JP5155974B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、車両の内燃機関の制御装置に関し、特に、内燃機関の排気ガスを浄化する触媒を早期に暖機する内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine of a vehicle, and more particularly to a control device for an internal combustion engine that warms up a catalyst for purifying exhaust gas of the internal combustion engine at an early stage.
車両には、エンジン本体から排気される排気ガスに含まれる有害成分を酸化・還元によって無害化して排気ガスを浄化する触媒装置が備わっている。触媒装置は、内部に備わる触媒の温度が低いと、排気ガスを効果的に浄化できないことから、例えば、内燃機関の始動時等、触媒の温度が低い場合は、触媒が所定の温度(活性化温度)に上昇するまで触媒装置を暖機する必要がある。 A vehicle is equipped with a catalyst device that purifies exhaust gas by detoxifying harmful components contained in exhaust gas exhausted from the engine body by oxidation and reduction. Since the catalyst device cannot effectively purify the exhaust gas if the temperature of the catalyst provided inside is low, for example, when the temperature of the catalyst is low, such as when the internal combustion engine is started, the catalyst is at a predetermined temperature (activated The catalyst device needs to be warmed up until the temperature rises.
触媒装置を暖機する方法として、例えば、特許文献1には、リーン燃焼とリッチ燃焼を切り替えるように内燃機関をディザ制御して、リッチ燃焼での排気ガスに含まれる炭化水素(HC)や一酸化炭素が、触媒に捕捉され、リーン燃焼での排気ガスに含まれる余剰な酸素で酸化されるときの反応熱(酸化熱)で触媒を速やかに暖機する技術が開示されている。
As a method for warming up the catalyst device, for example,
しかしながら、リーン燃焼とリッチ燃焼が切り替わるディザ制御の場合、リーン燃焼する気筒の出力トルクとリッチ燃焼する気筒の出力トルクが異なって内燃機関にトルク変動が生じることから、特許文献1に開示される技術では、リーン燃焼する気筒の点火時期とリッチ燃焼する気筒の点火時期を調節して、リーン燃焼する気筒とリッチ燃焼する気筒の出力トルクを略同等にすることで、内燃機関に発生するトルク変動を抑制している。 However, in the case of dither control in which lean combustion and rich combustion are switched, torque fluctuation occurs in the internal combustion engine because the output torque of the cylinder that performs lean combustion differs from the output torque of the cylinder that performs rich combustion. Then, by adjusting the ignition timing of the lean-burning cylinder and the ignition timing of the rich-burning cylinder, the output torque of the lean-burning cylinder and the rich-burning cylinder is made approximately equal, so that the torque fluctuation generated in the internal combustion engine is reduced. Suppressed.
また、特許文献2には、触媒の活性化温度よりも低い場合は、エンジンの点火時期を遅角させて、排気ガスの温度を上昇させるようにエンジンを制御し、排気ガスの温度で触媒を加熱し、所定の触媒温度以上になったとき、前記したリーン燃焼とリッチ燃焼を強制的に切替運転させるディザ制御を行い、触媒の前記した反応熱で更に触媒を昇温させる技術が開示されている。
Further, in
また、特許文献3には、触媒の早期暖機制御を、触媒暖機の進み具合に応じて3段階に分け、第1段階では、触媒温度が低く、酸化反応がほとんど発生しないため、エンジンの燃焼温度が最も高くなるように空燃比をストイキ(理論空燃比)付近に制御し、触媒を高温の排気ガスにより加熱する。その後、触媒が、排気ガス中のリッチ成分(炭化水素や一酸化炭素)を酸化浄化し始める程度まで暖機された頃に、空燃比を弱リーンに制御する第2段階の制御をする。これにより、触媒内で排気ガス中のリッチ成分を酸化反応させて、その反応熱で触媒を暖機する。その後、触媒が半暖機状態になる頃に、空燃比をリーンとリッチに交互に変化させるディザ制御を行い触媒の暖機処理が不要になる状態になるまで続ける第3段階の制御を行う技術が開示されている。
In
しかしながら、特許文献1〜3に開示される技術では、触媒の温度が、暖機処理が不要になる状態に達するまでの時間が掛かり過ぎるという課題があった。特に、触媒装置における後流側の部分はまだ半暖機状態の温度にも達しておらず、触媒の酸化反応による加熱による昇温が得られず、触媒装置の出口温度が目標とする暖機状態の温度に達する時間が長く掛かるという課題があった。
その結果、エンジン始動の際に、触媒装置が目標とする暖機状態の温度に達するまでに触媒装置を通過して排出される排気ガス中の炭化水素の総排出量が、十分に低減できていないという問題があった。
However, the techniques disclosed in
As a result, when the engine is started, the total emission amount of hydrocarbons in the exhaust gas discharged through the catalyst device until the catalyst device reaches the target warm-up temperature has been sufficiently reduced. There was no problem.
そこで本発明は、触媒が、暖機処理が不要となる状態に短時間に到達し、エンジン始動の際に、暖機状態の目標温度に達するまでに排出される排気ガス中の炭化水素の総排出量を低減できる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention achieves a state where the catalyst does not require the warm-up process in a short time, and the total hydrocarbons in the exhaust gas discharged until the target temperature in the warm-up state is reached when the engine is started. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can reduce the emission amount.
前記課題を解決するために請求項1に係わる発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気通路に触媒が設けられ、触媒の入口部の温度が所定の温度に達すると、内燃機関の各気筒の空燃比をリーン側とリッチ側とに切替えて、余剰の酸素と未燃ガスを触媒に送り込むことにより、反応熱で触媒を暖機させるリーン・リッチ触媒暖機制御運転を行うものであって、
触媒の入口部の温度が第1の所定の温度に達したとき、内燃機関の各気筒を、燃料を供給しないで空気だけを吸気して排気させる燃料カットの気筒と、空燃比がリッチ側で燃焼させる気筒と、に切替えて、空燃比がリーン側のときの余剰の酸素よりも大量の酸素と未燃ガスとを触媒に送り込み、反応熱で急速に触媒を暖機させる燃料カット・リッチ触媒暖機制御運転を行い、触媒の入口部の温度が第1の所定の温度よりも高い第2の所定の温度に達したとき、リーン・リッチ触媒暖機制御運転に切替えることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the control device for an internal combustion engine of the invention according to
When the temperature at the inlet of the catalyst reaches the first predetermined temperature, each cylinder of the internal combustion engine has a fuel-cut cylinder that sucks and exhausts only air without supplying fuel, and the air-fuel ratio is on the rich side. A fuel-cut rich catalyst that switches to a combustion cylinder and sends a larger amount of oxygen and unburned gas than surplus oxygen when the air-fuel ratio is on the lean side to the catalyst and quickly warms the catalyst with reaction heat A warm-up control operation is performed, and when the temperature at the inlet of the catalyst reaches a second predetermined temperature higher than the first predetermined temperature, the operation is switched to the lean / rich catalyst warm-up control operation.
請求項1に記載の発明によれば、触媒の入口部の温度が第1の所定の温度に達したとき、内燃機関の各気筒を、燃料を供給しないで空気だけを吸気して排気させる燃料カットの気筒と空燃比がリッチ側で燃焼させる気筒と、に切替えて、リーン燃焼させたときの余剰酸素に比べて、燃焼が生じない燃料カットの気筒からの大量の酸素と、空燃比をリッチ側とされた気筒からの未燃ガスとを触媒に送り込み、反応熱で急速に触媒を暖機させる燃料カット・リッチ触媒暖機制御運転を行うので、触媒における酸化反応が急速に進み、触媒を急速に昇温することができる。
また、触媒の入口部の温度が第1の所定の温度よりも高い第2の所定の温度に達したとき、リーン・リッチ触媒暖機制御運転に切替えることにより、触媒の入口部の温度が燃料カット・リッチ触媒暖機制御運転の継続により過昇温して触媒が劣化することを防止できる。さらに、リーン・リッチ触媒暖機制御運転に切替えられた後は、触媒全体の昇温を穏やかにして、触媒暖機を行う時間を最短とすることができる。
According to the first aspect of the present invention, when the temperature of the inlet of the catalyst reaches the first predetermined temperature, the fuel that causes each cylinder of the internal combustion engine to exhaust only the air without supplying the fuel. Compared to excess oxygen when lean combustion is performed by switching to a cut cylinder and a cylinder that burns on the rich side of the air / fuel ratio, a large amount of oxygen from the fuel cut cylinder that does not cause combustion and rich air / fuel ratio Fuel cut / rich catalyst warm-up control operation in which unburned gas from the cylinder on the side is sent to the catalyst and the catalyst is quickly warmed by reaction heat, so the oxidation reaction in the catalyst proceeds rapidly and the catalyst is The temperature can be raised rapidly.
Further, when the temperature of the catalyst inlet reaches a second predetermined temperature higher than the first predetermined temperature, the temperature of the catalyst inlet is changed to fuel by switching to the lean / rich catalyst warm-up control operation. It is possible to prevent the catalyst from deteriorating due to excessive temperature rise by continuing the cut / rich catalyst warm-up control operation. Furthermore, after switching to the lean / rich catalyst warm-up control operation, the temperature of the entire catalyst can be moderated, and the time for performing the catalyst warm-up can be minimized.
請求項2に係わる発明の内燃機関の制御装置は、請求項1に記載の発明の構成に加え、触媒の入口部の温度を推定する触媒入口温度推定手段を備え、触媒入口温度推定手段によって推定された触媒の入口部の温度が第1の所定の温度に達したとき、燃料カット・リッチ触媒暖機制御運転を行い、触媒入口温度推定手段によって推定された触媒の入口部の温度が第2の所定の温度に達したとき、燃料カット・リッチ触媒暖機制御運転からリーン・リッチ触媒暖機制御運転に切替えることを特徴とする。 A control apparatus for an internal combustion engine according to a second aspect of the present invention comprises a catalyst inlet temperature estimating means for estimating the temperature of the inlet of the catalyst in addition to the configuration of the invention according to the first aspect, and is estimated by the catalyst inlet temperature estimating means. When the temperature at the inlet of the produced catalyst reaches the first predetermined temperature, the fuel cut / rich catalyst warm-up control operation is performed, and the temperature at the inlet of the catalyst estimated by the catalyst inlet temperature estimating means is the second temperature. When the predetermined temperature is reached, the fuel cut / rich catalyst warm-up control operation is switched to the lean / rich catalyst warm-up control operation.
請求項2に記載の発明によれば、燃料カット・リッチ触媒暖機制御運転を行う期間を容易に設定することができる。
また、触媒の入口部の温度を直接測定する温度センサを必要としないので、コスト低減に寄与できる。
According to the second aspect of the present invention, it is possible to easily set the period for performing the fuel cut / rich catalyst warm-up control operation.
In addition, since a temperature sensor that directly measures the temperature of the inlet of the catalyst is not required, it can contribute to cost reduction.
請求項3に係わる発明の内燃機関の制御装置は、請求項1または請求項2に記載の発明の構成に加え、リーン・リッチ触媒暖機制御運転の場合、触媒の熱容量と、触媒の反応熱に応じて各気筒への燃料供給量を補正することを特徴とする。 The control apparatus for an internal combustion engine according to a third aspect of the invention includes the heat capacity of the catalyst and the heat of reaction of the catalyst in the case of the lean rich catalyst warm-up control operation in addition to the configuration of the invention according to the first or second aspect. The fuel supply amount to each cylinder is corrected according to the above.
請求項3に記載の発明によれば、触媒の材料、大きさに応じて決まる触媒の熱容量、反応熱に基づいて、リーン・リッチ触媒暖機制御運転の場合の各気筒への燃料供給量を補正するので、触媒の材料、大きさに応じて、触媒暖機制御運転の期間を短くするようにできる。 According to the third aspect of the present invention, the fuel supply amount to each cylinder in the lean / rich catalyst warm-up control operation is determined based on the catalyst heat capacity and reaction heat determined according to the catalyst material, size. Since the correction is made, the catalyst warm-up control operation period can be shortened according to the material and size of the catalyst.
請求項4に係わる発明の内燃機関の制御装置は、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の発明の構成に加え、触媒の入口部の温度と、内燃機関の排気ガス流量に基づいて触媒の出口部の温度を推定する触媒出口温度推定手段を備え、触媒出口温度推定手段により推定された触媒の出口部の温度が、第2の所定の温度に達するまで、リーン・リッチ触媒暖機制御運転を続けることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a control device for an internal combustion engine, comprising: the temperature at the inlet of the catalyst; and the exhaust gas flow rate of the internal combustion engine in addition to the configuration of the invention according to any one of the first to third aspects. Catalyst outlet temperature estimating means for estimating the temperature of the catalyst outlet based on the catalyst, and the lean rich catalyst until the temperature of the catalyst outlet estimated by the catalyst outlet temperature estimating means reaches a second predetermined temperature. It is characterized by continuing warm-up control operation.
