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JP2015031166A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

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JP2015031166A
JP2015031166A JP2013159088A JP2013159088A JP2015031166A JP 2015031166 A JP2015031166 A JP 2015031166A JP 2013159088 A JP2013159088 A JP 2013159088A JP 2013159088 A JP2013159088 A JP 2013159088A JP 2015031166 A JP2015031166 A JP 2015031166A
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Japan
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temperature
filter
catalyst
internal combustion
combustion engine
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JP2013159088A
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Japanese (ja)
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大塚 孝之
Takayuki Otsuka
孝之 大塚
角岡 卓
Taku Kadooka
卓 角岡
紀靖 小橋
Noriyasu Kobashi
紀靖 小橋
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device for a spark ignition type internal combustion engine, for avoiding the PM jamming of a filter by suitably oxidizing and removing PMs trapped by the filter.SOLUTION: Even during filter regeneration as predetermined, when the temperature of the filter is lower than a predetermined temperature allowing the removal of particulate matters and the temperature of a catalyst is not lower than a first predetermined temperature allowing the oxidation of fuel delivered from the internal combustion engine, the exhaust emission control device for the spark ignition type internal combustion engine stops spark ignition in at least part of cylinders while continuing fuel supply. Even during the filter regeneration as predetermined, when the temperature of the filter is lower than the predetermined temperature allowing the removal of the particulate matters and the temperature of the catalyst belongs to a temperature range from a second predetermined temperature lower than the first predetermined temperature to the first predetermined temperature, the exhaust emission control device shifts a spark ignition timing for part of the cylinders to a timing close to a bottom dead center in an exhaust stroke while continuing fuel supply to at least part of the cylinders.

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.

内燃機関の排気通路に、排気中の粒子状物質(以下、PMともいう。)を捕集するフィルタを備えることがある。フィルタに捕集されているPM量(以下、PM堆積量ともいう。)が一定量に達すると、PMを酸化させて除去する処理を実施する。この処理をフィルタの再生という。フィルタに捕集されているPMが酸化されるためには、フィルタの温度が所定温度以上となっており、且つ、フィルタ内の酸素濃度が所定濃度以上となっていることが必要となる。   A filter for collecting particulate matter (hereinafter also referred to as PM) in the exhaust gas may be provided in the exhaust passage of the internal combustion engine. When the amount of PM collected in the filter (hereinafter also referred to as PM accumulation amount) reaches a certain amount, a process of oxidizing and removing PM is performed. This process is called filter regeneration. In order for the PM collected in the filter to be oxidized, it is necessary that the temperature of the filter is equal to or higher than a predetermined temperature, and the oxygen concentration in the filter is equal to or higher than the predetermined concentration.

ところで、火花点火式のガソリン機関では、通常は、理論空燃比またはリッチ空燃比で運転されているため、フィルタ内の酸素濃度が低い。そして、フィルタに酸素が供給されるのは、リーン空燃比で運転している場合や、減速などで燃料カットが行われた場合などに限られる。しかし、PM堆積量が比較的多いときであってフィルタの温度が比較的高い場合に燃料カットが実施されると、フィルタに捕集されているPMが一斉に酸化され、このときの反応熱により、フィルタが過熱することがある。   By the way, since a spark ignition type gasoline engine is usually operated at a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio, the oxygen concentration in the filter is low. The oxygen is supplied to the filter only when operating at a lean air-fuel ratio or when a fuel cut is performed by deceleration or the like. However, when the fuel cut is performed when the amount of accumulated PM is relatively large and the temperature of the filter is relatively high, the PM collected in the filter is oxidized all at once, and the reaction heat at this time causes The filter may overheat.

これに対して、PM堆積量が比較的多く、且つ、フィルタの温度が比較的高い場合には、燃料カットを禁止することでフィルタの過熱を抑制することが知られている(例えば、特許文献1参照。)。   On the other hand, when the PM accumulation amount is relatively large and the filter temperature is relatively high, it is known to suppress the overheating of the filter by prohibiting the fuel cut (for example, patent document). 1).

特開2009−074426号公報JP 2009-074426 A

従来では、フィルタ再生が行われる条件をフィルタの温度が比較的低い場合に限定することで、フィルタの過熱による破損等の抑制が図られている。しかし、フィルタの温度がフィルタ再生を十分に行い得ない程度に低い場合には、燃料カットを行ってもフィルタに捕集されたPMが酸化除去されないため、この状態が継続するとPM堆積量が増加し、フィルタに詰まりが発生するおそれがある。また、一般には、フィルタの上流側には酸化能を有する触媒が配置される場合があり、この酸化能により排気中の未燃燃料を酸化させて排気昇温を図ることで、フィルタの温度が比較的に低い場合においてもフィルタ再生を可能とすることができる。   Conventionally, the filter regeneration condition is limited to the case where the temperature of the filter is relatively low, so that breakage due to overheating of the filter is suppressed. However, if the temperature of the filter is low enough to prevent sufficient filter regeneration, the PM collected in the filter will not be removed by oxidation even if the fuel cut is performed. In addition, the filter may be clogged. In general, a catalyst having oxidizing ability may be disposed upstream of the filter. By oxidizing the unburned fuel in the exhaust gas by this oxidizing ability and raising the exhaust gas temperature, the temperature of the filter is increased. Filter regeneration can be made possible even in a relatively low case.

しかし、上記触媒の酸化能は、その触媒温度に大きく依存するため、触媒温度が比較的低い場合には、排気中の未燃燃料を十分に酸化することが困難となる。この場合、未燃燃料が無駄に消費されるだけではなく、外部に未燃燃料が放出されることが懸念される。   However, since the oxidation ability of the catalyst greatly depends on the catalyst temperature, it is difficult to sufficiently oxidize unburned fuel in the exhaust when the catalyst temperature is relatively low. In this case, there is a concern that unburned fuel is not only consumed wastefully but also unburned fuel is released to the outside.

そこで、本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、火花点火式の内燃機関において、フィルタに捕集されたPMを好適に酸化除去し、フィルタでのPM詰まりを回避することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is to suitably oxidize and remove PM trapped in a filter in a spark ignition type internal combustion engine. It is to avoid PM clogging.

上記課題を達成するために、本発明は、火花点火式の内燃機関の排気通路に設けられ酸
化機能を有する触媒と、前記触媒よりも下流の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記フィルタに捕集されている粒子状物質の量が所定量以上であって、且つ、減速時において前記内燃機関の燃料カットを実施する条件が成立した、所定のフィルタ再生時において、前記フィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去する制御装置と、を備える内燃機関の排気浄化装置である。そして、前記制御装置は、前記所定のフィルタ再生時であっても、前記フィルタの温度が粒子状物質を除去可能な所定温度より低く、且つ、前記触媒の温度が、前記内燃機関から送り込まれる燃料を酸化可能な第一所定温度以上である場合には、該内燃機関の気筒へ燃料供給を継続しつつ、少なくとも一部の気筒において火花点火を停止させる第一制御部と、前記所定のフィルタ再生時であっても、前記フィルタの温度が粒子状物質を除去可能な所定温度より低く、且つ、前記触媒の温度が、前記第一所定温度より低い第二所定温度から該第一所定温度までの温度範囲に属する場合には、少なくとも一部の気筒において該内燃機関の気筒へ燃料供給を継続しつつ、該一部の気筒での火花点火時期を排気行程の下死点近傍の時期まで移行させる第二制御部と、を有する。
In order to achieve the above object, the present invention captures a catalyst having an oxidation function provided in an exhaust passage of a spark ignition type internal combustion engine, and particulate matter in exhaust provided in an exhaust passage downstream of the catalyst. A filter to be collected, and the amount of particulate matter collected in the filter is equal to or greater than a predetermined amount, and a condition for performing fuel cut of the internal combustion engine during deceleration is satisfied. And a control device for oxidizing and removing the particulate matter collected by the filter. Further, the control device is configured such that the temperature of the filter is lower than a predetermined temperature at which particulate matter can be removed and the temperature of the catalyst is fed from the internal combustion engine even during the regeneration of the predetermined filter. A first control unit that stops spark ignition in at least some of the cylinders while continuing to supply fuel to the cylinders of the internal combustion engine when the temperature is equal to or higher than a first predetermined temperature at which the gas can be oxidized, and the predetermined filter regeneration Even when the temperature of the filter is lower than a predetermined temperature at which particulate matter can be removed, and the temperature of the catalyst is lower than the first predetermined temperature, the second predetermined temperature is lower than the first predetermined temperature. When the temperature belongs to the temperature range, at least some cylinders continue to supply fuel to the cylinders of the internal combustion engine, and the spark ignition timing in the some cylinders is shifted to the timing near the bottom dead center of the exhaust stroke. Having a second control unit.

