JP2011185142A - 多気筒内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒ＯＴ防止のために実施された失火気筒の燃料カット制御からの復帰を、運転者に違和感を与えることなく行うことのできる多気筒内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】電子制御ユニット６は、失火が触媒５の過加熱を招き得る触媒ＯＴ警戒領域にあることを条件に失火気筒の燃料カットを行う。そして電子制御ユニット６は、触媒ＯＴ警戒領域を脱したときの失火気筒の燃料カットからの復帰を、全気筒の燃料カット中に実施することで、失火気筒が燃料カットから復帰しても、それに伴うトルクの増加が生じないようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、触媒の過加熱防止のための失火気筒の燃料カットを行う多気筒内燃機関の制御装置に関する。

車載等の多気筒内燃機関では、希薄燃焼運転による空燃比のリーン化や点火系や燃料系の機能不全などにより、燃焼が不安定となって失火が生じることがある。失火が生じた場合には、未燃燃料が排気系に流れて触媒内で燃焼することで、触媒温度を上昇させることがある。このときの触媒が既に高温状態にあると、失火による触媒温度の上昇で、触媒が過加熱となってしまい、溶損してしまうことがある。そこで従来、多気筒内燃機関の多くでは、例えば特許文献１及び２に見られるように、失火が触媒の過加熱を招くような状況では、失火気筒の燃料カットを行うことで触媒の過加熱を防止する、失火気筒の触媒ＯＴ（Ｏｖｅｒ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）防止燃料カット制御を実行するようにしている。

特開２００７−２６３０５６号公報 特開２００５−３３７１８８号公報

上記のような触媒ＯＴ防止のための失火気筒の燃料カットは、失火が触媒の過加熱を招くような状況を脱した時点、例えば触媒の推定温度が十分に低下した時点で解除されるようになっている。このときの失火気筒が失火状態を脱しており、正常状態に復帰していた場合には、その気筒の燃料カットからの復帰に応じて内燃機関のトルクが１気筒分増加することになる。このとき、運転者にとっては、内燃機関の出力が不意に増大することとなる。そのため、失火気筒の触媒ＯＴ防止燃料カットからの復帰に際しては、内燃機関のトルクが不意に増加して、運転者に違和感を与える虞がある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、触媒ＯＴ防止のために実施された失火気筒の燃料カット制御からの復帰を、運転者に違和感を与えることなく行うことのできる多気筒内燃機関の制御装置を提供することにある。

本願請求項１に記載の発明は、失火が触媒の過加熱を招き得る触媒過加熱警戒領域にあることを条件に失火気筒の燃料カットを行う多気筒内燃機関の制御装置をその前提とするものとなっている。そして上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明では、触媒過加熱警戒領域を脱したときの失火気筒の燃料カットからの復帰を、全気筒燃料カットの実施中に行うようにしている。

上記構成では、触媒ＯＴ防止のための失火気筒の燃料カットからの復帰が、アクセルオフによる惰性運転時のような全気筒燃料カットの実施中に行われるようになる。この場合、失火気筒の燃料カットからの復帰がなされても、全気筒の燃料カットが実施されているため、実際に失火気筒への燃料供給が再開されるのは、全気筒の燃料カットが解除されたときとなる。そのため、上記構成では、失火気筒の触媒ＯＴ防止燃料カット制御からの復帰に際しての不意の機関トルクの増大は生じないようになる。したがって上記構成によれば、触媒ＯＴ防止のために実施された失火気筒の燃料カット制御からの復帰を、運転者に違和感を与えることなく行うことができるようになる。

また本願請求項２に記載の発明は、失火が触媒の過加熱を招き得る触媒過加熱警戒領域にあることを条件に失火気筒の燃料カットを行う多気筒内燃機関の制御装置をその前提とするものとなっている。そして請求項２の発明は、上記課題を解決するため、触媒過加熱警戒領域を脱したときの失火気筒の燃料供給の再開を、全気筒燃料カットが実施され、その全気筒燃料カットからの復帰がなされるときまで遅延するようにしている。

