JPH07310574A - 触媒保護のための燃料カット制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】触媒保護のための燃料カット運転領域を縮小す
る。 【構成】内燃機関の運転状態が所定の燃料供給休止条件
を満たす運転状態となった時点から所定の遅延時間後に
燃焼室への燃料供給を休止する触媒保護のための燃料カ
ット制御方法であって、所定の遅延時間内において燃焼
室内に発生するイオン電流の特性を検出し、検出したイ
オン電流の特性が所定の特性を超えていることを判定
し、その判定結果に基づいて次回の燃料供給休止条件を
緩和する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として自動車用の内
燃機関において用いられる触媒の異常加熱を防止するた
めの燃料カット制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関において、排気ガスを浄
化するために用いられる触媒は、燃焼しない混合気いわ
ゆる生ガスにより酸化反応を起こして、異常に発熱をす
る可能性があることから、そのような状態になる前に生
ガスの供給を停止するべく燃料の供給を中止（燃料カッ
ト）する制御を行うものが知られている。このような触
媒保護のための燃料カット制御方法としては、例えば、
特公昭６３−４３５７２号公報に記載のもののように、
吸気管内絶対圧力が所定値より低く、かつエンジン回転
数が所定の回転数以上の場合に燃料カットを実行し、前
記所定値を触媒の温度が過剰に高くなる圧力よりも高
く、かつエンジン回転数に応じて設定するようにしたも
のがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ものにあっては、エンジン回転数と吸気管内絶対圧力と
により燃料カットを行う領域を設定しているものの、エ
ンジンのばらつきによる差、燃料噴射弁の公差さらには
環境条件等の差などにより、必ずしもその設定された燃
料カット領域が常に最適な領域に設定されるものとはな
らない場合がある。つまり、エンジンの状態が必ずしも
設定された回転数と吸気管内絶対圧力で決定されるもの
ではなく、そのために設定された燃料カット領域がエン
ジンの要求する値よりも上になっている場合ではドライ
バビリティの悪化を伴う可能性があり、また下に設定さ
れた場合には燃料カットが実行されずに生ガスが触媒に
接触し、触媒温度が異常値を示すことになる可能性があ
る。

【０００４】本発明は、このような不具合を解消するこ
とを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願は、このような目的
を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、本発明に係る触媒保護のための燃料カッ
ト制御方法は、内燃機関の運転状態が所定の燃料供給休
止条件を満たす運転状態となった時点から所定の遅延時
間後に燃焼室への燃料供給を休止する触媒保護のための
燃料カット制御方法であって、所定の遅延時間内におい
て燃焼室内に発生するイオン電流の特性を検出し、検出
したイオン電流の特性が所定の特性を超えていることを
判定し、その判定結果に基づいて次回の燃料供給休止条
件を緩和することを特徴とする。

【０００６】本発明におけるイオン電流の特性とは、最
大値、所定時間内の積分値、最大値が出現した位置（ク
ランク角度換算）、持続時間等を指すものである。これ
らのものは、検出した際のそのままの値を採用するもの
であってもよいし、また平均、なまし等の演算処理を施
したものであってもよい。

【０００７】

【作用】このような構成のものであれば、内燃機関の運
転状態をイオン電流の特性で検出することになり、その
特性により次回の燃料供給休止条件を緩和するので、燃
料供給の運転領域が拡大される。つまり、次回の所定の
燃料供給休止条件は、今回のイオン電流の特性が所定の
特性を超えている場合において緩和される。これによ
り、内燃機関の運転状態が次回の所定の燃料供給休止条
件を満たす運転状態となるまでの、燃料を供給した状態
での運転期間が長くなり、燃料供給休止によるドライバ
ビリティの悪化を防止する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を、図面を参照
して説明する。

