JP2007056712A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関への吸気される空気量を制御する装置に関し、特に、触媒コンバータが過熱状態になることを回避するように空気量を制御する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for controlling the amount of air taken into an internal combustion engine, and more particularly to an apparatus for controlling the amount of air so as to avoid a catalytic converter from becoming overheated.
一般的にエンジンの排気系には、排気ガス中の有害成分を浄化するための触媒コンバータが設けられている。この触媒コンバータとして、三元触媒コンバータが広く使用されており、これは排気ガス中の一酸化炭素(CO)および未燃焼の炭化水素(HC)を酸化するとともに酸化窒素(NOx)を還元して、二酸化炭素(CO2)、水蒸気(H2O)、および窒素(N2)に変換させるものである。 In general, an exhaust system of an engine is provided with a catalytic converter for purifying harmful components in exhaust gas. As this catalytic converter, a three-way catalytic converter is widely used, which oxidizes carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbon (HC) in exhaust gas and reduces nitrogen oxide (NOx). , Carbon dioxide (CO 2 ), water vapor (H 2 O), and nitrogen (N 2 ).
この三元触媒コンバータによる浄化特性は、燃焼室内に形成される混合気の空燃比に依存し、それが理論空燃比近傍である時に三元触媒コンバータは最も有効に機能する。これは、空燃比がリーンであり排気ガス中の酸素量が多いと、酸化作用が活発となるが還元作用が不活発となり、また空燃比がリッチであり排気ガス中の酸素量が少ないと、逆に還元作用が活発となるが酸化作用が不活発となり、前述の三成分をすべて良好に浄化させることができないためである。したがって、三元触媒コンバータを有するエンジンには、その排気通路に出力リニア型酸素センサが設けられ、それにより測定される酸素濃度を使用して燃焼室内の混合気を理論空燃比にフィードバック制御されている。 The purification characteristics of the three-way catalytic converter depend on the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the combustion chamber, and the three-way catalytic converter functions most effectively when it is close to the stoichiometric air-fuel ratio. This is because if the air-fuel ratio is lean and the amount of oxygen in the exhaust gas is large, the oxidizing action becomes active but the reducing action becomes inactive, and if the air-fuel ratio is rich and the amount of oxygen in the exhaust gas is small, On the contrary, the reduction action becomes active, but the oxidation action becomes inactive, and all the above three components cannot be purified well. Therefore, an engine having a three-way catalytic converter is provided with an output linear oxygen sensor in its exhaust passage, and the air-fuel mixture in the combustion chamber is feedback controlled to the stoichiometric air-fuel ratio using the oxygen concentration measured thereby. Yes.
このようなエンジンに必須の触媒コンバータは、過熱により劣化するので、温度を過剰に高くならないように制御されていた。たとえば、運転者が急な加速を行なった時には、高回転、高負荷時のエンジンの運転状態における触媒コンバータの劣化を防止するために、空燃比を理論空燃比からリッチ側に移行させて、いわゆる燃料冷却により触媒コンバータの温度を所定値以下に制御している。すなわち、燃料増量制御を行なって燃料による冷却により触媒温度を低下させるように制御している。 Since the catalytic converter essential for such an engine deteriorates due to overheating, it has been controlled so that the temperature does not become excessively high. For example, when the driver suddenly accelerates, the air-fuel ratio is shifted from the stoichiometric air-fuel ratio to the rich side in order to prevent deterioration of the catalytic converter in the operating state of the engine at high speed and high load. The temperature of the catalytic converter is controlled to a predetermined value or less by cooling the fuel. That is, control is performed so as to lower the catalyst temperature by performing fuel increase control and cooling with fuel.
特開平8−165941号公報(特許文献1)は、触媒コンバータの劣化を防止しつつ、有害排出ガスの増加及び燃費の悪化を防止する車両用エンジン制御装置を開示する。この制御装置は、アクセル開度に基づいてスロットル弁開度を電気的に制御する車両用内燃エンジン制御装置であって、内燃エンジンの排気系に設けられた触媒コンバータが所定の高温状態にあることを判別する温度判別手段と、触媒コンバータが所定の高温状態にあることが判別されたとき、スロットル弁開度を閉じ方向に制御するスロットル制御手段と、触媒コンバータが所定の高温状態にあることが判別されたとき、エンジンに供給される燃料の増量を行なう燃料増量手段と、エンジンの運転状態に応じて、スロットル制御手段および燃料増量手段の少なくとも一方を優先させる優先手段とを備える。 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 8-165941 (Patent Document 1) discloses a vehicle engine control device that prevents an increase in harmful exhaust gas and a deterioration in fuel consumption while preventing deterioration of a catalytic converter. This control device is a vehicle internal combustion engine control device that electrically controls the throttle valve opening based on the accelerator opening, and the catalytic converter provided in the exhaust system of the internal combustion engine is in a predetermined high temperature state. The temperature determining means for determining the throttle valve, the throttle control means for controlling the throttle valve opening in the closing direction when it is determined that the catalytic converter is in a predetermined high temperature state, and the catalytic converter is in a predetermined high temperature state. A fuel increasing means for increasing the amount of fuel supplied to the engine when determined, and a priority means for prioritizing at least one of the throttle control means and the fuel increasing means according to the operating state of the engine.
