JP2014088867A - 過給機付き内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】過給機付き内燃機関において、触媒でのデポジットの固着を抑えることのできる制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン1には、排気通路26に設けられたタービン11Bを回転させることにより吸気を過給するターボチャージャ11と、タービン11Bの排気下流側に設けられた排気浄化用の触媒31と、タービン11Bを迂回して排気を流すバイパス通路40と、バイパス通路40を開閉するウェストゲートバルブ41とが設けられている。制御装置80は、燃料カットの実行条件が成立したときには、燃料カットの実行に先立って、ウェストゲートバルブ41を全閉にする閉弁処理を行う。
【選択図】図1
【解決手段】エンジン1には、排気通路26に設けられたタービン11Bを回転させることにより吸気を過給するターボチャージャ11と、タービン11Bの排気下流側に設けられた排気浄化用の触媒31と、タービン11Bを迂回して排気を流すバイパス通路40と、バイパス通路40を開閉するウェストゲートバルブ41とが設けられている。制御装置80は、燃料カットの実行条件が成立したときには、燃料カットの実行に先立って、ウェストゲートバルブ41を全閉にする閉弁処理を行う。
【選択図】図1
Description
本発明は、過給機を備える内燃機関の制御装置に関するものである。
排気通路に設けられたタービンを回転させることにより吸気を過給する過給機を備える内燃機関には、そのタービンの排気下流側に排気浄化用の触媒が設けられている。また、過給機の過給圧が過剰に上昇することを抑えるために、過給機付きの内燃機関には、タービンを迂回して排気を流すバイパス通路と、このバイパス通路を開閉するバイパス弁とが設けられている。
こうした内燃機関では、排気中の成分がオイルを結合剤とするデポジットとして触媒に付着して堆積し、その堆積したデポジットが高温に曝されて固着することにより、触媒に目詰まりを生じさせるおそれがある。
そこで、特許文献1に記載の装置では、燃料カットの実行中にバイパス弁を開いて触媒へのオイル付着を抑えることによりデポジットの付着量を低減し、これにより触媒の目詰まりを抑えるようにしている。
ところで、上記従来の装置によれば、触媒におけるデポジットの付着量を抑えることができるものの、触媒へのデポジット付着そのものを完全に無くすことは難しい。そのため、燃料カットが実行されて触媒の温度が上昇した場合には、触媒に付着したデポジットが高温化して固着してしまうおそれがある。
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、過給機付き内燃機関において、触媒でのデポジットの固着を抑えることのできる制御装置を提供することにある。
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、排気通路に設けられたタービンを回転させることにより吸気を過給する過給機と、前記タービンの排気下流側に設けられた排気浄化用の触媒と、前記タービンを迂回して排気を流すバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するバイパス弁とを備える内燃機関の制御装置であって、燃料カットの実行条件が成立したときには、燃料カットの実行に先立って、前記バイパス弁を全閉にする閉弁処理を行うことをその要旨とする。
請求項1に記載の発明は、排気通路に設けられたタービンを回転させることにより吸気を過給する過給機と、前記タービンの排気下流側に設けられた排気浄化用の触媒と、前記タービンを迂回して排気を流すバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するバイパス弁とを備える内燃機関の制御装置であって、燃料カットの実行条件が成立したときには、燃料カットの実行に先立って、前記バイパス弁を全閉にする閉弁処理を行うことをその要旨とする。
同構成によれば、上述の閉弁処理が行われることにより、燃料カットの実行条件が成立したときには、燃料カットの実行に先立って、バイパス弁は全閉状態にされる。このようにしてバイパス弁が全閉にされると、内燃機関から排出される排気の全てがタービン側を流れるようになる。
ここで、排気がタービンを回転させるときには、排気のエネルギーが消費される。そのためタービン通過後の排気の温度、つまり触媒に流入する排気の温度は、タービン通過前の排気の温度よりも低くなる。従って、バイパス弁を全閉状態にすることにより排気の全てがタービン側を流れるようになると、バイパス弁を全閉状態にしない場合と比較して、触媒に流入する排気の温度は低くなる。
このように燃料カットの実行に先立ってバイパス弁を全閉にする閉弁処理を行い、排気温度を予め低下させておくことにより、その後、燃料カットの実行により触媒の温度が上昇したとしても、触媒が過剰に高温化することを抑えることができ、これにより触媒でのデポジットの固着を抑えることができるようになる。