上記内燃機関の排気浄化装置では、フィルタに所定量以上の粒子状物質が捕集され、且つ、燃料カットを実施する条件が成立した所定のフィルタ再生時において、制御装置によるフィルタ再生処理が行われる。すなわち、所定のフィルタ再生時は、燃料カットを行いフィルタに多量の酸素を送り込むことで、そこに捕集されている所定量以上の粒子状物質の酸化除去が実行される。そこで、当該所定量は、フィルタの再生が必要となるPM量またはフィルタの再生が要求されるPM量と定義することができる。また、別法として、当該所定量は、フィルタの再生を実施しなければ、フィルタに詰まりが生じ得るPM量または内燃機関に悪影響を与えるPM量としてもよい。   In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, the filter regeneration process is performed by the control device when a predetermined amount or more of the particulate matter is collected in the filter and when the predetermined filter regeneration condition for satisfying the fuel cut is satisfied. . That is, at the time of regeneration of a predetermined filter, the fuel is cut and a large amount of oxygen is sent to the filter, so that the particulate matter collected in a predetermined amount or more is removed by oxidation. Therefore, the predetermined amount can be defined as a PM amount that requires filter regeneration or a PM amount that requires filter regeneration. Alternatively, the predetermined amount may be a PM amount that may cause clogging of the filter or a PM amount that adversely affects the internal combustion engine unless the filter is regenerated.

ここで、一般にフィルタの再生処理は、捕集された粒子状物質を酸化除去するために、フィルタの温度が過昇温を招かない程度に高温の所定温度以上であることが必要とされる。そこで、上記所定温度はPMを除去可能な温度であるが、この所定温度は、PMが酸化される温度またはPMの酸化速度が許容範囲となる温度と定義してもよい。また、当該所定温度は、PMを除去可能な温度、PMが酸化される温度またはPMの酸化速度が許容範囲となる温度に対して、ある程度の余裕を持たせた値にしてもよい。   Here, in general, the filter regeneration process requires that the temperature of the filter be higher than a predetermined temperature so as not to cause an excessive temperature rise in order to oxidize and remove the collected particulate matter. Therefore, the predetermined temperature is a temperature at which PM can be removed, but this predetermined temperature may be defined as a temperature at which PM is oxidized or a temperature at which the oxidation rate of PM falls within an allowable range. The predetermined temperature may be a value having a certain margin with respect to a temperature at which PM can be removed, a temperature at which PM is oxidized, or a temperature at which the oxidation rate of PM is within an allowable range.

ここで、フィルタの温度がPMを除去可能な所定温度よりも低い場合には、燃料カットを実施してもフィルタの再生を実現することが難しい。したがって、PM堆積量が所定量以上であり、且つ、フィルタの温度がPMを除去可能な所定温度よりも低い場合には、フィルタの再生が必要であるにもかかわらず、フィルタの温度がフィルタの再生に必要となる条件を満たしていないといえる。このような場合、制御装置は、酸化能を有する触媒に未燃燃料を送り込み触媒での酸化反応により、フィルタに流れ込む排気温度を上昇させることが可能であるが、触媒の酸化能はその触媒温度に大きく依存するため、触媒温度を考慮した排気温度の昇温が望まれる。   Here, when the temperature of the filter is lower than a predetermined temperature at which PM can be removed, it is difficult to realize the regeneration of the filter even if the fuel cut is performed. Therefore, when the PM accumulation amount is equal to or greater than the predetermined amount and the filter temperature is lower than the predetermined temperature at which PM can be removed, the filter temperature is reduced even though the filter needs to be regenerated. It can be said that the conditions required for reproduction are not satisfied. In such a case, the control device can send the unburned fuel to the catalyst having oxidation ability and raise the exhaust gas temperature flowing into the filter by the oxidation reaction at the catalyst. Therefore, it is desirable to raise the exhaust temperature in consideration of the catalyst temperature.

より具体的には、所定のフィルタ再生時であっても、フィルタの温度が所定温度より低く且つ触媒温度が第一所定温度以上、すなわち、内燃機関から供給される未燃燃料が酸化可能な程度に触媒が活性している温度以上であるときは、第一制御部により、内燃機関の気筒への燃料供給を継続しつつ、少なくとも一部の気筒では火花点火が停止される。これにより、火花点火を停止させた気筒から未燃燃料及び酸素が触媒へ供給されることになるため、未燃燃料と酸素とが触媒の酸化能により反応することで熱が発生し、触媒よりも下流のフィルタの温度を所定温度まで上昇させることができ、以て、捕集された粒子状物質の酸化除去を促進することができる。   More specifically, even when the predetermined filter is regenerated, the filter temperature is lower than the predetermined temperature and the catalyst temperature is equal to or higher than the first predetermined temperature, that is, the degree to which the unburned fuel supplied from the internal combustion engine can be oxidized. When the temperature is higher than the temperature at which the catalyst is activated, the first controller stops spark ignition in at least some of the cylinders while continuing to supply fuel to the cylinders of the internal combustion engine. As a result, unburned fuel and oxygen are supplied to the catalyst from the cylinder where the spark ignition is stopped, so heat is generated by the unburned fuel and oxygen reacting with the oxidizing ability of the catalyst, and the catalyst generates In addition, the temperature of the downstream filter can be raised to a predetermined temperature, so that the oxidative removal of the collected particulate matter can be promoted.