請求項4に記載の発明によれば、リーン・リッチ触媒暖機制御運転により、触媒の入口部の過剰な温度上昇を抑制しつつ、触媒の出口部まで第2の所定の温度に昇温できる。第1の所定温度を、触媒が活性化する温度として、例えば、250℃とし、第2の所定温度を500℃とすると、リーン・リッチ触媒暖機制御運転中の触媒の入口部の温度は、500℃を大きく超える温度まで昇温することは無く、過昇温による触媒の入口部の劣化を生じることなく、触媒全体の温度を500℃以上に昇温することが短時間で可能となる。 According to the fourth aspect of the invention, the lean rich catalyst warm-up control operation can raise the temperature to the second predetermined temperature up to the catalyst outlet while suppressing an excessive temperature rise at the catalyst inlet. . Assuming that the first predetermined temperature is a temperature at which the catalyst is activated, for example, 250 ° C. and the second predetermined temperature is 500 ° C., the temperature at the inlet of the catalyst during the lean rich catalyst warm-up control operation is: It is possible to raise the temperature of the entire catalyst to 500 ° C. or higher in a short time without causing the temperature to rise to a temperature greatly exceeding 500 ° C. and without causing deterioration of the inlet portion of the catalyst due to excessive temperature rise.
請求項5に係わる発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気通路に触媒が設けられ、触媒の入口部の温度を推定する触媒入口温度推定手段と、触媒の入口部の温度と、内燃機関の排気ガス流量に基づいて触媒の出口部の温度を推定する触媒出口温度推定手段と、を備え、
内燃機関が始動された際、触媒入口温度推定手段が推定した触媒の入口部の温度が、第1の所定の温度に達するまでは、点火時期遅角による触媒暖機制御運転を行い、
触媒入口温度推定手段が推定した触媒の入口部の温度が、触媒の入口部の温度が第1の所定の温度に達したとき、点火時期遅角による触媒暖機制御運転から、内燃機関の各気筒を、燃料を供給しないで空気だけを吸気して排気させる燃料カットの気筒と、空燃比がリッチ側で燃焼させる気筒と、に切替えて、大量の酸素と未燃ガスとを触媒に送り込み、反応熱で急速に触媒を暖機させる燃料カット・リッチ触媒暖機制御運転に切替え、
さらに、触媒の入口部の温度が第1の所定の温度よりも高い第2の所定の温度に達したとき、内燃機関の各気筒の空燃比をリーン側とリッチ側とに切替えて、余剰の酸素と未燃ガスを触媒に送り込むことにより、反応熱で触媒を暖機させるリーン・リッチ触媒暖機制御運転を行うことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a control device for an internal combustion engine, wherein a catalyst is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, catalyst inlet temperature estimating means for estimating the temperature of the catalyst inlet, temperature of the catalyst inlet, Catalyst outlet temperature estimation means for estimating the temperature of the catalyst outlet based on the exhaust gas flow rate of the engine,
When the internal combustion engine is started, the catalyst warm-up control operation based on the ignition timing delay is performed until the temperature of the catalyst inlet estimated by the catalyst inlet temperature estimating means reaches the first predetermined temperature,
When the temperature of the catalyst inlet estimated by the catalyst inlet temperature estimating means reaches the first predetermined temperature, from the catalyst warm-up control operation by the ignition timing retarded, each of the internal combustion engine Switch the cylinder to a fuel cut cylinder that inhales and exhausts only air without supplying fuel, and a cylinder that burns on the rich side of the air-fuel ratio, and sends a large amount of oxygen and unburned gas to the catalyst, Switch to fuel cut / rich catalyst warm-up control operation to quickly warm up the catalyst with reaction heat,
Further, when the temperature at the inlet of the catalyst reaches a second predetermined temperature that is higher than the first predetermined temperature, the air-fuel ratio of each cylinder of the internal combustion engine is switched between the lean side and the rich side, and surplus A lean / rich catalyst warm-up control operation is performed in which oxygen and unburned gas are sent to the catalyst to warm the catalyst with reaction heat.
請求項5に記載の発明によれば、内燃機関が始動された際、触媒の入口部の温度が第1の所定の温度に達するまでは、点火時期遅角による触媒暖機制御運転を行い、排気ガスの温度をできるだけ高くして、触媒を排気ガスの温度で加熱し、触媒の入口部の温度が第1の所定の温度に達したとき、燃料カット・リッチ触媒暖機制御運転に切替え、触媒の反応熱により急速に触媒を昇温し、触媒の入口部の温度が第1の所定の温度よりも高い、第2の所定の温度に達したとき、リーン・リッチ触媒暖機制御運転に切替え、触媒の反応熱により、燃料カット・リッチ触媒暖機制御運転の場合よりも穏やかに触媒を昇温することができる。燃料カット・リッチ触媒暖機制御運転の場合は、そのような触媒暖機制御運転を続けると、触媒の温度が500℃を超えても急速に温度上昇し続けるのに対し、リーン・リッチ触媒暖機制御運転では、500℃まで触媒の温度を上昇させるのに時間を要するものの、500℃を大きく超えることはない。
その結果、リーン・リッチ触媒暖機制御運転により、触媒の入口部の過剰な温度上昇を抑制しつつ、触媒の出口部まで第2の所定の温度に昇温できる。第1の所定温度を、触媒が活性化する温度として、例えば、250℃とし、第2の所定温度を500℃とすると、リーン・リッチ触媒暖機制御運転中の触媒の入口部の温度は、500℃を大きく超える温度まで昇温することは無く、過昇温による触媒の入口部の劣化を生じることなく、触媒全体の温度を500℃以上に昇温することが短時間で可能となる。
According to the fifth aspect of the invention, when the internal combustion engine is started, the catalyst warm-up control operation based on the ignition timing delay is performed until the temperature of the inlet of the catalyst reaches the first predetermined temperature, The exhaust gas temperature is set as high as possible, the catalyst is heated at the exhaust gas temperature, and when the temperature of the inlet of the catalyst reaches the first predetermined temperature, the fuel cut / rich catalyst warm-up control operation is switched, When the temperature of the catalyst is rapidly raised by the reaction heat of the catalyst and the temperature at the inlet of the catalyst reaches a second predetermined temperature higher than the first predetermined temperature, the lean rich catalyst warm-up control operation is started. By switching and the reaction heat of the catalyst, the temperature of the catalyst can be raised more gently than in the fuel cut / rich catalyst warm-up control operation. In the case of fuel cut / rich catalyst warm-up control operation, if such catalyst warm-up control operation is continued, the temperature continues to rise rapidly even if the temperature of the catalyst exceeds 500 ° C., whereas lean / rich catalyst warm-up control operation is continued. In the machine control operation, although it takes time to raise the temperature of the catalyst to 500 ° C., it does not greatly exceed 500 ° C.
As a result, the lean / rich catalyst warm-up control operation can raise the temperature to the second predetermined temperature up to the catalyst outlet while suppressing an excessive temperature rise at the catalyst inlet. Assuming that the first predetermined temperature is a temperature at which the catalyst is activated, for example, 250 ° C. and the second predetermined temperature is 500 ° C., the temperature at the inlet of the catalyst during the lean rich catalyst warm-up control operation is: It is possible to raise the temperature of the entire catalyst to 500 ° C. or higher in a short time without causing the temperature to rise to a temperature greatly exceeding 500 ° C. and without causing deterioration of the inlet portion of the catalyst due to excessive temperature rise.
本発明によれば、触媒が、暖機処理が不要となる状態に短時間に到達し、エンジン始動の際に、暖機状態の目標温度に達するまでに排出される排気ガス中の炭化水素の総排出量を低減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 present invention, the catalyst reaches a state where the warm-up process is not required for a short time, and the hydrocarbons in the exhaust gas discharged until the target temperature of the warm-up state is reached when the engine is started. It is possible to provide a control device for an internal combustion engine that can reduce the total emission amount.
以下、本発明を実施するための形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。図1は、内燃機関の構成例を示す図であり、図2は、図1に示したエンジン本体の部分断面説明図である。
図1に示すように、本実施形態に係る内燃機関1は、例えば4つの気筒2aを備える4気筒のエンジン本体2に、排気ターボチャージャー40を備える過給直噴エンジンである。
エンジン本体2の吸気管12の最上流部には、エアクリーナ13が設けられ、このエアクリーナ13の下流側に、吸入空気G1の流量である吸入空気量を検出するエアフローメータ14が設けられている。吸気管12は、排気ターボチャージャー40のコンプレッサ42の吸気側に接続し、コンプレッサ42の吐出側に接続した吸気管12の下流側には、モータ10によって開度調節されるスロットルバルブ15とスロットル開度を検出するスロットル開度センサ16とが設けられている。
なお、コンプレッサ42は、排気ターボチャージャー40の後記するタービン41のタービン軸43により駆動される。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an internal combustion engine, and FIG. 2 is a partial cross-sectional explanatory diagram of the engine main body illustrated in FIG. 1.
As shown in FIG. 1, the
An
The
さらに、図2に示すようにスロットルバルブ15の下流側には、サージタンク17(「吸気マニホールド」とも称する)が設けられ、このサージタンク17に、吸気圧力(「吸気マニホールド圧」とも称する)を検出する吸気圧力センサ18が設けられている。また、サージタンク17とエンジン本体2のシリンダヘッド2bとの間には、エンジン本体2の各気筒2aに空気を導入するように吸気マニホールド19が配設されている。また、エンジン本体2のシリンダヘッド2bには、吸気弁2d、排気弁2e、各気筒2aの燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁20、点火プラグ21が取り付けられている。各点火プラグ21は、ディストリビュータ29を介して火花放電によって筒内の混合気に着火する。
Further, as shown in FIG. 2, a surge tank 17 (also referred to as “intake manifold”) is provided on the downstream side of the
内燃機関1は、燃料タンク3からフュエルポンプ4によって低圧供給管31を介して高圧ポンプ5に送られた燃料Fuは、エンジン本体2のカム軸2cによって駆動される高圧ポンプ5によりさらに昇圧されてデリバリパイプ6に送られる。デリバリパイプ6に送られた燃料Fuの圧力は、プレッシャーレギュレータ7で調圧され、余分な燃料Fuは戻り管32を介して燃料タンク3に戻される。デリバリパイプ6からは高圧燃料供給管33を介して各燃料噴射弁20に燃料が供給される。
In the
一方、エンジン本体2の各気筒2aからの排気管(排気通路)22は、集合して排気マニホールドにつながり、排気マニホールドからの排気集合管は排気ターボチャージャー40のタービン41の入口部に接続さている。各気筒2aからの排気ガスは、タービン41を駆動した後、排気ガスG2中のCO,HC,NOx等を浄化する三元触媒等の触媒を含んだ触媒装置(触媒)23導入される。この触媒装置23の上流側に、排気ガスの空燃比またはリーン/リッチ等を検出する排気ガスセンサ24(空燃比センサ、酸素センサ等)が設けられている。
On the other hand, exhaust pipes (exhaust passages) 22 from the
ちなみに、排気ターボチャージャー40のタービン42の吐出側から抽気管46で抽気された圧が排気バイパスバルブコントローラ44に印加されるように構成され、排気バイパスバルブ45を駆動して、過剰な過給圧にならないように排気ガスを、タービン41をバイパスさせて流すように構成されている。また、サージタンク17には、過剰な吸気圧を逃すリリーフバルブ47が設けられている。
なお、排気ターボチャージャー40を備える内燃機関1では、排気ガスが触媒装置23に至るまでの経路が長いこと、排気ガスの有するエネルギが排気ターボチャージャー40に消費され、触媒装置23に導入される時点での排ガス温度が低下すること等から触媒温度が上昇しにくいという傾向がある。
Incidentally, the pressure extracted by the
In the
また、エンジン本体2のシリンダブロックには、冷却水温度を検出する水温センサ25(図2参照)や、エンジン本体2のクランク軸が一定クランク角、例えば、6deg.回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ26(図2参照)が取り付けられている。その他に、カム軸2c(図2参照)には、TDC(Top Dead Center)センサ28(図2参照)が設けられている。このクランク角センサ26の出力信号とTDCセンサ28の出力信号に基づいてクランク角がエンジン制御ECU(Electric Control Unit)27(以下「ECU27」と称する)で算出され、また、クランク角センサ26の出力信号に基づいてエンジン回転速度Neが算出される。ここでECU27が、特許請求の範囲に記載の「内燃機関の制御装置」に対応する。
なお、図1では、シリンダヘッドの位置に記載すべきカム軸2cを、図示上、少し離れたデリバリパイプ6近くの燃料高圧ポンプ5をカム駆動するように配置記載してある。
Further, the cylinder block of the
In FIG. 1, the
前記した各種センサ14,16,18,24,25,26,28からの出力の他、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサやセレクトレバーの位置を検出するセレクトレバーポジションスイッチの出力や、吸気の温度を検出する吸気温センサ等が、ECU27に入力される。
このECU27は、マイクロコンピュータを主体として構成されている。マイクロコンピュータは、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)や周辺回路等から構成され、例えば、ROMに格納されているプログラムをCPUが実行して、エンジン運転状態に応じてスロットルバルブ15の開度や燃料噴射弁20の燃料噴射量(燃料供給量)や点火プラグ21の点火時期やプレッシャーレギュレータ7の設定圧を制御する。
In addition to the outputs from the
The
ちなみに、ECU27には、燃料噴射弁20を駆動する駆動回路や、それにバッテリからの電源を供給する電源回路を含んでいる。また、その電源回路は図示省略のイグニッション・スイッチ(以下、「IG_SW」と称する)により、オン状態になり、前記した燃料噴射弁の駆動回路や、ディストリビュータ29への給電もオン状態となる。
なお、図1では、ECU27から各燃料噴射弁20を駆動するための電流供給線は簡略に表示してあるが、実際は、ECU27から各燃料噴射弁20へ個別に接続されている。同様に、ディストリビュータ29から点火プラグ21への高圧印加線も図1では、簡略に表示してある。
Incidentally, the
In FIG. 1, the current supply lines for driving each
ECU27は、後記する図4から図11に示す触媒暖機制御用の各プログラムを実行することで、エンジン始動から触媒装置23の暖機が完了するまで内燃機関1の触媒暖機制御運転の制御を実行する。
The
本実施形態では、図3に示すように内燃機関1の触媒暖機制御運転を触媒装置23の暖機の進み具合に応じて3段階に分けて行う。図3は、触媒暖機制御運転の概念説明図であり、(a)は、触媒暖機制御運転のタイムチャートであり、(b)は、触媒装置において注目する触媒入口部、と触媒出口部の部位の説明図である。
触媒暖機制御の初期、つまり、第1段階には、触媒装置23に含まれる触媒の温度が低く、触媒装置23内でリッチ成分の酸化反応がほとんど発生しないため、エンジン本体2の燃焼温度が最も高くなるように空燃比をストイキ付近(理論空燃比付近)に近い弱リーンとし、かつ、点火時期を遅角制御する点火時期遅角の暖機制御を行うことで、エミッションの増加を抑えながら、触媒装置23を高温の排気ガスG2(図1参照)により暖機する。
この第1段階の触媒暖機制御運転を、内燃機関1の制御運転の観点からは「点火時期遅角制御」と称し、触媒装置23の加熱方法の観点からは「排気ガス温度上昇制御」と称する。この第1段階の触媒暖機制御運転が、特許請求の範囲に記載の「点火時期遅角による触媒暖機制御運転」に対応する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the catalyst warm-up control operation of the
In the initial stage of the catalyst warm-up control, that is, in the first stage, the temperature of the catalyst contained in the catalyst device 23 is low, and the oxidation reaction of rich components hardly occurs in the catalyst device 23. While suppressing the increase in emission by making the air-fuel ratio weak lean near stoichiometric (near the stoichiometric air-fuel ratio) so that it becomes the highest, and by performing the warm-up control of the ignition timing retarded to retard the ignition timing The catalyst device 23 is warmed up by the high temperature exhaust gas G2 (see FIG. 1).