さらに同構成では、バイパス弁を全閉状態にすることにより、排気の全てがタービン側を流れるようになるため、排気がタービンを通過することによって得られる排気温度の低下効果を最大限に得ることもできる。
請求項2に記載の発明は、排気通路に設けられたタービンを回転させることにより吸気を過給する過給機と、前記タービンの排気下流側に設けられた排気浄化用の触媒と、前記タービンを迂回して排気を流すバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するバイパス弁とを備える内燃機関の制御装置であって、燃料カットの実行条件が成立したときには、燃料カットの実行に先立って、前記バイパス弁の開度を燃料カットの実行中に設定される開度よりも小さくする閉弁処理を行うことをその要旨とする。
同構成によれば、上述の閉弁処理が行われることにより、燃料カットの実行条件が成立したときには、燃料カットの実行に先立って、バイパス弁の開度が燃料カットの実行中に設定される開度よりも小さくされる。このようにしてバイパス弁の開度が小さくされると、タービン側を流れる排気の量が多くなる。
ここで、上述したように、排気がタービンを回転させるときには、排気のエネルギーが消費される。そのためタービン通過後の排気の温度、つまり触媒に流入する排気の温度は、タービン通過前の排気の温度よりも低くなる。従って、バイパス弁の開度を小さくすることによりタービン側を流れる排気の量が多くなると、バイパス弁の開度を小さくしない場合と比較して、触媒に流入する排気の温度は低くなる。
このように燃料カットの実行に先立ってバイパス弁の開度を小さくする閉弁処理を行い、排気温度を予め低下させておくことにより、その後、燃料カットの実行により触媒の温度が上昇したとしても、触媒が過剰に高温化することを抑えることができ、これにより触媒でのデポジットの固着を抑えることができるようになる。
上述した触媒でのデポジットの固着は、触媒におけるデポジットの堆積量が多いときに問題となりやすい。そこで、請求項3に記載の発明によるように、触媒におけるデポジットの堆積量が所定値以上のときに上記閉弁処理を行うようにすることが望ましい。
なお、デポジットは、機関の燃料成分等に由来して発生する。そこで、請求項4に記載の発明によるように、燃料消費量に基づいてデポジットの堆積量を推定する、という構成を採用することができる。
また、上述した触媒でのデポジットの固着は、触媒の床温が高いときや、空燃比が理論空燃比よりもリッチのときに起きやすい。そこで、請求項5に記載の発明によるように、触媒の床温が所定値以上に高いときに上記閉弁処理を行うようにしたり、請求項6に記載の発明によるように、内燃機関の空燃比が理論空燃比よりもリッチのときに上記閉弁処理を行うようにすることにより、触媒でのデポジットの固着が起きやすいときに閉弁処理が実行されるようになる。従って、触媒でのデポジットの固着をより効果的に抑えることができる。
以下、この発明にかかる過給機付き内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態について、図1及び図2を参照して説明する。
図1に示すように、エンジン1には複数の気筒が設けられており、シリンダヘッド2には各気筒に対応させて燃料噴射弁4がそれぞれ設けられている。燃料噴射弁4は、気筒内の燃焼室に燃料を噴射供給する。また、シリンダヘッド2には新気を気筒内に導入するための吸気ポートと、燃焼ガスを気筒外へ排出するための排気ポートとが各気筒に対応してそれぞれ設けられている。各気筒の燃焼室では、燃料及び新気からなる混合気が点火プラグの火花点火によって着火されて燃焼する。
図1に示すように、エンジン1には複数の気筒が設けられており、シリンダヘッド2には各気筒に対応させて燃料噴射弁4がそれぞれ設けられている。燃料噴射弁4は、気筒内の燃焼室に燃料を噴射供給する。また、シリンダヘッド2には新気を気筒内に導入するための吸気ポートと、燃焼ガスを気筒外へ排出するための排気ポートとが各気筒に対応してそれぞれ設けられている。各気筒の燃焼室では、燃料及び新気からなる混合気が点火プラグの火花点火によって着火されて燃焼する。
吸気ポートにはインテークマニホールド7が接続されている。このインテークマニホールド7は吸気通路3に接続されている。この吸気通路3内には吸入空気量を調整するためにスロットルバルブ16が設けられている。スロットルバルブ16には、その開度を調整するアクチュエータ17が設けられている。
排気ポートにはエキゾーストマニホールド8が接続されている。このエキゾーストマニホールド8は排気通路26に接続されている。
排気通路26の途中には、排気を利用して気筒に導入される吸入空気を過給するターボチャージャ11が設けられている。このターボチャージャ11の吸気通路側には、吸入空気を過給するコンプレッサ11Aが設けられており、排気通路側には排気によって回転するタービン11Bが設けられている。
排気通路26の途中には、排気を利用して気筒に導入される吸入空気を過給するターボチャージャ11が設けられている。このターボチャージャ11の吸気通路側には、吸入空気を過給するコンプレッサ11Aが設けられており、排気通路側には排気によって回転するタービン11Bが設けられている。
