃烧去除GPF34的PM的再生处理，在是“0”的情况下表示其他情况。
CPU72在判定为执行标志Fc是“0”的情况下(S16：否)，判定堆积量DPM是否为再生执行值DPMH以上(S18)。再生执行值DPMH被设定为GPF34捕集到的PM量变多而期望去除PM的值。
CPU72在判定为堆积量DPM为再生执行值DPMH以上的情况下(S18：是)，执行用于使三元催化剂32升温的点火正时延迟(S24)。在S24的处理中，CPU72基于内燃机转速NE、填充效率η算出上述升温修正量SH。此外，没有执行S24的处理的情况下的升温修正量SH的值被设定为“0”。然后，CPU72基于包括所算出的升温修正量SH的延迟修正量AR设定点火正时AFIN。因此，当执行了S24的处理时，与没有执行该S24的处理的情况相比，点火正时AFIN成为以升温修正量SH靠延迟侧的正时。
接着，CPU72基于包括通过S24的处理算出的升温修正量SH和上述爆震修正量KH的当前的延迟修正量AR算出增量系数K(S26)。该增量系数K是与用于使混合气体的空燃比成为理论空燃比的燃料喷射量即基础喷射量Qb相乘的值，是用于通过对基础喷射量Qb进行增量修正来使气缸的混合气体的空燃比成为比理论空燃比浓的空燃比的值。增量系数K越大，则混合气体相对于理论空燃比的浓程度越大，排气所包含的未燃燃料的量越多。CPU72通过对填充效率η乘以预定的系数来算出基础喷射量Qb。
如图3所示，CPU72以延迟修正量AR的绝对值越大则增量系数K的值越小的方式，算出该增量系数K。这可以通过在ROM74中预先存储有映射数据的状态下由CPU72对增量系数K进行映射运算来实现。在此，映射数据是将延迟修正量AR作为输入变量、且将增量系数K作为输出变量的数据。映射数据是输入变量的离散值和与输入变量的值分别对应的输出变量的值的数据组。另外，映射运算只要是在输入变量的值与映射数据的输入变量的值中的任一者一致的情况下将对应的映射数据的输出变量的值作为运算结果的处理即可。另外，映射运算只要是在输入变量的值与映射数据的输入变量的值中的任一者都不一致的情况下将通过映射数据所包含的多个输出变量的值的插值得到的值作为运算结果的处理即可。此外，也可以对延迟修正量AR乘以预定的系数来算出增量系数K。
接着，CPU72执行再生处理并且向执行标志Fc代入“1”(S27)。
作为本实施方式所涉及的再生处理，CPU72执行停止处理和燃料供给处理。停止处理是通过停止向气缸#1的进气口喷射阀16及缸内喷射阀22的燃料供给来停止内燃机10的一部分气缸中的燃烧的处理。另外，燃料供给处理是向三元催化剂32供给内燃机10的燃料的处理。更详细地说，是以使得气缸#2、#3、#4的燃烧室20内的混合气体的空燃比成为比理论空燃比浓的空燃比的方式向各气缸供给燃料的处理。上述各处理首先是用于使三元催化剂32的温度上升的处理。即，通过向排气通路30排出氧和未燃燃料而在三元催化剂32中使未燃燃料氧化来使三元催化剂32的温度上升。其次，是用于使GPF34的温度上升并向成为了高温的GPF34供给氧来将GPF34捕集到的PM氧化去除的处理。即，当三元催化剂32的温度成为高温时，高温的排气向GPF34流入，由此GPF34的温度上升。然后，通过向成为了高温的GPF34流入氧，GPF34捕集到的PM被氧化去除。