また、所定のフィルタ再生時であっても、フィルタの温度が所定温度より低く且つ、触
媒温度が上記第一制御部による制御が行われる温度よりも低い場合、すなわち、第二所定温度から第一所定温度までの温度範囲に属する場合は、触媒が十分に活性しておらずその酸化能を十分に発揮できない状態にある。そこで、このような場合には、第二制御部により、少なくとも一部の気筒で内燃機関の気筒への燃料供給を継続しつつ、その一部の気筒では火花点火時期が排気行程の下死点近傍時期まで移行される。これにより、燃焼の結果比較的高温であって、且つ温度上昇に伴い酸化されやすい状態となった未燃燃料を比較的多く含む排気を触媒に送り込むことができる。そのため、触媒温度を速やかに上昇させ、以てフィルタ温度を上昇させることができる。また、火花点火時期を排気弁が開弁する排気行程の下死点近傍時期とすることで、燃焼に伴う内燃機関の出力への影響を抑制することができる。したがって、第二制御部の処理によりフィルタの再生処理を行う機会を確保することができる。
Further, even when the predetermined filter is being regenerated, when the filter temperature is lower than the predetermined temperature and the catalyst temperature is lower than the temperature at which the control by the first control unit is performed, that is, from the second predetermined temperature to the first When it belongs to a temperature range up to a predetermined temperature, the catalyst is not sufficiently active and cannot fully exhibit its oxidizing ability. In such a case, the second control unit continues the fuel supply to the cylinders of the internal combustion engine in at least some of the cylinders, while the spark ignition timing is at the bottom dead center of the exhaust stroke in some of the cylinders. It will be transferred to near time. As a result, it is possible to send exhaust gas containing a relatively large amount of unburned fuel that is relatively hot as a result of combustion and that is easily oxidized as the temperature rises, to the catalyst. Therefore, the catalyst temperature can be quickly raised, and the filter temperature can be raised. Further, by making the spark ignition timing near the bottom dead center of the exhaust stroke when the exhaust valve opens, the influence on the output of the internal combustion engine accompanying combustion can be suppressed. Therefore, an opportunity to perform the filter regeneration process by the process of the second control unit can be secured.

本発明によれば、火花点火式の内燃機関において、フィルタに捕集されたPMを好適に酸化除去し、フィルタでのPM詰まりを回避することができる。   According to the present invention, in a spark ignition internal combustion engine, PM trapped in a filter can be suitably oxidized and removed, and PM clogging in the filter can be avoided.

本発明の実施例に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系との概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the internal combustion engine which concerns on the Example of this invention, its intake system, and an exhaust system. 図1に示す内燃機関において実行される燃料カットに関し、フィルタの温度と、PM堆積量と、燃料カットを行う領域と、の関係を示した図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a filter temperature, a PM accumulation amount, and a region where fuel cut is performed with respect to a fuel cut executed in the internal combustion engine shown in FIG. 1. 図1に示す内燃機関に搭載される触媒温度と、燃料噴射および点火形態の相関を示すとともに、その触媒温度に対するフィルタへの流入酸素濃度の推移および燃料の噴射総量の推移を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a correlation between a catalyst temperature mounted on the internal combustion engine shown in FIG. 1 and fuel injection and ignition modes, and a transition of an inflowing oxygen concentration to a filter and a transition of a total fuel injection amount with respect to the catalyst temperature. 図1に示す内燃機関で実施されるフィルタ再生制御のフローを示したフローチャートである。2 is a flowchart showing a flow of filter regeneration control performed in the internal combustion engine shown in FIG. 1. 図4に示すフィルタ再生制御において、触媒温度が第二活性温度から過熱保護温度の範囲に属する場合の、内燃機関における燃料噴射のパターンを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a fuel injection pattern in an internal combustion engine when the catalyst temperature belongs to a range from a second activation temperature to an overheat protection temperature in the filter regeneration control shown in FIG. 4.

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified.

図1は、本実施例に係る内燃機関と、その吸気系及び排気系との概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、火花点火式のガソリン機関である。内燃機関1は、たとえば車両に搭載される。また、内燃機関1は、複数の気筒、例えば4つの気筒を有し、各気筒を区別して表わす場合には、#1〜#4を参照番号として使用する。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine according to the present embodiment and its intake system and exhaust system. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a spark ignition type gasoline engine. The internal combustion engine 1 is mounted on a vehicle, for example. Further, the internal combustion engine 1 has a plurality of cylinders, for example, four cylinders, and when the cylinders are distinguished from each other, # 1 to # 4 are used as reference numbers.

ここで、内燃機関1には、排気通路2が接続されている。この排気通路2の途中には、上流側から順に、触媒3と、フィルタ4とが備えられている。触媒3は、酸化機能を有し、排気を浄化する触媒である。触媒3は、例えば、三元触媒、酸化触媒、吸蔵還元型NOx触媒、選択還元型NOx触媒であってもよい。フィルタ4は、排気中のPMを捕集する。そして、本実施例においては触媒3が、本発明における酸化機能を有する触媒に相当する。   Here, an exhaust passage 2 is connected to the internal combustion engine 1. In the middle of the exhaust passage 2, a catalyst 3 and a filter 4 are provided in order from the upstream side. The catalyst 3 is a catalyst having an oxidation function and purifying exhaust gas. The catalyst 3 may be, for example, a three-way catalyst, an oxidation catalyst, an occlusion reduction type NOx catalyst, or a selective reduction type NOx catalyst. The filter 4 collects PM in the exhaust gas. In this embodiment, the catalyst 3 corresponds to the catalyst having an oxidation function in the present invention.

また、触媒3よりも上流の排気通路2には、排気の温度を検出する第一温度センサ11が設けられている。また、触媒3よりも下流で且つフィルタ4よりも上流の排気通路2には、排気の温度を検出する第二温度センサ12が設けられている。第一温度センサ11ま
たは第二温度センサ12の検出値に基づいて、触媒3の温度を検出することができる。また、第二温度センサ12の検出値に基づいて、フィルタ4の温度を検出することができる。なお、内燃機関1の運転状態に基づいて、触媒3及びフィルタ4の温度を推定してもよい。また、触媒3よりも上流の排気通路2には、排気の空燃比を検出する第一空燃比センサ13が設けられている。触媒3よりも下流で且つフィルタ4よりも上流の排気通路2には、排気の空燃比を検出する第二空燃比センサ14が設けられている。なお、第一空燃比センサ13及び第二空燃比センサ14は、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサとしてもよい。
A first temperature sensor 11 that detects the temperature of the exhaust gas is provided in the exhaust passage 2 upstream of the catalyst 3. A second temperature sensor 12 that detects the temperature of the exhaust gas is provided in the exhaust passage 2 downstream from the catalyst 3 and upstream from the filter 4. Based on the detection value of the first temperature sensor 11 or the second temperature sensor 12, the temperature of the catalyst 3 can be detected. Further, the temperature of the filter 4 can be detected based on the detection value of the second temperature sensor 12. Note that the temperatures of the catalyst 3 and the filter 4 may be estimated based on the operating state of the internal combustion engine 1. The exhaust passage 2 upstream of the catalyst 3 is provided with a first air-fuel ratio sensor 13 for detecting the air-fuel ratio of the exhaust. A second air-fuel ratio sensor 14 that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas is provided in the exhaust passage 2 downstream of the catalyst 3 and upstream of the filter 4. Note that the first air-fuel ratio sensor 13 and the second air-fuel ratio sensor 14 may be oxygen concentration sensors that detect the oxygen concentration in the exhaust gas.

更に、内燃機関1には、吸気通路5が接続されている。吸気通路5の途中には、内燃機関1の吸入空気量を調整するスロットル6が設けられている。また、スロットル6よりも上流の吸気通路5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15が取り付けられている。そして、内燃機関1には、内燃機関1へ燃料を供給する燃料噴射弁7が取り付けられている。なお、燃料噴射弁7は、内燃機関1の気筒内に燃料を噴射するものであってもよく、吸気通路5内に燃料を噴射するものであってもよい。また、内燃機関1には、気筒内に電気火花を発生させる点火プラグ8が設けられている。   Further, an intake passage 5 is connected to the internal combustion engine 1. A throttle 6 for adjusting the intake air amount of the internal combustion engine 1 is provided in the middle of the intake passage 5. An air flow meter 15 that detects the intake air amount of the internal combustion engine 1 is attached to the intake passage 5 upstream of the throttle 6. A fuel injection valve 7 that supplies fuel to the internal combustion engine 1 is attached to the internal combustion engine 1. The fuel injection valve 7 may inject fuel into the cylinder of the internal combustion engine 1 or may inject fuel into the intake passage 5. In addition, the internal combustion engine 1 is provided with a spark plug 8 that generates an electric spark in the cylinder.