ターボチャージャ11の排気上流側と排気下流側とは、バイパス通路40にて連通されており、このバイパス通路40の途中には、同バイパス通路40を開閉するウェストゲートバルブ(以下、「WGV」という)41が設けられている。このWGV41の開度が大きくなるほど、バイパス通路40を流れる排気の量、つまりタービン11Bを迂回して流れる排気の量は多くなり、過給圧は低下する。このWGV41の開度調整を通じて過給圧の制御が行われる。なお、WGV41は、上記バイパス弁に相当する。
コンプレッサ11Aとスロットルバルブ16との間の吸気通路3にはインタークーラ18が設けられている。このインタークーラ18によって、ターボチャージャ11の過給により温度上昇した吸入空気が冷却される。
また、排気通路26の途中にあって、ターボチャージャ11のタービン11Bよりも排気下流側には、排気成分を浄化するコンバータ30が設けられている。このコンバータ30の内部には、排気浄化用の触媒31(三元触媒)が配設されている。
エンジン1には、機関運転状態を検出するための各種センサが取り付けられている。例えば、エアフロメータ19は吸気通路3内の吸入空気量GAを検出する。スロットル開度センサ20はスロットルバルブ16の開度を検出する。クランク角センサ23は、クランクシャフトの回転角を検出し、その検出結果に基づいて機関回転速度NEが検出される。アクセルセンサ24はアクセルペダル70の踏み込み量、すなわちアクセル操作量ACCPを検出する。MMTセンサ25は、機関燃料中のMMT(メチルシクロペンタジエニルマンガントリカルボニル)を検出する。ターボチャージャ11のタービン11Bとコンバータ30との間の排気通路26に設けられた空燃比センサ100は、排気中の酸素濃度を検出し、その検出結果に基づいて混合気の空燃比Rが検出される。ターボチャージャ11のタービン11Bとコンバータ30との間の排気通路26に設けられた排気温度センサ110は、触媒31に流入する前の排気の温度(排気温度EX)を検出する。
これら各種センサの出力は制御装置80に入力される。この制御装置80は、中央処理制御装置(CPU)、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ(ROM)、CPUの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ(RAM)、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成されている。
そして、この制御装置80により、燃料噴射弁4の噴射制御、スロットルバルブ16を開閉するアクチュエータ17の駆動制御、触媒31による排気の浄化作用を最適化するための空燃比制御、WGV41の開度調整を通じた過給圧制御等、エンジン1の各種制御が行われる。
ところで、機関燃料に含まれる添加剤の種類(例えばMMT:メチルシクロペンタジエニルマンガントリカルボニルなど)によっては、エンジン1から排出される排気中にマンガン酸化物が含まれる場合がある。このマンガン酸化物は、排気に含まれるオイル成分を結合剤とするデポジット(以下、Mnデポジットという)として触媒31の前端面に付着して堆積し、その堆積したMnデポジットが高温に曝されて固着することにより、触媒31に目詰まりを生じさせるおそれがある。
より詳細には、アクセルペダル70のオフ操作によって減速時の燃料カットが実行されると、高温状態になっている触媒31は酸化雰囲気に曝される。ここで、燃料カット実行前の空燃比Rが理論空燃比よりもリッチであった場合には、触媒31の前端面等に未燃燃料が付着しており、この付着している未燃燃料が、高温及び酸化雰囲気という条件下のもと、触媒31の前端面で燃焼する。そのため、燃料カットの実行直後には、触媒31の前端面温度が一時的ではあるものの上昇し、触媒31の前端面に付着・堆積していたMnデポジットの固着しやすくなる。
そこで、本実施形態では、燃料カットの実行条件が成立したときには、WGV41を全閉状態にした後に燃料カットを実行することにより、Mnデポジットの固着を抑制して触媒31の目詰まりを抑えるようにしている。
以下、こうしたMnデポジットの固着を抑制する際の一連の処理手順について説明する。
図2に示すように、この一連の処理ではまず、燃料カットの実行条件が成立しているか否かが判定される(S100)。燃料カットの実行条件としては、例えばアクセルペダル70がオフ操作されていること等が挙げられる。そして、燃料カットの実行条件が成立していないときには(S100:NO)、この一連の処理は一旦終了される。
図2に示すように、この一連の処理ではまず、燃料カットの実行条件が成立しているか否かが判定される(S100)。燃料カットの実行条件としては、例えばアクセルペダル70がオフ操作されていること等が挙げられる。そして、燃料カットの実行条件が成立していないときには(S100:NO)、この一連の処理は一旦終了される。