【０００９】図１に概略的に示したエンジン１００は自
動車用の４気筒のもので、その吸気系１には図示しない
アクセルペダルに応動して開閉するスロットルバルブ２
が配設され、その下流側にはサージタンク３が設けられ
ている。サージタンク３に連通する一方の端部近傍に
は、さらに燃料噴射弁５が設けてあり、この燃料噴射弁
５を、電子制御装置６により制御するようにしている。
燃料噴射弁５は、それぞれの気筒に対して１つ取り付け
られており、それぞれの気筒の吸入行程に同期して独立
に作動して（同期噴射）、各気筒毎に燃料を供給するよ
うに構成される。また排気系２０には、排気ガス中の酸
素濃度を測定するためのＯ_２センサ２１が、図示しない
マフラに至るまでの管路に配設された三元触媒２２の上
流の位置に取り付けられている。

【００１０】そして、燃焼室１０の天井部分に対応する
位置には、スパークプラグ１８が取り付けてある。スパ
ークプラグ１８には、ダイオード３１を介してイグナイ
タ３２とイグニションコイル３３が電気的に接続されて
いる。スパークプラグ１８、イグナイタ３２及びイグニ
ションコイル３３を、標準的には点火系ＩＧＳとしてお
り、電流の回り込みを防止するダイオード２３、３３を
含めるものであってもよい。イグナイタ３２を除くこの
点火系ＩＧＳは、図１には１系統しか図示していない
が、それぞれの気筒に対して１系統ずつ接続されるもの
である。なお、エンジン１００は、４気筒のものに限定
されるものではなく、３気筒や１２気筒等のものであっ
てもよい。

【００１１】電子制御装置６は、中央演算処理装置７
と、記憶装置８と、入力インターフェース９と、出力イ
ンターフェース１１とを具備してなるマイクロコンピュ
ータシステムを主体に構成されており、その入力インタ
ーフェース９には、サージタンク３内の圧力を検出する
ための吸気圧センサ１３から出力される吸気圧信号ａ、
エンジン１００の回転状態を検出するためのカムポジシ
ョンセンサ１４から出力される気筒判別信号Ｇ１とクラ
ンク角度基準位置信号Ｇ２とエンジン回転数信号ｂ、車
速を検出するための車速センサ１５から出力される車速
信号ｃ、スロットルバルブ２の開閉状態を検出するため
のアイドルスイッチ１６からのＬＬ信号ｄ、エンジンの
冷却水温を検出するための水温センサ１７からの水温信
号ｅ、上記した空燃比センサ２１からの電流信号ｈなど
が入力される。一方、出力インターフェース１１から
は、燃料噴射弁５に対して燃料噴射信号ｆが、またイグ
ナイタ３２に対して点火信号ＩＧｔを含む複数の信号が
出力されるようになっている。なお、図示しないが、電
子制御装置６には、アナログ信号をディジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換器が内蔵されている。

【００１２】またスパークプラグ１８には、高圧ダイオ
ード２３を介してイオン電流を測定するためのバイアス
用電源２４及びイオン電流測定用回路２５が接続され
て、イオン電流検出系ＩＤＬを構成している。このバイ
アス用電源２４を含むイオン電流測定用回路２５それ自
体は、当該分野で知られている種々のものが使用でき、
気筒毎のイオン電流を検出するために、気筒数と同数
が、つまり１つの気筒に対して１つのイオン電流検出系
ＩＤＬが設けられるものである。