以上述べたように構成された内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニットであるECU10が併設されている。このECU10は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1を制御する。ECU10には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル16を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検知するアクセル開度センサ17、および機関回転数を検知するクランクポジションセンサ18が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がECU10に入力される。   The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 10 that is an electronic control unit for controlling the internal combustion engine 1. The ECU 10 controls the internal combustion engine 1 in accordance with the operating conditions of the internal combustion engine 1 and the driver's request. In addition to the above sensors, the ECU 10 includes an accelerator opening sensor 17 for detecting an engine load by outputting an electric signal corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal 16 by the driver, and a crank position sensor 18 for detecting the engine speed. Connected via electrical wiring, the output signals of these various sensors are input to the ECU 10.

一方、ECU10には、スロットル6、燃料噴射弁7、点火プラグ8が電気配線を介して接続されており、該ECU10によりこれらの機器が制御される。例えば、内燃機関1において負荷に応じた通常の出力制御が行われる場合、ECU10は、内燃機関1の気筒内の空燃比が通常は理論空燃比またはその近傍となるように燃料噴射弁7からの燃料噴射量を制御する。また、内燃機関1の減速時(内燃機関1が搭載される車両の減速時としてもよい。)には、ECU10は、燃料噴射弁7からの燃料供給の停止、すなわち、燃料カットを実施する。燃料カットは、例えば、アクセル開度が所定開度以下で、且つ、機関回転数が所定回転数以上のときに実施される。   On the other hand, a throttle 6, a fuel injection valve 7, and a spark plug 8 are connected to the ECU 10 through electrical wiring, and these devices are controlled by the ECU 10. For example, when normal output control according to the load is performed in the internal combustion engine 1, the ECU 10 controls the fuel injection valve 7 so that the air-fuel ratio in the cylinder of the internal combustion engine 1 is normally at or near the stoichiometric air-fuel ratio. Control the fuel injection amount. Further, when the internal combustion engine 1 is decelerated (the vehicle 10 in which the internal combustion engine 1 is mounted may be decelerated), the ECU 10 stops the fuel supply from the fuel injection valve 7, that is, performs a fuel cut. The fuel cut is performed, for example, when the accelerator opening is not more than a predetermined opening and the engine speed is not less than a predetermined speed.

このように構成される内燃機関1において、その運転に伴って排気に含まれる粒子状物質(PM)がフィルタ4に捕集され、そこに堆積していく。このように堆積したPM量が増加すると排気通路2での排気圧力が上昇し、内燃機関1の運転に好ましくない影響を及ぼす可能性がある。そこで、ECU10は、フィルタ4に堆積しているPM量(以下、PM堆積量という。)を推定し、そのPM堆積量が所定量以上となったときに、その堆積しているPMの酸化除去が図られる。具体的には、フィルタ4の温度が、PMが酸化する温度以上となっているときに、燃料カットを行いフィルタ4に多くの酸素を供給することで、堆積PMの酸化除去が行われる。なお、PM堆積量は、過去の機関回転数及び機関負荷に基づいて推定してもよいし、フィルタ4よりも上流と下流との排気の圧力差に基づいて推定してもよい。   In the internal combustion engine 1 configured as described above, particulate matter (PM) contained in the exhaust gas is collected by the filter 4 along with its operation and is accumulated there. If the amount of PM accumulated in this way increases, the exhaust pressure in the exhaust passage 2 increases, which may adversely affect the operation of the internal combustion engine 1. Therefore, the ECU 10 estimates the amount of PM deposited on the filter 4 (hereinafter referred to as PM deposition amount), and when the amount of PM deposition exceeds a predetermined amount, the accumulated PM is removed by oxidation. Is planned. Specifically, when the temperature of the filter 4 is equal to or higher than the temperature at which PM is oxidized, fuel is cut and a large amount of oxygen is supplied to the filter 4 to oxidize and remove the deposited PM. The PM accumulation amount may be estimated based on the past engine speed and engine load, or may be estimated based on the pressure difference between the exhaust upstream and downstream of the filter 4.

このようにフィルタ4でのPM堆積量が所定量以上となったときに速やかにそのPMを酸化除去するのが好ましいが、フィルタ4の温度がPMを酸化可能な温度よりも低い場合には、酸素をフィルタ4に送るべく燃料カットを実施しても堆積PMの酸化が行われず、十分なPM除去を行えない場合がある。そこで、このような場合には、ECU10は、触媒3の有する酸化能を利用してフィルタ4に流れ込む排気温度を上昇させてフィルタ4の温度を上昇させることにより、フィルタ4の再生を可能とする。   As described above, it is preferable to quickly oxidize and remove the PM when the amount of accumulated PM in the filter 4 exceeds a predetermined amount. However, when the temperature of the filter 4 is lower than the temperature at which PM can be oxidized, Even if a fuel cut is performed to send oxygen to the filter 4, the deposited PM is not oxidized and sufficient PM removal may not be performed. Therefore, in such a case, the ECU 10 can regenerate the filter 4 by increasing the temperature of the filter 4 by increasing the temperature of the exhaust gas flowing into the filter 4 using the oxidizing ability of the catalyst 3. .

ここで、触媒3の酸化能は、その触媒温度に応じて変化する。触媒3の温度が十分に活性温度に至っていない場合には、効果的な酸化能を発揮できず、そのため排気中の未燃燃料を十分に酸化できず、燃料の無駄な消費やエミッションの悪化を招く要因となる。また、触媒3の温度が過度に高くなると触媒3が溶損する可能性がある。そこで、本実施例では、フィルタ4でのPM堆積量が所定量以上となったときに、フィルタ4の温度がPMを酸化可能な温度よりも低い場合には、触媒3の温度に応じてフィルタ4を昇温させて、その堆積PMの酸化除去を図る制御が行われる。   Here, the oxidation ability of the catalyst 3 changes according to the catalyst temperature. When the temperature of the catalyst 3 does not reach the activation temperature sufficiently, the effective oxidizing ability cannot be exhibited, and therefore, the unburned fuel in the exhaust gas cannot be sufficiently oxidized, resulting in wasteful consumption of fuel and deterioration of emission. It becomes an inviting factor. Further, if the temperature of the catalyst 3 becomes excessively high, the catalyst 3 may be melted. Therefore, in this embodiment, when the PM accumulation amount in the filter 4 becomes a predetermined amount or more, if the temperature of the filter 4 is lower than the temperature at which PM can be oxidized, the filter according to the temperature of the catalyst 3 is used. Control is performed to raise the temperature of 4 and to remove the deposited PM by oxidation.

以上を踏まえ、図2および図3に基づいて、特に、フィルタ4の温度がPMを酸化可能な温度よりも低い場合におけるPM酸化除去について詳細に説明する。図2は、本実施例に係るフィルタ4の温度と、フィルタ4に堆積しているPM量と、堆積PMを酸化除去するための制御領域A、B、Cと、の関係を示した図である。領域Aは、PM堆積量が所定量以上であって、フィルタ4の温度がPMを酸化可能な温度である所定温度より低いときに、堆積PMを酸化除去するための制御が行われる領域である。当該領域Aにおける制御の詳細については、図3に基づいて後述する。   Based on the above, the PM oxidation removal when the temperature of the filter 4 is lower than the temperature at which PM can be oxidized will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship among the temperature of the filter 4 according to the present embodiment, the amount of PM deposited on the filter 4, and the control regions A, B, and C for removing the deposited PM by oxidation. is there. Region A is a region in which control for oxidizing and removing deposited PM is performed when the PM deposition amount is equal to or greater than a predetermined amount and the temperature of the filter 4 is lower than a predetermined temperature that is a temperature at which PM can be oxidized. . Details of the control in the area A will be described later with reference to FIG.