一方、燃料カットの実行条件が成立しているときには(S100:YES)、触媒31に堆積しているMnデポジットの推定堆積量TSが判定値TS1以上であるか否かが判定される(S110)。
ここで、上述したように、Mnデポジットは燃料成分等に由来して発生するため、触媒31に堆積しているMnデポジットは燃料消費量に基づいて推定可能である。そこで、本実施形態では、燃料消費量が多くなるほど推定堆積量TSの値が大きくなるようにしている。なお、燃料消費量は、燃料タンクに設けられた残量計の変化量や、燃料噴射弁4への噴射量指令値等に基づいて算出可能である。また、MMTセンサ25によって燃料中にMMTが検出されたときに限り、推定堆積量TSの更新を行うようにしており、これにより推定堆積量TSの推定精度を高めるようにしている。また、判定値TS1としては、推定堆積量TSがこの判定値TS1以上に多くなっていることに基づいて、現在の推定堆積量TSが、Mnデポジットの固着を抑制する処理を行う必要がある程度に多くなっていることを的確に判定することができるように、その値の大きさは設定されている。
そして、推定堆積量TSが判定値TS1に満たないときには(S110:NO)、燃料カットが実行されて(S180)、この一連の処理は一旦終了される。
一方、推定堆積量TSが判定値TS1以上のときには(S110:YES)、触媒31の床温THが高温判定値TH1以上であるか否かが判定される(S120)。床温THは、上記排気温度EXに基づいて推定される。また、高温判定値TH1は、現在の床温THが、Mnデポジットの固着を招く程度の高温状態になっているかどうかを判定するための値である。
一方、推定堆積量TSが判定値TS1以上のときには(S110:YES)、触媒31の床温THが高温判定値TH1以上であるか否かが判定される(S120)。床温THは、上記排気温度EXに基づいて推定される。また、高温判定値TH1は、現在の床温THが、Mnデポジットの固着を招く程度の高温状態になっているかどうかを判定するための値である。
そして、床温THが高温判定値TH1に満たないときには(S120:NO)、燃料カットが実行されて(S180)、この一連の処理は一旦終了される。
一方、床温THが高温判定値TH1以上のときには(S120:YES)、燃料カットの実行条件が成立する直前の空燃比Rがリッチ判定値R1以下であるか否かが判定される(S130)。このリッチ判定値R1は、空燃比Rが理論空燃比よりもリッチであるかどうかを判定するための値である。
一方、床温THが高温判定値TH1以上のときには(S120:YES)、燃料カットの実行条件が成立する直前の空燃比Rがリッチ判定値R1以下であるか否かが判定される(S130)。このリッチ判定値R1は、空燃比Rが理論空燃比よりもリッチであるかどうかを判定するための値である。
そして、空燃比Rがリッチ判定値R1よりも大きいときには(S130:NO)、燃料カットの実行条件が成立する直前の空燃比Rが理論空燃比よりもリッチではなかった、つまり空燃比Rは理論空燃比であった、あるいは理論空燃比よりもリーンであったと判断される。そして、燃料カットが実行されて(S180)、この一連の処理は一旦終了される。
一方、空燃比Rがリッチ判定値R1以下のときには(S130:NO)、ステップS140の処理が行われる。
このステップS140では、燃料カットの実行条件成立による燃料カットの実行が一時的に禁止されるとともに、アクセルペダル70がオフ操作されていることによりスロットルバルブ16の開度はアイドル開度にまで閉じられる。ちなみに、アイドル開度とは、エンジン1をアイドル運転状態に維持するときの開度である。従って、ステップS140の処理が行われると、エンジン1の運転状態は、アイドル運転状態に移行する。また、このようにして燃料カットの実行が禁止されている期間内では、エンジン1はアイドル運転状態になるため、混合気は燃焼しているものの、排気温度は比較的低い温度になる。
このステップS140では、燃料カットの実行条件成立による燃料カットの実行が一時的に禁止されるとともに、アクセルペダル70がオフ操作されていることによりスロットルバルブ16の開度はアイドル開度にまで閉じられる。ちなみに、アイドル開度とは、エンジン1をアイドル運転状態に維持するときの開度である。従って、ステップS140の処理が行われると、エンジン1の運転状態は、アイドル運転状態に移行する。また、このようにして燃料カットの実行が禁止されている期間内では、エンジン1はアイドル運転状態になるため、混合気は燃焼しているものの、排気温度は比較的低い温度になる。
次に、WGV41の閉弁処理が行われ、これによりWGV41は全閉状態にされる(S150)。
次に、現在の床温THが低温判定値TH2以下であるか否かが判定される(S160)。この低温判定値TH2としては、触媒31の最低活性化温度よりもある程度高い温度が設定されている。そして、床温THが低温判定値TH2を超えているときには(S160:NO)、床温THが低温判定値TH2以下になるまで、上記ステップS140、ステップS150及びステップS160の処理が繰り返し実行される。
