JP2012251429A

JP2012251429A - Fuel injection control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP2012251429A
Application number: JP2011122123A
Authority: JP
Inventors: Takasato Edo; 隆諭江戸; Satoshi Nishii; 聡西井; Hiroyuki Nose; 裕行能瀬; Kenichi Sato; 健一佐藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2012-12-20

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection control device for an internal combustion engine preventing a temperature of a catalyst from being higher than a predetermined value.SOLUTION: In this fuel injection control device for the internal combustion engine which includes an injection valve 118 injecting fuel and an exhaust purification catalyst 127 provided at an exhaust passage 125 and purifying exhaust gas and which increases a fuel injection amount in a high-load operation region, the fuel injection control device comprises: a catalyst temperature estimation means for estimating a catalyst temperature of the exhaust purification catalyst 127; an oxygen adsorption amount detection means for detecting an adsorption amount of the oxygen adsorbed by the exhaust purification catalyst 127; and a control means for increasing the fuel injection amount by controlling the injection valve 118 when the catalyst temperature estimated by the catalyst temperature estimation means is higher than a threshold temperature. The control means sets the threshold temperature in accordance with the adsorption amount of the oxygen detected by the oxygen adsorption amount detection means.

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。 The present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine.

エンジンの運転状態が所定の燃料増量領域にある時に燃料制御手段による燃料供給の制御に増量補正をかける燃料増量手段と、エンジンの運転状態が所定の燃料カット領域にある時に燃料制御手段による燃料供給を停止させる燃料カット手段とを備えたエンジンの制御手段であって、エンジンの運転状態が前記燃料カット領域から前記燃料増量領域へ移行した時を検出し、その移行時から所定期間作動して前記燃料増量手段による燃料の増量補正を制限することで、エンジンの排気通路に設けられた触媒の過熱を抑えるエンジンの制御装置が知られている（特許文献１）。 Fuel increase means for correcting increase in fuel supply control by the fuel control means when the engine operating state is in a predetermined fuel increase area, and fuel supply by the fuel control means when the engine operating condition is in a predetermined fuel cut area And a fuel cut means for stopping the engine, the engine control means detecting when the operating state of the engine has shifted from the fuel cut region to the fuel increase region, and operating for a predetermined period from the transition to There has been known an engine control device that limits overheating of a catalyst provided in an exhaust passage of an engine by limiting fuel increase correction by a fuel increase means (Patent Document 1).

特開平５−１７１９７２号公報JP-A-5-171972

しかしながら、燃料カット直後の燃料増量ほど急激な触媒温度上昇は無いものの前記所定期間の間に、燃料の増量が制限される分、触媒の温度が所定値より上昇する可能性があった。 However, although the catalyst temperature does not increase as rapidly as the fuel increase immediately after the fuel cut, the temperature of the catalyst may rise from a predetermined value during the predetermined period because the fuel increase is limited.

本発明が解決しようとする課題は、触媒の温度を所定値以下に抑制する内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a fuel injection control device for an internal combustion engine that suppresses the temperature of a catalyst to a predetermined value or less.

本発明は、排気浄化触媒の内部に吸着する酸素の吸着量に応じて閾値温度を設定し、触媒温度が当該閾値温度より高くなった場合に、噴射バルブを制御して燃料噴射量を増量することによって上記課題を解決する。 The present invention sets a threshold temperature according to the amount of oxygen adsorbed inside the exhaust purification catalyst, and increases the fuel injection amount by controlling the injection valve when the catalyst temperature becomes higher than the threshold temperature. This solves the above problem.

本発明によれば、触媒に酸素が吸着している状態で、燃料噴射量を増量させることによって触媒温度が上昇した場合でも、当該触媒温度は酸素の吸着量に応じた温度から上昇するため、触媒温度を所定値以下に抑制することができる。 According to the present invention, even when the catalyst temperature rises by increasing the fuel injection amount in a state where oxygen is adsorbed on the catalyst, the catalyst temperature rises from a temperature corresponding to the oxygen adsorption amount. The catalyst temperature can be suppressed to a predetermined value or less.

本発明の実施形態を適用した内燃機関を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an internal combustion engine to which an embodiment of the present invention is applied. 図１の内燃機関において、（ａ）は時間に対する運転領域の変化を示すグラフであり、（ｂ）は時間に対する排気浄化触媒の入口温度及び触媒内部温度の特性を示すグラフであり、（ｃ）は時間に対する燃料噴射量の増量率の特性を示すグラフである。In the internal combustion engine of FIG. 1, (a) is a graph showing changes in the operation region with respect to time, (b) is a graph showing characteristics of the inlet temperature and the internal temperature of the exhaust purification catalyst with respect to time, and (c). These are graphs showing the characteristics of the rate of increase of the fuel injection amount with respect to time. 図１のエンジンコントロールユニットにおける制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control procedure in the engine control unit of FIG. 図１の内燃機関において、酸素吸着量に対するオーバーシュートの温度上昇の特性を示すグラフである。2 is a graph showing a characteristic of an overshoot temperature rise with respect to an oxygen adsorption amount in the internal combustion engine of FIG. 1. 図１の内燃機関において、オーバーシュートの温度上昇に対する燃料増量閾値温度の特性を示すグラフである。2 is a graph showing characteristics of a fuel increase threshold temperature with respect to an overshoot temperature increase in the internal combustion engine of FIG. 1. 図１の内燃機関において、酸素吸着量に対するオーバーシュートの温度上昇の特性を示すグラフである。2 is a graph showing a characteristic of an overshoot temperature rise with respect to an oxygen adsorption amount in the internal combustion engine of FIG. 1. 図１の内燃機関において、オーバーシュートによる温度上昇に対する燃料増量閾値温度の特性を示すグラフである。2 is a graph showing characteristics of a fuel increase threshold temperature with respect to a temperature increase due to overshoot in the internal combustion engine of FIG. 1. 図１の内燃機関において、検出空燃比に排気ガス量を乗じた値に対するオーバーシュートによる温度上昇の特性を示すグラフである。2 is a graph showing characteristics of temperature rise due to overshoot with respect to a value obtained by multiplying a detected air-fuel ratio by an exhaust gas amount in the internal combustion engine of FIG. 1.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

《第１実施形態》
図１は、本例に係る燃料噴射制御装置を適用したエンジンを示すブロック図であり、エンジンの吸気通路１１１には、エアークリーナ１１２、吸入空気量を検出するエアフローメータ１１３、吸入空気流量を制御するスロットルバルブ１１４およびコレクタ１１５が設けられている。 << First Embodiment >>
FIG. 1 is a block diagram showing an engine to which a fuel injection control device according to this example is applied. In an intake passage 111 of the engine, an air cleaner 112, an air flow meter 113 for detecting an intake air amount, and an intake air flow rate are controlled. A throttle valve 114 and a collector 115 are provided.

スロットルバルブ１１４には、当該スロットルバルブ１１４の開度を調整するＤＣモータ等のアクチュエータ１１６が設けられている。このスロットルバルブアクチュエータ１１６は、運転者のアクセルペダル操作量等に基づき演算される要求トルクを達成するように、エンジンコントロールユニット１１からの駆動信号に基づき、スロットルバルブ１１４の開度を電子制御する。また、スロットルバルブ１１４の開度を検出するスロットルセンサ１１７が設けられて、その検出信号をエンジンコントロールユニット１１へ出力する。なお、スロットルセンサ１１７はアイドルスイッチとしても機能させることができる。 The throttle valve 114 is provided with an actuator 116 such as a DC motor that adjusts the opening of the throttle valve 114. The throttle valve actuator 116 electronically controls the opening of the throttle valve 114 based on the drive signal from the engine control unit 11 so as to achieve the required torque calculated based on the driver's accelerator pedal operation amount and the like. Further, a throttle sensor 117 for detecting the opening degree of the throttle valve 114 is provided, and the detection signal is output to the engine control unit 11. The throttle sensor 117 can also function as an idle switch.