次に領域Bは、減速時であっても燃料カットが禁止される領域である。領域Bは、PM堆積量が比較的多く且つフィルタ4の温度が比較的高い領域であって、燃料カットを実施するとフィルタ4に捕集されているPMが一斉に酸化することで該フィルタ4が過熱するおそれのある領域である。領域Bは、フィルタ4の温度が例えば750℃前後の温度以上の領域であるが、フィルタ4の温度が高くなるほど、より少ないPM堆積量であっても過熱し易くなるので、Bの領域は、フィルタ4の温度が高いほど、PM堆積量がより少なくなる方向に拡大される。逆に、フィルタ4の温度が高くても、PMの堆積量が少なければ、フィルタ4が過熱する可能性は低くなる。このように領域Bでは、減速時の燃料カットを禁止することで、フィルタ4の過熱を抑制し得る。   Next, region B is a region where fuel cut is prohibited even during deceleration. Region B is a region where the amount of accumulated PM is relatively large and the temperature of the filter 4 is relatively high, and when the fuel cut is performed, the PM collected in the filter 4 is oxidized all at once, so that the filter 4 This is a region that may overheat. The region B is a region where the temperature of the filter 4 is equal to or higher than, for example, about 750 ° C., but the higher the temperature of the filter 4, the easier it is to overheat even with a smaller amount of PM deposition. The higher the temperature of the filter 4 is, the larger the PM deposition amount is. On the other hand, even if the temperature of the filter 4 is high, if the amount of accumulated PM is small, the possibility that the filter 4 will overheat becomes low. Thus, in the region B, overheating of the filter 4 can be suppressed by prohibiting fuel cut during deceleration.

次に領域Cは、領域A及び領域B以外の領域であり、減速時に全気筒において燃料カットを実施する領域である。領域Cであって、PM堆積量が所定量未満の場合には、フィルタ4の再生をする必要はないが、燃料の消費量を低減するために全気筒において燃料カットが行われる。また、領域Cであって、フィルタ4の温度が所定温度以上で且つPM堆積量が所定量以上の場合には、全気筒において燃料カットを実施することにより、減速時の燃料消費抑制とともに堆積PMの酸化除去を図ることができる。   Next, a region C is a region other than the region A and the region B, and is a region where fuel cut is performed in all cylinders during deceleration. In the region C, when the PM accumulation amount is less than the predetermined amount, it is not necessary to regenerate the filter 4, but fuel cut is performed in all cylinders in order to reduce fuel consumption. Further, in the region C, when the temperature of the filter 4 is equal to or higher than the predetermined temperature and the PM accumulation amount is equal to or higher than the predetermined amount, the fuel cut is performed in all the cylinders, thereby suppressing the fuel consumption during deceleration and the accumulated PM. Can be removed by oxidation.

ここで、上記領域Aで行われる制御について、図3に基づいて詳細に説明する。図3には、中段に、領域Aにおける制御が行われたときの、触媒3の温度に対するフィルタ4に流れ込む排気中の酸素濃度の推移が示され、下段に、領域Aにおける制御が行われたときの、触媒3の温度に対する燃料の噴射総量の推移が示されている。この噴射総量は、1サイクルにおいて内燃機関1が有する4つの気筒での燃料噴射量の総量である。そして、上段には、領域A内での触媒温度に則して画定された領域に応じた制御内容が、燃料噴射および火花点火の観点から記載されている。   Here, the control performed in the area A will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 shows the transition of the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the filter 4 with respect to the temperature of the catalyst 3 when the control in the region A is performed in the middle stage, and the control in the region A is performed in the lower stage. The transition of the total fuel injection amount with respect to the temperature of the catalyst 3 is shown. This total injection amount is the total fuel injection amount in the four cylinders of the internal combustion engine 1 in one cycle. And the control content according to the area | region demarcated according to the catalyst temperature in the area | region A is described in the upper stage from the viewpoint of fuel injection and spark ignition.

領域Aは、触媒3の温度に応じて、触媒反応不可領域、温度重視領域、酸素濃度重視領域、触媒過熱保護領域に画定されている。触媒過熱保護領域は、触媒3の温度が過熱保護温度T0以上であり、当該過熱保護温度T0は、触媒3に多くの酸素が供給されると触媒3での酸化熱により触媒3が溶損してしまう可能性がある、触媒温度の閾値である。そこで、触媒過熱保護領域では、フィルタ4でのPM酸化除去よりも触媒3の過熱保護を優先し、燃料カットを禁止し、気筒内の空燃比が空気過剰率λが1を超えフィルタ4に流れ込む酸素濃度が極めて低くなるように、燃料噴射および火花点火が実施される。これにより触媒3への酸素供給の抑制、および排気中の未燃燃料の気化潜熱による触媒3の温度低下
を図ることができる。
The region A is defined according to the temperature of the catalyst 3 as a catalyst reaction impossible region, a temperature-oriented region, an oxygen concentration-oriented region, and a catalyst overheat protection region. In the catalyst overheat protection region, the temperature of the catalyst 3 is equal to or higher than the overheat protection temperature T0, and when the catalyst 3 is supplied with a large amount of oxygen, the catalyst 3 melts due to the heat of oxidation in the catalyst 3. This is a threshold value of the catalyst temperature that may possibly occur. Therefore, in the catalyst overheat protection region, overheating protection of the catalyst 3 is prioritized over PM oxidation removal by the filter 4, fuel cut is prohibited, and the air-fuel ratio in the cylinder exceeds the excess air ratio λ and flows into the filter 4. Fuel injection and spark ignition are performed so that the oxygen concentration is extremely low. Thereby, it is possible to suppress the supply of oxygen to the catalyst 3 and to lower the temperature of the catalyst 3 due to the latent heat of vaporization of unburned fuel in the exhaust.

次に、酸素濃度重視領域は、触媒の温度が第一活性温度T1以上であって過熱保護温度T0より低い状態であり、当該第一活性温度T1は、触媒温度がそれ以上であれば触媒3の酸化能が十分に発揮し得る程度に触媒温度が十分に上昇していると判断し得る、触媒温度の閾値である。したがって、触媒3の温度が酸素濃度重視領域にあるときは、触媒3は過熱状態に陥る可能性がなく、且つ十分にその酸化能を発揮できる状態にある。そこで、所定温度より低いフィルタ4の温度を速やかに上昇させ、堆積PMの酸化除去を促進させるために、減速時に少なくとも一部の気筒において燃料噴射を実施し且つ火花点火を停止させる第一制御が行われる。ここで、第一制御時の燃料噴射量の最適値、及び、燃料噴射を実施する気筒数は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。また、火花点火を停止させるのは、燃料噴射を実施する気筒に限ってもよい。また、全気筒において燃料噴射を実施し且つその前記等で火花点火を停止させてもよい。   Next, the oxygen concentration important region is a state where the temperature of the catalyst is equal to or higher than the first activation temperature T1 and lower than the overheat protection temperature T0, and the first activation temperature T1 is the catalyst 3 if the catalyst temperature is higher than that. It is a threshold value of the catalyst temperature at which it can be determined that the catalyst temperature has sufficiently increased to the extent that the oxidation ability of the catalyst can be sufficiently exhibited. Therefore, when the temperature of the catalyst 3 is in the oxygen concentration important region, the catalyst 3 does not fall into an overheated state and is in a state where it can sufficiently exhibit its oxidizing ability. Therefore, in order to promptly raise the temperature of the filter 4 lower than the predetermined temperature and promote the oxidation removal of the accumulated PM, the first control is performed in which fuel injection is performed in at least some cylinders during deceleration and spark ignition is stopped. Done. Here, the optimum value of the fuel injection amount at the time of the first control and the number of cylinders that perform the fuel injection can be obtained in advance by experiments or simulations. Further, the spark ignition may be stopped only in the cylinder that performs fuel injection. Further, fuel injection may be performed in all the cylinders, and spark ignition may be stopped by the above-described method.

