(57)【要約】  【課題】排気ガス再循環装置を備えるエンジンにおいて排気ガス再循環装置が作動した場合などには、排気ガス温度が低下するので、実際の触媒床温度は低下するが、触媒床温度を、エンジン回転数とエンジンの負荷状態とから推測すると、低下した排気ガス温度による実際の触媒床温度と推定した触媒床温度との間に誤差を生じ、そのために触媒保護のために禁止する燃料カットを行うと、燃費を低下させることになった。  【解決手段】排気ガスを浄化する触媒と、排気ガスの一部を還流させて吸入空気に混合し得る排気ガス再循環装置とを備える内燃機関において、機関回転数と吸入空気量とから触媒温度を推定し、推定した触媒床温度が判定値を超えた場合に燃料カットを禁止する内燃機関の触媒劣化抑制制御方法であって、排気ガス再循環装置が作動中である場合は、推定した触媒床温度を所定値だけ減算し、減算して得られた触媒床温度と判定値とを比較して燃料カットの禁止を判定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスを浄化する触媒と、排気ガスの一部を還流させて吸入空気に混合し得る排気ガス再循環装置とを備える内燃機関において、機関回転数と吸入空気量とから触媒温度を推定し、推定した触媒床温度が判定値を超えた場合に燃料カットを禁止する内燃機関の触媒劣化抑制制御方法であって、
排気ガス再循環装置が作動中である場合は、推定した触媒床温度を所定値だけ減算し、
減算して得られた触媒床温度と判定値とを比較して燃料カットの禁止を判定する内燃機関の触媒劣化抑制制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒床温度に基づいて触媒が劣化しないように燃料噴射を制御する内燃機関の触媒劣化抑制制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気ガスを浄化する触媒は、その触媒床温度が上昇しすぎると触媒が溶損する可能性がある。また、例えば車両が減速走行をしている場合に、本来なら燃料カットとなるエンジンの運転状態であっても、触媒床温度が設定された判定温度を超えている場合には、燃料カットにより触媒中の酸素量が増加することで高温、酸素過多の状態となり、触媒の劣化が促進されることになるので、燃料カットを禁止するようにエンジンの運転を制御している。この場合、燃料カットを禁止することにより、減速走行中であるにもかかわらず燃料噴射を継続するので、実際の燃費が低下するとともに、減速感が損なわれるためにドライバビリティも低下することになる。
【０００３】
このような触媒の劣化を抑制するに際して、触媒床温度は温度センサにより直接計測する以外に、エンジンの運転状態を把握するためのパラメータを用いて推測することが行われている。例えば特許文献１には、エンジン回転数とエンジンの負荷状態とからエンジンの定常運転下での触媒床温度を推定し、推定した触媒床温度を排気管からの放熱による温度低下分に基づいて補正するものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４‐２６３６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、触媒床温度は、排気ガス温度が低下した場合においても低下する。例えば、排気ガス再循環装置を備えるエンジンにおいて排気ガス再循環装置が作動した場合などには、排気ガス温度が低下する。このような場合、排気ガス温度が低下することにより、実際の触媒床温度は低下する。
【０００６】
しかしながら、上述したように、触媒床温度を、エンジン回転数とエンジンの負荷状態とから推定すると、低下した排気ガス温度による実際の触媒床温度と推測した触媒床温度との間に、推定による誤差を生じている。このため、推定した触媒床温度が判定温度を超えている場合に燃料カットを禁止してしまうことで、実際には触媒床温度が判定温度を超えておらず、よって燃料カットを実施してもよい場合であるなら、無駄に燃料を消費することになった。
【０００７】