详细地说，CPU72向对气缸#1的进气口喷射阀16及缸内喷射阀22的要求喷射量Qd代入“0”。另一方面，CPU72向气缸#2、#3、#4的要求喷射量Qd代入对上述的基础喷射量Qb乘以上述增量系数K而得到的值。然后，CPU72通过以使得成为与要求喷射量Qd相应的燃料喷射量的方式控制各气缸的进气口喷射阀16及缸内喷射阀22，从而执行上述停止处理及上述燃料供给处理。此外，S26的处理及在S27中对基础喷射量Qb乘以增量系数K的处理相当于修正处理，所述修正处理是在点火正时是迟的正时的情况下，与该点火正时是早的正时的情况相比，使在燃料供给处理中向催化剂供给的燃料的量变少的处理。
另一方面，在上述S16的处理中判定为执行标志Fc是“1”的情况下(S16：是)，CPU72判定堆积量DPM是否为停止用阈值DPML以下(S22)。停止用阈值DPML被设定为在GPF34捕集到的PM的量变得足够小而可以使再生处理停止的值。
CPU72在判定为堆积量DPM比停止用阈值DPML大的情况下(S22：否)，继续进行S24以后的处理。
另一方面，在判定为堆积量DPM为停止用阈值DPML以下的情况下(S22：是)，CPU72停止S24、S26、S27的各处理，向执行标志Fc代入“0”(S28)。
此外，CPU72在完成了S27或S28的处理的情况、在S18的处理中做出否定判定的情况下，暂且结束图2所示的一系列的处理。
<作用及效果>
对本实施方式的作用及效果进行说明。
在所设定的点火正时AFIN是迟的正时的情况下，与点火正时AFIN是早的正时的情况相比，上述增量系数K的值变小。即，在延迟修正量AR的绝对值大的情况下、也就是说在点火正时AFIN相对于基本点火正时ABASE的延迟量大的情况下，与该延迟量小的情况相比，上述增量系数K被设定为小的值。若增量系数K被设定为小的值，则气缸#2、#3、#4的要求喷射量Qd变少，所以向气缸#2、#3、#4的燃料供给量变少，上述各气缸中的混合气体的浓程度变小。因而，通过燃料供给处理的执行而向三元催化剂32供给的燃料的量变少。像这样，通过根据与排气所包含的未燃燃料的量相关的延迟修正量AR设定增量系数K，在排气所包含的未燃燃料的量由于点火正时的延迟而增大的情况下，通过燃料供给处理而向三元催化剂32供给的燃料的量减少。因此，对三元催化剂32的过度的燃料供给受到抑制，由此，能够抑制三元催化剂32的过度升温。
上述的作用及效果可以概括为如下。在点火正时被设定为迟的正时的情况下，与该点火正时被设定为早的正时的情况相比，通过燃料供给处理向三元催化剂32供给的燃料的量变少。因此，能够抑制三元催化剂32的过度升温。
<变更例>
此外，本实施方式可以如以下这样变更来实施。本实施方式及以下的变更例可以在技术上不矛盾的范围内互相组合来实施。
·在上述实施方式中，如图3所示，以延迟修正量AR的绝对值越大则增量系数K的值越小的方式算出该增量系数K。除此之外，也可以以“在延迟修正量AR的绝对值为既定的阈值以上的情况下，与延迟修正量AR的绝对值小于该阈值的情况相比，增量系数K的值变小”的方式设定该增量系数K。
·也可以省略上述S24的处理，也就是说可以省略用于使三元催化剂32升温的点火正时延迟。在该情况下，通过根据包含爆震修正量KH的延迟修正量AR设定增量系数K，也能够得到与上述实施方式相当的作用效果。
·也可以基于升温修正量SH设定增量系数K。
·也可以基于爆震修正量KH设定增量系数K。
·也可以将停止处理中的燃料供给的停止对象设为气缸#1以外的气缸。
·作为燃料供给的停止对象的气缸也可以是多个。
·也可以周期性地切换停止燃料供给的气缸。
·作为燃料供给处理，例如，也可以进行通过使多个气缸中的一部分气缸的燃料喷射量与其他气缸的燃料喷射量相比减少而使该一部分气缸的混合气体的空燃比比理论空燃比稀，并且，关于剩余的气缸，使混合气体的空燃比比理论空燃比浓的抖动控制。另外，作为燃料供给处理，例如也可以进行使全部气缸中的混合气体的目标空燃比比理论空燃比稀的稀控制。