当該第一制御が行われると、触媒3に酸素及び未燃燃料を供給することができる。酸素濃度重視領域では、触媒3の酸化能を十分に利用することが可能であるから、第一制御によって供給される酸素および未燃燃料により触媒3で熱を発生させ、以てフィルタ4の温度を所定温度以上まで上昇させることができる。また、少なくとも火花点火が停止された気筒内からは酸素を多く排出させることができるので、フィルタ4にも酸素を十分に供給することができる。このように酸素濃度重視領域では、触媒3およびフィルタ4へ供給される酸素濃度が重視される結果、フィルタ4に流入する排気中の酸素濃度を所定濃度とすることができ、以てフィルタ4での堆積PMの酸化除去を促進させることができる。   When the first control is performed, oxygen and unburned fuel can be supplied to the catalyst 3. Since the oxidizing ability of the catalyst 3 can be fully utilized in the oxygen concentration-oriented region, heat is generated in the catalyst 3 by the oxygen and unburned fuel supplied by the first control, and the temperature of the filter 4 is thereby increased. Can be raised above a predetermined temperature. Further, since a large amount of oxygen can be discharged from at least the cylinder in which the spark ignition has been stopped, oxygen can be sufficiently supplied to the filter 4 as well. As described above, in the oxygen concentration priority region, the oxygen concentration supplied to the catalyst 3 and the filter 4 is emphasized. As a result, the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the filter 4 can be set to a predetermined concentration. The oxidation removal of the deposited PM can be promoted.

次に、温度重視領域は、触媒の温度が第二活性温度T2以上であって第一活性温度T1より低い状態であり、当該第二活性温度T2は、触媒温度がその温度より低ければ触媒3の酸化能が全く発揮できないと判断し得る、もしくは全く発揮できないとみなすことができる、触媒温度の閾値である。したがって、触媒3の温度が温度重視領域にあるときは、触媒3は、ある程度の酸化能は発揮できる状態にはあるものの、その酸化能は十分ではなく、効果的な酸化能を発揮させるためには触媒温度を上げる必要がある状態にある。そこで、触媒3がこのような状態にある場合には、触媒温度を重視して、触媒3およびフィルタ4に堆積PMの酸化除去に必要な酸素を送り込むことより、触媒3の温度を上昇させることを優先して、減速時に少なくとも一部の気筒において燃料噴射を実施し、且つその噴射気筒における火花点火時期を排気行程の下死点近傍の時期に設定する第二制御が行われる。ここで、第二制御時の燃料噴射量の最適値、及び、燃料噴射を実施する気筒数は、予め実験またはシミュレーション等により求めることができる。なお、火花点火を実施する気筒は、燃料噴射を実施する気筒としてもよい。   Next, the temperature-oriented region is a state where the temperature of the catalyst is equal to or higher than the second activation temperature T2 and lower than the first activation temperature T1, and the second activation temperature T2 is the catalyst 3 if the catalyst temperature is lower than that temperature. It is a threshold value of the catalyst temperature at which it can be determined that the oxidation ability of the catalyst cannot be exhibited at all, or it can be regarded as not at all. Therefore, when the temperature of the catalyst 3 is in the temperature-oriented region, the catalyst 3 is in a state where it can exhibit a certain degree of oxidizing ability, but its oxidizing ability is not sufficient, and in order to exert an effective oxidizing ability. Is in a state where the catalyst temperature needs to be raised. Therefore, when the catalyst 3 is in such a state, the temperature of the catalyst 3 is raised by sending the oxygen necessary for oxidizing and removing the deposited PM to the catalyst 3 and the filter 4 with emphasis on the catalyst temperature. Priority is given to the second control, in which fuel injection is performed in at least some cylinders during deceleration, and the spark ignition timing in the injection cylinder is set to a timing near the bottom dead center of the exhaust stroke. Here, the optimum value of the fuel injection amount at the time of the second control and the number of cylinders that perform the fuel injection can be obtained in advance by experiments or simulations. Note that the cylinder that performs spark ignition may be a cylinder that performs fuel injection.

当該第二制御では、燃料噴射が行われた気筒での火花点火時期が、排気行程の下死点近傍の時期とされる。当該時期は、換言すれば、当該気筒の排気弁が開弁を開始する、もしくは既に開始している時期である。したがって、第二制御において気筒に供給された燃料は、内燃機関1に機関出力に影響を及ぼさない、もしくは、非常に軽微な影響しか及ぼさないため、内燃機関の運転状態の変動抑制を図ることができる。そして、第二制御では、噴射燃料の少なくとも一部は燃焼に供されるため、気筒から触媒3に流れる排気温度を上昇させることができるとともに、燃焼に供されなかった燃料も気筒内である程度高温の燃焼ガスに晒されるため、未燃燃料としての分子量を小さくすることができる。これは、その未燃燃料が触媒3に到達したときに酸化されやすい状態になっていることを意味し、したがって、十分には活性していない触媒3による未燃燃料の酸化を促進させ、以て触媒3の昇温を促進させ、この結果、フィルタ4の昇温も促進される。   In the second control, the spark ignition timing in the cylinder where the fuel is injected is set to a timing near the bottom dead center of the exhaust stroke. In other words, this time is the time when the exhaust valve of the cylinder starts to open or has already started. Therefore, the fuel supplied to the cylinders in the second control does not affect the engine output to the internal combustion engine 1 or has a very slight effect, so that fluctuations in the operating state of the internal combustion engine can be suppressed. it can. In the second control, since at least a part of the injected fuel is used for combustion, the exhaust temperature flowing from the cylinder to the catalyst 3 can be raised, and the fuel that has not been used for combustion is also heated to a certain extent in the cylinder. Therefore, the molecular weight of the unburned fuel can be reduced. This means that the unburned fuel is easily oxidized when it reaches the catalyst 3, and therefore promotes the oxidation of the unburned fuel by the catalyst 3 which is not sufficiently active. Thus, the temperature rise of the catalyst 3 is promoted, and as a result, the temperature rise of the filter 4 is also promoted.