そこで本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明の内燃機関の触媒劣化抑制制御方法は、排気ガスを浄化する触媒と、排気ガスの一部を還流させて吸入空気に混合し得る排気ガス再循環装置とを備える内燃機関において、機関回転数と吸入空気量とから触媒温度を推定し、推定した触媒床温度が判定値を超えた場合に燃料カットを禁止する内燃機関の触媒劣化抑制制御方法であって、排気ガス再循環装置が作動中である場合は、推定した触媒床温度を所定値だけ減算し、減算して得られた触媒床温度と判定値とを比較して燃料カットの禁止を判定することを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、排気ガスを再循環することにより排気ガス温度が低下した場合、推定した触媒床温度を所定値だけ減算することで、推定した触媒床温度と実際の触媒床温度との誤差を低減することが可能になる。その結果、不必要に燃料カットをすることがなくなり、燃料カットの禁止を適用する運転領域を少なくすることにより、燃費を向上させることが可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、以上説明したような構成であり、排気ガス再循環装置が作動中であっても、推定した触媒床温度と実際の触媒床温度との誤差を低減することができ、不必要に燃料カットをすることがなくなり、燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態を適用するエンジンの構成を示す構成説明図。
【図２】同実施形態の制御手順を示すメインルーチンのフローチャート。
【図３】同実施形態の触媒床温度補正サブルーチンにおける制御手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１に１気筒の構成を概略的に示した多気筒のエンジン１００は、例えば自動車に搭載されるものである。このエンジン１００は、吸気系１、及び排気系２を備えている。吸気系１には、図示しないアクセルペダルに応じて開閉するスロットル弁３が設けてあり、そのスロットル弁３の下流には、サージタンク４を一体に有する吸気マニホルド５が取り付けてある。シリンダ６上部に形成される燃焼室７の天井部には、点火プラグ８が取り付けてある。吸気マニホルド５の吸気ポート側端部９には、燃料噴射弁１０が取り付けてある。この燃料噴射弁１０は、後述する電子制御装置１１により制御される。さらに、サージタンク４と、Ｏ2センサ１２、三元触媒１３及び排気マニホルド１４を備える排気系２との間には、排気ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ装置と称する）１５が接続される。
【００１４】
ＥＧＲ装置１５は、サージタンク４に連通するように一方の端部が接続される排気ガス還流管路（以下、ＥＧＲ管路と称する）１６と、そのＥＧＲ管路１６に設けられてＥＧＲ管路１６を通過する排気ガスの流量を制御する排気ガス還流制御弁（以下、ＥＧＲ弁と称する）１７とを備えて構成される。ＥＧＲ管路１６の他方の端部は、排気系２に設けられる三元触媒１３の下流において排気系２に連通するように排気マニホルド１４に接続される。ＥＧＲ装置１５は、ＥＧＲ弁１７が制御されるつまり開かれると、排気ガスがＥＧＲ弁１７の開度に応じた流量でＥＧＲ管路１５を通過して、スロットル弁３よりも下流側つまりサージタンク４内に還流させるものである。還流される排気ガス（以下、ＥＧＲガスと称する）の流量は、ＥＧＲ弁１７の開度に依存するもので、ＥＧＲ弁１７の開度の制御は、電子制御装置１１により行われる。
【００１５】
電子制御装置１１は、マイクロコンピュータ１８と、メモリ１９と、入力インターフェース２０と、出力インターフェース２１とを備えて構成されている。マイクロコンピュータ１８は、メモリ１９に格納された、以下に説明する種々のプログラムを実行して、エンジン１００の運転を制御するものである。マイクロコンピュータ１８には、エンジン１００の運転制御に必要な情報が入力インターフェース２０を介して入力されるとともに、マイクロコンピュータ１８は、燃料制御弁１０、ＥＧＲ弁１７、点火プラグ８などに対して制御信号を、出力インターフェース２１を介して出力する。
【００１６】
具体的には、入力インターフェース２０には、吸気マニホルド５に流入する空気流量を検出するためのエアフロメータ２２から出力される空気流量信号ａ、エンジン回転数を検出するための回転数センサ２３から出力される回転数信号ｂ、車速を検出するための車速センサ２４から出力される車速信号ｃ、スロットル開度センサ２５から出力される開度信号ｅ、エンジン１００の冷却水温度を検出するための水温センサ２６から出力される水温信号ｆ、Ｏ2センサ１２から出力される電圧信号ｈなどが入力される。一方、出力インターフェース２１からは、点火プラグ８に対して点火信号ｍ、燃料制御弁１０に対して燃料噴射信号ｎ、ＥＧＲ弁１７に対して開閉信号ｏなどが出力される。
