JP2000352338A - エンジンの空燃比制御装置および方法 - Google Patents
エンジンの空燃比制御装置および方法Info
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】触媒に添加される助触媒の効果を考慮して、触
媒上流空燃比を制御することで、触媒下流の排気を最適
化する。 【解決手段】触媒下流Ｏ2 センサの出力が所定範囲を逸
脱した時は、触媒下流Ｏ2 センサが最速で所定範囲内に
戻るよう、触媒下流Ｏ2 センサの出力がリーンのときは
触媒上流空燃比をリッチに、触媒下流Ｏ2 センサの出力
がリッチのときは触媒上流空燃比をリーンに過補正す
る。
媒上流空燃比を制御することで、触媒下流の排気を最適
化する。 【解決手段】触媒下流Ｏ2 センサの出力が所定範囲を逸
脱した時は、触媒下流Ｏ2 センサが最速で所定範囲内に
戻るよう、触媒下流Ｏ2 センサの出力がリーンのときは
触媒上流空燃比をリッチに、触媒下流Ｏ2 センサの出力
がリッチのときは触媒上流空燃比をリーンに過補正す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はエンジンの制御装置
に関し、特にエンジンの排気管に取り付けられた触媒下
流の排気が悪化した場合に、速やかに補正する空燃比制
御装置および空燃比制御方法に関する。
に関し、特にエンジンの排気管に取り付けられた触媒下
流の排気が悪化した場合に、速やかに補正する空燃比制
御装置および空燃比制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの排気管にはエンジンから排出
されるＨＣ，ＣＯを酸化し、ＮＯｘを還元するための三
元触媒が設けられているのが一般的である。触媒にはＰ
ｔ，Ｐｄ，Ｒｈ等の貴金属が用いられており、図２に示
すように理論空燃比近傍のごく狭い範囲でのみ、ＨＣ，
ＣＯ，ＮＯｘをそれぞれ効率よく浄化し得る。これは還
元性の成分と酸化性の成分がバランスよく存在する必要
があるためだが、理論空燃比近傍における各排気成分の
高効率浄化範囲を広める成分として最近の三元触媒には
セリアに代表される助触媒が添加されている。セリア酸
素を吸着、吸収又は貯蔵する酸素捕捉物質であり、還元
雰囲気すなわち理論空燃比よりリッチの領域で酸素を放
出し、酸化雰囲気すなわち理論空燃比よりリーンの領域
で酸素を捕捉することで、酸化成分，還元成分がバラン
スよく存在する領域を広める効果を持つ（図３）。さら
に様々な運転条件において、エンジンから排出される排
気成分を触媒の高効率浄化範囲に収めるため、排気管に
排気中の空燃比を理論空燃比に対して濃淡のみを検出す
るＯ2 センサを取り付け、センサ出力に基づいて燃焼室
内の空燃比が理論空燃比となるよう燃料噴射量を制御す
る空燃比フィードバック制御（以下、空燃比Ｆ／Ｂ制御
と略記する。）を行っている。また最近では排気中の空
燃比に対してリニアな出力が得られるリニアＡ／Ｆセン
サを用いた空燃比Ｆ／Ｂ制御方法も実用化されている。
されるＨＣ，ＣＯを酸化し、ＮＯｘを還元するための三
元触媒が設けられているのが一般的である。触媒にはＰ
ｔ，Ｐｄ，Ｒｈ等の貴金属が用いられており、図２に示
すように理論空燃比近傍のごく狭い範囲でのみ、ＨＣ，
ＣＯ，ＮＯｘをそれぞれ効率よく浄化し得る。これは還
元性の成分と酸化性の成分がバランスよく存在する必要
があるためだが、理論空燃比近傍における各排気成分の
高効率浄化範囲を広める成分として最近の三元触媒には
セリアに代表される助触媒が添加されている。セリア酸
素を吸着、吸収又は貯蔵する酸素捕捉物質であり、還元
雰囲気すなわち理論空燃比よりリッチの領域で酸素を放
出し、酸化雰囲気すなわち理論空燃比よりリーンの領域
で酸素を捕捉することで、酸化成分，還元成分がバラン