この車両用内燃エンジン制御装置によると、温度判別手段により内燃エンジンの排気系に設けられた触媒コンバータが所定の高温状態にあることを判別し、触媒コンバータが所定の高温状態にあることが判別されたとき、スロットル制御手段によりスロットル弁開度を閉じ方向に制御し、触媒コンバータが所定の高温状態にあることが判別されたとき、燃料増量手段によりエンジンに供給される燃料の増量を行なう際に、優先手段によりエンジンの運転状態に応じてスロットル制御手段および燃料増量手段の少なくとも一方を優先させるので、触媒コンバータの劣化を防止しつつ、有害排出ガス増加や燃費の悪化を防止することができる。また、触媒コンバータが所定の高温状態にあると判別されたときエンジンの運転状態に応じて、スロットル弁開度を閉じ方向に制御するスロットル制御手段を優先させることにより、有害排出ガスの増加や、燃費の悪化を伴わずに触媒コンバータの劣化を防止することができ、さらに、触媒コンバータが所定の高温状態にあると判別されたときエンジン運転状態に応じて、燃料の増量を行なう燃料増量手段を優先させることにより、運転性の悪化を防止できる。 According to this internal combustion engine control device for a vehicle, it is determined by the temperature determination means that the catalytic converter provided in the exhaust system of the internal combustion engine is in a predetermined high temperature state, and it is determined that the catalytic converter is in a predetermined high temperature state. The throttle valve opening is controlled in the closing direction by the throttle control means, and when it is determined that the catalytic converter is in a predetermined high temperature state, the fuel increasing means increases the amount of fuel supplied to the engine. Since the priority means gives priority to at least one of the throttle control means and the fuel increase means according to the operating state of the engine, it is possible to prevent the deterioration of the catalytic converter and prevent the increase of harmful exhaust gas and the deterioration of fuel consumption. Further, when it is determined that the catalytic converter is in a predetermined high temperature state, priority is given to throttle control means for controlling the throttle valve opening in the closing direction according to the operating state of the engine. A fuel increasing means that can prevent deterioration of the catalytic converter without deteriorating fuel consumption, and further increases the fuel according to the engine operating condition when it is determined that the catalytic converter is in a predetermined high temperature state. By giving priority, it is possible to prevent deterioration in drivability.
また、運転者の不用意な操作によりエンジンの回転速度が所定値以上に上昇した場合、過回転(以下においては、オーバーレブ(オーバレボリューション)と記載する場合がある)領域に入り、各種のトラブルを引きおこすことがある。たとえば、停車中に居眠りなどによりアクセルが踏み込まれた場合、無負荷であるために回転速度は容易に上昇し、走行風がないために短時間で冷却水温度が上昇してオーバーヒートになる。このため、エンジン回転数が高回転領域よりも高い過回転領域に入ってしまうと、エンジンへの燃料供給が中止(以下においては、フューエルカットと記載する場合がある)や点火プラグによる火花の発生が中止されて、エンジンの回転数を低下させるように制御されている。このときに、過回転を防止するために、単にフューエルカットするのみであると、回転低下とともにフューエルカットが中止されて燃料が再供給され、ハンチング状態が継続して、このようなオーバーヒートのトラブルは避けられない。 Also, if the engine speed increases beyond a predetermined value due to the driver's inadvertent operation, the engine may enter an overspeed (hereinafter referred to as “over-revolution”) region, causing various troubles. May cause. For example, when the accelerator is stepped on due to falling asleep while the vehicle is stopped, the rotation speed easily rises because of no load, and the cooling water temperature rises in a short time due to no running wind, resulting in overheating. For this reason, if the engine speed enters an overspeed range that is higher than the high speed range, fuel supply to the engine is stopped (hereinafter sometimes referred to as fuel cut) and sparks are generated by spark plugs. Is stopped and the engine speed is controlled to decrease. At this time, in order to prevent over-rotation, if the fuel cut is simply performed, the fuel cut is stopped and the fuel is re-supplied as the rotation decreases, and the hunting state continues. Inevitable.
特開2003−343315号公報(特許文献2)は、過回転による燃料カットが発生した場合、スロットル制御によりハンチングを防止しながら過回転を抑制することにより、車両の走行に影響を与えることのないエンジンの燃料制御装置を開示する。この制御装置は、エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、運転者によるアクセル操作信号や運転状態制御信号によりエンジンのスロットルバルブを開閉制御するスロットルバルブ駆動制御手段と、回転速度検出手段の信号を入力して予め設定された回転速度に達したとき過回転であると判定して過回転燃料カット信号を出力する過回転燃料カット判定手段と、過回転燃料カット判定手段による過回転燃料カット信号が予め設定された所定の頻度を超えたとき、これを検知してスロットルバルブを所定量閉制御する指令信号を生成し、スロットルバルブ駆動制御手段に与えるスロットルバルブ閉制御手段とを備える。 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-343315 (Patent Document 2) does not affect the running of the vehicle by suppressing over-rotation while preventing hunting by throttle control when a fuel cut due to over-rotation occurs. An engine fuel control device is disclosed. The control device includes a rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the engine, a throttle valve drive control means for controlling opening / closing of the engine throttle valve by an accelerator operation signal and an operation state control signal by the driver, and a rotation speed detection means. An over-rotation fuel cut determining means for determining that the engine is over-rotated and outputting an over-rotation fuel cut signal when a predetermined rotational speed is reached by inputting a signal, and an over-rotation fuel cut by the over-rotation fuel cut determining means When the signal exceeds a predetermined frequency set in advance, there is provided a throttle valve closing control unit that detects this and generates a command signal for closing the throttle valve by a predetermined amount, and supplies the command signal to the throttle valve drive control unit.