次に、現在の床温THが低温判定値TH2以下であるか否かが判定される(S160)。この低温判定値TH2としては、触媒31の最低活性化温度よりもある程度高い温度が設定されている。そして、床温THが低温判定値TH2を超えているときには(S160:NO)、床温THが低温判定値TH2以下になるまで、上記ステップS140、ステップS150及びステップS160の処理が繰り返し実行される。
一方、床温THが低温判定値TH2以下のときには(S160:YES)、ステップS170の処理が行われる。このステップS170では、WGV41の閉弁処理を終了させてWGV41を徐々に開弁させるとともに、ステップS140の処理により行われていた燃料カットの実行禁止が解除されることにより燃料カットが開始される。そして、この一連の処理は一旦終了される。
ちなみに、ステップS170では、WGV41を徐々に開弁させるようにしている。これは、ノイズや振動、あるいはドライバビリティに対するWGV41の開度変更の影響を抑えるためであるが、簡易的には、燃料カット開始に合わせて速やかに所定の開度にまでWGV41を開弁させるようにしてもよい。
次に、本実施形態の作用について説明する。
図2に示した一連の処理では、燃料カットの実行条件が成立しているときでも(S100:YES)、ステップS140の処理によって燃料カットの実行が禁止される。そして、床温THが低温判定値TH2以下になると、燃料カットの実行禁止が解除されて燃料カットが開始される。そしてこの燃料カットの実行が禁止されている期間内においては、WGV41は全閉状態にされる。このように燃料カットの実行条件が成立しているときには、燃料カットの実行に先立ってWGV41を全閉にする閉弁処理が行われる。このようにしてWGV41が全閉にされると、エンジン1から排出される排気の全てが、ターボチャージャ11のタービン11B側を流れるようになる。
図2に示した一連の処理では、燃料カットの実行条件が成立しているときでも(S100:YES)、ステップS140の処理によって燃料カットの実行が禁止される。そして、床温THが低温判定値TH2以下になると、燃料カットの実行禁止が解除されて燃料カットが開始される。そしてこの燃料カットの実行が禁止されている期間内においては、WGV41は全閉状態にされる。このように燃料カットの実行条件が成立しているときには、燃料カットの実行に先立ってWGV41を全閉にする閉弁処理が行われる。このようにしてWGV41が全閉にされると、エンジン1から排出される排気の全てが、ターボチャージャ11のタービン11B側を流れるようになる。
ここで排気がタービン11Bを回転させるときには、排気のエネルギーが消費されるため、タービン11Bを通過した後の排気の温度、つまり触媒31に流入する排気の温度は、タービン11Bを通過する前の排気の温度よりも低くなる。従って、閉弁処理を実行することにより排気の全てがタービン11B側を流れるようになると、閉弁処理を実行しない場合と比較して、触媒31に流入する排気の温度は低くなる。
このように燃料カットの実行に先立ち、ステップS150では上記の閉弁処理を行うことにより排気温度を予め低下させるようにしている。従って、閉弁処理の実行後、ステップS160において燃料カットを実行することにより触媒31の温度が上昇したとしても、触媒31が過剰に高温化することを抑えることができ、これにより触媒31でのMnデポジットの固着が抑えられるようになる。
さらに本実施形態では、閉弁処理を実行することでWGV41は全閉状態にされる。従って、閉弁処理の実行時には、排気の全てがタービン11B側を流れるようになり、排気がタービン11Bを通過することによって得られる排気温度の低下効果を最大限に得られるようになる。
また、触媒31でのMnデポジットの固着は、触媒31におけるMnデポジットの堆積量が多いときに問題となりやすい。そこで、Mnデポジットの推定堆積量TSが判定値TS1以上のときに(図2のステップS110:YES)、WGV41の閉弁処理を行うようにしており、これにより不要な閉弁処理の実行が抑えられる。
また、Mnデポジットは、機関の燃料成分等に由来して発生する。そこで、燃料消費量に基づいてMnデポジットの堆積量を推定するようにしており、これによりMnデポジットの堆積量を検出するための専用のセンサを設けることなく、Mnデポジットの堆積量を算出することができる。
また、上述したように、Mnデポジットの固着は、触媒31の床温THが高いときや、空燃比Rが理論空燃比よりもリッチのときに起きやすい。そこで、触媒31の床温THが高温判定値TH1以上に高く(図2のステップS120:YES)、かつ空燃比Rがリッチ判定値R1以下であって理論空燃比よりもリッチのときに(図2のS130:YES)、上記の閉弁処理を行うようにしている。そのため、触媒31でのMnデポジットの固着が起きやすいときにWGV41の閉弁処理が実行されるようになり、触媒31でのMnデポジットの固着が効果的に抑えられるようになる。
また、床温THが低温判定値TH2以下になると(図2のステップS160:YES)、WGV41の閉弁処理は終了するため(図2のステップS170)、その閉弁処理の実行に伴う排気温度の低下も終了する。従って、閉弁処理の実行により触媒31の温度が活性化温度以下にまで低下してしまうことを抑えることができる。
