(57)【要約】【課題】吸気分岐容積部を介して比較的多量の排気ガスを再循環させる内燃機関において、機関減速時に、失火を発生させることなく触媒装置が高温の時の触媒劣化を防止するための制御装置を提供する。【解決手段】触媒装置の温度が設定温度以上となった時には再循環させる排気ガス量を減量し（ステップ１０７）、機関減速時に吸気分岐容積部を介しても多量の排気ガスが再循環されないようにして極低負荷運転を実施し（ステップ１０８）、触媒装置の温度が設定温度未満の時においては、機関減速時にフューエルカットを実施する（ステップ１０６）。【選択図】図３
2010013947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気分岐容積部を介して比較的多量の排気ガスを再循環させる内燃機関の制御装置であって、触媒装置の温度が設定温度以上となった時には再循環させる排気ガス量を減量し、機関減速時に前記吸気分岐容積部を介しても多量の排気ガスが再循環されないようにして極低負荷運転を実施し、前記触媒装置の温度が前記設定温度未満の時においては、機関減速時にフューエルカットを実施することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
吸気分岐容積部を介して比較的多量の排気ガスを再循環させる内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関は、前記吸気分岐容積部を介することなく前記吸気分岐容積部の下流側の気筒毎の各吸気通路を介して排気ガスを再循環させるための切換機構を具備し、触媒装置の温度が設定温度以上となった時には前記切換機構によって前記各吸気通路を介して排気ガスを再循環させるようにし、機関減速時に直ぐに再循環させる排気ガス量を減量して極低負荷運転を実施し、前記触媒装置の温度が前記設定温度未満の時においては、機関減速時にフューエルカットを実施することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記触媒装置の温度が前記設定温度より高いもう一つの設定温度以上となった時には前記切換機構によって前記吸気分岐容積部を介して排気ガスを再循環させるようにすると共に再循環させる排気ガス量を減量し、機関減速時に前記吸気分岐容積部を介しても多量の排気ガスが再循環されないようにして極低負荷運転を実施することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、排気ガスの一部を気筒内へ再循環させることにより、燃焼温度を低下させてＮＯX生成量を低減させることができると共にポンピング損失を減少させて燃料消費率を改善することができる。
【０００３】
このような排気ガス再循環において、十分な効果を得るために比較的多量の排気ガスを再循環させることが望ましい。しかしながら、排気ガス再循環は燃焼悪化を伴うために、機関減速時のような極低負荷運転においては、失火を防止するために、排気ガス再循環を停止するか、又は、再循環排気ガス量を十分に減少させることが必要である。
【０００４】
機関減速時において、フューエルカットにより燃焼を停止すれば、比較的多量の排気ガスを再循環させても失火の問題は発生しない。しかしながら、機関排気系に配置されている触媒装置が高温である時には、フューエルカットによる酸素過多の排気ガスが触媒装置へ流入すると、触媒がシンタリングにより劣化してしまう。
【０００５】
この問題を改善するために、フューエルカット時には、多量の排気ガスを再循環させて、高温の触媒装置へ流入する酸素過多の排気ガス量を低減することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１４４８１４
【特許文献２】特開２０００−３１４３２１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の背景技術では、確かに、高温の触媒装置へ流入するフューエルカット時の酸素過多の排気ガス量を低減することができるが、この時に高温の触媒装置へ流入する酸素過多の排気ガスを完全に無くすことはできず、触媒の劣化を防止することはできない。
【０００８】
また、触媒の劣化を防止するために、触媒装置が高温の時には、機関減速に際してフューエルカットを禁止することが好ましいが、排気ガスは、一般的にサージタンクのような比較的大きな容積を有する吸気分岐部を介して再循環させられるために、これまで比較的多量に再循環させていた排気ガス量を機関減速に際して直ぐに減少させることはできず、フューエルカットを禁止した機関減速時の極低負荷運転において、当初は吸気分岐部から比較的多量の排気ガスが再循環させられ、この時に失火が発生することがある。