このエンジンの燃料制御装置によると、過回転燃料カット判定手段の過回転判定信号が所定の頻度を超えたとき、これを検知してスロットルバルブを所定量閉制御する信号を生成し、スロットルバルブ駆動制御手段に与えるスロットルバルブ閉制御手段とを備えるようにしたので、エンジンが過回転状態になったとき、燃料カットが実施される前にスロットルバルブが所定量閉制御されて回転が所定値低下し、ハンチングが発生することなく回転速度が所定値に保持でき、走行中においては燃料カットによるショックが発生しないようにできる。
しかしながら、上記した特許文献1は、過回転によるフューエルカットに言及しないで、特許文献2は燃料増量による触媒コンバータの冷却に言及していない。このため、以下のような問題が発生する。たとえば、高回転、高負荷時のエンジンの運転状態において燃料増量により触媒コンバータを冷却しているときに、さらにエンジン回転数が上昇して過回転領域に入るとフューエルカットされる。フューエルカット前に吸気通路噴射用インジェクタから吸気管路内に噴射された燃料は、触媒コンバータの冷却のために増量制御されていることや、フューエルカットとともに点火装置により点火されない場合もあり、多くの空気とともに多くの未燃燃料が触媒コンバータに到達する。このような場合、既に高温の触媒コンバータ内で多くの未燃燃料が十分な量の空気により燃焼されるので、触媒コンバータが冷却されるのではなく、加熱される。これでは、触媒コンバータの熱的劣化をさらに進めてしまうことになる。
However,
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、オーバレブ状態によるフューエルカット時において、触媒コンバータの過熱を回避することができる、内燃機関の制御装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can avoid overheating of a catalytic converter during a fuel cut in an over-lev condition. That is.
第1の発明に係る制御装置は、少なくともアクセル開度に基づいてスロットル弁開度を電気的に制御する内燃機関を制御する。この制御装置は、内燃機関の回転数を検知するための検知手段と、検知された回転数が過回転領域に入ると燃料供給を停止するためのフューエルカット手段と、フューエルカット手段により燃料供給が停止された場合において、内燃機関の排気系に設けられた触媒コンバータの温度が上昇しないように、スロットル弁開度を制御するためのスロットル制御手段とを含む。 The control device according to the first invention controls the internal combustion engine that electrically controls the throttle valve opening based on at least the accelerator opening. This control device includes a detecting means for detecting the rotational speed of the internal combustion engine, a fuel cut means for stopping fuel supply when the detected rotational speed enters an over-rotation region, and fuel supply by the fuel cut means. And throttle control means for controlling the throttle valve opening so that the temperature of the catalytic converter provided in the exhaust system of the internal combustion engine does not rise when stopped.
第1の発明によると、内燃機関の回転数が過回転領域に入るとフューエルカットされる。フューエルカットまでに、たとえば吸気通路噴射用インジェクタで噴射された燃料または触媒コンバータの冷却のために増量補正されて噴射された燃料の中で、未燃焼状態の燃料が、触媒コンバータに到達する場合がある。このような場合においては、スロットル制御手段が、スロットル弁開度を閉じるようにして多くの空気を触媒コンバータに到達させない。このため、触媒コンバータにおいて未燃燃料が燃焼しないようにできる。このため、触媒コンバータが加熱されることを回避できる。これにより、触媒コンバータの熱的劣化を抑制できる。その結果、オーバレブ状態によるフューエルカット時において、触媒コンバータの過熱を回避することができる、内燃機関の制御装置を提供することができる。 According to the first aspect of the invention, the fuel cut is performed when the rotational speed of the internal combustion engine enters the over-rotation region. Of the fuel injected by the intake manifold injector or the fuel that has been increased and corrected for cooling the catalytic converter before the fuel cut, unburned fuel may reach the catalytic converter. is there. In such a case, the throttle control means does not allow much air to reach the catalytic converter by closing the throttle valve opening. For this reason, unburned fuel can be prevented from burning in the catalytic converter. For this reason, it can avoid that a catalytic converter is heated. Thereby, thermal degradation of the catalytic converter can be suppressed. As a result, it is possible to provide a control device for an internal combustion engine that can avoid overheating of the catalytic converter at the time of fuel cut in an overrev state.
第2の発明に係る制御装置においては、第1の発明の構成に加えて、スロットル制御手段は、触媒コンバータにおいて未燃燃料が燃焼することを回避するように、スロットル弁開度を制御するための手段を含む。 In the control device according to the second invention, in addition to the configuration of the first invention, the throttle control means controls the throttle valve opening so as to avoid unburned fuel from burning in the catalytic converter. Including means.
第2の発明によると、触媒コンバータにおいて未燃燃料が燃焼することを回避するように、たとえば、スロットル弁開度を閉じるように空気量を制限して、多くの空気を触媒コンバータに到達させないようにできる。このため、触媒コンバータにおいて未燃燃料が燃焼しないようにできる。 According to the second invention, in order to avoid unburned fuel from burning in the catalytic converter, for example, the amount of air is limited so as to close the throttle valve opening so that a large amount of air does not reach the catalytic converter. Can be. For this reason, unburned fuel can be prevented from burning in the catalytic converter.
第3の発明に係る制御装置においては、第1または2の発明の構成に加えて、スロットル制御手段は、触媒コンバータに供給される空気量を制限するように、スロットル弁開度を制御するための手段を含む。 In the control device according to the third invention, in addition to the configuration of the first or second invention, the throttle control means controls the throttle valve opening so as to limit the amount of air supplied to the catalytic converter. Including means.
第3の発明によると、触媒コンバータにおいて未燃燃料が燃焼することを回避するように、スロットル弁開度を閉じるように空気量を制限して、多くの空気を触媒コンバータに到達させないようにできる。このため、触媒コンバータにおいて未燃燃料が燃焼しないようにできる。 According to the third aspect of the invention, the amount of air is limited so as to close the throttle valve opening so as not to allow much air to reach the catalytic converter so as to avoid unburned fuel burning in the catalytic converter. . For this reason, unburned fuel can be prevented from burning in the catalytic converter.
第4の発明に係る制御装置においては、第1〜3のいずれかの発明の構成に加えて、スロットル制御手段は、燃料供給が停止された直後の目標スロットル開度を、内燃機関の負荷と目標回転数とに基づいて決定するための手段を含む。 In the control device according to the fourth invention, in addition to the configuration of any one of the first to third inventions, the throttle control means uses the target throttle opening immediately after the fuel supply is stopped as the load of the internal combustion engine. Means for determining based on the target rotational speed.