また、コレクタ１１５から各気筒に分岐した吸気通路１１１ａに臨ませて、燃料噴射バルブ１１８が設けられている。燃料噴射バルブ１１８は、エンジンコントロールユニット１１において設定される駆動パルス信号によって開弁駆動され、図外の燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレータにより所定圧力に制御された燃料を吸気通路１１１ａ内に噴射する。燃料噴射方式は、シリンダ１１９内に直接燃料を噴射する方式でもよい。 A fuel injection valve 118 is provided so as to face the intake passage 111a branched from the collector 115 to each cylinder. The fuel injection valve 118 is driven to open by a drive pulse signal set in the engine control unit 11, and injects fuel, which is pumped from a fuel pump (not shown) and controlled to a predetermined pressure by a pressure regulator, into the intake passage 111a. . The fuel injection method may be a method in which fuel is directly injected into the cylinder 119.

シリンダ１１９と、当該シリンダ内を往復移動するピストン１２０の冠面と、吸気バルブ１２１及び排気バルブ１２２が設けられたシリンダヘッドとで囲まれる空間が燃焼室１２３を構成する。点火プラグ１２４は、各気筒の燃焼室１２３に臨んで装着され、エンジンコントロールユニット１１からの点火信号に基づいて吸入混合気に対して点火を行う。 A space surrounded by the cylinder 119, the crown surface of the piston 120 that reciprocates within the cylinder, and the cylinder head provided with the intake valve 121 and the exhaust valve 122 constitutes a combustion chamber 123. The spark plug 124 is mounted facing the combustion chamber 123 of each cylinder, and ignites the intake air-fuel mixture based on an ignition signal from the engine control unit 11.

一方、排気通路１２５には、排気中の特定成分、たとえば酸素濃度を検出することにより排気、ひいては吸入混合気の空燃比を検出する空燃比センサ１２６が設けられ、その検出信号はエンジンコントロールユニット１１へ出力される。そして、エンジンコントロールユニット１１は、当該検出信号に基づき空燃比フィードバック制御を行う。なお、この空燃比センサ１２６は、リッチ・リーン出力する酸素センサであっても良いし、空燃比をリニアに広域に亘って検出する広域空燃比センサであってもよい。 On the other hand, the exhaust passage 125 is provided with an air-fuel ratio sensor 126 for detecting an exhaust gas by detecting a specific component in the exhaust gas, for example, oxygen concentration, and thus an air-fuel ratio of the intake air-fuel mixture. Is output. The engine control unit 11 performs air-fuel ratio feedback control based on the detection signal. The air-fuel ratio sensor 126 may be an oxygen sensor that outputs rich and lean signals, or a wide-area air-fuel ratio sensor that linearly detects the air-fuel ratio over a wide area.

また、排気通路１２５には、排気を浄化するための排気浄化触媒１２７が設けられている。この排気浄化触媒１２７としては、ストイキ（理論空燃比，λ＝１、空気重量／燃料重量＝１４．７）近傍において排気中の一酸化炭素ＣＯと炭化水素ＨＣを酸化するとともに、窒素酸化物ＮＯｘの還元を行って排気を浄化することができる三元触媒、或いは排気中の一酸化炭素ＣＯと炭化水素ＨＣの酸化を行う酸化触媒を用いることができる。 The exhaust passage 125 is provided with an exhaust purification catalyst 127 for purifying the exhaust. The exhaust purification catalyst 127 oxidizes carbon monoxide CO and hydrocarbon HC in the exhaust in the vicinity of stoichiometric (theoretical air-fuel ratio, λ = 1, air weight / fuel weight = 14.7), and nitrogen oxide NOx. It is possible to use a three-way catalyst that can purify the exhaust gas by reducing the above, or an oxidation catalyst that oxidizes carbon monoxide CO and hydrocarbon HC in the exhaust gas.

エンジンコントロールユニット１１には、排気浄化触媒１２７を高温から保護するために、限界閾値温度（Ｔ_ｍ）が設定されている。当該限界閾値温度（Ｔ_ｍ）は、排気通路１２５に設けられる触媒１２７に応じて予め設定される温度であり、例えば触媒の耐熱許容温度に基づいて設定される。すなわち、本例では、後述するように、排気浄化触媒１２７の温度が限界閾値温度を超えないような制御を行う。比較例として、例えば、増量を行なう運転領域を予め余裕を持たせて広めに設定し、運転領域が高負荷運転領域になった時点で噴射燃料を増量する制御を行うとすると、排気浄化触媒１２７の触媒内部温度が低い時にも、高負荷運転領域における噴射燃料の増量が行われて、噴射燃料の増量による燃費性能が悪くなる可能性があるのに対し、ここでは、排気浄化触媒１２７の触媒内部温度に対する燃料増量閾値温度を設定し、噴射燃料の増量を制御するため、不必要な増量を削減し燃費性能を高めることができる。排気通路１２５の排気浄化触媒１２７の上流側であり、排気浄化触媒１２７の入口部分には、排気ガスの温度を検出する排気温度センサ１３２が設けられ、その検出信号はエンジンコントロールユニット１１へ出力される。 The engine control unit 11 is set with a threshold threshold temperature (T _m ) in order to protect the exhaust purification catalyst 127 from high temperatures. The limit threshold temperature (T _m ) is a temperature set in advance according to the catalyst 127 provided in the exhaust passage 125, and is set based on, for example, a heat-resistant allowable temperature of the catalyst. That is, in this example, as will be described later, control is performed so that the temperature of the exhaust purification catalyst 127 does not exceed the limit threshold temperature. As a comparative example, for example, if the operation region for increasing the fuel pressure is set to be wide with a margin in advance and the control is performed to increase the amount of injected fuel when the operation region becomes the high load operation region, the exhaust purification catalyst 127 is performed. Even when the internal temperature of the catalyst is low, the amount of injected fuel is increased in the high load operation region, and the fuel efficiency performance may be deteriorated due to the increased amount of injected fuel, whereas here the catalyst of the exhaust purification catalyst 127 Since the fuel increase threshold temperature with respect to the internal temperature is set and the increase in injected fuel is controlled, unnecessary increase can be reduced and fuel efficiency can be improved. An exhaust gas temperature sensor 132 for detecting the temperature of the exhaust gas is provided on the upstream side of the exhaust gas purification catalyst 127 in the exhaust passage 125 and at the inlet of the exhaust gas purification catalyst 127, and the detection signal is output to the engine control unit 11. The

排気通路１２５の排気浄化触媒１２７の下流側には、排気中の特定成分、たとえば酸素濃度を検出し、リッチ・リーン出力する酸素センサ１２８が設けられ、その検出信号はエンジンコントロールユニット１１へ出力される。なお、図１において１２９はマフラである。 On the downstream side of the exhaust purification catalyst 127 in the exhaust passage 125, there is provided an oxygen sensor 128 that detects a specific component in the exhaust, for example, oxygen concentration, and outputs a rich / lean output, and the detection signal is output to the engine control unit 11. The In FIG. 1, reference numeral 129 denotes a muffler.

エンジンＥＧのクランク軸１３０にはクランク角センサ１３１が設けられ、エンジンコントロールユニット１１は、クランク角センサ１３１から機関回転と同期して出力されるクランク単位角信号を一定時間カウントすることで、又は、クランク基準角信号の周期を計測することで、機関回転速度を検出することができる。 The crankshaft 130 of the engine EG is provided with a crank angle sensor 131, and the engine control unit 11 counts a crank unit angle signal output from the crank angle sensor 131 in synchronization with the engine rotation for a predetermined time, or The engine speed can be detected by measuring the cycle of the crank reference angle signal.