スよく存在する領域を広める効果を持つ（図３）。さら
に様々な運転条件において、エンジンから排出される排
気成分を触媒の高効率浄化範囲に収めるため、排気管に
排気中の空燃比を理論空燃比に対して濃淡のみを検出す
るＯ2 センサを取り付け、センサ出力に基づいて燃焼室
内の空燃比が理論空燃比となるよう燃料噴射量を制御す
る空燃比フィードバック制御（以下、空燃比Ｆ／Ｂ制御
と略記する。）を行っている。また最近では排気中の空
燃比に対してリニアな出力が得られるリニアＡ／Ｆセン
サを用いた空燃比Ｆ／Ｂ制御方法も実用化されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の空燃比Ｆ／Ｂ制
御は、触媒上流の空燃比を理論空燃比に制御することを
目的としているが、ＣｅＯ2 （セリア）に捕捉されてい
るＯ2 量に着目した触媒内雰囲気制御を行うことで、触
媒の三元性能をより高められることが知られている。セ
リアは酸化雰囲気下で（１)〜(２）式で示されるように
ＮＯｘを還元あるいはＯ2 を捕捉し、還元雰囲気下で
（３)〜(４）式で示されるようにＣＯを酸化、あるいは
Ｏ2 を放出する性質を持つことでＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを
同時に浄化しうる範囲を広げる効果を持つ。
御は、触媒上流の空燃比を理論空燃比に制御することを
目的としているが、ＣｅＯ2 （セリア）に捕捉されてい
るＯ2 量に着目した触媒内雰囲気制御を行うことで、触
媒の三元性能をより高められることが知られている。セ
リアは酸化雰囲気下で（１)〜(２）式で示されるように
ＮＯｘを還元あるいはＯ2 を捕捉し、還元雰囲気下で
（３)〜(４）式で示されるようにＣＯを酸化、あるいは
Ｏ2 を放出する性質を持つことでＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを
同時に浄化しうる範囲を広げる効果を持つ。
【０００４】 Ｃｅ2Ｏ3＋１／２Ｏ2 → ２ＣｅＯ2 …（１） Ｃｅ2Ｏ3＋ＮＯ → ２ＣｅＯ2 ＋Ｎ2 …（２） ２ＣｅＯ2 → Ｃｅ2Ｏ3＋１／２Ｏ2 …（３） ２ＣｅＯ2 ＋ＣＯ → Ｃｅ2Ｏ3＋ＣＯ2 …（４） したがって、触媒上流の空燃比だけでなく、触媒内のＣ
ｅＯ2 とＣｅ2Ｏ3の量的バランスを最適に保つことも、
浄化性能を高める上では重要である。特開平9−72235
号あるいは特開平10−184426号では触媒内雰囲気に着目
して触媒内のセリアの量を制御する方式が提案されてい
る。しかしながら、触媒上流の空燃比をあらゆる運転条
件で理論空燃比近傍の高効率浄化範囲に収めることは困
難であり、実際には触媒上流空燃比がリーン側あるいは
リッチ側に大きくはずれることがあり、セリアの量的バ
ランスも大きく崩れることが頻繁に起こりうる。この場
合、速やかに触媒上流空燃比を理論空燃比に戻すことも
必要であるが、それと同様に触媒内のセリアの量を目標
量に速やかに戻すことも重要となる。触媒の入り口空燃
比を理論空燃比に速やかに戻すことは、エンジンアウト
の空燃比制御の応答性を高めることで実現される。しか
し触媒内のセリアは上述のように触媒内空燃比の応答性
を悪化させることがある。すなわち、触媒上流の空燃比
がリッチからストイキに変化したとき、触媒内では還元
雰囲気が強まるにつれてセリアからＯ2 が放出され、還
元雰囲気が強まるのを妨げる。逆にリーンからストイキ
に変化したときは、触媒内では酸化雰囲気が強まるにつ
れてセリアがＯ2 を吸着又は貯蔵し、酸化雰囲気が強ま
るのを妨げる。このことは触媒上流の空燃比を変化させ
た場合、触媒前後の空燃比の変化に位相差があらわれる
現象で確認できる。このように触媒上流空燃比をストイ
キに戻す制御では過渡時におけるセリアの反応を考慮し
ていないため、触媒内空燃比の意味で最適な応答性を実