·作为GPF34，不限于设置于排气通路30中的三元催化剂32的下游。另外，“后处理装置具备GPF34”本身不是必须的。作为GPF34，不限于担载有三元催化剂的过滤器。例如，在上游具备三元催化剂的情况下，也可以仅是过滤器。
·内燃机10也可以仅具备进气口喷射阀16和缸内喷射阀22中的任一方。
·作为混合动力车辆，不限于串并联混合动力车辆。例如，也可以是并联混合动力车辆。
·也可以是仅具备内燃机10作为车辆的原动机的车辆。
·作为控制装置，不限于具备CPU72和ROM74并执行软件处理的控制装置。例如，也可以具备对在上述实施方式中进行软件处理的至少一部分处理进行硬件处理的、例如ASIC等专用的硬件电路。即，控制装置只要是以下的(a)～(c)中的任一构成即可。(a)具备按照程序执行上述处理的全部的处理装置、和存储程序的ROM等程序保存装置。(b)具备按照程序执行上述处理的一部分的处理装置及程序保存装置、和执行剩余的处理的专用的硬件电路。(c)具备执行上述处理的全部的专用的硬件电路。在此，具备处理装置及程序保存装置的软件执行装置、专用的硬件电路可以是1个或任意的多个。即，上述处理可由具备1个或多个软件执行装置及1个或多个专用的硬件电路中的至少一方的处理电路(processingcircuitry)执行。程序保存装置即计算机可读介质包括能够通过通用或专用的计算机进行访问的所有可利用的介质。

Claims (4)

1.一种内燃机的控制装置，该内燃机具备设置于排气通路的催化剂、构成为向气缸供给燃料的燃料喷射阀、以及点火装置，其中，
该控制装置具备处理电路，
所述处理电路构成为，控制所述燃料喷射阀的燃料喷射量及所述点火装置的点火正时，
所述处理电路构成为，执行从所述燃料喷射阀向所述催化剂供给所述内燃机的燃料的燃料供给处理，
所述处理电路构成为，执行修正处理，即，在所述点火正时被设定为迟的正时的情况下，与该点火正时被设定为早的正时的情况相比，使在所述燃料供给处理中向所述催化剂供给的燃料的量变少。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，
所述点火正时是通过对基于内燃机运转状态设定的基本点火正时进行修正而算出的值，
所述修正处理是如下处理：在所述点火正时相对于所述基本点火正时的延迟量大的情况下，与该延迟量小的情况相比，使向所述催化剂供给的燃料的量变少。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，
所述气缸是所述内燃机具备的多个气缸中的1个，
所述燃料供给处理与停止向所述多个气缸中的1个以上的气缸的燃料供给的停止处理的执行一并进行，是以使得在所述1个以上的气缸以外的剩余的1个以上的气缸中混合气体的空燃比成为比理论空燃比浓的方式向所述剩余的1个以上的气缸进行燃料供给的处理，
所述修正处理，是使向所述剩余的1个以上的气缸的燃料供给量变少的处理。
4.一种内燃机的控制方法，该内燃机具备设置于排气通路的催化剂、构成为向气缸供给燃料的燃料喷射阀、以及点火装置，其中，该控制方法包括：
控制所述燃料喷射阀的燃料喷射量及所述点火装置的点火正时；
执行从所述燃料喷射阀向所述催化剂供给所述内燃机的燃料的燃料供给处理；以及
执行修正处理，即，在所述点火正时被设定为迟的正时的情况下，与该点火正时被设定为早的正时的情况相比，使在所述燃料供给处理中向所述催化剂供给的燃料的量变少。
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