こうした構成では、触媒ＯＴ防止のための失火気筒の燃料カットからの復帰が、全気筒を対象とした燃料カットが実施され、その全気筒燃料カットからの復帰がなされるときまで遅延されるようになる。すなわち、触媒ＯＴ防止のための燃料カットが実施された失火気筒への燃料供給の再開は、他の気筒の燃料供給の再開と同時に行われるようになる。そのため、上記構成では、失火気筒の触媒ＯＴ防止燃料カット制御からの復帰に際しての不意の機関トルクの増大は生じないようになる。したがって上記構成によれば、運転者に違和感を与えることなく、触媒ＯＴ防止のために実施された失火気筒の燃料カットからの復帰を行うことができるようになる。

なお、触媒過加熱警戒領域にあるか否かの判定は、例えば請求項３によるように、前記触媒の推定温度に基づいて行うことができる。またそれ以外にも、機関負荷や機関回転速度などの触媒温度に相関する他のパラメーターに基づいても、同様の判定を行うことが可能である。

本発明の一実施形態についてその全体構造を模式的に示す略図。 同実施形態に採用される触媒ＯＴ防止燃料カット復帰判定ルーチンの処理手順を示すフローチャート。

以下、本発明の多気筒内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態を、図１及び図２を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る多気筒内燃機関の制御装置の全体構造を示している。同図に示すように、直列配置された４つの気筒＃１〜＃４を備える内燃機関１の吸気通路２には、気筒毎にインジェクター３が設置されている。また内燃機関１の排気通路４には、排気を浄化する触媒５が設置されている。

こうした内燃機関１は、電子制御ユニット６により制御されている。電子制御ユニット６は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、読込専用メモリー（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）及び入出力ポート（Ｉ／Ｏ）を備えている。ＣＰＵは、機関制御に係る各種演算処理を実行し、ＲＯＭは、機関制御用のプログラムやデータを記憶するように構成されている。またＲＡＭは、ＣＰＵの演算結果やセンサーの検出結果等を一時的に記憶するメモリーとなっており、Ｉ／Ｏは、外部との信号の授受に係るインターフェイスとなっている。

こうした電子制御ユニット６の入力ポートには、内燃機関１の吸入空気量を検出するエアフローメーター７やクランク角を検出するクランク角センサー８、機関冷却水温を検出する水温センサー９などの各種センサーの検出信号が入力されるようになっている。また電子制御ユニット６の出力ポートからは、インジェクター３や点火プラグ１０、スロットルバルブ１１等の駆動回路に指令信号が出力されるようになっている。

以上のように構成された本実施の形態において電子制御ユニット６は、内燃機関１の運転状況や触媒５の上流側の排気温度に基づいて触媒温度の推定を行っている。また、電子制御ユニット６は、各気筒＃１〜＃４に対して失火判定を行うようにもしている。そして電子制御ユニット６は、触媒５の推定温度が既定の触媒ＯＴ判定値を超えており、失火による未燃燃料の流入が触媒５の過加熱を招き得る触媒ＯＴ警戒領域にあるときに、失火中と判定された気筒があれば、その気筒に対する燃料供給を停止するようにしている。

こうした触媒ＯＴ防止のための失火気筒の燃料カットは、触媒５の推定温度が上記触媒ＯＴ警戒領域を脱し、失火に伴う未燃燃料の流入によっても触媒５の過加熱とならないような状況となった時点で一応は解除可能となる。しかしながら、上記触媒ＯＴ警戒領域を脱した時点で直ちに燃料カットからの復帰を図ると、そのときの失火気筒が正常状態に復帰していれば、機関トルクが不意に増大することとなり、運転者に違和感を与えることがある。

そこで本実施の形態では、触媒ＯＴ警戒領域を脱したときの失火気筒の燃料カットからの復帰を、機関トルクが一切発生しない全気筒燃料カットの実施中に行うことで、燃料カット復帰に伴う機関トルクの増加が運転者に違和感を与えないようにしている。なお、全気筒燃料カットは、アクセルオフによる内燃機関１の惰性運転時や、機関回転速度のオーバーレブ時などに行われる。

図２は、こうした本実施の形態に採用される触媒ＯＴ防止燃料カット復帰判定ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、機関運転中に、電子制御ユニット６によって、既定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとなっている。

さて本ルーチンが開始されると、まずステップＳ１００において、失火気筒の触媒ＯＴ防止燃料カット制御が実行中であるか否かが判断される。ここで同燃料カット制御の実行中でなければ（Ｓ１００：ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。