ちなみに、上記特許文献1に記載の装置では、燃料カットの実行中にウェストゲートバルブを開くことにより、触媒のセル壁へのオイル付着を抑制している。
すなわち、触媒を構成するセル壁に対して傾斜した方向に排気が流れ込むと、セル壁に対して平行に排気が流れ込む場合と比較して、セル壁には、マンガン酸化物の結合剤となるオイル成分が付着しやすくなる。ここで、過給機のタービンを通過した排気は旋回流となるため、タービンの排気下流側に設けられた触媒に排気が流れ込むときには、排気の流れ方向が、触媒のセル壁に対して傾斜した方向になりやすい。そこで、特許文献1に記載の装置では、燃料カットの実行中にウェストゲートバルブを開くことによりタービンを通過する排気の量を減らすようにしている。このようにしてタービンを通過する排気の量が減少すると、触媒のセル壁に対して傾斜した方向に流れ込む排気の量が少なくなるため、セル壁へのオイル付着が抑えられるようになる。こうしてセル壁へのオイル付着が抑えられるようになれば、触媒の前端面におけるMnデポジットの付着量は減少するようになる。
すなわち、触媒を構成するセル壁に対して傾斜した方向に排気が流れ込むと、セル壁に対して平行に排気が流れ込む場合と比較して、セル壁には、マンガン酸化物の結合剤となるオイル成分が付着しやすくなる。ここで、過給機のタービンを通過した排気は旋回流となるため、タービンの排気下流側に設けられた触媒に排気が流れ込むときには、排気の流れ方向が、触媒のセル壁に対して傾斜した方向になりやすい。そこで、特許文献1に記載の装置では、燃料カットの実行中にウェストゲートバルブを開くことによりタービンを通過する排気の量を減らすようにしている。このようにしてタービンを通過する排気の量が減少すると、触媒のセル壁に対して傾斜した方向に流れ込む排気の量が少なくなるため、セル壁へのオイル付着が抑えられるようになる。こうしてセル壁へのオイル付着が抑えられるようになれば、触媒の前端面におけるMnデポジットの付着量は減少するようになる。
このようにして触媒に付着するMnデポジットの量を抑えることは可能だが、触媒へのMnデポジットの付着そのものを完全に無くすことは難しい。そのため、燃料カットが実行されて触媒の温度が上昇した場合には、触媒に付着したMnデポジットが高温化して固着し、触媒に目詰まりを生じさせるおそれがある。この点、本実施形態では、図2に示した一連の処理が行われることにより、Mnデポジットの固着そのものを抑えることができるようになる。
なお、上述したようなウェストゲートバルブの開弁処理を機関運転中においても行うようにすれば、触媒へのMnデポジットの付着をさらに抑えることが可能である。しかし、機関運転中にウェストゲートバルブを開くような処理を行うと、過給圧が低下してしまうため、ターボチャージャの効率が低下してしまう。この点、本実施形態では、図2に示した一連の処理が行われることにより、Mnデポジットの固着そのものを抑えることができるため、触媒31でのMnデポジットの付着はある程度許容できるようになる。従って、触媒31へのMnデポジットの付着を抑えることを目的として、機関運転中にWGV41を開くにしても、そのときの開度は小さくすることができる。従って、ターボチャージャの効率低下を抑えることができる。また、触媒31へのMnデポジットの付着を抑えることを目的として、機関運転中にWGV41を開く回数を減らすことも可能になり、ターボチャージャの効率が低下する回数を減らすことも可能になる。
以上説明したように、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
(1)燃料カットの実行条件が成立したときには、燃料カットの実行に先立って、WGV41を全閉にする閉弁処理を行うようにしている。そのため、触媒31でのMnデポジットの固着を抑えることができるようになる。
(1)燃料カットの実行条件が成立したときには、燃料カットの実行に先立って、WGV41を全閉にする閉弁処理を行うようにしている。そのため、触媒31でのMnデポジットの固着を抑えることができるようになる。
(2)また、WGV41が全閉にされることにより、排気がタービン11Bを通過することによって得られる排気温度の低下効果を最大限に得ることができる。
(3)Mnデポジットの推定堆積量TSが判定値TS1以上に多いときに、WGV41の閉弁処理を行うようにしており、これにより不要な閉弁処理の実行が抑えられるようになる。
(3)Mnデポジットの推定堆積量TSが判定値TS1以上に多いときに、WGV41の閉弁処理を行うようにしており、これにより不要な閉弁処理の実行が抑えられるようになる。
(4)触媒31の床温THが高温判定値TH1以上に高く、かつ空燃比Rがリッチ判定値R1以下であって理論空燃比よりもリッチのときに、WGV41の閉弁処理を行うようにしている。そのため、触媒31でのMnデポジットの固着が起きやすいときにWGV41の閉弁処理が実行されるようになり、触媒31でのMnデポジットの固着が効果的に抑えられるようになる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この実施形態はこれを以下のように変更した変形例として実施することもできる。