第4の発明によると、燃料供給が停止された直後においては、内燃機関の目標回転数を用いて目標スロットル開度を決定するので、最適なスロットル開度を算出できる。 According to the fourth invention, immediately after the fuel supply is stopped, the target throttle opening is determined using the target rotational speed of the internal combustion engine, so that the optimum throttle opening can be calculated.
第5の発明に係る制御装置においては、第1〜4のいずれかの発明の構成に加えて、スロットル制御手段は、燃料供給が停止された直後以降においては、目標スロットル開度を、内燃機関の負荷と目標回転数とに基づいて決定された値と内燃機関の負荷と回転数とに基づいて決定された値との偏差に基づいて決定するための手段を含む。 In the control device according to the fifth invention, in addition to the configuration of any one of the first to fourth inventions, the throttle control means sets the target throttle opening to the internal combustion engine immediately after the fuel supply is stopped. Means for determining based on a deviation between a value determined based on the load and the target rotational speed of the engine and a value determined based on the load and the rotational speed of the internal combustion engine.
第5の発明によると、目標スロットル開度が、目標回転数を用いて算出された値と現在の回転数を用いて算出された値との偏差を用いて決定される。このため、路面勾配や車両にかかる負荷、内燃機関の発生トルクのばらつきにより、目標回転数を用いて算出された値でスロットル開度を制御しても収束しない場合でも、内燃機関の回転数の偏差を用いてスロットル開度をフィードバック制御するので、制御性が向上する。 According to the fifth aspect, the target throttle opening is determined using a deviation between a value calculated using the target rotational speed and a value calculated using the current rotational speed. For this reason, even if the throttle opening does not converge even if the throttle opening is controlled with the value calculated using the target rotational speed due to the road surface gradient, the load on the vehicle, and the variation in the generated torque of the internal combustion engine, the rotational speed of the internal combustion engine does not converge. Since the throttle opening is feedback controlled using the deviation, controllability is improved.
第6の発明に係る制御装置は、第1〜5のいずれかの発明の構成に加えて、内燃機関の回転数が予め定められた回転数以下になった場合に、スロットル弁の制御を終了するようにスロットル制御手段を制御するための手段をさらに含む。 A control device according to a sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration of any one of the first to fifth aspects, terminates the control of the throttle valve when the rotational speed of the internal combustion engine is equal to or lower than a predetermined rotational speed. And further includes means for controlling the throttle control means.
第6の発明によると、内燃機関の回転数が過回転領域よりも大きく下回った場合には、スロットル制御手段による制御を終了させて、通常のスロットル弁開度の制御を実行することができる。このとき、スロットル弁開度を徐々に開くようにすると、内燃機関の発生トルクに段差を発生させないようにできる。 According to the sixth aspect of the present invention, when the rotational speed of the internal combustion engine is significantly lower than the overspeed range, the control by the throttle control means can be terminated and the normal control of the throttle valve opening can be executed. At this time, if the throttle valve opening is gradually opened, a step can be prevented from being generated in the torque generated by the internal combustion engine.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
図1に示すように、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置が搭載された車両は、エンジン150と、吸気系152と、排気系154と、ECU(Electronic Control Unit)100とを含む。
As shown in FIG. 1, a vehicle equipped with an internal combustion engine control apparatus according to the present embodiment includes an
吸気系152は、吸気通路110と、エアクリーナ118と、吸気温センサ104と、スロットルモータ114と、スロットル弁112と、スロットルポジションセンサ116とを含む。
エアクリーナ118から吸気された空気は、吸気通路110を通り、エンジン150に流通する。吸気通路110の途中には、スロットル弁112が設けられる。スロットル弁112は、スロットルモータ114が作動することにより開閉される。このとき、スロットル弁112の開度は、スロットルポジションセンサ116により検知することが可能となる。エアクリーナ118とスロットル弁112との間における吸気通路には、吸気温センサ104が設けられており、吸気された空気の温度を検知する。吸気温センサ104は、検知した吸気温を、吸気温検知信号としてECU100に送信する。
The air taken in from the