次に、エンジンコントロールニット１１の制御について、説明する。エンジンコントロールユニット１１は、アクセル開度及びクランク角センサ出力に基づくエンジン回転速度から、エンジン負荷に応じた運転状態を検出し、検出された運転状態毎に噴射バルブ１１８から噴射される燃料噴射量を制御する。通常の運転状態の時には、エンジンコントロールユニット１１は、空燃比フィードバック制御に基づく燃料噴射量を噴射するように燃料噴射バルブ１１８を制御する。通常の運転状態の時と比べ高負荷である高負荷運転領域の場合には、エンジンコントロールユニット１１は、（同じ運転条件下の）空燃比フィードバック制御に基づく燃料噴射量よりも増量させることで、未燃の燃料により排気浄化触媒１２７を冷却する。高負荷運転領域に相当するエンジン回転速度及びアクセル開度を超える燃料カット領域の場合には、エンジンコントロールユニット１１は燃料をカットする。 Next, control of the engine control unit 11 will be described. The engine control unit 11 detects an operation state corresponding to the engine load from the engine rotation speed based on the accelerator opening and the crank angle sensor output, and calculates the fuel injection amount injected from the injection valve 118 for each detected operation state. Control. In a normal operating state, the engine control unit 11 controls the fuel injection valve 118 so as to inject a fuel injection amount based on air-fuel ratio feedback control. In the case of a high load operation region where the load is higher than that in the normal operation state, the engine control unit 11 increases the fuel injection amount based on the air-fuel ratio feedback control (under the same operation condition), The exhaust purification catalyst 127 is cooled by unburned fuel. In the case of a fuel cut region exceeding the engine speed and the accelerator opening corresponding to the high load operation region, the engine control unit 11 cuts the fuel.

エンジンコントロールユニット１１は、制御機能の一部として、触媒温度推定部１１ａと酸素吸着量検出部１１ｂとを有している。触媒温度推定部１１ａは、排気温度センサ１３２の検出信号から触媒入口の温度を検出し、触媒入口の温度から排気浄化触媒１２７の内部温度として推定する。触媒入口の温度の推移と排気浄化触媒１２７の内部温度の推移とが完全に一致することはないが、ある程度の相関性があるため、触媒温度推定部１１ａは、排気温度センサ１３２の検出信号から排気浄化触媒１２７の触媒内部温度を推定する。触媒内部温度の推定は、触媒上流に設けられた排気温度センサの検出信号に基づくものに限らず、既に知られた方法のいずれかを採用することができる。 The engine control unit 11 includes a catalyst temperature estimation unit 11a and an oxygen adsorption amount detection unit 11b as part of the control function. The catalyst temperature estimation unit 11a detects the temperature of the catalyst inlet from the detection signal of the exhaust temperature sensor 132, and estimates it as the internal temperature of the exhaust purification catalyst 127 from the temperature of the catalyst inlet. Although the transition of the catalyst inlet temperature and the transition of the internal temperature of the exhaust purification catalyst 127 do not completely coincide, there is a certain degree of correlation, so the catalyst temperature estimation unit 11a determines from the detection signal of the exhaust temperature sensor 132. The catalyst internal temperature of the exhaust purification catalyst 127 is estimated. The estimation of the catalyst internal temperature is not limited to that based on the detection signal of the exhaust gas temperature sensor provided upstream of the catalyst, and any of the already known methods can be employed.

また酸素吸着量検出部１１ｂは、空燃比センサ１２６の検出信号から空燃比を検出し、検出空燃比と理論空燃比との比較結果から、排気浄化触媒１２７に吸着している酸素吸着量を、例えば積算演算等によって検出する。すなわち、空燃比がリーンな場合には、排気浄化触媒１２７に供給される酸素量も多くなるため、酸素吸着量検出部１１ｂは、理論空燃比に対する検出空燃比から、排気浄化触媒１２７の酸素吸着量の増加分を検出する。酸素吸着量の検出は、触媒上流に設けられた空燃比センサの検出信号に基づくものに限らず、既に知られた方法のいずれかを採用することができる。 The oxygen adsorption amount detection unit 11b detects the air / fuel ratio from the detection signal of the air / fuel ratio sensor 126, and the oxygen adsorption amount adsorbed on the exhaust purification catalyst 127 is calculated based on the comparison result between the detected air / fuel ratio and the theoretical air / fuel ratio. For example, it is detected by integration calculation or the like. That is, when the air-fuel ratio is lean, the amount of oxygen supplied to the exhaust purification catalyst 127 increases, so the oxygen adsorption amount detection unit 11b detects the oxygen adsorption of the exhaust purification catalyst 127 from the detected air-fuel ratio with respect to the theoretical air-fuel ratio. Detect the increase in quantity. The detection of the oxygen adsorption amount is not limited to the detection based on the detection signal of the air-fuel ratio sensor provided upstream of the catalyst, and any of the already known methods can be employed.

エンジンコントロールユニット１１には、上記の限界閾値温度（Ｔ_ｍ）の他に、限界閾値温度（Ｔ_ｍ）より低い温度である燃料増量閾値温度（Ｔ_１）及び燃料増量閾値温度（Ｔ_２）が予め設定されている。燃料増量閾値温度（Ｔ_１）は燃料増量閾値温度（Ｔ_２）より低い閾値温度である。 The engine control unit 11 has a fuel increase threshold temperature (T ₁ ) and a fuel increase threshold temperature (T ₂ ), which are lower than the limit threshold temperature (T _m ), in addition to the limit threshold temperature (T _m ). It is set in advance. The fuel increase threshold temperature (T ₁ ) is a threshold temperature lower than the fuel increase threshold temperature (T ₂ ).

ここで、排気浄化触媒１２７の触媒温度、排気浄化触媒１２７の触媒入口温度及び閾値温度（Ｔ_１、Ｔ_２及びＴ_ｍ）と、酸素吸着量との関係について説明する。例えば燃料カット後、排気浄化触媒１２７には、多くの酸素が吸着し、排気浄化触媒１２７の酸素吸着量が多い状態にある。かかる状態で、燃料噴射量を増量させると、増量された燃料が吸着酸素と急激に反応するため、排気浄化触媒１２７の内部温度が上昇する（以下、本例では、触媒内部温度のオーバーシュートとも称する）。そして、この現象は、排気浄化触媒１２７の酸素吸着量が多いほど、排気浄化触媒１２７の内部温度の上昇、言い換えると、オーバーシュートによる温度上昇が大きくなる。 Here, the relationship between the catalyst temperature of the exhaust purification catalyst 127, the catalyst inlet temperature and the threshold temperature (T ₁ , T ₂ and T _m ) of the exhaust purification catalyst 127, and the oxygen adsorption amount will be described. For example, after the fuel cut, a large amount of oxygen is adsorbed on the exhaust purification catalyst 127 and the amount of oxygen adsorption of the exhaust purification catalyst 127 is large. When the fuel injection amount is increased in this state, the increased fuel reacts rapidly with the adsorbed oxygen, so that the internal temperature of the exhaust purification catalyst 127 rises (hereinafter, in this example, the overshoot of the internal temperature of the catalyst is also referred to). Called). In this phenomenon, as the oxygen adsorption amount of the exhaust purification catalyst 127 increases, the internal temperature of the exhaust purification catalyst 127 increases, in other words, the temperature increase due to overshoot increases.