・触媒31の床温THが低温判定値TH2以下になったことを条件に、禁止されていた燃料カットの実行を開始するようにした。この他、燃料カットを禁止している期間内での床温THの温度低下を見越して、燃料カットの実行開始を遅延させるようにしてもよい。
・触媒31の床温THが低温判定値TH2以下になったことを条件に、禁止されていた燃料カットの実行を開始するようにした。この他、燃料カットを禁止している期間内での床温THの温度低下を見越して、燃料カットの実行開始を遅延させるようにしてもよい。
この変形例は、先の図2に示した一連の処理の一部を変更することにより実施可能である。すなわち図3に示すように、図2のステップS130にて肯定判定されたときには、図2のステップS140の処理に代えて、ステップS200の処理を行う。このステップS200では、燃料カットの実行開始を所定時間だけ遅延させる処理を行うとともに、アクセルペダル70がオフ操作されていることによりスロットルバルブ16の開度はアイドル開度にまで閉じられる。燃料カットの実行開始を遅延させる上記所定時間としては、例えば燃料カットの実行条件が成立してから、床温THが低温判定値TH2にまで低下するのに要する時間を設定することができる。なお、こうした時間は、予めの実験等を通じて適宜設定可能である。また、燃料カットの実行条件が成立したときの床温TH等に基づいて上記の所定時間を可変設定してもよい。
そして、ステップS200の処理を実行した後は、上述したステップS150及びS160の処理を実行し、ステップS160で否定判定されるときには、床温THが低温判定値TH2以下になるまで、上記ステップS200、ステップS150及びステップS160の処理を繰り返し実行する。
そして、床温THが低温判定値TH2以下になると(S160:YES)、図2のステップS170の処理に代えて、ステップS210の処理が行い、一連の処理を一旦終了する。そのステップS210の処理では、WGV41の閉弁処理を終了させてWGV41を徐々に開弁させる。ここで、この変形例では、燃料カットの実行開始を所定時間だけ遅延させるようにしており、その所定時間が経過した時点で燃料カットは自動的に開始される。従って、ステップS210の処理では、ステップS170の処理と異なり、燃料カットの実行禁止を解除する処理が省略されている。こうした変形例でも、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
・MMTセンサ25によって燃料中にMMTが検出されたときに限り、推定堆積量TSの更新を行うようにした。この他、燃料中にMMTが含まれているかどうかは、燃料の販売地域によって異なる。そこで、MMTを含有する燃料が販売されている地域でエンジン1が使用される場合には、燃料中のMMTを検出することなく、燃料消費量に基づいて推定堆積量TSの更新を行うようにしてもよい。この場合には、MMTセンサ25を省略することができる。
・Mnデポジットの堆積量(推定堆積量TS)を燃料消費量に基づいて推定するようにしたが、この他の態様で推定堆積量TSを求めるようにしてもよい。例えばMnデポジットの堆積量が多くなるほど、触媒31での圧力損失が増大するため、触媒31の排気上流側の圧力は高くなる。そこで、触媒31の排気上流側の圧力を検出するセンサを設け、そのセンサで検出される圧力に基づいて推定堆積量TSを算出するようにしてもよい。
・図2に示した一連の処理では、ステップS110にて、推定堆積量TSが判定値TS1以上であるか否かを判定するようにした。また、ステップS120では、触媒31の床温THが高温判定値TH1以上であるか否かを判定するようにした。そして、ステップS130では、燃料カットの実行条件が成立する直前の空燃比Rがリッチ判定値R1以下であるか否かを判定するようにした。しかし、これらステップS110、ステップS120、及びステップS130という3つの処理うちのいずれか1つを省略してもよい。また、それら3つの処理うちのいずれか2つを省略してもよい。さらには、それら3つの処理すべてを省略してもよい。この場合でも、少なくとも燃料カットの実行条件が成立したときには、燃料カットの実行に先立って、WGV41を全閉にする閉弁処理が行われるため、上述したように触媒31でのMnデポジットの固着を抑えることができる。
・アクセルペダル70がオフ操作されているときに、燃料カットの実行条件が成立していると判定するようにした。この他、所定の自動停止条件が成立したときに燃料カット等が実行されることにより自動停止するエンジンの場合には、その自動停止条件が成立したときに燃料カットの実行条件が成立したと判定するようにしてもよい。
・WGV41の閉弁処理として、WGV41を全閉状態にするようにした。ここで、WGV41の開度を小さくするほど、タービン11B側を流れる排気の量は多くなる。そして、タービン11B側を流れる排気の量が多くなるほど、触媒31に流入する排気の温度は低くなる。従って、WGV41の閉弁処理として、必ずしもWGV41を全閉状態にまでする必要はなく、WGV41の開度が小さくなるようにすればよい。なお、燃料カット中には、触媒31の床温が低下していく。そのため、燃料カット中は、WGV41の開度を大きくしてタービン11B側を流れる排気の量を少なくし、できる限り排気温度の低下を抑えることが望ましい。