This catalyst warm-up control operation in the first stage is referred to as “ignition timing delay control” from the viewpoint of the control operation of the
そして、エンジン始動後の経過時間tと水温センサ25からの冷却水温度Twに基づいて触媒装置23の入口部の温度である触媒入口温度(触媒の入口部の温度)Tentを推定し、触媒入口温度Tentが排気ガス中のリッチ成分を酸化浄化し始める所定温度T1(第1の所定の温度)、例えば、250℃に達した時点で、第1段階の触媒暖機制御運転(点火時期遅角制御)から第2段階の触媒暖機制御運転に切り換える。この第2段階の触媒暖機制御運転を、内燃機関1の制御運転の観点からは「燃料カット・リッチ制御」と称し、触媒装置23の加熱方法の観点からは「触媒内反応熱による昇温(1)」と称する。
この第2段階の燃料カット・リッチ制御では、触媒装置23の酸化反応を促進するために、クランク角センサ26、TDCセンサ28の信号に基づいて、圧縮行程の上死点に近づく気筒を判別し、吸気弁2d、排気弁2eは動作させるが燃料噴射弁20からは燃料噴射させない燃料カットの気筒2aと、空燃比をストイキよりもリッチとするように燃料噴射をさせる気筒2aを、例えば、交互に繰り返すエンジン本体2の運転制御をする。
ここで、触媒入口温度Tentは、図2、図3に示すように、直列に2段で構成された触媒の1段目の触媒の軸方向中央部(触媒入口部)Point1における温度であり、後記する触媒出口温度Texitは、図2、図3に示すように、直列に2段で構成された触媒の2段目の触媒の軸方向中央部(触媒出口部)Point2における温度である。
Based on the elapsed time t after engine start and the coolant temperature Tw from the
In this second-stage fuel cut / rich control, in order to promote the oxidation reaction of the catalyst device 23, the cylinder approaching the top dead center of the compression stroke is determined based on the signals of the
Here, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the catalyst inlet temperature Tent is the temperature at the axial center part (catalyst inlet part) Point1 of the first stage catalyst of the catalyst constituted by two stages in series. As shown in FIGS. 2 and 3, the catalyst outlet temperature Texit described later is a temperature at the axially central portion (catalyst outlet portion) Point2 of the second stage catalyst of the catalyst configured in two stages in series.
このような燃料カット・リッチ制御をすることにより燃料噴射をさせない燃料カットの気筒2aからの排気ガスは、吸気がそのまま排気されることになり、リーン燃焼後の排気ガス中の酸素よりも大量の酸素を触媒装置23に送り込み、リッチ燃焼後の排気ガス中に含まれるリッチ成分を捕捉した触媒装置23において急速な酸化反応を生じさせ、触媒装置23を自らの反応熱により急昇温させることができる。通常、リーン燃焼で安定にエンジン本体2の運転を継続可能な空燃比の最大値は、15.5程度の値でありそれ以上の値にすることは難しい。
そして、この急速な酸化反応による触媒装置23の触媒入口温度Tentの上昇を推定演算し、触媒入口温度Tentが触媒として十分活性化する温度である所定温度T2(第2の所定の温度)、例えば、500℃に達した時点で第2段階の暖機制御(燃料カット・リッチ制御)から第3段階の触媒暖機制御運転に切り換える。この第3段階の触媒暖機制御運転を、内燃機関1の制御運転の観点からは「リーン・リッチ制御(ディザ制御ともいう)」と称し、触媒装置23の加熱方法の観点からは「触媒内反応熱による昇温(2)」と称する。
燃料カット・リッチ制御における触媒装置23の単位時間当たりの反応熱は大きいので、実際には、燃料カット・リッチ制御の期間は、3秒程度である。
ここで、第2段階の触媒暖機制御運転が、特許請求の範囲に記載の「燃料カット・リッチ触媒暖機制御運転」に対応する。
The exhaust gas from the fuel-
Then, an increase in the catalyst inlet temperature Tent of the catalyst device 23 due to this rapid oxidation reaction is estimated and calculated, and a predetermined temperature T2 (second predetermined temperature), which is a temperature at which the catalyst inlet temperature Tent is sufficiently activated as a catalyst, for example, When the temperature reaches 500 ° C., the second stage warm-up control (fuel cut / rich control) is switched to the third stage catalyst warm-up control operation. This third stage catalyst warm-up control operation is referred to as “lean / rich control (also referred to as dither control)” from the viewpoint of the control operation of the
Since the reaction heat per unit time of the catalyst device 23 in the fuel cut / rich control is large, the period of the fuel cut / rich control is actually about 3 seconds.
Here, the catalyst warm-up control operation in the second stage corresponds to the “fuel cut / rich catalyst warm-up control operation” recited in the claims.
この第3段階の触媒暖機制御運転では、触媒装置23の入口側の領域は既に酸化反応の促進レベルがある程度高くなっていて、触媒装置23で酸化浄化可能なリッチ成分量が増加しているため、例えば、空燃比をリーンとリッチに交互に変化させるディザ制御を行うことで、触媒装置23に供給するリッチ成分量を増加させて、触媒装置23内の酸化反応の反応熱を増大させ、その反応熱で触媒装置23内の出口部まで、つまり、触媒出口温度(触媒の出口部の温度)Texitが前記所定温度T2に達し、暖機処理が不要となる状態になるまで効率良く暖機する。
なお、空燃比をリーンとリッチに変化させるディザ制御において、クランク軸が2回転する間に、リーン燃焼する気筒2aの数とリッチ燃焼する気筒2aの数との比が一対一となる必要は無く、例えば、3対1として、トルク変動を少なくしたり、時間平均的にストイキな燃焼に相当するように燃料噴射量を制御したりしても良い。
ここで、第3段階の触媒暖機制御運転が、特許請求の範囲に記載の「リーン・リッチ触媒暖機制御運転」に対応する。
In this third stage catalyst warm-up control operation, the region on the inlet side of the catalyst device 23 has already increased to some extent the acceleration level of the oxidation reaction, and the amount of rich components that can be oxidized and purified by the catalyst device 23 has increased. Therefore, for example, by performing dither control that alternately changes the air-fuel ratio between lean and rich, the amount of rich components supplied to the catalyst device 23 is increased, and the reaction heat of the oxidation reaction in the catalyst device 23 is increased. The heat of reaction is efficiently warmed up to the outlet in the catalyst device 23, that is, until the catalyst outlet temperature (temperature of the outlet of the catalyst) Textex reaches the predetermined temperature T2 and the warming-up process becomes unnecessary. To do.
In the dither control in which the air-fuel ratio is changed between lean and rich, it is not necessary that the ratio of the number of lean burned
Here, the third stage catalyst warm-up control operation corresponds to the “lean / rich catalyst warm-up control operation” recited in the claims.
次に、図4、図5を参照しながら適宜図1、図2を参照して、触媒装置を早期に暖機するための内燃機関1の制御の全体フローチャートについて説明する。図4、図5は、触媒暖機制御運転の制御の流れを示す全体フローチャートである。
この制御は、すべてECU27の前記したCPUにおいてなされる。
ステップS01では、IG_SWがオンされたか否かをチェックする。IG_SWがオンされた場合(Yes)は、ステップS02へ進み、そうでない場合(No)はステップS01に戻る。
Next, referring to FIGS. 1 and 2 as appropriate with reference to FIGS. 4 and 5, an overall flowchart of control of the
This control is all performed by the above-described CPU of the
In step S01, it is checked whether or not IG_SW is turned on. When IG_SW is turned on (Yes), the process proceeds to step S02, and when not (No), the process returns to step S01.
ステップS02では、触媒暖機制御運転をリセットする。具体的には、触媒暖機制御運転を示すフラグIFLAGを−1にする。
ちなみに、前記した第1段階の触媒暖機制御運転である「点火時期遅角制御」の場合はIFLAG=0、第2段階の触媒暖機制御運転である「燃料カット・リッチ制御」の場合はIFLAG=1、第3段階の触媒暖機制御運転である「リーン・リッチ制御」の場合はIFLAG=2である。
In step S02, the catalyst warm-up control operation is reset. Specifically, the flag IFLAG indicating the catalyst warm-up control operation is set to -1.
Incidentally, in the case of “ignition timing retarding control” that is the first stage catalyst warm-up control operation described above, IFLAG = 0, and in the case of “fuel cut / rich control” that is the second stage catalyst warm-up control operation. In the case of “lean / rich control” which is the IFCAG = 1 and the third stage catalyst warm-up control operation, IFLAG = 2.
ステップS03では、エンジンの初爆が完了したか否かをチェックする。エンジンの初爆が完了した場合(Yes)は、ステップS04へ進み、エンジンの初爆が完了していない場合(No)はステップS03を繰り返す。ちなみに、エンジンの初爆の完了の検出は、IG_SWオンの後、ECU27から燃料噴射弁20に対して最初の噴射指令を出したか否かで容易に行える。
ステップS04では、例えば、クランク角センサ26(図2参照)からの信号に基づいて、エンジン回転速度Neの変動(エンジン回転速度変動)を検出し、そのエンジン回転速度変動が50rpm未満か否かをチェックする。エンジン回転速度変動が50rpm未満の場合(Yes)は、ステップS05へ進み、そうでない場合(No)は、結合子(B)に従って、図5に示すように触媒暖機制御運転を行わない。これは、エンジン回転速度変動が大きい場合は、第1段階の触媒暖機制御運転に入って、点火時期遅角制御を行うとエンジン本体2(図2参照)の運転が不安定になるため、それを防止するためである。
In step S03, it is checked whether or not the first explosion of the engine has been completed. When the initial explosion of the engine is completed (Yes), the process proceeds to step S04, and when the initial explosion of the engine is not completed (No), step S03 is repeated. Incidentally, the completion of the first explosion of the engine can be easily detected by whether or not the first injection command is issued from the
In step S04, for example, based on a signal from the crank angle sensor 26 (see FIG. 2), a change in the engine speed Ne (engine speed change) is detected, and whether or not the engine speed change is less than 50 rpm. To check. If the engine speed fluctuation is less than 50 rpm (Yes), the process proceeds to step S05. If not (No), the catalyst warm-up control operation is not performed according to the connector (B) as shown in FIG. This is because if the engine speed fluctuation is large, the operation of the engine body 2 (see FIG. 2) becomes unstable if the ignition timing retard control is performed after entering the first stage catalyst warm-up control operation. This is to prevent it.