燃料カット後でなくても、触媒に酸素が吸着されている状態から燃料増量が行なわれると、オーバーシュートが生じる。オーバーシュートが起こった場合に、排気浄化触媒１２７の内部の触媒温度が限界閾値温度（Ｔ_ｍ）となった時点で燃料増量を開始しても、排気浄化触媒１２７の内部の触媒温度は限界閾値温度（Ｔ_ｍ）より高くなる可能性がある。そこで、オーバーシュートが起きても排気浄化触媒１２７の内部の触媒温度が限界閾値温度（Ｔ_ｍ）を越えることが無いように、限界閾値温度（Ｔ_ｍ）より低い温度の燃料増量閾値温度を設定し、排気浄化触媒１２７の内部の触媒温度が閾値温度に達した時点で燃料増量を開始することにしている。 Even if the fuel is not cut, overshoot occurs when the fuel is increased from the state in which oxygen is adsorbed on the catalyst. Even when the fuel increase is started when the catalyst temperature inside the exhaust purification catalyst 127 reaches the limit threshold temperature (T _m ) when overshoot occurs, the catalyst temperature inside the exhaust purification catalyst 127 remains at the limit threshold value. It may be higher than the temperature (T _m ). Therefore, a fuel increase threshold temperature lower than the limit threshold temperature (T _m ) is set so that the catalyst temperature inside the exhaust purification catalyst 127 does not exceed the limit threshold temperature (T _m ) even if overshoot occurs. The fuel increase is started when the catalyst temperature inside the exhaust purification catalyst 127 reaches the threshold temperature.

本例では、エンジンコントロールユニット１１は、酸素吸着量検出部１１ｂにより検出された酸素吸着量が所定の吸着量より多い場合に、燃料増量閾値温度（Ｔ_１）を設定する。酸素吸着量は触媒上流の空燃比と相関が強く、一般に触媒上流の空燃比が理論空燃比より高い（リーンである）ときには酸素吸着量が多くなっているので、ここでは簡易的に、燃料増量前に空燃比センサ１２６により検出される空燃比が理論空燃比より高い場合、オーバーシュートが生じても触媒温度が限界閾値温度（Ｔ_ｍ）を超えることがないように燃料増量閾値温度（Ｔ_１）を設定する。そして、エンジンコントロールユニット１１は、触媒温度推定部１１ａにより推定された触媒温度が燃料増量閾値温度（Ｔ_１）より高くなった場合に、燃料噴射量を所定の量だけ増量する。また、エンジンコントロールユニット１１は、酸素吸着量検出部１１ｂにより検出された酸素吸着量が当該所定の吸着量より少ない場合に、燃料増量閾値温度（Ｔ_２）を設定する。一般に触媒上流の空燃比が理論空燃比より低い（リッチである）ときには酸素吸着量が少なくなっているので、ここでは簡易的に、燃料増量前に空燃比センサ１２６により検出される空燃比が理論空燃比より低い場合、オーバーシュートが生じても触媒温度が限界閾値温度（Ｔ_ｍ）を超えることがないように燃料増量閾値温度（Ｔ_２）を設定する。そして、エンジンコントロールユニット１１は、触媒温度推定部１１ａにより推定された触媒温度が燃料増量閾値温度（Ｔ_２）より高くなった場合に、燃料噴射量を所定の量だけ増量する。 In this example, the engine control unit 11 sets the fuel increase threshold temperature (T ₁ ) when the oxygen adsorption amount detected by the oxygen adsorption amount detection unit 11b is larger than a predetermined adsorption amount. The oxygen adsorption amount has a strong correlation with the air-fuel ratio upstream of the catalyst. Generally, when the air-fuel ratio upstream of the catalyst is higher than the stoichiometric air-fuel ratio (lean), the oxygen adsorption amount increases. If the air-fuel ratio previously detected by the air-fuel ratio sensor 126 is higher than the stoichiometric air-fuel ratio, the fuel increase threshold temperature (T ₁ ) will prevent the catalyst temperature from exceeding the limit threshold temperature (T _m ) even if overshoot occurs. ) Is set. The engine control unit 11 increases the fuel injection amount by a predetermined amount when the catalyst temperature estimated by the catalyst temperature estimation unit 11a becomes higher than the fuel increase threshold temperature (T ₁ ). Further, the engine control unit 11 sets the fuel increase threshold temperature (T ₂ ) when the oxygen adsorption amount detected by the oxygen adsorption amount detection unit 11b is smaller than the predetermined adsorption amount. In general, when the air-fuel ratio upstream of the catalyst is lower (rich) than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen adsorption amount is small. Therefore, here, the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 126 before the fuel increase is simply calculated theoretically. If it is lower than the air-fuel ratio, the fuel increase threshold temperature (T ₂ ) is set so that the catalyst temperature does not exceed the threshold threshold temperature (T _m ) even if overshoot occurs. The engine control unit 11 increases the fuel injection amount by a predetermined amount when the catalyst temperature estimated by the catalyst temperature estimation unit 11a becomes higher than the fuel increase threshold temperature (T ₂ ).

これにより、高負荷増量領域において、排気浄化触媒１２７の吸着酸素量が多い場合には、早めに燃料が増量されるため、オーバーシュートが発生しても、排気浄化触媒１２７のピーク温度を限界閾値温度（Ｔ_ｍ）より低く抑えることができる。すなわち、本例は、排気浄化触媒１２７の酸素吸着量とオーバーシュートによる温度上昇との関係に着目し、酸素吸着量に応じて燃料増量閾値温度を設定することで、酸素吸着量に応じて噴射燃料の増量のタイミングを設定する。 As a result, when the amount of adsorbed oxygen of the exhaust purification catalyst 127 is large in the high load increase region, the fuel is increased early, so that even if an overshoot occurs, the peak temperature of the exhaust purification catalyst 127 is reduced to the limit threshold value. The temperature can be kept lower than the temperature (T _m ). That is, this example pays attention to the relationship between the oxygen adsorption amount of the exhaust purification catalyst 127 and the temperature increase due to overshoot, and sets the fuel increase threshold temperature according to the oxygen adsorption amount, thereby injecting according to the oxygen adsorption amount. Set the fuel increase timing.

次に、図２を用いて、排気浄化触媒１２７に多くの酸素が吸着している状態において、運転状態が通常の運転状態から高負荷運転状態に推移した場合の、触媒温度の推移を説明する。図２（ａ）は時間に対する運転領域の変化を説明するグラフを示す。図２（ｂ）は時間に対する排気浄化触媒１２７の入口温度及び触媒内部温度の特性を示す。図２（ｂ）において、グラフａ及びｂは、触媒温度推定部１１ａによる推定触媒温度が燃料増量閾値温度（Ｔ_１）より高くなった時に燃料の増量を行った場合（本例）の、排気浄化触媒１２７の入口温度特性及び触媒内部温度特性をそれぞれ示し、グラフｃ及びｄは、触媒温度推定部１１ａによる推定触媒温度が、酸素吸着量に依らずに一定値として設定した燃料増量閾値温度（Ｔ_{ＣＯＮＳＴ}）より高くなった時に燃料の増量を行った場合（比較例）の、排気浄化触媒１２７の入口温度特性及び触媒内部温度特性をそれぞれ示す。図２（ｃ）は時間に対する燃料噴射量の増加率の特性を示す。 Next, the transition of the catalyst temperature when the operating state changes from the normal operating state to the high load operating state in a state where a large amount of oxygen is adsorbed on the exhaust purification catalyst 127 will be described using FIG. . Fig.2 (a) shows the graph explaining the change of the driving | running area with respect to time. FIG. 2B shows the characteristics of the inlet temperature of the exhaust purification catalyst 127 and the internal temperature of the catalyst with respect to time. In FIG. 2B, graphs a and b show the exhaust when the amount of fuel is increased when the estimated catalyst temperature by the catalyst temperature estimation unit 11a becomes higher than the fuel increase threshold temperature (T ₁ ) (this example). An inlet temperature characteristic and a catalyst internal temperature characteristic of the purification catalyst 127 are shown, respectively, and graphs c and d show the fuel increase threshold temperature (the estimated catalyst temperature by the catalyst temperature estimation unit 11a is set as a constant value regardless of the oxygen adsorption amount). The inlet temperature characteristic and the catalyst internal temperature characteristic of the exhaust purification catalyst 127 when the amount of fuel is increased when it becomes higher than (T _CONST ) are shown. FIG. 2C shows the characteristics of the rate of increase of the fuel injection amount with respect to time.