そこで、燃料カットの実行条件が成立したときには、燃料カットの実行に先立って、WGV41の開度を燃料カットの実行中に設定される開度よりも小さくするように、WGV41の閉弁処理を行うようにしてもよい。この変形例によれば、燃料カットの実行条件が成立すると、燃料カットの実行に先立って、WGV41の開度は、燃料カットの実行中に設定される開度よりも小さくされる。このようにしてWGV41の開度が小さくされると、タービン11B側を流れる排気の量が多くなる。従って、この変形例における閉弁処理を実行しない場合よりも、触媒31に流入する排気の温度は低くなる。
このように同変形例でも、燃料カットの実行に先立ってWGV41の開度を小さくする閉弁処理を行い、排気温度を予め低下させておくことにより、その後、燃料カットの実行により触媒31の温度が上昇したとしても、触媒31が過剰に高温化することを抑えることができる。そのため、触媒31でのMnデポジットの固着を抑えることができる。
・触媒31でのMnデポジットの固着を抑えるようにしたが、この他のデポジットの固着を抑えるために上記実施形態と同様な処理を行うようにしてもよい。要は、高温化によって固着するデポジットが触媒31に付着する、過給機付き内燃機関の制御装置として、本発明にかかる制御装置を適用することにより、上記実施形態やその変形例に準じた作用効果を得ることができる。
・排気温度EXに基づいて床温THを推定するようにした。この他、触媒31の前端等に温度センサを設け、その温度センサの出力に基づいて床温THを取得するようにしてもよい。
1…エンジン、2…シリンダヘッド、3…吸気通路、4…燃料噴射弁、7…インテークマニホールド、8…エキゾーストマニホール、11…ターボチャージャ、11A…コンプレッサ、11B…タービン、16…スロットルバルブ、17…アクチュエータ、18…インタークーラ、19…エアフロメータ、20…スロットル開度センサ、23…クランク角、24…アクセルセンサ、25…MMTセンサ、26…排気通路、30…コンバータ、31…触媒、40…バイパス通路、41…ウェストゲートバルブ(WGV)、70…アクセルペダル、80…制御装置、100…空燃比センサ、110…排気温度センサ。
Claims (6)
- 排気通路に設けられたタービンを回転させることにより吸気を過給する過給機と、前記タービンの排気下流側に設けられた排気浄化用の触媒と、前記タービンを迂回して排気を流すバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するバイパス弁とを備える内燃機関の制御装置であって、
燃料カットの実行条件が成立したときには、燃料カットの実行に先立って、前記バイパス弁を全閉にする閉弁処理を行う
ことを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。 - 排気通路に設けられたタービンを回転させることにより吸気を過給する過給機と、前記タービンの排気下流側に設けられた排気浄化用の触媒と、前記タービンを迂回して排気を流すバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するバイパス弁とを備える内燃機関の制御装置であって、
燃料カットの実行条件が成立したときには、燃料カットの実行に先立って、前記バイパス弁の開度を燃料カットの実行中に設定される開度よりも小さくする閉弁処理を行う
ことを特徴とする過給機付き内燃機関の制御装置。 - 前記触媒におけるデポジットの堆積量が所定値以上のときに前記閉弁処理を行う
請求項1または2に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。 - 燃料消費量に基づいて前記堆積量を推定する
請求項3に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。 - 前記触媒の床温が所定値以上のときに前記閉弁処理を行う
請求項1〜4のいずれか1項に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。 - 前記内燃機関の空燃比が理論空燃比よりもリッチのときに前記閉弁処理を行う
請求項1〜5のいずれか1項に記載の過給機付き内燃機関の制御装置。
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-
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- 2013-01-23 JP JP2013010120A patent/JP2014088867A/ja active Pending
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