エンジン150は、冷却水通路122と、シリンダブロック124と、インジェクタ126と、ピストン128と、クランクシャフト130と、水温センサ106と、クランクポジションセンサ132とを含む。
シリンダブロック124の気筒数に対応した数のシリンダ内には、それぞれピストン128が設けられる。ピストン128上部の燃焼室に吸気通路110を通って、インジェクタ126から噴射された燃料と吸気された空気との混合気が導入されて、点火プラグ(図示せず)の点火により燃焼する。燃焼が生じると、ピストン128が押し下げられる。このとき、ピストン128の上下運動は、クランク機構を介して、クランクシャフト130の回転運動に変換される。なお、エンジン150の回転数Neは、クランクポジションセンサ132により検知された信号に基づいてECU100が検知する。
シリンダブロック124内には、冷却水通路122が設けられており、ウォータポンプ(図示せず)の作動により、冷却水が循環する。この冷却水通路122内の冷却水は、冷却水通路122に接続されたラジエータ(図示せず)へと流通して冷却ファン(図示せず)により放熱される。冷却水通路122の通路上には水温センサ106が設けられており、冷却水通路122内の冷却水の温度を検知する。水温センサ106は、検知した水温を、水温検知信号としてECU100に送信する。
A cooling
排気系154は、排気通路108と、第1の空燃比センサ102Aと、第2の空燃比センサ102Bと、第1の三元触媒コンバータ120Aと、第2の三元触媒コンバータ120Bとを含む。第1の三元触媒コンバータ120Aの上流側に第1の空燃比センサ102Aが設けられ、第1の三元触媒コンバータ120Aの下流側(第2の三元触媒コンバータ120Bの上流側)に第2の空燃比センサ102Bが設けられる。
エンジン150の排気側に接続された排気通路108は、第1の三元触媒コンバータ120Aおよび第2の三元触媒コンバータ120Bに接続される。すなわち、エンジン150において燃焼室内の混合気の燃焼により生じる排気ガスは、まず、第1の三元触媒コンバータ120Aに流入する。第1の三元触媒コンバータ120Aに流入した排気ガス中に含まれるHC、COは、第1の三元触媒コンバータ120Aにおいて酸化される。また、第1の三元触媒コンバータ120Aに流入した排気ガス中に含まれるNOxは、第1の三元触媒コンバータ120Aにおいて、還元される。この第1の三元触媒コンバータ120Aは、エンジン150の近くに設置され、エンジン150の冷間始動時においても速やかに昇温されて触媒機能を発現する。
The
さらに、排気ガスは、NOxの浄化を目的として、第1の三元触媒コンバータ120Aから第2の三元触媒コンバータ120Bに送られる。この第1の三元触媒コンバータ120Aと第2の三元触媒コンバータ120Bとは、基本的には同じ構造および機能を有するものである。
Further, the exhaust gas is sent from the first three-way
第1の三元触媒コンバータ120Aの上流側に設けられた第1の酸素センサ102A、第1の三元触媒コンバータ120Aの下流側であって第2の三元触媒コンバータ120Bの上流側に設けられた第2の酸素センサ102Bは、三元触媒コンバータ120Aまたは三元触媒コンバータ120Bを通過した排気ガス中に含まれる酸素の濃度を検知する。酸素の濃度を検知することにより、排気ガス中に含まれる燃料と空気との比、いわゆる空燃比を検知することができる。
The
第1の空燃比センサ102Aおよび第2の空燃比センサ102Bは、排気ガス中の酸素濃度に応じた電流を発生させる。この電流は、たとえば電圧に変換されてECU100に入力される。したがって、第1の空燃比センサ102Aの出力信号から第1の三元触媒コンバータ120Aの上流における排気ガスの空燃比を検知することができ、第2の空燃比センサ102Bの出力信号から第2の三元触媒コンバータ120Bの上流における排気ガスの空燃比を検知することができる。これらの第1の空燃比センサ102Aおよび第2の空燃比センサ102Bは、空燃比がリーンのときには、たとえば0.1V程度の電圧を発生し、空燃比がリッチのときには0.9V程度の電圧を発生するものである。これらの値に基づいて空燃比に換算した値と、空燃比のしきい値とを比較して、ECU100による空燃比制御が行なわれる。
The first air-
第1の三元触媒コンバータ120Aおよび第2の三元触媒コンバータ120Bは、空燃比がほぼ理論空燃比のときにHC,COを酸化しつつNOxを還元する機能、すなわちHC,COおよびNOxを同時に浄化する機能を有する。上述したように、これらの第1の三元触媒コンバータ120Aおよび第2の三元触媒コンバータ120Bは、ともに酸素ストレージ機能、すなわち、その内部に酸素をストレージする機能を有し、この酸素ストレージ機能によって、たとえ空燃比が理論空燃比から乖離したとしても第1の三元触媒コンバータ120Aおよび第2の三元触媒コンバータ120BによってHC,COおよびNOxを浄化することができる。この酸素のストレージ作用は、第1の三元触媒コンバータ120Aおよび第2の三元触媒コンバータ120B内に含まれるセリウムCeによって行なわれる。
The first three-way
このような三元触媒コンバータ(特に、上流側の第1の三元触媒コンバータ120A)においては、高温の排気ガスにより過熱状態になると、熱的劣化を早める。このため、三元触媒コンバータが高温になるエンジンの高回転、高負荷領域においては、インジェクタ126からの燃料噴射量を増量制御して、未燃焼の燃料により三元触媒コンバータを冷却している。一方、高回転領域を越えるオーバレブ領域においてはフューエルカットが行なわれ、エンジン150の回転数Neを低下させている。このときに、インジェクタ126から噴射された燃料が着火されないで燃焼室から排気された場合、または着火されたが増量制御されているために未燃焼の燃料が燃焼室から排気された場合、上流側の高温状態の第1の触媒コンバータ120A内で燃焼して、触媒コンバータの温度を下げるのではなく、逆に加熱してしまう。このため、本実施の形態に係る制御装置であるECU100においては、このような場合に、スロットル弁112の開度を閉じるように制御して、触媒コンバータに導入される空気量を減らして、未燃焼の燃料が触媒コンバータに到達しても燃焼しないように制御する。
In such a three-way catalytic converter (particularly, the first three-way
図2および図3を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるECU100で実行されるプログラムの制御構造について説明する。このプログラムは、所定のサイクルタイム(たとえば8msec)で繰り返し実行される。
With reference to FIG. 2 and FIG. 3, a control structure of a program executed by
ステップ(以下、ステップをSと略す。)100にて、ECU100は、エンジン回転数Neをクランクポジションセンサ132からの信号に基づいて検知する。S110にて、ECU100は、エンジン負荷Tqfrcを算出する。このとき、車速Vと係数A,B,Cとを用いて、F=A×V2+B×V+Cにより車両駆動力Fを算出して、車両駆動力Fと車速Vとから、パワーP=F×VによりパワーPを算出して、パワーPをトルクTqに変換する。このトルクTqに、低水温時増加補正分Tqthwと外部補機分Tqauxとを加算して、エンジン負荷トルクTqfrcを算出する。
In step (hereinafter, step is abbreviated as S) 100,
S120にて、ECU100は、エンジン回転数Neがオーバレブフューエルカット領域に入っているか否かを判断する。エンジン回転数Neがオーバレブフューエルカット領域に入っていると(S120にてYES)、処理はS130へ移される。もしそうでないと(S120にてNO)、処理はS140へ移される。
In S120,