運転領域について、通常の運転領域から始まり、アクセルペダルを踏込むことでエンジンの負荷が時間（ｔ_１）の時点から徐々に大きくなり、時間（ｔ_２）の時点で運転領域が高負荷運転領域に入る。排気浄化触媒１２７については、時間（ｔ_１）の時点からエンジン負荷が大きくなるため、排気浄化触媒１２７の入口温度及び触媒内部温度が上昇し始める。 As for the operation region, starting from the normal operation region, when the accelerator pedal is depressed, the engine load gradually increases from the time (t ₁ ), and at the time (t ₂ ), the operation region is the high load operation region. to go into. As for the exhaust purification catalyst 127, the engine load increases from the time (t ₁ ), so the inlet temperature of the exhaust purification catalyst 127 and the internal temperature of the catalyst begin to rise.

排気浄化触媒１２７に多くの酸素が吸着している状態において、燃料増量閾値温度（Ｔ_{ＣＯＮＳＴ}）より低い温度である燃料増量閾値温度（Ｔ_１）に基づいて燃料噴射量を制御する本例の場合には、排気浄化触媒１２７の入口温度は時間（ｔ_３）の時点で燃料増量閾値温度（Ｔ_１）に達するため、エンジンコントロールユニット１１は、燃料噴射量の増量率を増量率（Ｃ）に設定することで、燃料噴射量を増量する。これにより、排気浄化触媒１２７の入口温度は下がるが、排気浄化触媒１２７の触媒内部温度はオーバーシュートにより上昇し続ける。そして、時間（ｔ_６）の時点までに排気浄化触媒１２７に吸着していた多くの酸素が燃料と反応し、時間（ｔ_６）の時点で排気浄化触媒１２７の触媒内部温度がピークに達し、それ以降、下がり始める。排気浄化触媒１２７の触媒内部温度のピーク温度は、限界閾値温度（Ｔ_ｍ）より低い温度である。その後、時間（ｔ７）の時点でエンジンの負荷が下がり、通常の運転領域に戻り、エンジンコントロールユニット１１は、燃料噴射量の増量率を元に戻す。 In the case of this example in which the fuel injection amount is controlled based on the fuel increase threshold temperature (T ₁ ) that is lower than the fuel increase threshold temperature (T _CONST ) in a state where a large amount of oxygen is adsorbed on the exhaust purification catalyst 127. Since the inlet temperature of the exhaust purification catalyst 127 reaches the fuel increase threshold temperature (T ₁ ) at time (t ₃ ), the engine control unit 11 changes the increase rate of the fuel injection amount to the increase rate (C). By setting, the fuel injection amount is increased. As a result, the inlet temperature of the exhaust purification catalyst 127 decreases, but the catalyst internal temperature of the exhaust purification catalyst 127 continues to increase due to overshoot. Then, the time (t ₆₎ number of oxygen adsorbed on the exhaust purification catalyst 127 by the time it reacts with the fuel, the time the catalyst internal temperature of the exhaust purification catalyst 127 at the time of (t ₆₎ reaches a peak, After that, it begins to fall. The peak temperature of the catalyst internal temperature of the exhaust purification catalyst 127 is a temperature lower than the limit threshold temperature (T _m ). After that, at time (t7), the engine load decreases and the normal operation region is restored, and the engine control unit 11 restores the fuel injection amount increase rate.

一方、排気浄化触媒１２７に多くの酸素が吸着している状態において、燃料増量閾値温度（Ｔ_{ＣＯＮＳＴ}）に基づいて燃料噴射量を制御する比較例の場合には、排気浄化触媒１２７の入口温度は時間（ｔ_４）の時点で初めて燃料増量閾値温度（Ｔ_{ＣＯＮＳＴ}）に達するため、エンジンコントロールユニット１１は、燃料噴射量の増量率を増量率（Ｃ）に設定することで、燃料噴射量を増量する。排気浄化触媒１２７の入口温度は下がるが、排気浄化触媒１２７の触媒内部温度はオーバーシュートにより上昇し続ける。そして、排気浄化触媒１２７に吸着していた酸素が燃料と反応し終わる前に、排気浄化触媒１２７の触媒内部温度は、時間（ｔ_５）の時点で限界閾値温度（Ｔ_ｍ）に達し、排気浄化触媒１２７の触媒内部温度のピーク温度は、限界閾値温度（Ｔ_ｍ）より高い温度になってしまう。すなわち、時間（ｔ_４）の時点で、排気浄化触媒１２７の触媒内部温度は既に高くなっているため、この時点で、燃料の増量開始したとても、排気浄化触媒１２７に多くの酸素が吸着している状態では、増量された燃料が吸着酸素と急激に反応するため、オーバーシュートによる温度上昇分によって、排気浄化触媒１２７の触媒内部温度のピーク温度は、限界閾値温度（Ｔ_ｍ）より高くなってしまう。 On the other hand, in the comparative example in which the fuel injection amount is controlled based on the fuel increase threshold temperature (T _CONST ) in a state where a large amount of oxygen is adsorbed on the exhaust purification catalyst 127, the inlet temperature of the exhaust purification catalyst 127 is Since the fuel increase threshold temperature (T _CONST ) is reached for the first time at time (t ₄ ), the engine control unit 11 increases the fuel injection amount by setting the increase rate of the fuel injection amount to the increase rate (C). To do. Although the inlet temperature of the exhaust purification catalyst 127 falls, the catalyst internal temperature of the exhaust purification catalyst 127 continues to rise due to overshoot. Then, before the oxygen adsorbed on the exhaust purification catalyst 127 finishes reacting with the fuel, the internal temperature of the exhaust purification catalyst 127 reaches the limit threshold temperature (T _m ) at time (t ₅ ), and the exhaust gas is exhausted. The peak temperature of the catalyst internal temperature of the purification catalyst 127 is higher than the limit threshold temperature (T _m ). That is, at the time (t ₄ ), the catalyst internal temperature of the exhaust purification catalyst 127 has already become high. At this point in time, the amount of fuel has started to increase, and so much oxygen has been adsorbed to the exhaust purification catalyst 127. In this state, the increased fuel reacts rapidly with the adsorbed oxygen, so that the peak temperature of the internal temperature of the exhaust purification catalyst 127 becomes higher than the limit threshold temperature (T _m ) due to the temperature increase due to overshoot. End up.

すなわち、本例では、排気浄化触媒１２７の酸素吸着量に応じて、噴射燃料の増量を行うための温度閾値を設定するため、排気浄化触媒１２７の触媒内部温度が高くなる前に、燃料噴射量を増量させ、オーバーシュートにより触媒内部温度が上昇しても、触媒内部温度のピーク温度を限界閾値温度（Ｔ_ｍ）より低く抑えることができる。 That is, in this example, since the temperature threshold value for increasing the amount of injected fuel is set according to the oxygen adsorption amount of the exhaust purification catalyst 127, the fuel injection amount is increased before the catalyst internal temperature of the exhaust purification catalyst 127 increases. Even if the internal temperature of the catalyst rises due to overshoot, the peak temperature of the internal temperature of the catalyst can be kept lower than the limit threshold temperature (T _m ).

次に、図３を用いて、エンジンコントロールユニット１１の制御手順を説明する。図３は、エンジンコントロールユニット１１の制御手順のフローチャートである。 Next, the control procedure of the engine control unit 11 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart of the control procedure of the engine control unit 11.