ステップS05では、アイドル状態か否かをチェックする。つまり、アクセルポジションセンサからの信号が、アクセルペダルの踏み込みを検出していない状態か否かをチェックする。アクセルペダルの踏み込みを検出していない場合(Yes)は、ステップS06へ進み、アクセルペダルの踏み込みを検出している場合(No)は、結合子(B)に従って、図5に示すように触媒暖機制御運転を行わない。ステップS06では、セレクトレバー位置が“P”、または“N”の位置であるか否かをチェックする。セレクトレバー位置が“P”、または“N”の位置である場合(Yes)は、ステップS07へ進み、そうでない場合(No)は、結合子(B)に従って、図5に示すように触媒暖機制御運転を行わない。ステップS05,S06のチェックは、運転者が車両の急発進の操作をしようとしている場合等に対応できるようにするためである。 In step S05, it is checked whether or not the engine is in an idle state. That is, it is checked whether or not the signal from the accelerator position sensor is in a state where the depression of the accelerator pedal is not detected. If the depression of the accelerator pedal is not detected (Yes), the process proceeds to step S06. If the depression of the accelerator pedal is detected (No), the catalyst warm-up is performed according to the connector (B) as shown in FIG. Machine control operation is not performed. In step S06, it is checked whether or not the position of the select lever is “P” or “N”. If the position of the select lever is “P” or “N” (Yes), the process proceeds to step S07. If not (No), the catalyst warm-up is performed according to the connector (B) as shown in FIG. Machine control operation is not performed. The check in Steps S05 and S06 is to make it possible to cope with the case where the driver is about to start the vehicle suddenly.
ステップS07では、エンジン回転速度Neが1800rpm未満か否かをチェックする。エンジン回転速度Neが1800rpm未満の場合(Yes)は、ステップS08へ進み、そうでない場合(No)は、結合子(B)に従って、図5に示すように触媒暖機制御運転を行わない。ステップS08では、吸気圧力センサ18(図2参照)が示す吸気マニホールド圧(吸気圧)が、600mmHg(80,000Pa)未満か否かをチェックする。600mmHg未満の場合(Yes)は、結合子(A)に従って、図5に示すステップS09へ進、そうでない場合は、結合子(B)に従って、図5に示すように触媒暖機制御運転を行わない。 In step S07, it is checked whether or not the engine rotational speed Ne is less than 1800 rpm. If the engine rotation speed Ne is less than 1800 rpm (Yes), the process proceeds to step S08. If not (No), the catalyst warm-up control operation is not performed according to the connector (B) as shown in FIG. In step S08, it is checked whether or not the intake manifold pressure (intake pressure) indicated by the intake pressure sensor 18 (see FIG. 2) is less than 600 mmHg (80,000 Pa). If it is less than 600 mmHg (Yes), the process proceeds to step S09 shown in FIG. 5 in accordance with the connector (A). Otherwise, the catalyst warm-up control operation is performed in accordance with the connector (B) as shown in FIG. Absent.
ステップS09では、水温センサ25が示す冷却水温度Twが、0℃を超え、60℃未満の条件を満たすか否かをチェックする。前記条件を満たす場合(Yes)は、ステップS10へ進み、前記条件を満たさない場合(No)は、触媒暖機制御運転を行わない。
ステップS07,S08,S09のチェックは、本実施形態の触媒暖機制御運転を行うのに適する内燃機関1の運転状態か否かを判定するものである。
In step S09, it is checked whether or not the cooling water temperature Tw indicated by the
The checks in steps S07, S08, and S09 are for determining whether or not the
ステップS10では、第1段階の触媒暖機制御運転のフラグを立てる(IFLAG=0)。そして、ステップS11では、第1段階の触媒暖機制御運転における「点火時期遅角制御」を行う。点火時期遅角制御の詳細な制御の流れについては、後記する図9において詳細に説明する。
ステップS12では、触媒入口温度Tentの推定演算を行う。触媒入口温度Tentの推定演算の詳細な制御の流れについては、後記する図6において詳細に説明する。
ステップS13では、触媒出口温度Texitの推定演算を行う。触媒出口温度Texitの推定演算の詳細な制御の流れについては、後記する図8において詳細に説明する。
ステップS14では、ステップS12において推定演算された触媒入口温度Tentが、所定温度T1、例えば、250℃以上に到達したか否かをチェックする。所定温度T1以上の場合(Yes)は、ステップS15へ進み、そうでない場合(No)は、ステップS11に戻る。
In step S10, a flag for the first stage catalyst warm-up control operation is set (IFLAG = 0). In step S11, “ignition timing retarding control” in the first stage catalyst warm-up control operation is performed. A detailed control flow of the ignition timing retardation control will be described in detail with reference to FIG.
In step S12, the catalyst inlet temperature Tent is estimated and calculated. A detailed control flow of the estimation calculation of the catalyst inlet temperature Tent will be described in detail later with reference to FIG.
In step S13, the catalyst outlet temperature Textit is estimated and calculated. A detailed control flow of the estimation calculation of the catalyst outlet temperature Texit will be described in detail with reference to FIG.
In step S14, it is checked whether or not the catalyst inlet temperature Tent estimated in step S12 has reached a predetermined temperature T1, for example, 250 ° C. or higher. If the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature T1 (Yes), the process proceeds to step S15. If not (No), the process returns to step S11.
ステップS15では、IFLAGが0,1,2のいずれかであるかを判定する、IFLAG=0の場合は、ステップS16へ進み、IFLAG=1の場合は、ステップS17へ進み、IFLAG=2の場合は、ステップS21へ進む。
ステップS16では、第2段階の触媒暖機制御運転のフラグを立て(IFLAG=1)、その後ステップS17へ進む。
ステップS17では、ステップS12において推定演算された触媒入口温度Tentが、所定温度T2、例えば、500℃以下か否かをチェックする。所定温度T2以下の場合(Yes)は、ステップS18へ進み、そうでない場合(No)は、ステップS21に進む。
In step S15, it is determined whether IFLAG is 0, 1, or 2. If IFLAG is 0, the process proceeds to step S16. If IFLAG is 1, the process proceeds to step S17, and if IFLAG is 2. Advances to step S21.
In step S16, a flag for the second stage catalyst warm-up control operation is set (IFLAG = 1), and then the process proceeds to step S17.
In step S17, it is checked whether or not the catalyst inlet temperature Tent estimated in step S12 is a predetermined temperature T2, for example, 500 ° C. or less. If the temperature is equal to or lower than the predetermined temperature T2 (Yes), the process proceeds to step S18. If not (No), the process proceeds to step S21.
ステップS18では、第2段階の触媒暖機制御運転における「燃料カット・リッチ制御」を行う。燃料カット・リッチ制御の詳細な制御の流れについては、後記する図10において詳細に説明する。ステップS18の後、ステップS11へ戻る。 In step S18, "fuel cut / rich control" in the second stage catalyst warm-up control operation is performed. The detailed control flow of the fuel cut / rich control will be described in detail with reference to FIG. After step S18, the process returns to step S11.
ステップS21では、ステップS13において推定演算された触媒出口温度Texitが、所定温度T2、例えば、500℃未満か否かをチェックする。所定温度T2未満の場合(Yes)は、ステップS22へ進み、所定温度T2以上の場合(No)は、触媒暖機制御運転を終了する。このとき後記する図6のステップS32で起動されたタイマtは停止されリセットされる。 In step S21, it is checked whether or not the catalyst outlet temperature Textit estimated in step S13 is lower than a predetermined temperature T2, for example, 500 ° C. When the temperature is lower than the predetermined temperature T2 (Yes), the process proceeds to step S22. When the temperature is higher than the predetermined temperature T2 (No), the catalyst warm-up control operation is terminated. At this time, the timer t started in step S32 of FIG. 6 to be described later is stopped and reset.
ステップS22では、IFLAGが第3段階の触媒暖機制御運転を示しているか否か(IFLAG=2か否か)をチェックする、IFLAG=2の場合は、ステップS24へ進み、IFLAG=2で無い場合(No)は、ステップS23へ進む。
ステップS23では、第3段階の触媒暖機制御運転のフラグを立て(IFLAG=2)、その後ステップS24へ進む。
ステップS24では、第3段階の触媒暖機制御運転における「リーン・リッチ制御」を行う。リーン・リッチ制御の詳細な制御の流れについては、後記する図11において詳細に説明する。ステップS24の後、ステップS11へ戻る。
In step S22, it is checked whether or not IFLAG indicates the third stage catalyst warm-up control operation (whether or not IFLAG = 2). If IFLAG = 2, the process proceeds to step S24, and IFLAG = 2 is not satisfied. In the case (No), the process proceeds to step S23.
In step S23, a flag for the third stage catalyst warm-up control operation is set (IFLAG = 2), and then the process proceeds to step S24.
In step S24, “lean / rich control” in the third-stage catalyst warm-up control operation is performed. The detailed control flow of the lean / rich control will be described in detail with reference to FIG. After step S24, the process returns to step S11.
この全体フローチャートにおいて、ステップS10から開始される第1段階から第3段階の触媒暖機制御運転が行われている間、少なくともステップS12の触媒入口温度Tent推定演算と、ステップS13の触媒出口温度Texit推定演算は、TDCセンサ28(図1参照)及びクランク角センサ26(図2参照)に基づいて、各気筒2aの爆発行程のタイミングで行われている。
ここで、全体フローチャートにおけるステップS12が、特許請求の範囲に記載の「触媒入口温度推定手段」に対応し、ステップS13が、特許請求の範囲に記載の「触媒入出口度推定手段」に対応する。
In this overall flowchart, at least the catalyst inlet temperature Tent estimation calculation in step S12 and the catalyst outlet temperature Textit in step S13 are performed during the first to third stage catalyst warm-up control operation starting from step S10. The estimation calculation is performed at the timing of the explosion stroke of each
Here, step S12 in the overall flowchart corresponds to “catalyst inlet temperature estimation means” recited in the claims, and step S13 corresponds to “catalyst inlet / outlet degree estimation means” recited in the claims. .
次に、図6、図7の(a)を参照しながら適宜図2を参照して触媒入口温度Tentを推定演算する詳細な制御の流れについて説明する。図6は、触媒入口温度を推定演算する制御の流れを示す詳細フローチャートである。図7の(a)は、触媒入口温度を推定演算するための排気加熱マップの説明図である。
図5におけるステップS12の触媒入口温度Tentの推定演算では、ステップS31において、ファーストアイドルの状態か否か、つまり、第1段階の触媒暖機制御運転か否かをIFLAG=0か否かでチェックする。換言すれば、ファーストアイドルの状態か否かの判定は、ステップS09の冷却水温度Twの判定結果により行うものであり、ステップS09においてYesとなり、IFLAG=0となっている場合(Yes)は、ステップS32に進み、IFLAG≠0の場合(No)は、ステップS35へ進む。ステップS32では、タイマtを起動する。既にタイマtが起動している場合は、そのままステップS33へ進む。ステップS33では、エンジン始動時冷却水温度Tw0を水温センサ25(図2参照)からの出力により読み込む。
なお、ステップS33のエンジン始動時冷却水温度Tw0の読み込みのステップは、ステップS12に入った最初の1度だけ行われ、その値は一時記憶される。
Next, a detailed control flow for estimating and calculating the catalyst inlet temperature Tent will be described with reference to FIG. 2 as appropriate with reference to FIGS. FIG. 6 is a detailed flowchart showing the flow of control for estimating and calculating the catalyst inlet temperature. FIG. 7A is an explanatory diagram of an exhaust heating map for estimating and calculating the catalyst inlet temperature.
In the estimation calculation of the catalyst inlet temperature Tent in step S12 in FIG. 5, it is checked in step S31 whether or not the engine is in the first idle state, that is, whether or not the first stage catalyst warm-up control operation is performed. To do. In other words, the determination as to whether or not the state is the first idle state is made based on the determination result of the cooling water temperature Tw in step S09. In step S09, Yes and IFLAG == 0 (Yes), Proceeding to step S32, if IFLAG = ≠ 0 (No), the process proceeds to step S35. In step S32, the timer t is started. If the timer t has already been started, the process proceeds to step S33 as it is. In step S33, the cooling water temperature Tw 0 engine start reading the output from the water temperature sensor 25 (see FIG. 2).
Note that the step of reading the engine starting coolant temperature Tw 0 in step S33 is performed only once for the first time after entering step S12, and the value is temporarily stored.