このように温度重視領域では、触媒3の昇温を優先し気筒内での燃料燃焼が行われるた
め、上記の酸素濃度重視領域と比べて、フィルタ4に届けられる酸素濃度は低くなる。しかし、温度重視領域において触媒3の温度が上昇するに従い、触媒3の酸化能は大きくなっていくため、図3に示すように第二制御での噴射総量は、触媒3の温度が高くなるに従い減量していくことができる。これにより、第二制御中においても、フィルタ4に届ける酸素濃度を次第に高くしていくことができ、可及的にフィルタ4での堆積PMの酸化除去を促進させることができる。
Thus, in the temperature-oriented region, priority is given to the temperature increase of the catalyst 3 and fuel combustion is performed in the cylinder. Therefore, the oxygen concentration delivered to the filter 4 is lower than that in the oxygen concentration-oriented region. However, since the oxidizing ability of the catalyst 3 increases as the temperature of the catalyst 3 increases in the temperature-oriented region, the total injection amount in the second control is increased as the temperature of the catalyst 3 increases as shown in FIG. You can lose weight. Thereby, even during the second control, the oxygen concentration delivered to the filter 4 can be gradually increased, and the oxidation removal of the deposited PM by the filter 4 can be promoted as much as possible.

次に、触媒反応不可領域は、触媒3の温度が第二活性温度T2より低い温度である。したがって、触媒反応領域では、領域Cと同じように全気筒において燃料カットを行う。これにより、減速時における燃料消費抑制を図る。   Next, the catalyst reaction impossible region is a temperature at which the temperature of the catalyst 3 is lower than the second activation temperature T2. Therefore, in the catalytic reaction region, as in the region C, fuel cut is performed in all cylinders. Thus, fuel consumption is suppressed during deceleration.

このように内燃機関1では、フィルタ4に捕集されたPMの酸化除去が行われるが、フィルタ4の温度とPM堆積量が領域Aに属する場合のフィルタ再生制御の具体的な流れについて、図4に基づいて説明する。図4は、フィルタ4の温度とPM堆積量が領域Aに属するとECU10が判断したとき、すなわち、フィルタ4に所定量以上のPMが堆積しているもののフィルタ4の温度が所定温度に到達していない状態にあるとECU10が判断したときに実行されるフィルタ再生制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、ECU10により所定の時間毎に実行される。   As described above, in the internal combustion engine 1, PM collected by the filter 4 is oxidized and removed. A specific flow of filter regeneration control when the temperature of the filter 4 and the PM accumulation amount belong to the region A is shown in FIG. 4 will be described. FIG. 4 shows that when the ECU 10 determines that the temperature of the filter 4 and the PM deposition amount belong to the region A, that is, the filter 4 reaches a predetermined temperature although PM of a predetermined amount or more is deposited on the filter 4. 6 is a flowchart showing a flow of filter regeneration control that is executed when the ECU 10 determines that it is not in a state. This routine is executed every predetermined time by the ECU 10.

先ず、S101では、触媒3の温度Tcが検出される。その後、S102で、触媒温度Tcが第二活性温度T2より低いか否かが判定される。そこで肯定判定されるとS107へ進み、否定判定されるとS103へ進む。S103では、触媒温度Tcが過熱保護温度T0以上であるか否かが判定される。そこで肯定判定されるとS108へ進み、否定判定されるとS104へ進む。S104では、触媒温度Tcが第一活性温度T1以上であるか否かが判定される。そこで肯定判定されるとS105へ進み、否定判定されるとS106へ進む。   First, in S101, the temperature Tc of the catalyst 3 is detected. Thereafter, in S102, it is determined whether or not the catalyst temperature Tc is lower than the second activation temperature T2. Therefore, if a positive determination is made, the process proceeds to S107, and if a negative determination is made, the process proceeds to S103. In S103, it is determined whether or not the catalyst temperature Tc is equal to or higher than the overheat protection temperature T0. Therefore, if a positive determination is made, the process proceeds to S108, and if a negative determination is made, the process proceeds to S104. In S104, it is determined whether or not the catalyst temperature Tc is equal to or higher than the first activation temperature T1. Therefore, if a positive determination is made, the process proceeds to S105, and if a negative determination is made, the process proceeds to S106.

そして、S105へ処理が進んだ場合、すなわち、触媒3の温度Tcが酸素濃度重視領域に属していると判定された場合には、上述した第一制御により、減速時に少なくとも一部の気筒において燃料噴射を実施し且つ火花点火が停止させられる。また、S106へ処理が進んだ場合、すなわち、触媒3の温度Tcが温度重視領域に属していると判定された場合には、上述した第二制御により、減速時に少なくとも一部の気筒において燃料噴射を実施し、且つその噴射気筒における火花点火時期を排気行程の下死点近傍の時期に設定される。また、S107へ処理が進んだ場合、すなわち、触媒3の温度Tcが触媒反応不可領域に属していると判定された場合には、図3に示すように、燃料カットが行われ消費燃料の抑制が図られる。また、S108へ処理が進んだ場合、すなわち、触媒3の温度Tcが触媒過熱保護領域に属していると判定された場合には、図3に示すように、燃料カットが禁止され触媒3への酸素供給が抑制される。   Then, when the process proceeds to S105, that is, when it is determined that the temperature Tc of the catalyst 3 belongs to the oxygen concentration important region, the fuel in at least some of the cylinders is decelerated during the deceleration by the first control described above. Injection is performed and spark ignition is stopped. Further, when the process proceeds to S106, that is, when it is determined that the temperature Tc of the catalyst 3 belongs to the temperature-oriented region, fuel injection is performed in at least some cylinders during deceleration by the second control described above. And the spark ignition timing in the injection cylinder is set to a timing near the bottom dead center of the exhaust stroke. In addition, when the process proceeds to S107, that is, when it is determined that the temperature Tc of the catalyst 3 belongs to the non-catalytic reaction region, as shown in FIG. Is planned. When the process proceeds to S108, that is, when it is determined that the temperature Tc of the catalyst 3 belongs to the catalyst overheat protection region, as shown in FIG. Oxygen supply is suppressed.

このように図4に示すフィルタ再生制御が実行されることで、フィルタ4に所定量以上のPMが堆積しその除去が必要な場合であっても、フィルタ4の温度が所定温度に到達しておらず効率的な酸化除去が難しい状態である場合に、触媒3の酸化能の程度に応じて、好適な堆積PMの酸化除去を図ることが可能となる。   As described above, when the filter regeneration control shown in FIG. 4 is executed, even when a predetermined amount or more of PM accumulates on the filter 4 and its removal is necessary, the temperature of the filter 4 reaches the predetermined temperature. In the case where it is difficult to efficiently remove the oxidization, it is possible to oxidize and remove the deposited PM that is suitable for the degree of oxidation ability of the catalyst 3.