エンジンコントロールユニット１１は、図３にステップを所定の周期で繰り返し行っている。まず、ステップＳ１にて、エンジンコントロールユニット１１は、アクセル開度及びエンジン回転速度から運転状態を検出し、検出した運転状態が高負荷運転領域内にあるか否かを判定する。検出した運転状態が高負荷運転領域内でない場合には、ステップＳ８２に遷移する。一方、検出した運転状態が高負荷運転領域内である場合には、ステップＳ２にて、エンジンコントロールユニット１１は、燃料噴射量を増量中であるか否かを判定する。燃料噴射量を増量中である場合には、エンジンコントロールユニット１１は、制御を終了する。一方、燃料噴射量を増量していない場合には、ステップＳ３にて、エンジンコントロールユニット１１の酸素吸着量検出部１１ｂは、空燃比センサ１２６から現在の空燃比を検出することにより、排気浄化触媒１２７に吸着している酸素吸着量を検出する。 The engine control unit 11 repeats the steps in FIG. 3 at a predetermined cycle. First, in step S1, the engine control unit 11 detects an operating state from the accelerator opening and the engine speed, and determines whether or not the detected operating state is within a high load operating region. When the detected operation state is not within the high load operation region, the process proceeds to step S82. On the other hand, when the detected operation state is within the high load operation region, in step S2, the engine control unit 11 determines whether or not the fuel injection amount is being increased. If the fuel injection amount is being increased, the engine control unit 11 ends the control. On the other hand, if the fuel injection amount has not been increased, the oxygen adsorption amount detection unit 11b of the engine control unit 11 detects the current air-fuel ratio from the air-fuel ratio sensor 126 in step S3, so that the exhaust purification catalyst. The amount of oxygen adsorbed on 127 is detected.

ステップＳ４にて、エンジンコントロールユニット１１は、検出した空燃比が理論空燃比以上であるか否かを判定する。検出した空燃比が理論空燃以上である場合には、ステップＳ５１にて、エンジンコントロールユニット１１は、燃料増量閾値温度をＴ_１に設定する。一方、検出した空燃比が理論空燃未満である場合には、ステップＳ５２にて、エンジンコントロールユニット１１は、燃料増量閾値温度をＴ_２に設定する。ステップＳ６にて、エンジンコントロールユニット１１の触媒温度推定部１１ａは、排気温度センサ１３２により検出される温度を、排気浄化触媒の触媒温度として推定する。ステップＳ７にて、エンジンコントロールユニット１１は、推定された触媒温度と、ステップＳ５１またはステップＳ５２で設定された燃料増量閾値温度とを比較する。 In step S4, the engine control unit 11 determines whether or not the detected air-fuel ratio is greater than or equal to the theoretical air-fuel ratio. When the detected air-fuel ratio is theoretically empty燃以, at step S51, the engine control unit 11 sets the fuel increase threshold temperature T _1. On the other hand, when the air-fuel ratio detected is less than the stoichiometric air-fuel, at step S52, the engine control unit 11 sets the fuel increase threshold temperature T _2. In step S6, the catalyst temperature estimation unit 11a of the engine control unit 11 estimates the temperature detected by the exhaust temperature sensor 132 as the catalyst temperature of the exhaust purification catalyst. In step S7, the engine control unit 11 compares the estimated catalyst temperature with the fuel increase threshold temperature set in step S51 or step S52.

推定された触媒温度がステップＳ５１またはステップＳ５２で設定された燃料増量閾値温度以上である場合には、ステップＳ８１にて、エンジンコントロールユニット１１は燃料噴射量の増量率をＣに設定し、増量を行なう運転条件が継続する間は増量率をＣに維持する。そして、エンジンコントロールユニット１１は噴射バルブ１１８を制御し、設定した増量率で増量して燃料を噴射する。一方、推定された触媒温度がステップＳ５１またはステップＳ５２で設定された燃料増量閾値温度未満である場合には、ステップＳ８２に遷移する。ステップＳ８２にて、エンジンコントロールユニット１１は、燃料噴射量の増量率をゼロに設定し、燃料噴射量を増量せず、所定の空燃比による運転を継続させる。 If the estimated catalyst temperature is equal to or higher than the fuel increase threshold temperature set in step S51 or step S52, in step S81, the engine control unit 11 sets the increase rate of the fuel injection amount to C, and increases the increase. The increase rate is maintained at C while the operating conditions to be performed continue. Then, the engine control unit 11 controls the injection valve 118 to inject fuel at a set increase rate. On the other hand, when the estimated catalyst temperature is lower than the fuel increase threshold temperature set in step S51 or step S52, the process proceeds to step S82. In step S82, the engine control unit 11 sets the fuel injection amount increase rate to zero, does not increase the fuel injection amount, and continues operation at a predetermined air-fuel ratio.

上記のように、本例は、排気浄化触媒１２７の内部に吸着する酸素の吸着量を検出し、検出された酸素の吸着量に応じて、燃料増量閾値温度（Ｔ_１、Ｔ_２）を設定し、排気浄化触媒１２７の内部の推定触媒温度が設定された燃料増量閾値温度より高い場合には、燃料噴射量を増量する。これにより、本例は、燃料増量時に、排気浄化触媒１２７に吸着された酸素によって生じるオーバーシュートの温度上昇に応じて、増量を開始する触媒温度が調整されるため、触媒内部温度のピーク温度を限界閾値温度（Ｔ_ｍ）より低く抑えつつ、噴射燃料を増加させることができる。 As described above, in this example, the amount of oxygen adsorbed inside the exhaust purification catalyst 127 is detected, and the fuel increase threshold temperature (T ₁ , T ₂ ) is set according to the detected amount of adsorbed oxygen. When the estimated catalyst temperature inside the exhaust purification catalyst 127 is higher than the set fuel increase threshold temperature, the fuel injection amount is increased. Thus, in this example, when the fuel is increased, the catalyst temperature at which the increase starts is adjusted in accordance with the temperature increase of the overshoot caused by the oxygen adsorbed on the exhaust purification catalyst 127. The injected fuel can be increased while keeping the temperature lower than the limit threshold temperature (T _m ).

また、本例は、空燃比センサ１２６により検出される空燃比から排気浄化触媒１２７の酸素の吸着量を検出し、検出された吸着量が所定の吸着量より高い場合に、燃料増量閾値温度（Ｔ_２）より低い燃料増量閾値温度（Ｔ_１）に設定する。これにより、酸素吸着量が多くオーバーシュートによる温度上昇が大きい場合には、触媒温度が低温である時点から燃料の増量を開始することができ、酸素吸着量が少なくオーバーシュートによる温度上昇が小さい場合には、触媒温度が高温である時点から燃料の増量を開始することができる。その結果として、排気浄化触媒１２７の保護と、排気及び燃費性能の向上とを両立させることができる。 Further, in this example, when the adsorption amount of oxygen of the exhaust purification catalyst 127 is detected from the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 126, and the detected adsorption amount is higher than a predetermined adsorption amount, the fuel increase threshold temperature ( The fuel increase threshold temperature (T ₁ ) is set lower than T ₂ ). As a result, when the oxygen adsorption amount is large and the temperature rise due to overshoot is large, the fuel increase can be started from the time when the catalyst temperature is low, and the temperature rise due to overshoot is small when the oxygen adsorption amount is small. In this case, the fuel increase can be started from the time when the catalyst temperature is high. As a result, it is possible to achieve both protection of the exhaust purification catalyst 127 and improvement of exhaust gas and fuel consumption performance.