一方、上記燃料カット制御の実行中であれば（Ｓ１００：ＹＥＳ）、続くステップＳ１０１において、触媒５の現在の推定温度が触媒ＯＴ警戒領域内にあるか否かが判断される。ここで触媒ＯＴ警戒領域内にあれば（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、ステップＳ１０２において、失火気筒の触媒ＯＴ防止燃料カットの継続を指示した上で、今回の本ルーチンの処理が終了される。

一方、触媒５の現在の推定温度が上記触媒ＯＴ警戒領域を脱していれば（Ｓ１０１：ＮＯ）、ステップＳ１０３に移行し、そのステップＳ１０３において、全気筒燃料カットの実施中であるか否かが判断される。ここで全気筒燃料カットが実施中でなければ（Ｓ１０３：ＮＯ）、上記ステップＳ１０２に移行し、そのステップＳ１０２において、失火気筒の触媒ＯＴ防止燃料カットの指示を継続した上で、今回の本ルーチンの処理が終了される。一方、全気筒燃料カットの実行中であれば（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、ステップＳ１０４に移り、そのステップＳ１０４において、失火気筒の触媒ＯＴ防止燃料カットの解除を指示した上で、今回の本ルーチンの処理が終了される。

以上の本実施の形態の多気筒内燃機関の制御装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施の形態では、失火が触媒５の過加熱を招き得る触媒ＯＴ警戒領域にあることを条件に、失火気筒の燃料カットを行うようにしている。そして電子制御ユニット６は、触媒過加熱警戒領域を脱したときの失火気筒の燃料カットからの復帰を、全気筒の燃料カット中に実施するようにしている。すなわち、本実施の形態では、触媒ＯＴ警戒領域を脱したときの失火気筒の燃料供給の再開を、全気筒燃料カットが実施され、その全気筒燃料カットからの復帰がなされるときまで遅延するようにしている。こうした本実施の形態では、機関トルクが一切発生されない全気筒燃料カットの実施中に、失火気筒の燃料カットからの復帰がなされるようになる。そのため、失火気筒が燃料カットから復帰しても、それに伴うトルクの増加は生じないようになる。したがって本実施の形態によれば、失火気筒の触媒ＯＴ防止燃料カット制御からの復帰に際しての機関トルクの増加が運転者に違和感を与えないようにすることができるようになる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、その触媒ＯＴ防止燃料カット復帰判定ルーチンのステップＳ１０１の処理において、触媒ＯＴ警戒領域にあるか否かの判断を、触媒５の推定温度に基づいて行うようにしていた。なお、触媒ＯＴ警戒領域にあるか否かの判定は、機関負荷や機関回転速度等のような触媒温度に相関するパラメーターに基づいても行うことが可能である。よって、そうした触媒５の推定温度以外のパラメーターに基づいて、上記ステップＳ１０１での判断を行うようにしても良い。

・上記実施の形態では、直列配置された４つの気筒を備え、各気筒に点火プラグ１０の設けられた火花着火式の直列４気筒型の内燃機関１に本発明を適用した場合を説明した。もっとも、本発明は、気筒数や気筒配列の異なる内燃機関や、点火プラグを備えない、圧縮着火式の内燃機関などの他の形式の内燃機関にも同様に適用することが可能である。

１…内燃機関、２…吸気通路、３…インジェクター、４…排気通路、５…触媒、６…電子制御ユニット、７…エアフローメーター、８…クランク角センサー、９…水温センサー、１０…点火プラグ、１１…スロットルバルブ、＃１〜＃４…気筒。

Claims (3)

1. 失火が触媒の過加熱を招き得る触媒過加熱警戒領域にあることを条件に失火気筒の燃料カットを行う多気筒内燃機関の制御装置において、
   前記触媒過加熱警戒領域を脱したときの前記失火気筒の前記燃料カットからの復帰を、全気筒燃料カットの実施中に行う
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御装置。
2. 失火が触媒の過加熱を招き得る触媒過加熱警戒領域にあることを条件に失火気筒の燃料カットを行う多気筒内燃機関の制御装置において、
   前記触媒過加熱警戒領域を脱したときの前記失火気筒の燃料供給の再開を、全気筒燃料カットが実施され、その全気筒燃料カットからの復帰がなされるときまで遅延する
   ことを特徴とする多気筒内燃機関の制御装置。
3. 前記触媒過加熱警戒領域にあるか否かの判定は、前記触媒の推定温度に基づき行われる
   請求項１又は２に記載の多気筒内燃機関の制御装置。

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