【００１７】
このような構成において、電子制御装置４は、エアフロメータ２２から出力される空気流量信号ａと回転数センサ２３から出力される回転数信号ｂとを主な情報として、運転状態に応じて設定される係数を用いて燃料噴射量を演算し、燃料噴射量に対応する燃料噴射時間つまり燃料噴射弁１０に対する通電時間を決定し、その決定された通電時間により燃料噴射弁１０を制御して、燃料を吸気系１に噴射させる。このような燃料噴射制御自体は、この分野で知られているものを適用するものであってよい。
【００１８】
また、エンジン１００の運転状態に応じて、ＥＧＲ弁１７の開度を制御してＥＧＲ制御を実施するＥＧＲ制御プログラムが電子制御装置１１に格納してある。このＥＧＲ制御プログラムは、この分野で広く知られているものであってよい。
【００１９】
さらに、電子制御装置１１には、触媒劣化抑制制御プログラムが格納してある。この触媒劣化抑制制御プログラムは、ＥＧＲ装置１５が作動の如何にかかわらず所定の周期で実行されるものである。この触媒劣化抑制制御プログラムは、図２に示すように、空気流量信号ａに基づく吸入空気量及び回転数信号ｂに基づくエンジン回転数の検出（ステップＳ１）の後、触媒床温度推定サブルーチン（ステップＳ２）、目標ＥＧＲ量決定サブルーチン（ステップＳ３）、触媒床温度補正サブルーチン（ステップＳ４）及び劣化抑制サブルーチン（ステップＳ５）をこの順に連続して実行する。
【００２０】
なお、触媒床温度推定サブルーチン、目標ＥＧＲ量決定サブルーチン及び劣化抑制サブルーチンは、この分野で知られているものを用いることができる。例えば、触媒床温度推定サブルーチンは、適合により定常状態でエンジン１００を運転した際のエンジン回転数と吸入空気量とに対する触媒床温度を対応させて作成した触媒床温度マップに基づいて、触媒劣化抑制制御プログラムを実行した時点の触媒床温度を推定するようにプログラムしてある。同様にして、目標ＥＧＲ量決定サブルーチンは、マップに基づいてエンジン１００の運転状態に対応した目標ＥＧＲ量を決定するものであり、劣化抑制サブルーチンは、推定した触媒床温度を後述する触媒床温度補正サブルーチンにより補正した触媒床温度が、判定温度を超えた場合にあっては、減速時に実施する燃料カットを禁止するようにプログラムしてある。判定温度は、適応により設定するもので、例えば８００°Ｃ〜９５０°Ｃの範囲において、最適値に設定される。
【００２１】
以下に、触媒床温度補正サブルーチンを、図３により説明する。
【００２２】
まずステップＳ４１では、触媒床温度推定サブルーチンにより推定した触媒床温度（以下、推定触媒床温度と称する）を補正するための補正値の前回のものすなわち前回補正値Ｔｈn‐1があるか否かを判定する。この判定は、今回の触媒床温度補正サブルーチンの実行が初回であるのか、二回目であるのかを判定するものである。
【００２３】
ステップＳ４２では、ＥＧＲ装置１５が作動中、つまりＥＧＲ弁１７が目標ＥＧＲ量となるように開かれているか否かを判定する。このステップＳ４２により、ＥＧＲ装置１５が作動中のみ、推定触媒床温度の補正を実行するものとなる。
【００２４】
ステップＳ４３では、ＥＧＲ装置１５が作動して排気ガスの再循環が始まることにより排気温が低下する温度である排気温低下温度を、目標ＥＧＲ量決定サブルーチンにより設定した目標ＥＧＲ量に基づいて推定し、推定した排気温低下温度より補正候補値Ｔａを設定する。排気温低下温度は、適合により作成されたマップに代表的なものが設定してあり、それ以外については補間計算により推定するもので、目標ＥＧＲ量が多くなるほど大きくつまりＥＧＲ制御が行われていない場合からの低下の度合いが大きくなるように設定してある。同様にして、補正候補値Ｔａは、排気温低下温度に対応してマップに設定されるもので、排気温低下温度が大きいほど大きく設定してある。
【００２５】
ステップＳ４４では、ステップＳ４３の実行により得られた補正候補値Ｔａと前回補正値Ｔｈn‐1とにより今回補正値Ｔｈnを演算する。この実施形態においては、三元触媒１３の取付位置での排気温の温度変化を考慮して、次式により今回補正値Ｔｈnを演算する。
【００２６】
Ｔｈn＝Ｔｈn‐1＋（Ｔａ−Ｔｈn‐1）／ｍ