ステップS34では、ステップS33で読み込まれたエンジン始動時冷却水温度Tw0を参照して、排気加熱マップ51(図7の(a)参照)に基づいて経過時間tに対応する触媒入口温度Tentを検索する。その後全体フローチャートのステップS13に戻る。
図7の(a)において、横軸はステップS32において起動されたタイマtの示す経過時間tを示し、縦軸は触媒入口温度Tentを示す。経過時間tに対応する触媒入口温度Tentを示す曲線は、エンジン始動時冷却水温度Tw0をパラメータに実験的に取得されたものである。エンジン始動時冷却水温度Tw0が低いほど、外気温度が低く、第1段階の触媒暖機制御運転における触媒装置23の触媒入口温度Tentの初期段階の上昇の推移が遅いことが示されている。
以上、ステップS31〜S34で、図3の(a)に示した「排気ガス温度上昇制御」における触媒入口温度Tentの推定演算の繰り返し計算の1回分を終了する。
In step S34, with reference to the engine starting time coolant temperature Tw 0 read in step S33, the catalyst inlet temperature Tent corresponding to the elapsed time t on the basis of the exhaust heat map 51 (see FIG. 7 (a)) Search for. Thereafter, the process returns to step S13 of the overall flowchart.
In FIG. 7A, the horizontal axis indicates the elapsed time t indicated by the timer t started in step S32, and the vertical axis indicates the catalyst inlet temperature Tent. The curve indicating the catalyst inlet temperature Tent corresponding to the elapsed time t is experimentally acquired using the engine starting coolant temperature Tw 0 as a parameter. It is shown that the lower the engine start-up cooling water temperature Tw 0 is, the lower the outside air temperature is, and the transition of the initial stage rise in the catalyst inlet temperature Tent of the catalyst device 23 in the first stage catalyst warm-up control operation is slower. .
As described above, in steps S31 to S34, one iteration of the calculation for estimating the catalyst inlet temperature Tent in the “exhaust gas temperature rise control” shown in FIG.
ステップS31からNoでステップS35に進むと、触媒内反応熱による昇温制御か否か、具体的には、IFLAG=1or2をか否かをチェックする(「触媒内反応熱昇温制御?」)。IFLAG=1または2を示している場合(Yes)は、ステップS36へ進み、IFLAG=1または2を示していない場合(No)は、ステップS41へ進む。
ステップS36では、次式(1)に基づいて触媒反応熱温度を算出する。
(触媒反応熱温度)=KC×(排気ガス流量)×(過剰酸素量) ・・・・(1)
ここで、「触媒反応熱温度」とは触媒の反応熱により触媒が昇温する度合いを示し、KCは実験的に定められた定数である。また、式(1)の「排気ガス流量」はエアフローメータ14(図2参照)で検出された吸入空気量に対応する。厳密には、前記した吸気温センサからの信号により密度補正をして吸入空気量とする。以下、「吸入空気量」という場合は、単にエアフローメータ14で検出された吸入空気量ではなく、吸気温センサからの信号に基づき密度補正された吸入空気量のことを意味する。
式(1)の「過剰酸素量」は、吸入空気量に対してストイキとなる空燃比(以下「A/F比」と称する)に対して、実際に燃料噴射弁20にECU27から指令した目標燃料噴射量Qiから容易に算出できる。
なお、排気ガスセンサ24(図2参照)により検出した酸素濃度を式(1)における過剰酸素量としても良い。
When the process proceeds from step S31 to No in step S35, it is checked whether or not the temperature increase control is based on the reaction heat in the catalyst, specifically, whether or not IFLAG_1 or 2 is satisfied (“in-catalyst reaction heat temperature increase control?”) . When IFLAG_ = 1 or 2 is indicated (Yes), the process proceeds to step S36, and when IFLAG = 1 or 2 is not indicated (No), the process proceeds to step S41.
In step S36, the catalytic reaction heat temperature is calculated based on the following equation (1).
(Catalytic reaction heat temperature) = K C × (exhaust gas flow rate) × (excess oxygen amount) (1)
Here, “catalytic reaction heat temperature” indicates the degree to which the catalyst is heated by the reaction heat of the catalyst, and K C is a constant determined experimentally. Further, the “exhaust gas flow rate” in the equation (1) corresponds to the intake air amount detected by the air flow meter 14 (see FIG. 2). Strictly speaking, the density is corrected by the signal from the intake air temperature sensor to obtain the intake air amount. Hereinafter, the “intake air amount” means not the intake air amount detected by the
The “excess oxygen amount” in the equation (1) is the target actually commanded from the
The oxygen concentration detected by the exhaust gas sensor 24 (see FIG. 2) may be used as the excess oxygen amount in the equation (1).
ステップS37では、排気ガス温度Texhaustをエンジン回転速度Ne、吸気圧の2次元マップに基づいて推定する。
ステップS38では、次式(2)に基づいて温度差を算出する。
(温度差)=(排気ガス温度Texhaust)+(触媒反応熱温度)
−(前回の触媒入口温度Tent) ・・・・・・・(2)
ここで、式(2)における「排気ガス温度Texhaust」は、ステップS37で算出されたものであり、「触媒反応熱温度」は、ステップS36で算出されたものであり、「前回の触媒入口温度Tent」は、繰り返し計算における前回の触媒入口温度Tentの推定演算において得られた触媒入口温度Tentである。
In step S37, the exhaust gas temperature Texhaust is estimated based on a two-dimensional map of the engine speed Ne and the intake pressure.
In step S38, a temperature difference is calculated based on the following equation (2).
(Temperature difference) = (Exhaust gas temperature Texhaust) + (Catalytic reaction heat temperature)
-(Previous catalyst inlet temperature Tent) (2)
Here, the “exhaust gas temperature Texthaust” in the equation (2) is calculated in step S37, and the “catalyst reaction heat temperature” is calculated in step S36. “Tent” is the catalyst inlet temperature Tent obtained in the previous calculation of the catalyst inlet temperature Tent in the iterative calculation.
ステップS39では、次式(3)に基づいて触媒入口温度上昇ΔTを算出する。
ΔT=Kt1×(温度差)×(排気ガス流量) ・・・・・・・・・・・(3)
ここで、式(3)におけるKt1は、実験的に定められた定数であり、「温度差」は、ステップS38で算出されたものであり、「排気ガス流量」は、エアフローメータ14(図2参照)で検出され、吸気温に応じて密度補正された吸入空気量に対応する。
次いで、ステップS40では、繰り返し計算における前回の触媒入口温度TentにステップS39で算出された触媒入口温度上昇ΔTを加算して、今回の触媒入口温度Tentを算出する{触媒入口温度Tent=(前回の触媒入口温度Tent)+ΔT}。
以上のステップS35〜S40で、図3の(a)に示した「触媒内反応熱による昇温(1),(2)」における触媒入口温度Tentの推定演算の繰り返し計算の1回分を終了する。
In step S39, the catalyst inlet temperature increase ΔT is calculated based on the following equation (3).
ΔT = K t1 × (temperature difference) × (exhaust gas flow rate) (3)
Here, K t1 in the equation (3) is an experimentally determined constant, the “temperature difference” is calculated in step S38, and the “exhaust gas flow rate” is the air flow meter 14 (FIG. 2) and corresponds to the intake air amount whose density is corrected according to the intake air temperature.
Next, in step S40, the catalyst inlet temperature increase ΔT calculated in step S39 is added to the previous catalyst inlet temperature Tent in the repetitive calculation to calculate the current catalyst inlet temperature Tent {catalyst inlet temperature Tent = (previous Catalyst inlet temperature Tent) + ΔT}.
In the above steps S35 to S40, one iteration of the calculation for estimating the catalyst inlet temperature Tent in the “temperature increase by reaction heat in the catalyst (1), (2)” shown in FIG. .
IFLAGが0,1,2のいずれでもない、触媒暖機制御運転が終わったときは、ステップS35からNoでステップS41に進み、排気ガス温度Texhaustをエンジン回転速度Ne、吸気圧の2次元マップに基づいて推定する。
ステップS42では、次式(4)に基づいて温度差を算出する。
(温度差)=(排気ガス温度Texhaust)−(前回の触媒入口温度Tent)
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)
ここで、式(4)における排気ガス温度Texhaustは、ステップS41で算出されたものであり、前回の触媒入口温度Tentは、繰り返し計算における前回の触媒入口温度Tentの推定演算において得られた触媒入口温度Tentである。
When the catalyst warm-up control operation is finished when IFLAG is neither 0, 1 or 2, the process proceeds from step S35 to step S41, where the exhaust gas temperature Texhaust is converted into a two-dimensional map of the engine speed Ne and the intake pressure. Estimate based on.
In step S42, a temperature difference is calculated based on the following equation (4).
(Temperature difference) = (Exhaust gas temperature Texhaust) − (Previous catalyst inlet temperature Tent)
..... (4)
Here, the exhaust gas temperature Texhaust in the equation (4) is calculated in step S41, and the previous catalyst inlet temperature Tent is the catalyst inlet obtained in the estimation calculation of the previous catalyst inlet temperature Tent in the repeated calculation. Temperature Tent.
ステップS43では、式(5)に基づいて触媒入口温度上昇ΔTを算出する。
ΔT=Kt1×(温度差)×(排気ガス流量) ・・・・・・・・・・・(5)
ここで、式(5)における「温度差」はステップS42で算出されたものであり、「排気ガス流量」はエアフローメータ14(図2参照)で検出され、吸気温に応じて密度補正された吸入空気量に対応する。
次いで、ステップS44では、繰り返し計算における前回の触媒入口温度TentにステップS43で算出された触媒入口温度上昇ΔTを加算して、今回の触媒入口温度Tentを算出する{触媒入口温度Tent=(前回の触媒入口温度Tent)+ΔT}。
以上のステップS35〜S44で、図3の(a)に示した「触媒内反応熱による昇温(2)」の後の触媒入口温度Tentの推定演算における繰り返し計算の1回分を終了する。
なお、ステップS35〜S44は、図5における全体フローチャートにおけるステップS21でNoとなった後の触媒入口温度Tentの推定演算の制御である。
In step S43, the catalyst inlet temperature rise ΔT is calculated based on the equation (5).
ΔT = K t1 x (temperature difference) x (exhaust gas flow rate) (5)
Here, the “temperature difference” in the equation (5) is calculated in step S42, and the “exhaust gas flow rate” is detected by the air flow meter 14 (see FIG. 2), and the density is corrected according to the intake air temperature. Corresponds to the amount of intake air.
Next, in step S44, the catalyst inlet temperature increase ΔT calculated in step S43 is added to the previous catalyst inlet temperature Tent in the repetitive calculation to calculate the current catalyst inlet temperature Tent {catalyst inlet temperature Tent = (previous Catalyst inlet temperature Tent) + ΔT}.
In the above steps S35 to S44, one iteration of the repeated calculation in the estimation calculation of the catalyst inlet temperature Tent after the “temperature increase by reaction heat in the catalyst (2)” shown in FIG.
Steps S35 to S44 are controls for the estimation calculation of the catalyst inlet temperature Tent after No in step S21 in the overall flowchart in FIG.
次に、図7の(b)、図8を参照しながら適宜図2を参照して触媒出口温度Texitを推定演算する詳細な制御の流れについて説明する。図7の(b)は、触媒出口温度を推定演算するための排気加熱マップの説明図である。図8は、触媒出口温度を推定演算する制御の流れを示す詳細フローチャートである。
図8におけるステップS13の触媒出口温度Texitの推定演算では、ステップS51において、ファーストアイドルの状態か否か、つまり、第1段階の触媒暖機制御運転か否かをIFLAG=0か否かでチェックする。IFLAG=0の場合(Yes)は、ステップS52に進み、IFLAG≠0の場合(No)は、ステップS53へ進む。ステップS52では、前記した図6におけるステップS33で読み込まれたエンジン始動時冷却水温度Tw0を参照して、排気加熱マップ53(図7の(b)参照)に基づいて経過時間tに対応する触媒出口温度Texitを検索する。その後全体フローチャートのステップS14に戻る。
図7の(b)において、横軸は図6におけるステップS32において起動されたタイマtの示す経過時間tを示し、縦軸は触媒出口温度Texitを示す。経過時間tに対応する触媒出口温度Texitを示す曲線は、エンジン始動時冷却水温度Tw0をパラメータに実験的に取得されたものである。エンジン始動時冷却水温度Tw0が低いほど、外気温度が低く、第1段階の触媒暖機制御運転における触媒装置23の触媒出口温度Texitの上昇の推移が遅いことが示されている。
以上、ステップS51,S52で、図3の(a)に示した「排気ガス温度上昇制御」における触媒出口温度Texitの推定演算の繰り返し計算の1回分を終了する。
Next, a detailed control flow for estimating and calculating the catalyst outlet temperature Textit will be described with reference to FIG. 2 as appropriate with reference to FIGS. 7B and 8. FIG. 7B is an explanatory diagram of an exhaust heating map for estimating and calculating the catalyst outlet temperature. FIG. 8 is a detailed flowchart showing a control flow for estimating and calculating the catalyst outlet temperature.