ここで、上記フィルタ再生制御において第一制御および第二制御が行われる際の、燃料噴射の詳細について、図5に基づいて説明する。図5は上段に、第一制御および第二制御における燃料噴射のパターンを示し、下段に、図3の下段に示した噴射総量の推移における燃料噴射パターンの設定概要を示す。上述したように、触媒温度が温度重視領域に属する場合(T2≦Tc<T1)、触媒温度の上昇に伴い、第二制御での燃料の噴射総量が次第に減少するように、触媒温度が低い順に、噴射パターン1、2、3、4が設定される。
堆積PMの酸化除去を行わない通常噴射の場合、4つの気筒を有する内燃機関1においては、#1、#3、#4、#2の順に各気筒で燃料噴射が順次繰り返される。そこで、第二制御における噴射パターン1では、気筒#2での燃料噴射がカットされ(図5において燃料カットされた気筒は「**」の記号で表わされている)、且つ残された3つの気筒で燃料噴射が行われるサイクルが繰り返される。また、噴射パターン2では、気筒#2、#3での燃料噴射がカットされ、且つ残された2つの気筒で燃料噴射が行われるサイクルが繰り返される。また、噴射パターン3では、気筒#2、#3、#4での燃料噴射がカットされ、且つ残された気筒#1で燃料噴射が行われるサイクルが繰り返される。また、噴射パターン4では、筒#2、#3、#4での燃料噴射がカットされ、且つ残された気筒#1で燃料噴射が行われるサイクルの後に、全気筒での燃料噴射がカットされるサイクルが行われ、これらの2つのサイクルが順次繰り返される。このように噴射パターンが設定されることで、図5に示すように触媒温度の上昇に伴って、第二制御での燃料の噴射総量を次第に減量することができる。なお、各噴射パターンでの各気筒における燃料の噴射量は、噴射総量が図5に示すような推移を辿るように適宜調整すればよい。
Here, details of fuel injection when the first control and the second control are performed in the filter regeneration control will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the fuel injection pattern in the first control and the second control in the upper part, and shows the outline of setting of the fuel injection pattern in the transition of the total injection amount shown in the lower part in FIG. As described above, when the catalyst temperature belongs to the temperature-oriented region (T2 ≦ Tc <T1), the catalyst temperature increases in order of decreasing so that the total fuel injection amount in the second control gradually decreases as the catalyst temperature increases. , Injection patterns 1, 2, 3, and 4 are set.
In the case of normal injection in which the accumulated PM is not oxidized and removed, in the internal combustion engine 1 having four cylinders, fuel injection is sequentially repeated in each cylinder in the order of # 1, # 3, # 4, and # 2. Therefore, in the injection pattern 1 in the second control, the fuel injection in the cylinder # 2 is cut (in FIG. 5, the fuel-cut cylinder is represented by the symbol “**”), and the remaining 3 A cycle in which fuel injection is performed in one cylinder is repeated. In the injection pattern 2, the cycle in which the fuel injection in the cylinders # 2 and # 3 is cut and the fuel injection is performed in the remaining two cylinders is repeated. Further, in the injection pattern 3, the cycle in which the fuel injection in the cylinders # 2, # 3, and # 4 is cut and the fuel injection is performed in the remaining cylinder # 1 is repeated. Further, in the injection pattern 4, fuel injection in the cylinders # 2, # 3, and # 4 is cut, and after the cycle in which fuel injection is performed in the remaining cylinder # 1, fuel injection in all cylinders is cut. The two cycles are repeated in sequence. By setting the injection pattern in this manner, the total fuel injection amount in the second control can be gradually reduced as the catalyst temperature rises as shown in FIG. The fuel injection amount in each cylinder in each injection pattern may be adjusted as appropriate so that the total injection amount changes as shown in FIG.

また、触媒温度が酸素濃度重視領域に属する場合(T1≦Tc<T0)は、第一制御により、触媒3に昇温のための未燃成分を送り込むとともに、触媒3およびフィルタ4により多くの酸素を供給するために、噴射パターン5が設定されている。噴射パターン5は、筒#2、#3、#4での燃料噴射がカットされ、且つ残された気筒#1で燃料噴射が行われるサイクルの後に、全気筒での燃料噴射がカットされるサイクルが2回行われ、これらの3つのサイクルが順次繰り返される。   When the catalyst temperature belongs to the oxygen concentration important region (T1 ≦ Tc <T0), unburned components for raising the temperature are sent to the catalyst 3 by the first control, and more oxygen is added to the catalyst 3 and the filter 4. In order to supply the fuel, the injection pattern 5 is set. The injection pattern 5 is a cycle in which fuel injection in all cylinders is cut after a cycle in which fuel injection in the cylinders # 2, # 3, and # 4 is cut and fuel injection is performed in the remaining cylinder # 1. Are performed twice, and these three cycles are sequentially repeated.

なお、図5に示す噴射パターンは、あくまでも一例であり、第一制御および第二制御の目的が達成される限りにおいて、噴射パターンの内容を適宜調整してもよく、又、各制御で設定される噴射パターンの数を適宜変更してもよい。   Note that the injection pattern shown in FIG. 5 is merely an example, and as long as the purpose of the first control and the second control is achieved, the content of the injection pattern may be adjusted as appropriate, and set by each control. The number of spray patterns to be changed may be changed as appropriate.

1 内燃機関
2 排気通路
3 触媒
4 フィルタ
5 吸気通路
6 スロットル
7 燃料噴射弁
8 点火プラグ
10 ECU
11 第一温度センサ
12 第二温度センサ
13 第一空燃比センサ
14 第二空燃比センサ
15 エアフローメータ
16 アクセルペダル
17 アクセル開度センサ
18 クランクポジションセンサ
1 Internal combustion engine 2 Exhaust passage 3 Catalyst 4 Filter 5 Intake passage 6 Throttle 7 Fuel injection valve 8 Spark plug 10 ECU
11 First temperature sensor 12 Second temperature sensor 13 First air fuel ratio sensor 14 Second air fuel ratio sensor 15 Air flow meter 16 Accelerator pedal 17 Accelerator opening sensor 18 Crank position sensor

Claims (1)

火花点火式の内燃機関の排気通路に設けられ酸化機能を有する触媒と、
前記触媒よりも下流の排気通路に設けられ排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタに捕集されている粒子状物質の量が所定量以上であって、且つ、減速時において前記内燃機関の燃料カットを実施する条件が成立した、所定のフィルタ再生時において、前記フィルタに捕集された粒子状物質を酸化除去する制御装置と、
を備える内燃機関の排気浄化装置であって、
前記制御装置は、
前記所定のフィルタ再生時であっても、前記フィルタの温度が粒子状物質を除去可能な所定温度より低く、且つ、前記触媒の温度が、前記内燃機関から送り込まれる燃料を酸化可能な第一所定温度以上である場合には、該内燃機関の気筒へ燃料供給を継続しつつ、少なくとも一部の気筒において火花点火を停止させる第一制御部と、
前記所定のフィルタ再生時であっても、前記フィルタの温度が粒子状物質を除去可能な所定温度より低く、且つ、前記触媒の温度が、前記第一所定温度より低い第二所定温度から該第一所定温度までの温度範囲に属する場合には、少なくとも一部の気筒において該内燃機関の気筒へ燃料供給を継続しつつ、該一部の気筒での火花点火時期を排気行程の下死点近傍の時期まで移行させる第二制御部と、
を有する、内燃機関の排気浄化装置。
A catalyst having an oxidation function provided in an exhaust passage of a spark ignition type internal combustion engine;
A filter that is provided in an exhaust passage downstream of the catalyst and collects particulate matter in the exhaust;
The amount of the particulate matter collected by the filter is equal to or greater than a predetermined amount, and the condition for executing the fuel cut of the internal combustion engine at the time of deceleration is satisfied. A control device for oxidizing and removing the collected particulate matter;
An exhaust purification device for an internal combustion engine comprising:
The controller is
Even at the time of regeneration of the predetermined filter, the temperature of the filter is lower than a predetermined temperature at which particulate matter can be removed, and the temperature of the catalyst is a first predetermined value that can oxidize fuel fed from the internal combustion engine. A first controller that stops spark ignition in at least some of the cylinders while continuing to supply fuel to the cylinders of the internal combustion engine when the temperature is equal to or higher than the temperature;
Even during regeneration of the predetermined filter, the temperature of the filter is lower than a predetermined temperature at which particulate matter can be removed, and the temperature of the catalyst is lower than the second predetermined temperature lower than the first predetermined temperature. In the case where it belongs to a temperature range up to a predetermined temperature, at least some cylinders continue to supply fuel to the cylinders of the internal combustion engine while the spark ignition timing in the some cylinders is near the bottom dead center of the exhaust stroke A second control unit for shifting to the time of
An exhaust emission control device for an internal combustion engine.
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