但し、ｎは、正の整数、ｍは、三元触媒１３の取付位置が、排気ポート２７から下流に離れるほど大きな値に設定する正の整数（定数）である。これは、三元触媒１３の取付位置が排気ポート２７に近いほど排気温の変化に伴う触媒床温度の変化が緩慢になることに対応させているためである。つまり、ＥＧＲ制御に伴う排気温の低下により低下する触媒床温度の変化は、急激なものではないため、そのような触媒床温度に追従するようにｍの値を設定する。したがって、この実施形態のように、排気マニホルド１４に直接に接続される三元触媒１３の場合にあっては、ｍを例えば２に設定すればよい。また、今回補正値Ｔｈnについては、上限値を設定しておき、推定触媒床温度を補正した際に得られる触媒床温度が下がりすぎることを抑制するようにする。
【００２７】
ステップＳ４５では、触媒床温度推定サブルーチンにより得られた推定触媒床温度から、ステップＳ４４において算出した今回補正値Ｔｈnを減算して補正後の触媒床温度（以下、補正後触媒床温度と称する）を演算する。得られた補正後触媒床温度は、劣化抑制サブルーチンにおいて劣化制御の判定のために、判定値と比較される。
【００２８】
ステップＳ４２において、ＥＧＲ装置１５は作動していないと判定した場合は、ステップＳ４６において、今回補正値Ｔｈnをゼロに設定する。
【００２９】
このような構成において、ＥＧＲ制御を実施していない場合は、ステップＳ４１、ステップＳ４２及びステップＳ４６を実行して今回補正値Ｔｈnをゼロに設定し、ステップＳ４５を実行する。したがって、この場合は、推定触媒床温度は補正されることなく、つまり排気温の低下がなく触媒床温度は推定触媒床温度から低下していないとして、推定触媒床温度により劣化抑制サブルーチンにて触媒劣化抑制制御を実行する。
【００３０】
この後、ＥＧＲ装置１５が作動すると、今回まで推定触媒床温度を補正していないので、前回補正値Ｔｈn‐1はゼロであり、かつＥＧＲ装置１５は作動しているので、ステップＳ４１〜ステップＳ４４を実行し、今回補正値Ｔｈnを設定して、ステップＳ４５の実行により得られる補正後触媒床温度により触媒劣化抑制制御を実行する。ＥＧＲ装置１５が作動を継続している間は、ステップＳ４１〜ステップＳ４５を繰り返し実行し、ＥＧＲ制御により低下する排気ガス温度に対応して推定触媒床温度を補正することで、補正後触媒床温度を実際の触媒床温度に近似させるものである。
【００３１】
さらに、推定触媒床温度を補正している間にＥＧＲ装置１５を停止する、つまりEGR制御を中止した場合は、補正候補値Ｔａがゼロとなった後に、ステップＳ４４により徐々に今回補正値Ｔｈnを減少させ、今回補正値Ｔｈnがゼロとなるまで推定触媒床温度の補正を実施する。今回補正値Ｔｈnがゼロになると、次回この触媒床温度補正ルーチンを実行する際には前回補正値Ｔｈn‐1がゼロであるので、ステップＳ４１、ステップＳ４２、ステップＳ４６及びステップＳ４５を実行して、実質的に補正していない補正後触媒床温度値、つまり推定触媒床温度と等しい補正後触媒床温度を演算する。
【００３２】
そしてこのようにして演算した補正後触媒床温度が、触媒劣化抑制のための判定値を下回っている場合は、減速時における燃料カットを実行する。したがって、エンジンの運転状況に応じた燃料カットをすることで、燃費を向上させることができる。また、補正後触媒床温度が判定値を超えている場合は、減速時における燃料カットを禁止して、三元触媒１３の劣化を抑制するものである。
【００３３】
またこの実施形態においては、今回の補正値Ｔｈnを演算するにあたって、ＥＧＲ制御による排気温の変化に追従して徐々に変化する触媒床温度の変化に補正値を近似させるべく、いわゆるなまし演算を実施している。このため、補正後触媒床温度の補正誤差を抑制することができる。
【００３４】
なお、上記実施形態においては、エアフロメータを用いて吸入空気量を検出したが、吸気管圧力とエンジン回転数とに基づいて吸入空気量を推定するものであってもよい。
【００３５】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、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。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の活用例として、ＥＧＲ装置を備えるガソリンエンジンが好ましい。
【符号の説明】
【００３７】
１０…燃料制御弁
１１…電子制御装置
１３…触媒
１５…排気ガス再循環装置
２２…エアフロメータ
２３…回転数センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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