【００１３】電子制御装置６には、吸気圧センサ１３か
ら出力される吸気圧信号ａとカムポジションセンサ１４
から出力される回転数信号ｂとをおもな情報とし、エン
ジンの運転状態に応じて決まる各種の補正係数で基本噴
射時間ＴＰを補正して燃料噴射弁開成時間すなわちイン
ジェクタ最終通電時間Ｔを決定し、その決定された通電
時間により燃料噴射弁５を制御して、エンジン負荷に応
じた燃料を該燃料噴射弁５から吸気系１に噴射させるた
めのプログラムが内蔵してある。また、内燃機関の運転
状態が所定の燃料供給休止条件を満たす運転状態となっ
た時点から所定の遅延時間後に燃焼室への燃料供給を休
止する触媒保護のための燃料カット制御にあって、所定
の遅延時間内において燃焼室内に発生するイオン電流の
特性を検出し、検出したイオン電流の特性が所定の特性
を超えていることを判定し、その判定結果に基づいて次
回の燃料供給休止条件を緩和するプログラムが記憶され
ている。このような燃料カット制御は、アイドルスイッ
チ１６からのＬＬ信号ｄがオフとなり、アイドル運転状
態からわずかにスロットルバルブ２が開いた低負荷状態
になった後、所定の遅延時間を経過した時点から燃料カ
ットが実行される。これによって、未燃焼の混合気が排
気ガス中に混ざって三元触媒２２に到達することが未然
に防止される。

【００１４】この燃料カット制御プログラムの概要は図
２〜３に示すようなものである。

【００１５】まず、ステップＳ１では、燃料カット復帰
時の運転状態を把握するための判定パラメータを計算す
る。判定パラメータとしては、代表的には、点火タイミ
ングすなわちクランク角にして１８０°ＣＡの期間中の
ピーク値、積分値（瞬時値の積算値）等が挙げられる。
このステップＳ１の具体的な処理は、図３に示すものが
好ましい。すなわち、図３のものは、イオン電流の特性
である瞬時値ＩＯＮＡＤの積算値ＳＩＯＮとピーク値Ｉ
ＭＡＸとを検出するルーチンである。まず、イオン電流
をＡ／Ｄ変換し（ステップＳ２１）、得られた変換値で
あるイオン電流の瞬時値ＩＯＮＡＤを記憶装置８に記憶
し（ステップＳ２２）、積算値ＳＩＯＮの計算（ステッ
プＳ２３）に移行する。積算値ＳＩＯＮは、瞬時値ＩＯ
ＮＡＤが得られる毎に更新されるもので、下式により演
算され、記憶装置８に記憶される。

【００１６】ＳＩＯＮ＝ＳＩＯＮ＋ＩＯＮＡＤ そして、積算値ＳＩＯＮが算出されると、その時記憶し
た瞬時値ＩＯＮＡＤがその時点までのイオンピーク値Ｉ
ＭＡＸを上回っているか否かを判定し（ステップＳ２
４）、上回っている場合はイオンピーク値ＩＭＡＸを今
回の瞬時値ＩＯＮＡＤとして更新し（ステップＳ２
５）、下回っている場合はイオンピーク値ＩＭＡＸの更
新は行わない。このＡ／Ｄ変換処理ルーチンは、例えば
４〜５ミリ秒毎に実行されるものである。

【００１７】イオン電流は、それぞれの気筒毎に、点火
毎に計測されるもので、上記したようにＡ／Ｄ変換によ
り瞬時値ＩＯＮＡＤを求めてその特性を検出するもので
ある。通常、イオン電流は、放電開始直後にバイアス用
電源２４からスパークプラグ１８にバイアス電圧を印加
すると、放電後の燃焼時において燃焼の具合に応じて燃
焼室１０に流れる。正常燃焼の場合、イオン電流は点火
直後急激に流れた後、上死点ＴＤＣ手前で減少した後再
び増加し、燃焼圧が最大となるクランク角近傍でイオン
電流の値が最大となるピーク値ＩＯＮＰになる（図４に
示す）。したがって、イオン電流の計測は、エンジン回
転数ＮＥに応じて設定されるＡ／Ｄ変換周期（クランク
角換算による）で上死点ＴＤＣからＡ／Ｄ変換を開始し
て、そのアナログ電流値をディジタルデータである瞬時
値ＩＯＮＡＤとし、得られた瞬時値ＩＯＮＡＤを上死点
ＴＤＣから順に昇順となるデータ番号ＤＴｎを付して記
憶装置８のＲＡＭに記憶することにより行われる。そし
て、計測開始から所定時間内の瞬時値ＩＯＮＡＤを積算
することにより、イオン電流の積分値たる積算値ＳＩＯ
Ｎが得られる。また、記憶された瞬時値ＩＯＮＡＤを、
その都度１回の計測におけるその時点の最大値と比較す
ることにより、最大値すなわちイオンピーク値ＩＭＡＸ
を得ることも可能となる。Ａ／Ｄ変換は、上死点ＴＤＣ
から所定の時間、例えばクランク角に換算して３０°Ｃ
Ａだけ行うようにする。以上に述べたように、変換値に
データ番号ＤＴｎを付しておけば、イオンピーク値ＩＭ
ＡＸが発生した位置（クランク角換算による）について
も容易に特定できることになる。