S130にて、ECU100は、カウンタCNTのカウント値が0であるか否かを判断する。このカウンタはECU100内に設けられた加算カウンタであって、リセット(後述するS180においてCNTに0が代入)されるまで加算処理(後述するS150やS310の処理)において1が加算される。カウンタCNTのカウント値が0であると(S130にてYES)、処理はS150へ移される。もしそうでないと(S130にてNO)、処理はS300へ移される。
In S130,
S150にて、ECU100は、カウンタCNTのカウント値に1を加算する。S160にて、ECU100は、図4に示すマップを用いて、エンジン負荷トルクTqfrcと目標エンジン回転数Netとから、スロットル制御値ettaneを算出する。
In S150,
S170にて、ECU100は、スロットル制御初期値ettaneintにスロットル制御値ettaneを代入する。
In S170,
S140にて、ECU100は、スロットル制限制御の解除条件が成立したか否かを判断する。たとえば、エンジン150の回転数Neが十分に低いと解除条件が成立したと判断される。スロットル制限制御の解除条件が成立したと判断されると(S140にてYES)、処理はS180へ移される。もしそうでないと(S140にてNO)、処理はS300へ移される。
In S140,
S180にて、ECU100は、カウンタCNTのカウント値に0を代入して、カウンタCNTをリセットする。S190にて、ECU100は、前回のスロットル制御値ettaneに徐変量を加算して、新たなスロットル制御値ettaneを算出する。これにより、スロットル弁112の開度は徐々に増加するので、トルク変動を生じない。
In S180,
S200にて、ECU100は、スロットル制御反映値etangleを、スロットル開度要求値t_etangleとスロットル制御値ettaneとの小さい方を選択する。これにより、より開度の小さい方がスロットル弁112の開度制御に用いられる。
In S200,
図3を参照して、図2のS300の補正処理(サブルーチン)について説明する。
S310にて、ECU100は、カウンタCNTのカウント値に1を加算する。S320にて、ECU100は、図4に示すマップを用いて、エンジン負荷トルクTqfrcとエンジン回転数Neとから、スロットル制御予定値t_ttanehldを算出する。
With reference to FIG. 3, the correction process (subroutine) in S300 of FIG. 2 will be described.
In S310,
S330にて、ECU100は、前回のスロットル制御値ettaneに、スロットル制御初期値ettaneintとスロットル制御予定値t_ttanehldとの差分に係数を乗算した値を加算して、新たなスロットル制御値ettaneを算出する。S330の処理の後、処理は図2のS200へ移される。
In step S330, the
なお、このS310〜S330の処理(図2のS300の補正処理サブルーチン)は、オーバレブフューエルカット領域であって、オーバレブフューエルカット領域に入ってから1回目の演算でないときに(2回目以降の演算であるときに)、目標エンジン回転数Netに起因して算出されたスロットル制御初期値ettaneintと、現在のエンジン回転数Neに起因して算出されたスロットル制御予定値t_ttanehldとの差分に応じて、スロットル制御値ettaneを算出するものであって、スロットル目標値を低下させる。また、オーバレブフューエルカット領域でなくて、スロットル制限制御の解除条件が成立していないときに、目標エンジン回転数Netに起因して算出されたスロットル制御初期値ettaneintと、現在のエンジン回転数Neに起因して算出されたスロットル制御予定値t_ttanehldとの差分に応じて、スロットル制御値ettaneを算出するものであって、スロットル目標値を低下させる。 Note that the processing of S310 to S330 (the correction processing subroutine of S300 in FIG. 2) is an over-rev fuel cut area and is not the first calculation after entering the over-rev fuel cut area (the second and subsequent calculations). According to the difference between the throttle control initial value ettaneint calculated due to the target engine speed Net and the planned throttle control value t_ttanehld calculated due to the current engine speed Ne. The throttle control value ettane is calculated, and the throttle target value is decreased. In addition, the throttle control initial value ettaneint calculated due to the target engine speed Net and the current engine speed Ne when the throttle restriction control release condition is not satisfied other than the over-fuel fuel cut region and the current engine speed Ne The throttle control value ettane is calculated according to the difference from the throttle control scheduled value t_ttanehld calculated due to the above, and the throttle target value is lowered.
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置を実現するECU100の動作について説明する。
An operation of
<オーバレブフューエルカット領域に突入直後の演算>
エンジン回転数Neがオーバレブフューエルカット領域に突入した直後は(S120にてYES)、カウンタCNTのカウント値が0であるので(S130にてYES)、カウンタCNTのカウント値に1を加算して(S150)、図4に示すマップを用いて、目標エンジン回転数Netの影響を受けたスロットル制御値ettaneが算出される(S160)。オーバレブフューエルカット領域に突入した直後であるので、制御初期値ettaneintにS160にて算出されたスロットル制御値ettaneが代入される(S170)。
<Calculation just after entering the overburst fuel cut area>
Immediately after the engine speed Ne enters the over-rev fuel cut region (YES in S120), the count value of the counter CNT is 0 (YES in S130), so 1 is added to the count value of the counter CNT. (S150) The throttle control value ettane affected by the target engine speed Net is calculated using the map shown in FIG. 4 (S160). Since it is immediately after entering the overload fuel cut region, the throttle control value ettane calculated in S160 is substituted for the initial control value ettaneint (S170).