In the estimation calculation of the catalyst outlet temperature Texit in step S13 in FIG. 8, it is checked in step S51 whether or not the engine is in the first idle state, that is, whether or not the first stage catalyst warm-up control operation is performed. To do. When IFLAG = 0 (Yes), the process proceeds to step S52, and when IFLAG_ ≠ 0 (No), the process proceeds to step S53. In step S52, with reference to the engine starting time coolant temperature Tw 0 read in the step S33 in FIG. 6 described above, corresponding to the elapsed time t on the basis of the exhaust heat map 53 (see FIG. 7 (b)) The catalyst outlet temperature Text is searched. Thereafter, the process returns to step S14 in the overall flowchart.
In FIG. 7B, the horizontal axis indicates the elapsed time t indicated by the timer t started in step S32 in FIG. 6, and the vertical axis indicates the catalyst outlet temperature Textit. A curve indicating the catalyst outlet temperature Texit corresponding to the elapsed time t is obtained experimentally using the engine starting coolant temperature Tw 0 as a parameter. It is shown that the lower the engine starting cooling water temperature Tw 0 is, the lower the outside air temperature is, and the slower the transition of the catalyst outlet temperature Texit of the catalyst device 23 in the first stage catalyst warm-up control operation.
As described above, in steps S51 and S52, one iteration of the repeated calculation of the estimation process of the catalyst outlet temperature Textit in the “exhaust gas temperature rise control” shown in FIG.
ステップS51からNoでステップS53に進むと、次式(6)に基づいて触媒入口出口温度差ΔTen−exを算出する。
ΔTen−ex=(現在の触媒入口温度Tent)
―(前回の触媒出口温度Texit) ・・・・(6)
ここで、式(6)における「現在の触媒入口温度Tent」は、図5に示す繰り返し計算のステップS12で推定演算された触媒入口温度Tentであり、「前回の触媒出口温度Texit」は、繰り返し計算における前回の触媒出口温度Texitの推定演算において得られた触媒出口温度Texitである。
When step S51 is No and the process proceeds to step S53, the catalyst inlet / outlet temperature difference ΔTen−ex is calculated based on the following equation (6).
ΔTen−ex = (current catalyst inlet temperature Tent)
― (Previous catalyst outlet temperature Textit) (6)
Here, the “current catalyst inlet temperature Tent” in the equation (6) is the catalyst inlet temperature Tent estimated in step S12 of the iterative calculation shown in FIG. 5, and the “previous catalyst outlet temperature Texit” is repeated. This is the catalyst outlet temperature Textit obtained in the estimation calculation of the previous catalyst outlet temperature Textit in the calculation.
ステップS54では、次式(7)に基づいて触媒出口温度上昇ΔT’を算出する。
ΔT’=Kt2×(ΔTen−ex)×(排気ガス流量) ・・・・・(7)
ここで、式(7)におけるKt2は、実験的に定められた定数であり、ΔTen−exはステップS53で算出されたものであり、排気ガス流量はエアフローメータ14(図2参照)で検出され、吸気温に応じ密度補正された吸入空気量に対応する。
次いで、ステップS55では、繰り返し計算における前回の触媒出口温度TexitにステップS54で算出された触媒出口温度上昇ΔT’を加算して、今回の触媒出口温度Texitを算出する{触媒出口温度Texit=(前回の触媒出口温度Texit)+ΔT’}。
以上のステップS53〜S55で、図3の(a)に示した「触媒内反応熱による昇温(1),(2)」における触媒出口温度Texitの推定演算の繰り返し計算の1回分を終了する。
In step S54, the catalyst outlet temperature rise ΔT ′ is calculated based on the following equation (7).
ΔT ′ = K t2 × (ΔTen−ex) × (exhaust gas flow rate) (7)
Here, K t2 in equation (7) is a constant determined experimentally, ΔTen-ex is calculated in step S53, and the exhaust gas flow rate is detected by the air flow meter 14 (see FIG. 2). It corresponds to the intake air amount whose density is corrected according to the intake air temperature.
Next, in step S55, the catalyst outlet temperature rise ΔT ′ calculated in step S54 is added to the previous catalyst outlet temperature Textit in the repetitive calculation to calculate the current catalyst outlet temperature Textit {catalyst outlet temperature Textit = (previous Catalyst outlet temperature Texit) + ΔT ′}.
In steps S53 to S55 described above, one iteration of the calculation for estimating the catalyst outlet temperature Textit in the “temperature increase by reaction heat in the catalyst (1), (2)” shown in FIG. .
次に、図9を参照しながら適宜、図1、図2を参照して点火時期遅角制御の詳細な制御の流れについて説明する。図9は、点火時期遅角制御の流れを示す詳細フローチャートである。
図5におけるステップS11の点火時期遅角制御では、図9に示すようにステップS61において、水温センサ25(図2参照)の示す冷却水温度Twに基づいて目標スロットル開度を設定する。ECU27(図2参照)は、設定された目標スロットル開度に応じて、スロットル開度センサ16(図2参照)からの信号に基づいてモータ10(図2参照)を制御して、目標スロットル開度に調節する。
Next, the detailed control flow of the ignition timing retardation control will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as appropriate with reference to FIG. FIG. 9 is a detailed flowchart showing the flow of ignition timing retard control.
In the ignition timing retardation control in step S11 in FIG. 5, the target throttle opening is set in step S61 based on the coolant temperature Tw indicated by the water temperature sensor 25 (see FIG. 2) as shown in FIG. The ECU 27 (see FIG. 2) controls the motor 10 (see FIG. 2) on the basis of a signal from the throttle opening sensor 16 (see FIG. 2) in accordance with the set target throttle opening, thereby opening the target throttle. Adjust the degree.
ステップS62では、冷却水温度Twが閾値TLow以上か否かをチェックする。冷却水温度Twが閾値TLow以上の場合(Yes)は、ステップS63へ進み、冷却水温度Twが閾値TLow未満の場合(No)は、ステップS64へ進む。
ステップS63では、冷却水温度Twに基づいて所定の弱リーンの目標A/F比を算出する。前記した所定の弱リーンの目標A/F比の値は、予め設定されており、エアフローメータ14(図2参照)の出力する吸気流量を吸気温により密度補正して、容易に算出できる。ステップS63の後ステップS65へ進む。
ステップS64では、冷却水温度Twに基づいて所定のリッチの目標A/F比を算出する。前記した所定のリッチの目標A/F比の値は、予め設定されており、エアフローメータ14(図2参照)の出力する吸気流量から容易に算出できる。ステップS64の後、ステップS65へ進む。
ここで、冷却水温度Twが閾値TLow未満の場合、所定の弱リーンの目標A/F比の代わりに所定のリッチの目標A/F比とするのは、第1段階の触媒暖機制御運転における点火時期遅角制御を安定して継続させるためである。
In step S62, it is checked whether or not the cooling water temperature Tw is equal to or higher than a threshold value T Low . When the cooling water temperature Tw is equal to or higher than the threshold value T Low (Yes), the process proceeds to step S63, and when the cooling water temperature Tw is lower than the threshold value T Low (No), the process proceeds to step S64.
In step S63, a predetermined weak lean target A / F ratio is calculated based on the coolant temperature Tw. The target A / F ratio value of the predetermined weak lean is set in advance, and can be easily calculated by correcting the density of the intake air flow output from the air flow meter 14 (see FIG. 2) with the intake air temperature. It progresses to step S65 after step S63.
In step S64, a predetermined rich target A / F ratio is calculated based on the coolant temperature Tw. The predetermined rich target A / F ratio value is set in advance and can be easily calculated from the intake air flow rate output from the air flow meter 14 (see FIG. 2). After step S64, the process proceeds to step S65.
Here, when the cooling water temperature Tw is lower than the threshold value T Low , the predetermined rich target A / F ratio is used instead of the predetermined weak lean target A / F ratio. This is to stably continue the ignition timing retard control during operation.
ステップS65では、ステップS63またはステップS64において設定された目標A/F比に応じた目標燃料噴射量Qiを設定する。次いで、ステップS66では、冷却水温度Twに基づいて目標エンジン回転速度NeTを算出する。この冷却水温度Twに基づいた目標エンジン回転速度NeTの算出は、アイドリング時の目標エンジン回転速度NeTを設定するための冷却水温度Twを参照値とするマップを予めROMに格納しておくことで容易に可能である。
ステップS67では、目標エンジン回転速度NeTに応じて標準の遅角点火時期を設定する。この目標エンジン回転速度NeTに応じた標準の遅角点火時期の設定は、第1段階の触媒暖機制御運転におけるアイドリング時の標準の遅角点火時期を設定するための目標エンジン回転速度NeTを参照値とするマップを予めROMに格納しておくことで容易に可能である。
In step S65, the target fuel injection amount Qi corresponding to the target A / F ratio set in step S63 or step S64 is set. Next, in step S66, a target engine speed Ne T is calculated based on the coolant temperature Tw. Calculation of the target engine rotational speed Ne T based on the cooling water temperature Tw is stored in advance in the ROM map of a reference value of the cooling water temperature Tw to set the target engine rotational speed Ne T during idling This is easily possible.
In step S67, the standard retarded ignition timing is set according to the target engine speed Ne T. The target engine rotational speed Ne T standard retarded ignition timing set in accordance with the target engine rotational speed Ne T for setting a retard ignition timing during idling of the standard in the catalyst warm-up control operation of the first stage This can be easily done by storing a map with reference value in the ROM in advance.
ステップS68では、現在のエンジン回転速度Neと目標エンジン回転速度NeTとの差分に基づき点火時期を補正する。この点火時期の補正も、エンジン回転速度Ne及び目標エンジン回転速度NeTを参照値とするマップを予めROMに格納しておくことで容易に可能である。
このように標準の遅角点火時期を補正することにより、点火時期遅角制御による内燃機関1の第1段階の触媒暖機制御運転における安定したアイドリングが継続できる。
ステップS69では、ステップS65で設定された目標燃料噴射量Qi及びステップS68で補正された点火時期に従って、当該の気筒2aの燃料噴射弁20(図2参照)に対して燃料噴射制御をするとともに、ディストリビュータ29(図2参照)に対して点火時期制御を行う(「燃料噴射制御及び点火時期制御」)。
以上により、一連の点火時期遅角制御を終了し、全体フローチャートのステップS12に戻る。
このように点火時期遅角制御を行うことにより、エンジン本体2からの排気ガスG2(図1参照)の温度を高く制御でき、排気ガスG2により触媒装置23(図1参照)の触媒入口温度Tentを早期に目標とする所定温度T1に到達させることができ、触媒の反応熱による昇温が早期に可能となる。
In step S68, the ignition timing is corrected based on the difference between the current engine rotational speed Ne and the target engine rotational speed Ne T. The ignition timing can be easily corrected by storing in advance in the ROM a map that uses the engine speed Ne and the target engine speed Ne T as reference values.
By correcting the standard retarded ignition timing in this way, stable idling in the first stage catalyst warm-up control operation of the
In step S69, according to the target fuel injection amount Qi set in step S65 and the ignition timing corrected in step S68, the fuel injection control is performed on the fuel injection valve 20 (see FIG. 2) of the
As described above, a series of ignition timing retardation control is terminated, and the process returns to step S12 of the overall flowchart.
By performing the ignition timing retardation control in this way, the temperature of the exhaust gas G2 (see FIG. 1) from the
次に、図10を参照しながら適宜、図1、図2を参照して燃料カット・リッチ制御の詳細な制御の流れについて説明する。図10は、燃料カット・リッチ制御の流れを示す詳細フローチャートである。
図5におけるステップS18の燃料カット・リッチ制御では、図10に示すようにステップS71において、水温センサ25(図2参照)の示す冷却水温度Twに基づいて目標スロットル開度を設定する。ECU27(図2参照)は、設定された目標スロットル開度に応じて、スロットル開度センサ16(図2参照)からの信号に基づいてモータ10(図2参照)を制御して、目標スロットル開度に調節する。
Next, a detailed control flow of the fuel cut / rich control will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as appropriate with reference to FIG. FIG. 10 is a detailed flowchart showing the flow of fuel cut / rich control.
In the fuel cut / rich control in step S18 in FIG. 5, as shown in FIG. 10, the target throttle opening is set in step S71 based on the coolant temperature Tw indicated by the water temperature sensor 25 (see FIG. 2). The ECU 27 (see FIG. 2) controls the motor 10 (see FIG. 2) on the basis of a signal from the throttle opening sensor 16 (see FIG. 2) in accordance with the set target throttle opening, thereby opening the target throttle. Adjust the degree.
ステップS72では、吸入空気量に基づいてベース燃料噴射量を設定する。このベース燃料噴射量を設定する際に用いるA/F比の値は、ストイキの値、例えば、14.7であり、予め設定されており、エアフローメータ14(図2参照)の出力する吸気流量を吸気温で密度補正することによりベース燃料噴射量は容易に算出できる。
ステップS73では、燃料増量補正係数FC1を次式(8)に従って算出する。
FC1=Kf×{(所定温度T2)−(触媒入口温度Tent)} ・・・・(8)
式(8)において、Kfは予め設定された定数である。
In step S72, a base fuel injection amount is set based on the intake air amount. The value of the A / F ratio used when setting the base fuel injection amount is a stoichiometric value, for example, 14.7, which is set in advance, and the intake air flow rate output from the air flow meter 14 (see FIG. 2). The base fuel injection amount can be easily calculated by correcting the density with the intake air temperature.