【００１８】次に、ステップＳ２では、触媒保護のため
のＯＴ燃料カットにおける所定の遅延時間たるディレイ
期間であるか否かを判定し、ディレイ期間であればステ
ップＳ３に進み、そうでなければステップＳ８に移行す
る。ＯＴ燃料カット制御に移行する判定自体は、従来と
同じであってよい。ディレイ期間である場合は、ステッ
プＳ３にて記憶装置８に記憶されている積算値ＳＩＯＮ
に基づいて、下式によりパラメータ積算値ＳＳＩＯＮを
演算する。

【００１９】ＳＳＩＯＮ＝ＳＳＩＯＮ＋ＳＩＯＮ このパラメータ積算値ＳＳＩＯＮは規定回数Ｍの演算に
より求められるようになっており、それゆえステップＳ
４では、その規定回数Ｍの積算が終了したか否かを判定
し、終了した場合にはステップＳ５に進み、終了してい
ない場合にはステップＳ８に移行する。今、パラメータ
積算値ＳＳＩＯＮの演算が所定回数終了したものとする
と、ステップＳ５において、そのパラメータ積算値ＳＳ
ＩＯＮが第１設定値Ｋ１未満か否かを判定し、未満であ
る場合にはステップＳ６に進み、以上である場合はステ
ップＳ９に移行する。パラメータ積算値ＳＳＩＯＮが第
１設定値Ｋ１未満の場合、ステップＳ６において、ＯＴ
カットラインを上昇させる、つまり、燃料カットの判定
を行う燃料噴射時間である判定噴射時間を所定時間ΔＴ
（例えば５０〜１００μ秒）だけ長くして、多量の未燃
焼の混合気が三元触媒２２に到達するのを防止するべ
く、燃料カットが実行されるように判定基準たるＯＴカ
ットラインを設定するものである。

【００２０】一方、パラメータ積算値ＳＳＩＯＮが第１
設定値Ｋ１以上である場合には、ステップＳ９におい
て、パラメータ積算値ＳＳＩＯＮが第２設定値Ｋ２以上
であるか否かを判定し、以上である場合にはステップＳ
１０に進んで、ＯＴカットラインを下げて設定する、つ
まり、判定噴射時間を所定時間ΔＴだけ短く設定する。
逆に、第２設定値Ｋ２未満の場合にはステップＳ８に移
行する。ＯＴカットラインは、図５に示すように、エン
ジン回転数ＮＥに対する有効噴射時間ＴＡＵにより設定
されている。そして、初期設定値として、各エンジン回
転数ＮＥに対して判定噴射時間が設定してあり、その判
定噴射時間に所定時間ΔＴが増減されて、ＯＴカットラ
インが拡張されている。

