JP2011099451A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】理論空燃比となるように行う制御を空燃比の基本制御としてストイキバーン運転を行う内燃機関10を備える。内燃機関10の排気通路12に、排気ガス中に含まれる粒子状物質PMを捕集するためのパティキュレートフィルタ(PMフィルタ)18を備える。PMフィルタ18が過昇温すると判定された場合には、減速時の燃料カットを禁止する。
【選択図】図1
Description
内燃機関の減速時に燃料カットを実施する燃料カット制御手段と、
前記燃料カットを実行することによって前記パティキュレートフィルタが過昇温するか否かを判定するフィルタOT判定手段と、
前記パティキュレートフィルタが過昇温すると判定された場合に、減速時に燃料カットを実行するのを禁止する燃料カット禁止手段と、
を備えることを特徴とする。
前記空燃比制御手段は、前記フィルタOT判定手段によって前記パティキュレートフィルタが過昇温すると判定された場合に、前記燃料カット禁止手段による減速時の燃料カットの禁止に先立ち、前記パティキュレートフィルタの雰囲気が理論空燃比よりも弱リーンな雰囲気となるように、排気ガスの空燃比を弱リーン制御することを特徴とする。
前記内燃機関の制御装置は、
前記パティキュレートフィルタの雰囲気が理論空燃比よりも弱リーンな雰囲気となるように、排気ガスの空燃比を弱リーン制御する空燃比制御手段と、
前記フィルタOT判定手段によって前記パティキュレートフィルタの過昇温の度合いが比較的高いと判断された場合には、前記燃料カット禁止手段による減速時の燃料カットの禁止を選択し、前記フィルタOT判定手段によって前記パティキュレートフィルタの過昇温の度合いが比較的低いと判断された場合には、前記空燃比制御手段による前記弱リーン制御の実行を選択するフィルタOT回避制御選択手段と、
を更に備えることを特徴とする。
排気通路に配置され、排気ガスを浄化可能な触媒と、
前記触媒よりも上流側の排気通路に配置され、筒内から排出される排気ガスの空燃比に関する情報を取得する上流側空燃比センサと、
前記触媒よりも下流側の排気通路に配置され、前記触媒の下流に排出される排気ガスの空燃比に関する情報を取得する下流側空燃比センサとを更に備え、
前記パティキュレートフィルタは、前記下流側空燃比センサよりも上流側の排気通路に配置されており、
前記空燃比制御手段は、前記弱リーン制御の実行時には、前記下流側空燃比センサの出力に基づいて、前記パティキュレートフィルタの雰囲気を弱リーンな雰囲気に制御することを特徴とする。
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1における内燃機関システムを説明するための概略図である。図1に示すシステムは、内燃機関10を備えている。内燃機関10は、理論空燃比(ストイキ)となるように行う空燃比の制御を基本制御として燃焼を行うストイキバーンエンジンであり、ここでは、内燃機関10は、そのようなストイキバーン運転を行う内燃機関の一例として、ガソリンエンジンであるものとする。
本実施形態の内燃機関10は、上述したように、理論空燃比となるように行う空燃比の制御を基本制御としてストイキバーン運転を行う内燃機関である。より具体的には、本実施形態では、A/Fセンサ14およびサブO2センサ20の出力を利用した以下のような空燃比のフィードバック制御を実行することによって、空燃比を理論空燃比近傍の値に制御するようにしている。すなわち、本実施形態のシステムでは、上流側のA/Fセンサ14の出力に基づいてメインのフィードバック制御が実行される。そして、下流側のサブO2センサ20の出力に基づいてサブのフィードバック制御が実行される。メインフィードバック制御では、上流側三元触媒16に流入する排気ガスの空燃比が制御目標空燃比と一致するように燃料噴射量の制御が行われる。また、サブフィードバック制御では、上流側三元触媒16の下流に流出してくる排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように、メインフィードバック制御の内容が修正される。
図1に示すPMフィルタ18によれば、排気ガス中に含まれるPMを捕集して、大気中に放出されるのを抑制することができる。このようなPMフィルタ18を備えるシステムでは、PMを継続的に捕集し続けるためには、捕集されたPMを除去してPMフィルタ18の捕集能力を再生するための再生処理が必要となる。そのようなPMの再生処理としては、PMフィルタ18を高温かつリーンな雰囲気下に置くことによって捕集されたPMを燃焼除去する処理が考えられる。より具体的には、ストイキバーンエンジンを備える本実施形態のシステムにおいては、そのようなPMフィルタ18の定常的な再生処理として、PMフィルタ18に対して外部から酸素を供給する構成を備えるなどしてPMフィルタ18を連続的に再生する連続再生処理を行うようにしている。
(PMフィルタの再生に伴うストイキバーンエンジン特有の課題)
ところで、本実施形態の内燃機関10のように、空燃比が理論空燃比となるように制御された状態で燃焼を行うストイキバーンエンジンでは、ディーゼルエンジンなどの希薄燃焼運転を行うリーンバーンエンジンに比して、燃焼温度が高くなる傾向にある。その結果、ストイキバーンエンジンでは、リーンバーンエンジンに比して、PMフィルタ18の雰囲気温度が高い状態になり易くなる。その一方で、ストイキバーンエンジンの場合は、PMフィルタ18の雰囲気が基本的にストイキ雰囲気となるので、リーンバーンエンジンに比して、PMフィルタ18の雰囲気に十分な量の酸素を確保しにくくなる。