現しているとは必ずしもいえず、排気悪化を速やかに補
正することにはならない。
ｅＯ2 とＣｅ2Ｏ3の量的バランスを最適に保つことも、
浄化性能を高める上では重要である。特開平9−72235
号あるいは特開平10−184426号では触媒内雰囲気に着目
して触媒内のセリアの量を制御する方式が提案されてい
る。しかしながら、触媒上流の空燃比をあらゆる運転条
件で理論空燃比近傍の高効率浄化範囲に収めることは困
難であり、実際には触媒上流空燃比がリーン側あるいは
リッチ側に大きくはずれることがあり、セリアの量的バ
ランスも大きく崩れることが頻繁に起こりうる。この場
合、速やかに触媒上流空燃比を理論空燃比に戻すことも
必要であるが、それと同様に触媒内のセリアの量を目標
量に速やかに戻すことも重要となる。触媒の入り口空燃
比を理論空燃比に速やかに戻すことは、エンジンアウト
の空燃比制御の応答性を高めることで実現される。しか
し触媒内のセリアは上述のように触媒内空燃比の応答性
を悪化させることがある。すなわち、触媒上流の空燃比
がリッチからストイキに変化したとき、触媒内では還元
雰囲気が強まるにつれてセリアからＯ2 が放出され、還
元雰囲気が強まるのを妨げる。逆にリーンからストイキ
に変化したときは、触媒内では酸化雰囲気が強まるにつ
れてセリアがＯ2 を吸着又は貯蔵し、酸化雰囲気が強ま
るのを妨げる。このことは触媒上流の空燃比を変化させ
た場合、触媒前後の空燃比の変化に位相差があらわれる
現象で確認できる。このように触媒上流空燃比をストイ
キに戻す制御では過渡時におけるセリアの反応を考慮し
ていないため、触媒内空燃比の意味で最適な応答性を実
現しているとは必ずしもいえず、排気悪化を速やかに補
正することにはならない。
【０００５】本発明では、触媒下流の空燃比が触媒の高
効率浄化範囲を逸脱した場合は助触媒であるセリアの効
果を考慮して、触媒下流の空燃比の応答性が最速となる
よう触媒上流の空燃比を補正することで速やかに排気低
減することを目的としたものである。
効率浄化範囲を逸脱した場合は助触媒であるセリアの効
果を考慮して、触媒下流の空燃比の応答性が最速となる
よう触媒上流の空燃比を補正することで速やかに排気低
減することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、エンジンの
排気成分を浄化する触媒と、少なくとも触媒下流の空燃
比を検出する空燃比検出手段を備え、前記触媒の上流，
下流又は触媒内の空燃比の少なくともいずれか１つに基
づくフィードバック制御によりエンジンに供給すべき燃
料量あるいは空気量の少なくともいずれかを制御する手
段を備え、触媒下流の空燃比検出手段の出力が所定範囲
を逸脱すると共に、触媒下流の空燃比がリーンの場合
は、触媒上流の空燃比を触媒の予め定める所定効率浄化
範囲よりリッチに過補正した後に、触媒上流空燃比を前
記所定効率浄化範囲に制御する手段を備えたことを特徴
とする空燃比制御装置によって達成される。
排気成分を浄化する触媒と、少なくとも触媒下流の空燃
比を検出する空燃比検出手段を備え、前記触媒の上流，
下流又は触媒内の空燃比の少なくともいずれか１つに基
づくフィードバック制御によりエンジンに供給すべき燃
料量あるいは空気量の少なくともいずれかを制御する手
段を備え、触媒下流の空燃比検出手段の出力が所定範囲
を逸脱すると共に、触媒下流の空燃比がリーンの場合
は、触媒上流の空燃比を触媒の予め定める所定効率浄化
範囲よりリッチに過補正した後に、触媒上流空燃比を前
記所定効率浄化範囲に制御する手段を備えたことを特徴
とする空燃比制御装置によって達成される。
【０００７】また、上記目的は、エンジンの排気成分を
浄化する触媒と、少なくとも触媒下流の空燃比を検出す
る空燃比検出手段を備え、前記触媒の上流，下流又は触
媒内の空燃比の少なくともいずれか１つに基づくフィー