このスロットル制御値ettane(=制御初期値ettaneint)とスロットル開度要求値t_etangleとの小さい方がスロットル制御反映値etangleとして選択される(S200)。この結果、このスロットル制御反映値etangleを用いてスロットル弁112の開度が閉じる方向に制御される。
The smaller one of the throttle control value ettane (= initial control value ettaneint) and the throttle opening request value t_etangle is selected as the throttle control reflection value etangle (S200). As a result, the throttle valve reflected value etangle is used to control the opening of the
<オーバレブフューエルカット領域に突入後2回目以降の演算>
エンジン回転数Neがオーバレブフューエルカット領域に突入した後であって(S120にてYES)、2回目以降の演算においては、カウンタCNTのカウント値が0ではないので(S130にてNO)、S300の補正処理が実行される。
<Calculation for the second and subsequent times after entering the over-rev fuel cut area>
After the engine speed Ne has entered the overburst fuel cut region (YES in S120), in the second and subsequent calculations, the count value of the counter CNT is not 0 (NO in S130). The correction process is executed.
この補正処理において、図4に示すマップを用いて、現在のエンジン回転数Neの影響を受けたスロットル制御予定値t_ttanehldが算出される(S320)。オーバレブフューエルカット領域に突入してから2回目以降の演算であるので、{前回のスロットル制御値ettane+(スロットル制御初期値ettaneint−スロットル制御予定値t_ttanehld)×係数}により、新たなスロットル制御値ettaneが算出される(S330)。 In this correction process, the throttle control scheduled value t_ttanehld affected by the current engine speed Ne is calculated using the map shown in FIG. 4 (S320). Since the calculation is performed for the second and subsequent times after entering the overload fuel cut region, a new throttle control value ettane is obtained by {previous throttle control value ettane + (throttle control initial value ettaneint−throttle control scheduled value t_ttanehld) × factor}. Is calculated (S330).
このスロットル制御値ettaneとスロットル開度要求値t_etangleとの小さい方がスロットル制御反映値etangleとして選択される(S200)。この結果、このスロットル制御反映値etangleを用いて、現在のエンジン回転数Neを考慮して、スロットル弁112の開度が制御される。
The smaller of the throttle control value ettane and the throttle opening request value t_etangle is selected as the throttle control reflection value etangle (S200). As a result, the opening degree of the
このとき、現在のエンジン回転数Neは、オーバレブフューエルカット領域にあるので、図4に示すように、エンジン回転数Neが高く、スロットル制御予定値t_ttanehldが大きく算出される。そのため、{(スロットル制御初期値ettaneint−スロットル制御予定値t_ttanehld)×係数}<0となり、新たなスロットル制御値ettaneは、前回のスロットル制御値ettaneよりも小さくなる。このため、スロットル弁112の開度が閉じる方向に制御される。
At this time, since the current engine speed Ne is in the over-fuel fuel cut region, the engine speed Ne is high and the throttle control scheduled value t_ttanehld is calculated large as shown in FIG. Therefore, {(throttle control initial value ettaneint−throttle control scheduled value t_ttanehld) × coefficient} <0, and the new throttle control value ettane becomes smaller than the previous throttle control value ettane. For this reason, the opening degree of the
<オーバレブフューエルカット領域から脱出後、解除条件が不成立>
エンジン回転数Neがオーバレブフューエルカット領域から脱出しているが(S120にてNO)、スロットル制限制御の解除条件が成立するほどにまではエンジン回転数Neが低下していない場合においては(S140にてNO)、S300の補正処理が実行される。
<Release conditions are not satisfied after exiting the over-rev fuel cut area>
When the engine speed Ne has escaped from the overburst fuel cut region (NO in S120), but the engine speed Ne has not decreased to the extent that the condition for releasing the throttle restriction control is satisfied (S140). NO), the correction process of S300 is executed.
この補正処理において、図4に示すマップを用いて、現在のエンジン回転数Neの影響を受けたスロットル制御予定値t_ttanehldが算出される(S320)。オーバレブフューエルカット領域から脱出しているがスロットル制限制御の解除条件が成立していないので、{前回のスロットル制御値ettane+(スロットル制御初期値ettaneint−スロットル制御予定値t_ttanehld)×係数}により、新たなスロットル制御値ettaneが算出される(S330)。 In this correction process, the throttle control scheduled value t_ttanehld affected by the current engine speed Ne is calculated using the map shown in FIG. 4 (S320). Since the condition for canceling the throttle restriction control has not been fulfilled because the vehicle has escaped from the overload fuel cut region, the new throttle control value ettane + (throttle control initial value ettaneint−throttle control scheduled value t_ttanehld) × coefficient} A correct throttle control value ettane is calculated (S330).
このスロットル制御値ettaneとスロットル開度要求値t_etangleとの小さい方がスロットル制御反映値etangleとして選択される(S200)。この結果、このスロットル制御反映値etangleを用いて、現在のエンジン回転数Neを考慮して、スロットル弁112の開度が制御される。
The smaller of the throttle control value ettane and the throttle opening request value t_etangle is selected as the throttle control reflection value etangle (S200). As a result, the opening degree of the
このとき、現在のエンジン回転数Neは、オーバレブフューエルカット領域にないので、図4に示すように、エンジン回転数Neが高くなく、スロットル制御予定値t_ttanehldが大きく算出されない。そのため、{(スロットル制御初期値ettaneint−スロットル制御予定値t_ttanehld)×係数}>0となり、新たなスロットル制御値ettaneは、前回のスロットル制御値ettaneよりも大きくなる。このため、スロットル弁112の開度が開く方向に制御される。
At this time, since the current engine speed Ne is not in the overburst fuel cut region, the engine speed Ne is not high and the throttle control scheduled value t_ttanehld is not calculated large as shown in FIG. Therefore, {(throttle control initial value ettaneint−throttle control scheduled value t_ttanehld) × coefficient}> 0, and the new throttle control value ettane is larger than the previous throttle control value ettane. For this reason, the opening degree of the
<オーバレブフューエルカット領域から脱出後、解除条件が成立>
エンジン回転数Neがオーバレブフューエルカット領域から脱出して(S120にてNO)、スロットル制限制御の解除条件が成立するほどに十分にエンジン回転数Neが低下している場合においては(S140にてYES)、カウンタCNTのカウント値に0が代入される(S180)。前回のスロットル制御値ettaneに徐変量を加算して、新たなスロットル制御値ettaneが算出される(S190)。
<Release condition is satisfied after exiting over-rev fuel cut area>
When engine speed Ne has escaped from the over-rev fuel cut region (NO in S120) and engine speed Ne has decreased sufficiently to satisfy the condition for releasing throttle restriction control (in S140) YES), 0 is substituted into the count value of the counter CNT (S180). A gradual change amount is added to the previous throttle control value ettane to calculate a new throttle control value ettane (S190).