そこで、本実施形態では、PMフィルタ18へのPM堆積量が比較的多くなり、かつ、PMフィルタ18の温度が比較的高温であることで、PMフィルタ18の過昇温が懸念される第1段階にあると判断できる場合には、PMフィルタ18の雰囲気が理論空燃比よりも若干リーンな弱リーンとなるように、排気ガスの空燃比を弱リーン制御するようにした。そして、この弱リーン制御時には、堆積されたPMの燃焼によってPMフィルタ18がそのフィルタ上限温度を越えて異常高温とならないようにすべく、サブO2センサ20の出力を利用したPMフィルタ18の雰囲気のリーン度合いの調整によって、PMの燃焼速度(つまり、PMの再生速度)を制御するようにした。
図2は、上記の機能を実現するために、ECU24が実行するルーチンを表したフローチャートである。
図2に示すルーチンでは、先ず、内燃機関10がストイキバーン運転を行うための空燃比(A/F)の上記フィードバック制御の実施中であるか否かが判別される(ステップ100)。
また、ECU24が、内燃機関10の減速時に所定の成立条件に基づいて燃料カットの実施を制御することにより前記第1の発明における「燃料カット制御手段」が、上記ステップ106の処理を実行することにより前記第1の発明における「燃料カット禁止手段」が、それぞれ実現されている。
また、ECU24が上記ステップ114および116の処理を実行することにより前記第2または第4の発明における「空燃比制御手段」が実現されている。
また、ECU24が上記ステップ102、104、110、および112の処理を実行することにより前記第4の発明における「OT度合判別手段」が、上記図2に示す一連の処理を実行することにより前記第4の発明における「フィルタOT回避制御選択手段」が、それぞれ実現されている。
また、上流側三元触媒16、メインリニアA/Fセンサ14、および、サブO2センサ20が、前記第5の発明における「触媒」、「上流側空燃比センサ」、および、「下流側空燃比センサ」に、それぞれ相当している。
12 排気通路
14 メインリニアA/Fセンサ
16 上流側三元触媒
18 パティキュレートフィルタ(PMフィルタ)
20 サブO2センサ
22 下流側三元触媒
24 ECU(Electronic Control Unit)
spm パティキュレートフィルタへの粒子状物質PMの堆積量
tempflt パティキュレートフィルタの温度
Claims (5)
- 排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを排気通路に備え、理論空燃比となるように行う制御を空燃比の基本制御としてストイキバーン運転を行う内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の減速時に燃料カットを実施する燃料カット制御手段と、
前記燃料カットを実行することによって前記パティキュレートフィルタが過昇温するか否かを判定するフィルタOT判定手段と、
前記パティキュレートフィルタが過昇温すると判定された場合に、減速時に燃料カットを実行するのを禁止する燃料カット禁止手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記内燃機関の制御装置は、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比を制御する空燃比制御手段を更に備え、
前記空燃比制御手段は、前記フィルタOT判定手段によって前記パティキュレートフィルタが過昇温すると判定された場合に、前記燃料カット禁止手段による減速時の燃料カットの禁止に先立ち、前記パティキュレートフィルタの雰囲気が理論空燃比よりも弱リーンな雰囲気となるように、排気ガスの空燃比を弱リーン制御することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。 - 前記空燃比制御手段は、前記弱リーン制御を開始した後は、前記フィルタOT判定手段によって前記パティキュレートフィルタが過昇温しないと判定されるようになるまでの間、前記弱リーン制御の実行を継続することを特徴とする請求項2記載の内燃機関の制御装置。
- 前記フィルタOT判定手段は、前記パティキュレートフィルタに対して想定される過昇温の度合いを判別するOT度合判別手段を含み、
前記内燃機関の制御装置は、
前記パティキュレートフィルタの雰囲気が理論空燃比よりも弱リーンな雰囲気となるように、排気ガスの空燃比を弱リーン制御する空燃比制御手段と、
前記フィルタOT判定手段によって前記パティキュレートフィルタの過昇温の度合いが比較的高いと判断された場合には、前記燃料カット禁止手段による減速時の燃料カットの禁止を選択し、前記フィルタOT判定手段によって前記パティキュレートフィルタの過昇温の度合いが比較的低いと判断された場合には、前記空燃比制御手段による前記弱リーン制御の実行を選択するフィルタOT回避制御選択手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。 - 前記内燃機関の制御装置は、
排気通路に配置され、排気ガスを浄化可能な触媒と、
前記触媒よりも上流側の排気通路に配置され、筒内から排出される排気ガスの空燃比に関する情報を取得する上流側空燃比センサと、
前記触媒よりも下流側の排気通路に配置され、前記触媒の下流に排出される排気ガスの空燃比に関する情報を取得する下流側空燃比センサとを更に備え、
前記パティキュレートフィルタは、前記下流側空燃比センサよりも上流側の排気通路に配置されており、
前記空燃比制御手段は、前記弱リーン制御の実行時には、前記下流側空燃比センサの出力に基づいて、前記パティキュレートフィルタの雰囲気を弱リーンな雰囲気に制御することを特徴とする請求項2乃至4の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
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