【００２１】このようにして次回のＯＴカットラインが
検定された後は、制御は、ステップＳ７に進み、パラメ
ータ積算値ＳＳＩＯＮ及び規定回数Ｍを初期化（＝０）
し、さらにステップＳ８において、積算値ＳＩＯＮ及び
イオンピーク値ＩＭＡＸを初期化する。なお、この実施
例では、規定回数Ｍの積算値ＳＩＯＮの積算を行うこと
により、実質的に燃焼の判定を行うパラメータ積算値Ｓ
ＳＩＯＮを算出しているが、イオンピーク値ＩＭＡＸを
用いて燃焼の判定をおこなうものであってよい。

【００２２】このような構成にあって、アクセルペダル
がわずかに踏み込まれ、ほぼアイドル運転状態と同等に
エンジンが運転されて、ＯＴ燃料カット制御に移行し、
燃料噴射時間がＯＴカットラインに達した状態で、ディ
レイ期間中である場合に、判定パラメータの積算演算が
規定回数Ｍ実行されると、イオン電流の特性であるパラ
メータ積算値ＳＳＩＯＮにより燃焼状態が判定され、第
１設定値Ｋ１を下回っている場合にはＯＴカットライン
を現行のものより上げて、すなわち判定噴射時間に所定
時間ΔＴを加算した噴射時間に設定する。この場合の制
御は、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→
Ｓ７→Ｓ８と進行する。一方、パラメータ積算値ＳＳＩ
ＯＮが第２設定値Ｋ２を上回る場合には、ＯＴカットラ
インを下げて、すなわち判定噴射時間から所定時間ΔＴ
を減じた噴射時間に設定するもので、制御は、ステップ
Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ９→Ｓ１０→Ｓ７→
Ｓ８と進行する。

【００２３】したがって、エンジンの運転状態が良好な
場合つまりイオン電流のパラメータ積算値ＳＳＩＯＮが
第２設定値Ｋ２以上の場合は、失火する可能性があるよ
うな運転範囲までＯＴ燃料カットの実行を遅らせること
ができ、触媒の異常過熱を防止するとともにドライバビ
リティの悪化を防止する。また、これとは逆の場合に
は、ＯＴ燃料カットの実行を早くしてエンジンストール
を防止し、かつ触媒の異常過熱を防止する。

【００２４】なお、本発明は以上説明した実施例に限定
されるものではない。例えば、上記実施例ではイグナイ
タ３２を用いた点火系ＩＧＳを説明したが、ディストリ
ビュータを利用するものであってもよい。

【００２５】その他、各部の構成は図示例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形が可能である。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、以上に詳述したように、イオ
ン電流の特性を検出して、その特性が所定の特性を超え
ている場合に次回の燃料供給休止条件を緩和するので、
内燃機関のその時の運転状態にあわせて、あるいは内燃
機関毎の固有の特性にあわせて燃料供給休止条件を設定
できることになり、触媒が異常に過熱することを効果的
に未然に防止することができるとともに、燃料供給休止
を極力抑えてドライバビリティを向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の請求項１に係る発明の第１の実施例を示
す概略構成説明図。

【図２】同実施例の制御手順を示すフローチャート。

【図３】同実施例の制御手順を示すフローチャート。

【図４】同実施例における典型的なイオン電流の波形を
示す波形図。

【図５】同実施例における作用説明図。

【符号の説明】

５…燃料噴射弁 ６…電子制御装置 ７…中央演算処理装置 ８…記憶装置 ９…入力インターフェース １０…燃焼室 １１…出力インターフェース ２４…バイアス用電源 ２５…イオン電流測定用回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 俊夫 大阪府池田市桃園２丁目１番１号 ダイハ ツ工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の運転状態が所定の燃料供給休止
   条件を満たす運転状態となった時点から所定の遅延時間
   後に燃焼室への燃料供給を休止する触媒保護のための燃
   料カット制御方法であって、 所定の遅延時間内において燃焼室内に発生するイオン電
   流の特性を検出し、 検出したイオン電流の特性が所定の特性を超えているこ
   とを判定し、 その判定結果に基づいて次回の燃料供給休止条件を緩和
   することを特徴とする内燃機関の燃料制御方法。