【０００９】
従って、本発明の目的は、吸気分岐容積部を介して比較的多量の排気ガスを再循環させる内燃機関において、機関減速時に、失火を発生させることなく触媒装置が高温の時の触媒劣化を防止するための制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の制御装置は、吸気分岐容積部を介して比較的多量の排気ガスを再循環させる内燃機関の制御装置であって、触媒装置の温度が設定温度以上となった時には再循環させる排気ガス量を減量し、機関減速時に前記吸気分岐容積部を介しても多量の排気ガスが再循環されないようにして極低負荷運転を実施し、前記触媒装置の温度が前記設定温度未満の時においては、機関減速時にフューエルカットを実施することを特徴とする。
【００１１】
本発明による請求項２に記載の内燃機関の制御装置は、吸気分岐容積部を介して比較的多量の排気ガスを再循環させる内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関は、前記吸気分岐容積部を介することなく前記吸気分岐容積部の下流側の気筒毎の各吸気通路を介して排気ガスを再循環させるための切換機構を具備し、触媒装置の温度が設定温度以上となった時には前記切換機構によって前記各吸気通路を介して排気ガスを再循環させるようにし、機関減速時に直ぐに再循環させる排気ガス量を減量して極低負荷運転を実施し、前記触媒装置の温度が前記設定温度未満の時においては、機関減速時にフューエルカットを実施することを特徴とする。
【００１２】
本発明による請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射装置は、請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、前記触媒装置の温度が前記設定温度より高いもう一つの設定温度以上となった時には前記切換機構によって前記吸気分岐容積部を介して排気ガスを再循環させるようにすると共に再循環させる排気ガス量を減量し、機関減速時に前記吸気分岐容積部を介しても多量の排気ガスが再循環されないようにして極低負荷運転を実施することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の制御装置によれば、吸気分岐容積部を介して比較的多量の排気ガスを再循環させる内燃機関の制御装置であって、触媒装置の温度が設定温度以上となった時には再循環させる排気ガス量を減量し、それにより、触媒装置の温度が設定温度以上の時には排気ガス再循環の十分な効果を得ることはできなくなるが、機関減速時には直ぐに吸気分岐容積部を介しても多量の排気ガスが再循環されないようにして失火を発生させずに極低負荷運転を実施することができ、高温の触媒装置における触媒劣化を防止することができる。また、触媒装置の温度が設定温度未満の時においては触媒が劣化することがないために、機関減速時にフューエルカットを実施するようになっており、それにより、触媒装置の温度が設定温度未満の時には比較的多量の排気ガスの再循環により十分な効果を得ることができる。
【００１４】
本発明による請求項２に記載の内燃機関の制御装置によれば、吸気分岐容積部を介して比較的多量の排気ガスを再循環させる内燃機関の制御装置であって、内燃機関は、吸気分岐容積部を介することなく吸気分岐容積部の下流側の気筒毎の各吸気通路を介して排気ガスを再循環させるための切換機構を具備し、触媒装置の温度が設定温度以上となった時には切換機構によって各吸気通路を介して排気ガスを再循環させるようにし、それにより、触媒装置の温度が設定温度以上の時にも比較的多量の排気ガスの再循環により十分な効果を得ることができ、機関減速時には直ぐに再循環させる排気ガス量を減量して失火を発生させることなく極低負荷運転を実施することができ、高温の触媒装置における触媒劣化を防止することができる。また、触媒装置の温度が設定温度未満の時においては触媒が劣化することがないために、機関減速時にフューエルカットを実施するようになっており、それにより、触媒装置の温度が設定温度未満の時には比較的多量の排気ガスの再循環により十分な効果を得ることができる。ところで、切換機構によって常に各吸気通路へ排気ガスを再循環させていると、各吸気通路への排気ガス再循環通路は、吸気分岐容積部への排気ガス再循環通路に比較して細いために、デポジットが容易に堆積してしまう。しかしながら、本発明による請求項２に記載の内燃機関の制御装置によれば、各吸気通路を介しての排気ガスの再循環は、触媒装置の温度が設定温度以上の時に限られるために、このような排気ガス再循環通路へのデポジットの堆積を抑制することができる。
【００１５】