In step S73, it calculates a fuel increase correction coefficient F C1 according the following equation (8).
F C1 = K f × {(predetermined temperature T2) − (catalyst inlet temperature Tent)} (8)
In Expression (8), Kf is a preset constant.
ステップS74では、クランク角センサ26(図2参照)からの信号とTDCセンサ28からの信号にもとづいて、次に燃料噴射の対象の気筒2a(図2参照)が燃料カットの気筒2aかどうかの判別をする(「当該気筒が燃料カットの気筒か?」)。当該気筒が燃料カットの気筒の場合(Yes)は、ステップS75へ進み、燃料カットの気筒で無い場合(No)は、ステップS76へ進む。
ステップS75では、目標燃料噴射量Qiをゼロと設定する。ステップS76では、目標燃料噴射量Qi(=FC1×(ベース燃料噴射量))を設定する。次いで、ステップS77では、ステップS75、またはステップS76で設定された目標燃料噴射量Qiに従って、当該の気筒2aの燃料噴射弁20に対して燃料噴射制御をするとともに、ディストリビュータ29に対して点火時期制御を行う(「燃料噴射制御及び点火時期制御」)。このときの点火時期制御は、所定の標準のものである。
なお、ステップS74における燃料カットの気筒とリッチ燃焼の気筒の切替えは、例えば、交互の切替えとする。
以上により、一連の燃料カット・リッチ制御を終了し、全体フローチャートのステップS12に戻る。
In step S74, based on the signal from the crank angle sensor 26 (see FIG. 2) and the signal from the
In step S75, the target fuel injection amount Qi is set to zero. In step S76, a target fuel injection amount Qi (= FC1 × (base fuel injection amount)) is set. Next, in step S77, according to the target fuel injection amount Qi set in step S75 or step S76, fuel injection control is performed on the
Note that the switching between the fuel cut cylinder and the rich combustion cylinder in step S74 is, for example, alternate switching.
As described above, the series of fuel cut / rich control is terminated, and the process returns to step S12 in the overall flowchart.
このような燃料カット・リッチ制御をすることにより燃料噴射をさせない燃料カットの気筒2aからの排気ガスは、吸気がそのまま排気されことになり、リーン燃焼後の排気ガス中の酸素よりも大量の酸素を触媒装置23に送り込み、リッチ燃焼後の排気ガス中に含まれるリッチ成分を捕捉した触媒装置23において急速な酸化反応を生じさせ、触媒装置23を自らの反応熱により急昇温させることができる。
特に、リッチ燃焼とするための燃料増量補正係数FC1を算出するに当たって、所定温度T2と触媒入口温度Tentとの差分に応じて燃料噴射量Qiが変化するように設定しているので、燃料カット・リッチ制御を終了して、次のリーン・リッチ制御に切替わった時点において触媒入口温度Tentが所定温度T2を超える大幅なオバーシュートを防止できる。
燃料カット・リッチ制御による触媒暖機制御運転をそのまま続けると、触媒の温度が500℃を超えても急速に温度上昇し続けるのに対し、リーン・リッチ制御による触媒暖機制御運転に切り替えることにより、500℃まで触媒の温度を上昇させるのに時間を要するものの、触媒入口温度Tent、触媒出口温度Texitが500℃を大きく超えることはない。
The exhaust gas from the fuel cut
In particular, when calculating the fuel enrichment coefficient F C1 for the rich combustion, since the set so that the fuel injection amount Qi is changed according to a difference between the predetermined temperature T2 and the catalyst inlet temperature Tent, fuel cut When the rich control is terminated and the next lean / rich control is switched, a large overshoot in which the catalyst inlet temperature Tent exceeds the predetermined temperature T2 can be prevented.
If the catalyst warm-up control operation by fuel cut / rich control is continued as it is, the temperature will continue to rise rapidly even if the catalyst temperature exceeds 500 ° C, but by switching to the catalyst warm-up control operation by lean / rich control Although it takes time to raise the temperature of the catalyst to 500 ° C., the catalyst inlet temperature Tent and the catalyst outlet temperature Texit do not greatly exceed 500 ° C.
次に、図11を参照しながら適宜、図1、図2を参照してリーン・リッチ制御の詳細な制御の流れについて説明する。図11は、リーン・リッチ制御の流れを示す詳細フローチャートである。
図5におけるステップS24のリーン・リッチ制御では、図11に示すようにステップS81において、水温センサ25(図2参照)の示す冷却水温度Twに基づいて目標スロットル開度を設定する。ECU27(図2参照)は、設定された目標スロットル開度に応じて、スロットル開度センサ16(図2参照)からの信号に基づいてモータ10(図2参照)を制御して、目標スロットル開度に調節する。
Next, the detailed control flow of the lean / rich control will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as appropriate with reference to FIG. FIG. 11 is a detailed flowchart showing the flow of lean / rich control.
In the lean / rich control in step S24 in FIG. 5, as shown in FIG. 11, the target throttle opening is set in step S81 based on the coolant temperature Tw indicated by the water temperature sensor 25 (see FIG. 2). The ECU 27 (see FIG. 2) controls the motor 10 (see FIG. 2) on the basis of a signal from the throttle opening sensor 16 (see FIG. 2) in accordance with the set target throttle opening, thereby opening the target throttle. Adjust the degree.
ステップS82では、吸入空気量に基づいてベース燃料噴射量を設定する。このベース燃料噴射量を設定する際に用いるA/F比の値は、ストイキの値、例えば、14.7であり、予め設定されており、エアフローメータ14(図2参照)の出力する吸気流量を吸気温で密度補正することによりベース燃料噴射量は容易に算出できる。
なお、このステップS82では図示してないが、安定にリーン燃焼できるA/F比の所定の上限値、例えば、15.5の値に基づいたリーン燃焼の下限燃料噴射量も同時に算出しておくと良い。
ステップS83では、燃料増量補正係数FC2を次式(9)に従って算出する。
FC2=Km×(触媒熱容量)×(排気ガス流量)
×{(所定温度T2)−(触媒出口温度Texit)} ・・・(9)
式(9)において、Kmは予め設定された定数であり、「触媒熱容量」は触媒装置23の特性データとして予め測定されたデータである。式(9)における「排気ガス流量」は、エアフローメータ14の吸気流量を吸気温で密度補正されたものとして算出される。また、「触媒出口温度Texit」は、全体フローチャートのステップS13で推定演算されたものである。
In step S82, the base fuel injection amount is set based on the intake air amount. The value of the A / F ratio used when setting the base fuel injection amount is a stoichiometric value, for example, 14.7, which is set in advance, and the intake air flow rate output from the air flow meter 14 (see FIG. 2). The base fuel injection amount can be easily calculated by correcting the density with the intake air temperature.
Although not shown in this step S82, a predetermined upper limit value of the A / F ratio at which stable lean combustion can be performed, for example, a lower limit fuel injection amount for lean combustion based on a value of 15.5 is calculated at the same time. And good.
At step S83, the calculated fuel increase correction coefficient F C2 according the following equation (9).
F C2 = K m × (catalyst heat capacity) × (exhaust gas flow rate)
X {(predetermined temperature T2)-(catalyst outlet temperature Exit)} (9)
In Equation (9), K m is a preset constant, and “catalyst heat capacity” is data measured in advance as characteristic data of the catalyst device 23. The “exhaust gas flow rate” in equation (9) is calculated as the intake flow rate of the
ステップS84では、クランク角センサ26(図2参照)からの信号とTDCセンサ28からの信号にもとづいて、次に燃料噴射の対象の気筒2a(図2参照)がリーン燃焼の順番の気筒2aかどうかの判別をする(「当該気筒がリーン燃焼の順番の気筒か?」)。当該気筒がリーン燃焼の気筒の場合(Yes)は、ステップS85へ進み、リーン燃焼の気筒で無い場合(No)は、ステップS86へ進む。
ステップS85では、目標燃料噴射量Qiを(ベース燃料噴射量)/FC2と設定する。ただし、ステップS85で算出されたQi=(ベース燃料噴射量)/FC2の値が、リーン燃焼を維持できるステップS82の説明のところで前記した下限燃料噴射量よりも小さい場合は、Qi=下限燃料噴射量とすると良い。
ステップS86では、目標燃料噴射量QiをFC2×(ベース燃料噴射量)と設定する。次いで、ステップS87では、ステップS85、またはステップS86で設定された目標燃料噴射量Qiに従って、当該の気筒2aの燃料噴射弁20に対して燃料噴射制御をするとともに、ディストリビュータ29に対して点火時期制御を行う(「燃料噴射制御及び点火時期制御」)。このときの点火時期制御は、所定の標準のものである。
なお、ステップS84におけるリーン燃焼の気筒とリッチ燃焼の気筒の切替えは、例えば、交互の切替えとする。
以上により、一連の燃料カット・リッチ制御を終了し、全体フローチャートのステップS12に戻る。
In step S84, based on the signal from the crank angle sensor 26 (see FIG. 2) and the signal from the
In step S85, the target fuel injection amount Qi is set to (base fuel injection amount) / FC2 . However, Qi = (base fuel injection quantity) calculated in the step S85 / the value of F C2 is smaller than the lower limit fuel injection amount described above in the description of steps S82 to maintain the lean combustion, Qi = lower fuel The injection amount is good.
In step S86, the target fuel injection amount Qi is set as F C2 × (base fuel injection amount). Next, in step S87, according to the target fuel injection amount Qi set in step S85 or step S86, fuel injection control is performed on the
Note that the switching between the lean combustion cylinder and the rich combustion cylinder in step S84 is, for example, alternate switching.
As described above, the series of fuel cut / rich control is terminated, and the process returns to step S12 in the overall flowchart.
このように第3段階の触媒暖機制御運転におけるリーン・リッチ制御では、燃料増量補正係数FC2を算出するに当たって、式(9)に示すように、触媒熱容量、及び目標とする所定温度T2と触媒出口温度Texitとの差分の積に比例になっている。従って、触媒熱容量が大きいほど、また、所定温度T2と触媒出口温度Texitとの差分が大きいほど燃料増量補正係数FC2は大きい値となり、リッチ燃焼の気筒2aにおける目標燃料噴射量Qiが大きくなり、未燃ガスが排気ガスG2中に多く含まれ、触媒装置23における反応熱が大きくなるように制御されることになる。その結果、触媒出口温度Texitが早期に目標とする所定温度T2に到達し易くなる。つまり、触媒装置23の十分な活性化が早期に行われることになる。
ここで、目標とする所定温度T2と触媒出口温度Texitとの差分は、図6に示す触媒入口温度Tentの推定演算の詳細フローチャート及び図8に示す触媒出口温度Texitの推定演算の詳細フローチャートから分かるように、触媒反応熱温度(ステップS36,S38参照)を含んでいる。
その意味で、式(9)は、特許請求の範囲に記載の「前記リーン・リッチ触媒暖機制御運転の場合、前記触媒の熱容量と、前記触媒の反応熱に応じて前記各気筒への燃料供給量を補正する」に対応している。
In this way, the lean-rich control in the catalyst warm-up control operation of the third stage, when calculating the fuel enrichment coefficient F C2, as shown in equation (9), catalyst heat capacity, and the predetermined temperature T2 of the target It is proportional to the product of the difference from the catalyst outlet temperature Textit. Therefore, as the catalyst heat capacity is large, also, the predetermined temperature T2 and the fuel increment correction factor F C2 as the difference is larger between the catalyst outlet temperature Texit becomes a large value, the target fuel injection amount Qi is increased in the
Here, the difference between the target predetermined temperature T2 and the catalyst outlet temperature Texit can be found from the detailed flowchart of the estimation calculation of the catalyst inlet temperature Tent shown in FIG. 6 and the detailed flowchart of the estimation calculation of the catalyst outlet temperature Texit shown in FIG. Thus, the catalytic reaction heat temperature (see steps S36 and S38) is included.
In that sense, in the case of the lean-rich catalyst warm-up control operation, the formula (9) is defined in the claims as follows. The fuel to the cylinders depends on the heat capacity of the catalyst and the reaction heat of the catalyst. This corresponds to “correcting the supply amount”.