なお、本例は、触媒温度推定部１１ａによる推定触媒温度に応じて、燃料増量閾値温度（Ｔ_１）又は燃料増量閾値温度（Ｔ_２）のいずれか一方を選択するが、必ずしも二つの閾値温度にする必要はなく、また、触媒温度推定部１１ａによる推定触媒温度に応じて、以下のように、連続的に閾値温度を設定してもよい。 In this example, either the fuel increase threshold temperature (T ₁ ) or the fuel increase threshold temperature (T ₂ ) is selected according to the estimated catalyst temperature by the catalyst temperature estimation unit 11a. The threshold temperature may be set continuously as follows according to the estimated catalyst temperature by the catalyst temperature estimating unit 11a.

図４及び図６は酸素吸着量に対するオーバーシュートによる温度上昇の特性を示し、図５及び図７はオーバーシュートによる温度上昇に対する燃料増量閾値温度の特性を示す。例えば図４に示すように、排気浄化触媒１２７において、オーバーシュートによる温度上昇が酸素吸着量に比例して大きくなる場合には、エンジンコントロールユニット１１は、図５に示すように、オーバーシュートによる温度上昇に対して燃料増量温度閾値を負の傾きで比例して下がるように設定する。すなわち、エンジンコントロールユニット１１は、検出された酸素吸着量に対する燃料増量温度閾値が負の傾きで比例の関係となるように燃料増量温度閾値を設定することで、検出された酸素吸着量が多いほど燃料増量温度閾値を低くする。 4 and 6 show characteristics of temperature increase due to overshoot with respect to the oxygen adsorption amount, and FIGS. 5 and 7 show characteristics of fuel increase threshold temperature with respect to temperature increase due to overshoot. For example, as shown in FIG. 4, in the exhaust purification catalyst 127, when the temperature increase due to overshoot increases in proportion to the oxygen adsorption amount, the engine control unit 11, as shown in FIG. The fuel increase temperature threshold is set so as to decrease in proportion to a negative slope with respect to the increase. That is, the engine control unit 11 sets the fuel increase temperature threshold so that the fuel increase temperature threshold with respect to the detected oxygen adsorption amount is in a proportional relationship with a negative slope, so that the detected oxygen adsorption amount increases. Lower the fuel increase temperature threshold.

また、例えば図６に示すように、排気浄化触媒１２７において、オーバーシュートによる温度上昇が酸素吸着量の増量に伴い上昇し、ある酸素吸着量から急に上昇する場合には、エンジンコントロールユニット１１は、図７に示すように、オーバーシュートによる温度上昇に対する燃料増量温度閾値を、あるオーバーシュートの温度上昇までは小さな変化で下げて、当該あるオーバーシュートの温度上昇から変化を大きくして下がるように設定する。すなわち、エンジンコントロールユニット１１は、検出された酸素吸着量に対する燃料増量温度閾値が、所定の酸素吸着量に増加するまでは小さな変化で徐々に下げて、当該所定の酸素吸着量を越えて増加するにつれて大きな変化で急に下がるように、燃料増量温度閾値を設定することで、検出された酸素吸着量が多いほど燃料増量温度閾値を低くする。 For example, as shown in FIG. 6, in the exhaust purification catalyst 127, when the temperature increase due to overshoot rises with an increase in the oxygen adsorption amount, and suddenly rises from a certain oxygen adsorption amount, the engine control unit 11 As shown in FIG. 7, the fuel increase temperature threshold with respect to the temperature increase due to overshoot is decreased by a small change until the temperature increase of a certain overshoot, and the change is increased from the temperature increase of the certain overshoot. Set. That is, the engine control unit 11 gradually decreases with a small change until the fuel increase temperature threshold with respect to the detected oxygen adsorption amount increases to the predetermined oxygen adsorption amount, and increases beyond the predetermined oxygen adsorption amount. The fuel increase temperature threshold value is set so that the fuel increase temperature threshold value suddenly decreases with time, and the fuel increase temperature threshold value is lowered as the detected oxygen adsorption amount increases.

これにより、酸素吸着量が多くオーバーシュートによる温度上昇が大きいほど、触媒温度が低い時点から燃料の増量を開始することができ、酸素吸着量が少なくオーバーシュートによる温度上昇が小さいほど、触媒温度が高温である時点から燃料の増量を開始することができる。その結果として、排気浄化触媒１２７の保護と、排気及び燃費性能の向上とを両立させることができる。 As a result, as the oxygen adsorption amount increases and the temperature rise due to overshoot increases, the increase in fuel can be started from a point of time when the catalyst temperature is low, and as the oxygen adsorption amount decreases and the temperature increase due to overshoot decreases, the catalyst temperature increases. The fuel increase can be started from the time when the temperature is high. As a result, it is possible to achieve both protection of the exhaust purification catalyst 127 and improvement of exhaust gas and fuel consumption performance.

なお、酸素吸着量検出部１１ｂは、酸素センサ１２８により検出される酸素濃度を用いて、排気浄化触媒１２７の吸着酸素量を検出してもよい。すなわち、酸素吸着量検出部１１ｂは、排気浄化触媒１２７の上流側に設けられた空燃比センサ１２６により検出された空燃比から排気浄化触媒１２７に供給される酸素量を検出し、排気浄化触媒１２７の下流側に設けられた酸素センサ１２８により検出された酸素濃度から排気浄化触媒１２７から排出される酸素量を検出することができるため、これらの検出値から排気浄化触媒１２７に吸着された酸素量を検出すればよい。 The oxygen adsorption amount detection unit 11b may detect the amount of adsorbed oxygen of the exhaust purification catalyst 127 using the oxygen concentration detected by the oxygen sensor 128. That is, the oxygen adsorption amount detection unit 11b detects the amount of oxygen supplied to the exhaust purification catalyst 127 from the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 126 provided on the upstream side of the exhaust purification catalyst 127, and the exhaust purification catalyst 127. Since the amount of oxygen discharged from the exhaust purification catalyst 127 can be detected from the oxygen concentration detected by the oxygen sensor 128 provided on the downstream side, the amount of oxygen adsorbed to the exhaust purification catalyst 127 from these detected values May be detected.

また、本例において、排気浄化触媒１２７の上流側に酸素センサを設け、酸素吸着量検出部１１ｂは、当該酸素センサの検出値から排気浄化触媒１２７の酸素吸着量を検出してもよく、または、排気浄化触媒１２７の下流側に空燃比センサを設け、酸素吸着量検出部１１ｂは、当該空燃比センサの検出値から排気浄化触媒１２７の酸素吸着量を検出してもよい。 In this example, an oxygen sensor may be provided upstream of the exhaust purification catalyst 127, and the oxygen adsorption amount detection unit 11b may detect the oxygen adsorption amount of the exhaust purification catalyst 127 from the detection value of the oxygen sensor. Alternatively, an air-fuel ratio sensor may be provided downstream of the exhaust purification catalyst 127, and the oxygen adsorption amount detection unit 11b may detect the oxygen adsorption amount of the exhaust purification catalyst 127 from the detection value of the air-fuel ratio sensor.

また本例において、酸素吸着量検出部１１ｂは、空燃比センサ１２６により検出される空燃比とエアフローメータ１１３により検出される吸入空気量とを用いて、酸素吸着量を検出してもよい。図８は、検出空燃比に排気ガス量を乗じた値に対するオーバーシュートによる温度上昇の特性を示す。 In this example, the oxygen adsorption amount detection unit 11b may detect the oxygen adsorption amount using the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 126 and the intake air amount detected by the air flow meter 113. FIG. 8 shows a characteristic of temperature rise due to overshoot with respect to a value obtained by multiplying the detected air-fuel ratio by the amount of exhaust gas.