本発明による請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射装置によれば、請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、触媒装置の温度が設定温度より高いもう一つの設定温度以上となった時には切換機構によって吸気分岐容積部を介して排気ガスを再循環させるようにすると共に再循環させる排気ガス量を減量し、それにより、触媒装置の温度がもう一つの設定温度以上の時には排気ガス再循環の十分な効果を得ることはできなくなるが、機関減速時に直ぐに吸気分岐容積部を介しても多量の排気ガスが再循環されないようにして失火を発生させずに極低負荷運転を実施することができ、高温の触媒装置における触媒劣化を防止することができる。また、触媒装置の温度がもう一つの設定温度以上となった時には、排気ガス温度が非常に高く、排気ガス再循環通路においてデポジットが生成され易くなる。それにより、この時には、切換機構によって吸気分岐容積部を介して排気ガスを再循環させるようにして、デポジットが堆積し易い各吸気通路への排気ガス再循環通路を使用しないようにし、各吸気通路への排気ガス再循環通路のデポジットの堆積をさらに抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明による制御装置（電子制御装置）により制御される内燃機関を示す概略図である。同図において、１は機関本体であり、２は吸気通路であり、３は排気通路である。吸気通路２には各気筒共通のサージタンク４が設けられている。５はサージタンク４の上流側において吸気通路２に配置されているスロットル弁である。また、２ａはサージタンク４と各気筒とを連通する吸気通路２の一部である。
【００１７】
一方、排気通路３には触媒装置６（例えば、三元触媒装置）が配置されている。排気通路３の触媒装置６の上流側と、吸気通路２のサージタンク４の上流側（例えば、スロットル弁５の下流側）とが排気ガス再循環通路７（ＥＧＲ通路）によって連通されている。ＥＧＲ通路７には再循環させる排気ガス量を制御するための再循環排気ガス量制御弁８（ＥＧＲ弁）が配置されている。
【００１８】
ＥＧＲ通路７によって排気ガスの一部を気筒内へ再循環させれば、排気ガスの主成分である不活性ガスが大きな熱容量を有するために、燃焼温度を低下させてＮＯX生成量を低減することができる。また、再循環させた排気ガスの分だけ新気が気筒内へ流入し難くなるために、スロットル弁５の開度を大きくすることができ、ポンピング損失を低減して燃料消費率を改善することができる。
【００１９】
本内燃機関１は、例えば、理論空燃比での火花点火均質燃焼を実施するものであり、排気ガス再循環の十分な効果を得るために、比較的多量の排気ガスを再循環させるようになっている。しかしながら、排気ガス再循環は、多少の燃焼悪化を伴うために、機関減速時のような最も消費燃料の少ない極低負荷運転では、再循環排気ガス量を十分に減少させるか又は排気ガス再循環を停止しないと、失火してしまうことがある。
【００２０】
ＥＧＲ通路７には、再循環排気ガス量を制御するためのＥＧＲ弁８が設けられているが、機関減速時となってＥＧＲ弁を全閉しても、これまでの比較的多量の再循環排気ガスがサージタンク４内に残留しているために、機関減速時となっても直ぐには気筒内への再循環排気ガス量を十分に減少させることができない。
【００２１】
また、機関減速時にはフューエルカットを実施して燃焼を中止すれば、比較的多量の排気ガスが気筒内へ再循環されても失火の問題は発生しない。しかしながら、フューエルカット時には酸素過多の排気ガスが触媒装置６へ流入することとなり、この時に触媒装置６の温度が高いと、触媒装置６に担持されている貴金属触媒がシンタリングにより劣化してしまう。
【００２２】
本制御装置は、サージタンク４又はインテークマニフォルドのような吸気分岐容積部を介して比較的多量の排気ガスを再循環させる内燃機関において、機関減速時に、失火を発生させることなく触媒装置が高温の時の触媒劣化を防止するためのものであり、図３に示す第１フローチャートに従って再循環排気ガス量制御及び燃料噴射制御を実施する。
【００２３】
先ず、ステップ１０１において、エアフローメータにより現在の吸入空気量Ｑを検出し、回転センサにより現在の機関回転数Ｎを検出する。次いで、ステップ１０２において、現在の吸入空気量Ｑ（機関負荷）と現在の機関回転数Ｎとに基づき現在の目標再循環排気ガス量ＥＧＲｔを算出又はマップ（図示せず）から設定する。
【００２４】
次いで、ステップ１０３において、現在の吸入空気量Ｑ（機関負荷）と現在の機関回転数Ｎとに基づき現在の触媒装置６の温度Ｔ（又は、現在の排気ガス温度を推定して、これを触媒装置６の温度Ｔとしても良い）を推定する。ステップ１０４では、現在の触媒装置６の温度Ｔが第一設定温度Ｔ１以上であるか否かが判断される。