次に、図12を参照しながら、適宜、図1を参照して本実施形態による触媒暖機制御運転による作用効果を説明する。図12は、触媒暖機制御運転の作用効果の説明図であり、(a)は、実施形態の場合の説明図、(b)は、従来技術の説明図、(c)は、HC排出量の積算値の実施形態と従来技術との比較説明図である。
図12の(a),(b)では、横軸は時間tを示し、縦軸は触媒温度、触媒通過前の排気ガス温度、HC排出量を示す。図12の(a)に示す本実施形態における第1段階の触媒暖機制御運転(点火時期遅角制御)と、図12の(b)に示す従来技術における第1段階の触媒暖機制御運転(ストイキ燃焼制御)では、触媒入口温度Tentの昇温の仕方にはそれ程大きな差は無い。ちなみに、触媒装置(図1参照)23の触媒はまだ活性化されていないので、図12の(a),(b)に示すように触媒装置23を通過前の排気ガスG2(図1参照)に含まれるHC(炭化水素)量はそのまま、分解されずに触媒装置23を通過後の排気ガスG3(図1参照)中にそのまま含まれている。触媒装置23が排気ガスG2によって加熱されることにより徐々にHCが触媒装置23で分解されるが触媒入口温度Tentが目標とする所定温度T1のレベルに達した時点では触媒装置23全体は十分活性化されておらず、最終的に一部のHCが排出されている。
Next, the effects of the catalyst warm-up control operation according to this embodiment will be described with reference to FIG. 1 as appropriate with reference to FIG. FIG. 12 is an explanatory diagram of the operation and effect of the catalyst warm-up control operation, where (a) is an explanatory diagram in the case of the embodiment, (b) is an explanatory diagram of the prior art, and (c) is an HC emission amount. It is comparison explanatory drawing of embodiment of this integrated value, and a prior art.
12A and 12B, the horizontal axis indicates time t, and the vertical axis indicates the catalyst temperature, the exhaust gas temperature before passing through the catalyst, and the HC emission amount. The first stage catalyst warm-up control operation (ignition timing retarding control) in the present embodiment shown in FIG. 12 (a), and the first stage catalyst warm-up control operation in the prior art shown in FIG. 12 (b). In (stoichiometric combustion control), there is not much difference in the way of raising the catalyst inlet temperature Tent. Incidentally, since the catalyst of the catalyst device (see FIG. 1) has not yet been activated, the exhaust gas G2 (see FIG. 1) before passing through the catalyst device 23 as shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b). The amount of HC (hydrocarbon) contained in is directly contained in the exhaust gas G3 (see FIG. 1) after passing through the catalyst device 23 without being decomposed. As the catalyst device 23 is heated by the exhaust gas G2, HC is gradually decomposed by the catalyst device 23, but when the catalyst inlet temperature Tent reaches the target predetermined temperature T1, the entire catalyst device 23 is sufficiently active. It is not converted into a part, and a part of HC is finally discharged.
しかし、本実施形態における第2段階の触媒暖機制御運転では、燃焼カット・リッチ制御を行っているので、触媒入口温度Tentが目標とする所定温度T2まで急昇温し、3秒程度の期間で終了する。これに対し、従来技術における第2段階の触媒暖機制御運転(弱リーン燃焼制御)では、触媒入口温度Tentの昇温の仕方は緩やかであり、時間が何分も掛かっている。
また、本実施形態における第3段階の触媒暖機制御運転では、従来技術と同様にリーン・リッチ制御を行っているが、触媒出口温度Texitが所定温度T2まで昇温するように、燃料増量補正係数FC2を設定しているので、触媒の反応熱による温度上昇が従来技術より速く、触媒出口温度Texitも目標とする所定温度T2に従来技術より早期に到達する。
そして、本実施形態では、触媒入口温度Tentが目標とする所定温度T1到達後、短時間で急速に所定温度T2達し、その温度を維持し、触媒出口温度Texitが従来技術よりも短時間で所定温度T2に達する。この結果、触媒装置23全体が従来技術よりも短時間で十分な暖機状態となり、触媒装置23を通過後の排気ガスG3に含まれるHCは、第3段階の触媒暖機制御運転中に急速にゼロに近づく。
However, in the second stage catalyst warm-up control operation in this embodiment, since combustion cut / rich control is performed, the catalyst inlet temperature Tent is rapidly raised to the target predetermined temperature T2, and the period of about 3 seconds. End with. On the other hand, in the second stage catalyst warm-up control operation (weak lean combustion control) in the prior art, the way of raising the catalyst inlet temperature Tent is gradual and takes several minutes.
Further, in the third stage catalyst warm-up control operation in the present embodiment, lean / rich control is performed as in the prior art, but fuel increase correction is performed so that the catalyst outlet temperature Texit is raised to the predetermined temperature T2. since the coefficient is set F C2, the temperature rise due to reaction heat of the catalyst is faster than the prior art, the catalyst outlet temperature Texit also reached earlier than in the prior art to a predetermined temperature T2 of the target.
In this embodiment, after the catalyst inlet temperature Tent reaches the target predetermined temperature T1, the temperature reaches the predetermined temperature T2 rapidly in a short time, and the temperature is maintained, and the catalyst outlet temperature Texit is predetermined in a shorter time than in the prior art. Temperature T2 is reached. As a result, the entire catalyst device 23 is sufficiently warmed up in a shorter time than the prior art, and the HC contained in the exhaust gas G3 after passing through the catalyst device 23 is rapidly increased during the third stage catalyst warm-up control operation. Approaches zero.
その結果、第1段階から第3段階までの触媒暖機制御運転を通じた触媒装置23を通過する本実施形態の場合のHC量は、図12の(c)に実線で示すように仮想線(二点鎖線)で示した従来技術よりも少なくなる。特に、本実施形態のような排気ターボチャージャー40を備え、エンジン本体2からの排気ガスの触媒装置23に至るまでの経路の長い内燃機関1に対して、より顕著な効果がある。
As a result, the amount of HC in the present embodiment passing through the catalyst device 23 through the catalyst warm-up control operation from the first stage to the third stage is an imaginary line as shown by a solid line in FIG. This is less than the prior art shown by the two-dot chain line. In particular, the present invention is more effective for the
なお、本実施形態では、燃料噴射弁20はシリンダヘッド2bから燃焼室に直接噴射する直噴式の例で説明したが、それに限定されるものではない。各気筒2aに接続する吸気マニホールド19の吸気ポートに燃料噴射弁20を配置し、吸気に対して燃料噴射するものでも良い。
また、本実施形態では、排気ターボチャージャー40を備える内燃機関1を例に説明したが、排気ターボチャージャーを備えない内燃機関にも適用可能である。
In the present embodiment, the
In the present embodiment, the
1 内燃機関
2 エンジン本体
2a 気筒
12 吸気管
14 エアフローメータ
15 スロットルバルブ
16 スロットル開度センサ
18 吸気圧力センサ
19 吸気マニホールド
20 燃料噴射弁
21 点火プラグ
22 排気管(排気通路)
23 触媒装置(触媒)
25 水温センサ
26 クランク角センサ
27 ECU(内燃機関の制御装置)
28 TDCセンサ
29 ディストリビュータ
51 排気加熱マップ
53 排気加熱マップ
G1 吸入空気
G2 排気ガス
G3 排気ガス
Tent 触媒入口温度(触媒の入口部の温度)
Texit 触媒出口温度(触媒の出口部の温度)
Texhaust 排気ガス温度
DESCRIPTION OF
23 Catalytic device (catalyst)
25
28
Textit Catalyst outlet temperature (Catalyst outlet temperature)
Texhaust exhaust gas temperature
Claims (5)
前記触媒の入口部の温度が所定の温度に達すると、前記内燃機関の各気筒の空燃比をリーン側とリッチ側とに切替えて、余剰の酸素と未燃ガスを前記触媒に送り込むことにより、反応熱で前記触媒を暖機させるリーン・リッチ触媒暖機制御運転を行う内燃機関の制御装置において、
前記触媒の入口部の温度が第1の所定の温度に達したとき、前記内燃機関の各気筒を、燃料を供給しないで空気だけを吸気して排気させる燃料カットの気筒と、空燃比がリッチ側で燃焼させる気筒と、に切替えて、空燃比がリーン側のときの前記余剰の酸素よりも大量の酸素と未燃ガスとを前記触媒に送り込み、反応熱で急速に前記触媒を暖機させる燃料カット・リッチ触媒暖機制御運転を行い、
前記触媒の入口部の温度が前記第1の所定の温度よりも高い第2の所定の温度に達したとき、前記リーン・リッチ触媒暖機制御運転に切替えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A catalyst is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine;
When the temperature of the inlet of the catalyst reaches a predetermined temperature, the air-fuel ratio of each cylinder of the internal combustion engine is switched between the lean side and the rich side, and surplus oxygen and unburned gas are sent to the catalyst, In a control device for an internal combustion engine that performs a lean-rich catalyst warm-up control operation for warming up the catalyst with reaction heat,
When the temperature of the inlet of the catalyst reaches a first predetermined temperature, each cylinder of the internal combustion engine has a rich air-fuel ratio and a fuel-cut cylinder that sucks and exhausts only air without supplying fuel. Switching to a cylinder that burns on the side, and a larger amount of oxygen and unburned gas than the excess oxygen when the air-fuel ratio is on the lean side are sent to the catalyst, and the catalyst is rapidly warmed up by reaction heat Perform fuel cut / rich catalyst warm-up control operation,
When the temperature of the inlet of the catalyst reaches a second predetermined temperature higher than the first predetermined temperature, the control device for the internal combustion engine is switched to the lean / rich catalyst warm-up control operation. .
該触媒入口温度推定手段によって推定された前記触媒の入口部の温度が前記第1の所定の温度に達したとき、前記燃料カット・リッチ触媒暖機制御運転を行い、
前記触媒入口温度推定手段によって推定された前記触媒の入口部の温度が前記第2の所定の温度に達したとき、前記燃料カット・リッチ触媒暖機制御運転から前記リーン・リッチ触媒暖機制御運転に切替えることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 Comprising catalyst inlet temperature estimating means for estimating the temperature of the inlet of the catalyst;
When the temperature of the inlet of the catalyst estimated by the catalyst inlet temperature estimating means reaches the first predetermined temperature, the fuel cut / rich catalyst warm-up control operation is performed,
When the temperature of the inlet of the catalyst estimated by the catalyst inlet temperature estimating means reaches the second predetermined temperature, the fuel cut / rich catalyst warm-up control operation is changed to the lean / rich catalyst warm-up control operation. 2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein
前記触媒出口温度推定手段により推定された前記触媒の出口部の温度が、前記第2の所定の温度に達するまで、前記リーン・リッチ触媒暖機制御運転を続けることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 A catalyst outlet temperature estimating means for estimating the temperature of the outlet of the catalyst based on the temperature of the inlet of the catalyst and the exhaust gas flow rate of the internal combustion engine;
The lean / rich catalyst warm-up control operation is continued until the temperature of the outlet portion of the catalyst estimated by the catalyst outlet temperature estimating means reaches the second predetermined temperature. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3.
前記触媒の入口部の温度を推定する触媒入口温度推定手段と、
前記触媒の入口部の温度と、前記内燃機関の排気ガス流量に基づいて前記触媒の出口部の温度を推定する触媒出口温度推定手段と、を備え、
前記内燃機関が始動された際、
前記触媒入口温度推定手段が推定した前記触媒の入口部の温度が、第1の所定の温度に達するまでは、点火時期遅角による触媒暖機制御運転を行い、
前記触媒入口温度推定手段が推定した前記触媒の入口部の温度が、前記触媒の入口部の温度が第1の所定の温度に達したとき、点火時期遅角による触媒暖機制御運転から、前記内燃機関の各気筒を、燃料を供給しないで空気だけを吸気して排気させる燃料カットの気筒と、空燃比がリッチ側で燃焼させる気筒と、に切替えて、大量の酸素と未燃ガスとを前記触媒に送り込み、反応熱で急速に前記触媒を暖機させる燃料カット・リッチ触媒暖機制御運転に切替え、
さらに、前記触媒の入口部の温度が前記第1の所定の温度よりも高い第2の所定の温度に達したとき、前記内燃機関の各気筒の空燃比をリーン側とリッチ側とに切替えて、余剰の酸素と未燃ガスを前記触媒に送り込むことにより、反応熱で前記触媒を暖機させるリーン・リッチ触媒暖機制御運転を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。 A catalyst is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine;
Catalyst inlet temperature estimating means for estimating the temperature of the inlet of the catalyst;
A catalyst outlet temperature estimating means for estimating a temperature of the catalyst inlet and a temperature of the catalyst outlet based on an exhaust gas flow rate of the internal combustion engine;
When the internal combustion engine is started,
Until the temperature of the inlet of the catalyst estimated by the catalyst inlet temperature estimating means reaches the first predetermined temperature, the catalyst warm-up control operation is performed by retarding the ignition timing,
When the temperature of the catalyst inlet estimated by the catalyst inlet temperature estimating means reaches the first predetermined temperature, the catalyst warm-up control operation based on the ignition timing delay is used. Switch each cylinder of the internal combustion engine to a fuel-cut cylinder that inhales and exhausts only air without supplying fuel, and a cylinder that burns on the rich side of the air-fuel ratio, to produce a large amount of oxygen and unburned gas Switch to fuel cut rich catalyst warm-up control operation to send to the catalyst and quickly warm the catalyst with reaction heat,
Further, when the temperature at the inlet of the catalyst reaches a second predetermined temperature higher than the first predetermined temperature, the air-fuel ratio of each cylinder of the internal combustion engine is switched between the lean side and the rich side. A control apparatus for an internal combustion engine, which performs a lean / rich catalyst warm-up control operation in which surplus oxygen and unburned gas are sent to the catalyst to warm the catalyst with reaction heat.
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