このスロットル制御値ettaneとスロットル開度要求値t_etangleとの小さい方がスロットル制御反映値etangleとして選択される(S200)。この結果、このスロットル制御反映値etangleを用いて、徐々に開度が大きくなるように、スロットル弁112の開度が制御される。これにより、スロットル弁112の開度は徐々に増加するので、トルク変動を生じない。
The smaller of the throttle control value ettane and the throttle opening request value t_etangle is selected as the throttle control reflection value etangle (S200). As a result, the opening degree of the
以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置によると、エンジン回転数が過回転領域に入りフューエルカット(オーバレブフューエルカット)されると、初回の演算においては、目標エンジン回転数を用いて算出された制御初期値により、スロットル開度が閉じるように制御される。2回目以降の演算においては、現在のエンジン回転数を用いて算出された制御値と目標エンジン回転数を用いて算出された制御初期値との偏差に係数を乗算した分だけスロットル開度が閉じるように制御される。このため、フューエルカット直前にインジェクタから噴射された未燃燃料が触媒コンバータに到達しても、その未燃燃料を燃焼させるだけの量の空気が触媒コンバータに到達しないので、触媒コンバータにおいて未燃燃料が燃焼することがなく、触媒コンバータの過熱を回避できる。 As described above, according to the control apparatus according to the present embodiment, when the engine speed enters the overspeed region and the fuel cut (over-rev fuel cut) is performed, the target engine speed is used in the first calculation. The throttle opening is controlled to be closed by the control initial value calculated in the above. In the second and subsequent calculations, the throttle opening is closed by an amount obtained by multiplying the deviation between the control value calculated using the current engine speed and the control initial value calculated using the target engine speed by a coefficient. To be controlled. For this reason, even if the unburned fuel injected from the injector immediately before the fuel cut reaches the catalytic converter, the amount of air that can burn the unburned fuel does not reach the catalytic converter. Does not burn, and overheating of the catalytic converter can be avoided.
また、オーバレブフューエルカット領域から抜け出ても、スロットル制限制御の解除条件が成立するほどにエンジン回転数が低下するまでは、現在のエンジン回転数を用いて算出された制御値と目標エンジン回転数を用いて算出された制御初期値との偏差に係数を乗算した分だけスロットル開度が大きくなるように制御される。さらに、スロットル制限制御の解除条件が成立するほどにエンジン回転数が低下すると、徐々に開度が大きくなるように、スロットル開度が大きくなるように制御される。このため、空気量の急激な増量がないので、トルクの急激な変動を回避できる。 Also, even if the engine exits from the over-fuel fuel cut region, the control value calculated using the current engine speed and the target engine speed until the engine speed decreases to the extent that the throttle restriction control release condition is satisfied. The throttle opening is controlled so as to increase by the amount obtained by multiplying the deviation from the control initial value calculated by using a coefficient. Further, when the engine speed decreases so that the condition for canceling the throttle restriction control is satisfied, the throttle opening is controlled to increase so that the opening gradually increases. For this reason, since there is no sudden increase in the amount of air, sudden fluctuations in torque can be avoided.
なお、図2のS120の処理においては、エンジン回転数がオーバレブフューエルカット領域に入っているか否かを判断するようにしていたが、エンジン回転数がオーバレブ回転数領域に入っているか否かを判断するようにしてもよい。 In the process of S120 in FIG. 2, it is determined whether or not the engine speed is in the over-rev fuel cut area. However, it is determined whether or not the engine speed is in the over-rev engine speed area. You may make it judge.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
100 ECU、102A 第1の空燃比センサ、102B 第2の空燃比センサ、104 吸気温センサ、106 水温センサ、108 排気通路、110 吸気通路、112 スロットル弁、114 スロットルモータ、116 スロットルポジションセンサ、118 エアクリーナ、120A 第1の三元触媒コンバータ、120B 第2の三元触媒コンバータ、122 冷却水通路、124 シリンダブロック、126 インジェクタ、128 ピストン、130 クランクシャフト、150 エンジン、152 吸気系、154 排気系。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記内燃機関の回転数を検知するための検知手段と、
前記検知された回転数が過回転領域に入ると燃料供給を停止するためのフューエルカット手段と、
前記フューエルカット手段により燃料供給が停止された場合において、前記内燃機関の排気系に設けられた触媒コンバータの温度が上昇しないように、前記スロットル弁開度を制御するためのスロットル制御手段とを含む、内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine that electrically controls at least a throttle valve opening based on an accelerator opening,
Detection means for detecting the rotational speed of the internal combustion engine;
Fuel cut means for stopping the fuel supply when the detected rotational speed enters the over-rotation region;
Throttle control means for controlling the throttle valve opening so that the temperature of the catalytic converter provided in the exhaust system of the internal combustion engine does not rise when fuel supply is stopped by the fuel cut means. A control device for an internal combustion engine.
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100302 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100629 |