【００２５】
この判断が否定される時には、ステップ１０５において、現在の目標再循環排気ガス量ＥＧＲｔが実現されるようにＥＧＲ弁８が制御される。次いで、ステップ１０６では、もし、機関減速時となれば、触媒装置６の温度Ｔが第一設定温度Ｔ１未満の時においては触媒が劣化することがないために、フューエルカットを実施するようになっている。それにより、触媒装置６の温度Ｔが第一設定温度Ｔ１未満の時には各目標再循環排気ガス量ＥＧＲｔによって比較的多量の排気ガスが再循環させられ、ＮＯX生成量を十分に低減させることができ、また、燃料消費率を十分に改善することができる。
【００２６】
一方、ステップ１０４の判断が肯定される時、すなわち、現在の触媒装置６の温度Ｔが第一設定温度Ｔ１以上である時には、ステップ１０７において、現在の目標再循環排気ガス量ＥＧＲｔを減量補正（例えば、１より小さな補正係数による乗算補正）し、この補正後の目標再循環排気ガス量ＥＧＲｔ’が実現されるようにＥＧＲ弁８が制御される。それにより、この時には、排気ガス再循環の十分な効果を得ることはできなくなる。次いで、ステップ１０８では、もし、機関減速時となれば、ＥＧＲ弁８を全閉して、極低負荷運転を実施するようになっている。この時には、触媒装置６の温度Ｔが第一設定温度Ｔ１以上であるために、触媒劣化を引き起こすフューエルカットを実施することはできず、理論空燃比での極低負荷運転を実施することとなるが、既に、減量補正された目標再循環排気ガス量ＥＧＲｔ’が実現されており、機関減速時には直ぐにサージタンク４を介しても少量の排気ガスしか再循環されないようにすることができ、失火を発生させずに極低負荷運転を実施することができる。
【００２７】
図２は本発明による制御装置（電子制御装置）により制御されるもう一つの内燃機関を示す概略図である。図１の内燃機関との違いについてのみ以下に説明する。本内燃機関のＥＧＲ通路７’には、ＥＧＲ弁８の下流側において切換弁９が配置され、切換弁９の下流側が第１ＥＧＲ通路７ａ’及び第２ＥＧＲ通路７ｂ’に分岐している。第１ＥＧＲ通路７ａ’は吸気通路２のサージタンク４の上流側（例えば、スロットル弁５の下流側）へ接続され、第２ＥＧＲ通路７ｂ’は、各分岐管７ｃ’に分岐して、サージタンク４と各気筒とを連通する吸気通路２の一部２ａ、すなわち、サージタンク４の下流側の気筒毎の各吸気通路２ａへ接続されている。各分岐管７ｃ’の断面積は、通過させる再循環排気ガス量が一気筒分で良いために、全気筒の再循環排気ガスを通過させる第１ＥＧＲ通路７ａ’の断面積に比較して、小さくされている。
【００２８】
それにより、本内燃機関においては、切換弁９によって、第１ＥＧＲ通路７ａ’を使用してサージタンク４へ排気ガスを再循環させることと、第２ＥＧＲ通路７ｂ’及び分岐管７ｃ’を使用して気筒毎の各吸気通路２ａへ排気ガスを再循環させることとを切り換えることができる。本制御装置は、図２の内燃機関の場合には、図４に示す第２フローチャートに従って再循環排気ガス制御及び燃料噴射制御を実施する。
【００２９】
図３の第１フローチャートとの違いについてのみ以下に説明する。第２フローチャートにおいて、ステップ２０４の判断が否定される時、すなわち、触媒装置６の温度Ｔが第一設定温度Ｔ１未満である時には、ステップ２０５において、切換弁９は第１ＥＧＲ通路７ａ’を使用するように切り換えられる。
【００３０】
次いで、ステップ２０６において、現在の目標再循環排気ガス量ＥＧＲｔが実現されるようにＥＧＲ弁８が制御され、ステップ２０７では、もし、機関減速時となれば、触媒装置６の温度Ｔが第一設定温度Ｔ１未満の時においては触媒が劣化することがないために、フューエルカットを実施するようになっている。それにより、触媒装置６の温度Ｔが第一設定温度Ｔ１未満の時には各目標再循環排気ガス量ＥＧＲｔによって比較的多量の排気ガスが再循環させられ、ＮＯX生成量を十分に低減させることができ、また、燃料消費率を十分に改善することができる。
【００３１】
一方、ステップ２０４の判断が肯定される時、すなわち、現在の触媒装置６の温度Ｔが第一設定温度Ｔ１以上である時には、ステップ２０８において、現在の触媒装置６の温度Ｔが第一設定温度Ｔ１より高温の第二設定温度Ｔ２以上であるか否かが判断される。この判断が肯定される時には、ステップ２１２において、切換弁９は第１ＥＧＲ通路７ａ’を使用するように切り換えられる。
【００３２】