排気浄化触媒１２７に吸着する酸素量は、触媒に供給される酸素量と相関性を持ち、供給酸素量は、触媒を通過する排気ガス量に現在の空燃比を乗じた値から算出される。排気浄化触媒１２７を通過する排気ガス量は、エアフローメータ１１３により検出される吸気空気量とみなせることができる。酸素吸着量検出部１１ｂは、エアフローメータ１１３により検出された吸気空気量に、空燃比センサ１２６により検出された空燃比を乗じた値から排気浄化触媒１２７への酸素供給量を算出し、算出された供給酸素量を酸素吸着量とする。 The amount of oxygen adsorbed on the exhaust purification catalyst 127 has a correlation with the amount of oxygen supplied to the catalyst, and the supplied oxygen amount is calculated from the value obtained by multiplying the amount of exhaust gas passing through the catalyst by the current air-fuel ratio. The amount of exhaust gas passing through the exhaust purification catalyst 127 can be regarded as the amount of intake air detected by the air flow meter 113. The oxygen adsorption amount detection unit 11b calculates an oxygen supply amount to the exhaust purification catalyst 127 from a value obtained by multiplying the intake air amount detected by the air flow meter 113 by the air fuel ratio detected by the air fuel ratio sensor 126. The supplied oxygen amount is defined as the oxygen adsorption amount.

そして、図８に示すように、排気浄化触媒１２７において、オーバーシュートによる温度上昇が、排気ガス量に現在の空燃比を乗じた値の増量に伴い上昇し、ある値から急に上昇する場合には、エンジンコントロールユニット１１は、酸素吸着量に対する燃料増量温度閾値が、所定の酸素吸着量に増加するまでは小さな変化で徐々に下げて、当該所定の酸素吸着量を越えて増加するにつれて大きな変化で下がるように、燃料増量温度閾値を設定することで、検出された酸素吸着量が多いほど燃料増量温度閾値を低くする。 Then, as shown in FIG. 8, in the exhaust purification catalyst 127, when the temperature increase due to overshoot increases with an increase in the value obtained by multiplying the current air-fuel ratio by the exhaust gas amount, and suddenly increases from a certain value. The engine control unit 11 gradually decreases with a small change until the fuel increase temperature threshold with respect to the oxygen adsorption amount increases to a predetermined oxygen adsorption amount, and changes greatly as the fuel adsorption temperature threshold increases beyond the predetermined oxygen adsorption amount. By setting the fuel increase temperature threshold value so as to decrease, the fuel increase temperature threshold value decreases as the detected oxygen adsorption amount increases.

これにより、酸素吸着量が多くオーバーシュートによる温度上昇が大きいほど、触媒温度が低い時点から燃料の増量を開始することができ、酸素吸着量が少なくオーバーシュートによる温度上昇が小さいほど、触媒温度が高温である時点から燃料の増量を開始することができる。その結果として、排気浄化触媒１２７の保護と、排気及び燃費性能の向上とを両立させることができる。また、本例は、酸素吸着量を直接、センサ等により検出しなくてもよいため、燃料制御装置の構造の複雑化及び制御の複雑化を防ぐことができる。 As a result, as the oxygen adsorption amount increases and the temperature rise due to overshoot increases, the increase in fuel can be started from a point of time when the catalyst temperature is low, and as the oxygen adsorption amount decreases and the temperature increase due to overshoot decreases, the catalyst temperature increases. The fuel increase can be started from the time when the temperature is high. As a result, it is possible to achieve both protection of the exhaust purification catalyst 127 and improvement of exhaust gas and fuel consumption performance. Further, in this example, since it is not necessary to directly detect the oxygen adsorption amount by a sensor or the like, the structure of the fuel control device and the control can be prevented from becoming complicated.

上記において、図２を用いて、運転状態が通常の運転状態から高負荷運転状態に推移した場合における制御を説明したが、本例は必ずしも通常の運転状態から高負荷運転状態に推移した場合のみの制御に限らず、燃料カット領域から高負荷運転状態に推移した場合においても、上記の制御を行ってもよい。 In the above, the control in the case where the operation state transitions from the normal operation state to the high load operation state has been described using FIG. 2, but this example is not necessarily limited to the case where the operation state transitions from the normal operation state to the high load operation state. The above control may be performed not only in the case of the control but also in the case of transition from the fuel cut region to the high load operation state.

上記エンジンコントロールユニット１１は本発明にかかる「制御手段」に相当し、上記触媒温度推定部１１ａが「触媒温度推定手段」に、上記酸素吸着量検出部１１ｂが「酸素吸着量検出手段」に、燃料増量閾値温度（Ｔ_１）及び燃料増量閾値温度（Ｔ_２）が「閾値温度」に相当する。 The engine control unit 11 corresponds to a “control unit” according to the present invention. The catalyst temperature estimation unit 11a is a “catalyst temperature estimation unit”, and the oxygen adsorption amount detection unit 11b is an “oxygen adsorption amount detection unit”. The fuel increase threshold temperature (T ₁ ) and the fuel increase threshold temperature (T ₂ ) correspond to the “threshold temperature”.

１１…エンジンコントロールユニット
１１ａ…触媒温度推定部
１１ｂ…酸素吸着量検出部
１１１，１１１ａ…吸気通路
１１２…エアーフィルタ
１１３…エアフローメータ
１１４…スロットルバルブ
１１５…コレクタ
１１６…スロットルバルブアクチュエータ
１１７…スロットルセンサ
１１８…燃料噴射バルブ
１１９…シリンダ
１２０…ピストン
１２１…吸気バルブ
１２２…排気バルブ
１２３…燃焼室
１２４…点火プラグ
１２５…排気通路
１２６…空燃比センサ
１２７…排気浄化触媒
１２８…酸素センサ
１２９…マフラ
１３０…クランク軸
１３１…クランク角センサ
１３２…排気温度センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Engine control unit 11a ... Catalyst temperature estimation part 11b ... Oxygen adsorption amount detection part 111, 111a ... Intake passage 112 ... Air filter 113 ... Air flow meter 114 ... Throttle valve 115 ... Collector 116 ... Throttle valve actuator 117 ... Throttle sensor 118 ... Fuel injection valve 119 ... Cylinder 120 ... Piston 121 ... Intake valve 122 ... Exhaust valve 123 ... Combustion chamber 124 ... Spark plug 125 ... Exhaust passage 126 ... Air-fuel ratio sensor 127 ... Exhaust purification catalyst 128 ... Oxygen sensor 129 ... Muffler 130 ... Crankshaft 131 ... Crank angle sensor 132 ... Exhaust temperature sensor

Claims

In a fuel injection control device for an internal combustion engine that includes an injection valve that injects fuel and an exhaust purification catalyst that is provided in an exhaust passage and purifies exhaust, and that increases the fuel injection amount in a high-load operation region,
Catalyst temperature estimating means for estimating a catalyst temperature of the exhaust purification catalyst;
Oxygen adsorption amount detection means for detecting the adsorption amount of oxygen adsorbed on the exhaust purification catalyst;
Control means for controlling the injection valve and increasing the fuel injection amount when the catalyst temperature estimated by the catalyst temperature estimation means is higher than a threshold temperature;
The control means includes
A fuel injection control device for an internal combustion engine, wherein the threshold temperature is set according to an oxygen adsorption amount detected by the oxygen adsorption amount detection means.

The control means includes
2. The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the threshold temperature is lowered when the oxygen adsorption amount is large compared to when the oxygen adsorption amount is small.

An air-fuel ratio sensor for measuring an air-fuel ratio of the internal combustion engine;
The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the control means sets the threshold temperature low when the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor is higher than a predetermined air-fuel ratio.

An air-fuel ratio sensor for measuring the air-fuel ratio of the internal combustion engine;
An intake air amount sensor for measuring an intake air amount of the internal combustion engine,
The oxygen adsorption amount detection means includes
3. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the oxygen adsorption amount is detected by using the air-fuel ratio measured by the air-fuel ratio sensor and the intake air amount measured by the intake air amount sensor. Fuel injectors.