次いで、ステップ２１３において、現在の目標再循環排気ガス量ＥＧＲｔを減量補正（例えば、１より小さな補正係数による乗算補正）し、この補正後の目標再循環排気ガス量ＥＧＲｔ’が実現されるようにＥＧＲ弁８が制御される。それにより、この時には、排気ガス再循環の十分な効果を得ることはできなくなる。次いで、ステップ２１４では、もし、機関減速時となれば、ＥＧＲ弁８を全閉して、極低負荷運転を実施するようになっている。この時には、触媒装置６の温度Ｔが第一設定温度Ｔ１以上であるために、触媒劣化を引き起こすフューエルカットを実施することはできず、理論空燃比での極低負荷運転を実施することとなるが、既に、減量補正された目標再循環排気ガス量ＥＧＲｔ’が実現されており、機関減速時には直ぐにサージタンク４を介しても少量の排気ガスしか再循環されないようにすることができ、失火を発生させずに極低負荷運転を実施することができる。
【００３３】
また、触媒装置６の温度Ｔが第一設定温度Ｔ１以上で第二設定温度Ｔ２未満の時には、ステップ２０８の判断が否定され、ステップ２０９において、切換弁９は第２ＥＧＲ通路７ｂ’及び各分岐管７ｃ’を使用するように切り換えられる。次いで、ステップ２１０において、現在の目標再循環排気ガス量ＥＧＲｔが実現されるようにＥＧＲ弁８が制御され、ステップ２１１では、もし、機関減速時となれば、ＥＧＲ弁８を全閉して、極低負荷運転を実施するようになっている。
【００３４】
この時には、触媒装置６の温度Ｔが第一設定温度Ｔ１以上であるために、触媒劣化を引き起こすフューエルカットを実施することはできず、理論空燃比での極低負荷運転を実施することとなるが、排気ガスは、第２ＥＧＲ通路７ｂ’及び各分岐管７ｃ’を使用してサージタンク４のような容積部を介することなくサージタンク４の下流側の気筒毎の各吸気通路２ａを介して再循環させるようにされているために、機関減速時にはＥＧＲ弁８の全閉によって直ぐに少量の排気ガスしか再循環されないようにすることができ、失火を発生させずに極低負荷運転を実施することができる。
【００３５】
それにより、触媒装置６の温度Ｔが第一設定温度Ｔ１以上の時でも第二設定温度Ｔ２未満であれば、比較的多量の排気ガスの再循環により十分な効果を得ることができる。ところで、もし、切換弁９によって常に第２ＥＧＲ通路７ｂ’及び各分岐管７ｃ’を介して気筒毎の各吸気通路２ａへ排気ガスを再循環させていると、各分岐管７ｃ’の断面積は、前述したように、第１ＥＧＲ通路７ａ’の断面積に比較して小さいために、各分岐管７ｃ’にはデポジットが容易に堆積してしまう。しかしながら、本制御では、各吸気通路２ａへの排気ガスの再循環は、触媒装置６の温度Ｔが第一設定温度Ｔ以上で第二設定温度Ｔ２未満の時に限られるために、このような各分岐管７ｃ’へのデポジットの堆積を抑制することができる。
【００３６】
第２フローチャートの制御では、触媒装置６の温度Ｔが第二設定温度Ｔ２以上である時には、排気ガス温度が非常に高いと推定され、この時には、排気ガス中の燃料及びエンジンオイル等がデポジットとなり易いために、第１ＥＧＲ通路７ａ’を使用して排気ガス再循環を実施して、内径が小さいためにデポジットが堆積すると通過する再循環排気ガス量に大きく影響する各分岐管７ｃ’を使用しないようになっている。
【００３７】
しかしながら、それにより、この時には、目標再循環排気ガス量ＥＧＲｔが減量補正されて再循環排気ガス量が少なくされるために、排気ガス再循環の十分な効果を得ることができなくなっている。それにより、第２フローチャートにおいて、ステップ２０８の判断及びステップ２１２から２１４の処理を省略して、触媒装置６の温度Ｔが第一設定温度Ｔ１以上である時には、第２ＥＧＲ通路７ｂ’及び分岐管７ｃ’を使用して目標再循環排気ガス量ＥＧＲｔが実現されるようにしても良い。
【００３８】
前述した第１及び第２フローチャートの制御において、機関減速時において極低負荷運転を実施する時には、ＥＧＲ弁８を全閉するようにしたが、もちろん、これは本発明を限定するものではなく、この時には、ＥＧＲ弁８を全閉することなく、失火が発生しない程度の排気ガスを再循環させるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による制御装置により制御される内燃機関の概略図である。
【図２】本発明によるもう一つの制御装置により制御されるもう一つの内燃機関の概略図である。
【図３】図１の内燃機関のための制御を示す第１フローチャートである。
【図４】図２の内燃機関のための制御を示す第２フローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１    機関本体
２    吸気通路
３    排気通路
６    触媒装置
７，７’    ＥＧＲ通路
８    ＥＧＲ弁
９    切換弁
【図１】
2010013947.tif 000003
【図２】
2010013947.tif 000004
【図３】
2010013947.tif 000005
【図４】
2010013947.tif 000006