ドバック制御によりエンジンに供給すべき燃料量あるい
は空気量の少なくともいずれかを制御する手段を備え、
触媒下流の空燃比検出手段の出力が所定範囲を逸脱する
と共に、触媒下流の空燃比がリッチの場合は、触媒上流
の空燃比を触媒の予め定める所定効率浄化範囲よりリー
ンに過補正した後に、触媒上流空燃比を前記所定効率浄
化範囲に制御することを特徴とする空燃比制御装置によ
って達成される。
浄化する触媒と、少なくとも触媒下流の空燃比を検出す
る空燃比検出手段を備え、前記触媒の上流，下流又は触
媒内の空燃比の少なくともいずれか１つに基づくフィー
ドバック制御によりエンジンに供給すべき燃料量あるい
は空気量の少なくともいずれかを制御する手段を備え、
触媒下流の空燃比検出手段の出力が所定範囲を逸脱する
と共に、触媒下流の空燃比がリッチの場合は、触媒上流
の空燃比を触媒の予め定める所定効率浄化範囲よりリー
ンに過補正した後に、触媒上流空燃比を前記所定効率浄
化範囲に制御することを特徴とする空燃比制御装置によ
って達成される。
【０００８】また、上記目的は、エンジンの排気成分を
浄化する触媒と、少なくとも触媒下流の空燃比を検出
し、前記触媒の上流，下流又は触媒内の空燃比の少なく
ともいずれか１つに基づくフィードバック制御によりエ
ンジンに供給すべき燃料量あるいは空気量の少なくとも
いずれかをし、前記検出した触媒下流の空燃比が所定範
囲を逸脱すると共に、空燃比がリーンの場合は、触媒上
流の空燃比を触媒の予め定める所定効率浄化範囲よりリ
ッチに過補正した後に、触媒上流空燃比を前記高効率浄
化範囲に制御することを特徴とする空燃比制御方法によ
っても達成される。
浄化する触媒と、少なくとも触媒下流の空燃比を検出
し、前記触媒の上流，下流又は触媒内の空燃比の少なく
ともいずれか１つに基づくフィードバック制御によりエ
ンジンに供給すべき燃料量あるいは空気量の少なくとも
いずれかをし、前記検出した触媒下流の空燃比が所定範
囲を逸脱すると共に、空燃比がリーンの場合は、触媒上
流の空燃比を触媒の予め定める所定効率浄化範囲よりリ
ッチに過補正した後に、触媒上流空燃比を前記高効率浄
化範囲に制御することを特徴とする空燃比制御方法によ
っても達成される。
【０００９】また、上記目的は、エンジンの排気成分を
浄化する触媒と、少なくとも触媒下流の空燃比を検出
し、前記触媒の上流，下流又は触媒内の空燃比の少なく
ともいずれか１つに基づくフィードバック制御によりエ
ンジンに供給すべき燃料量あるいは空気量の少なくとも
いずれかを制御し、前記検出した触媒下流の空燃比が所
定範囲を逸脱すると共に、触媒下流の空燃比がリッチの
場合は、触媒上流の空燃比を触媒の予め定める所定効率
浄化範囲よりリーンに過補正した後に、触媒上流空燃比
前記高効率浄化範囲に制御することを特徴とする空燃比
制御方法によっても達成される。
浄化する触媒と、少なくとも触媒下流の空燃比を検出
し、前記触媒の上流，下流又は触媒内の空燃比の少なく
ともいずれか１つに基づくフィードバック制御によりエ
ンジンに供給すべき燃料量あるいは空気量の少なくとも
いずれかを制御し、前記検出した触媒下流の空燃比が所
定範囲を逸脱すると共に、触媒下流の空燃比がリッチの
場合は、触媒上流の空燃比を触媒の予め定める所定効率
浄化範囲よりリーンに過補正した後に、触媒上流空燃比
前記高効率浄化範囲に制御することを特徴とする空燃比
制御方法によっても達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】まず本願発明の概要につき以下に
説明する。例えば、燃料噴射カットあるいはエンジンの
運転状態が過渡の時、あるいは燃焼変動等によって触媒
上流および触媒下流の空燃比がリーンになった場合につ
いて考える。図６は本発明に基づく触媒上流空燃比の補
正をリーンからリッチに行った場合の触媒上流空燃比，
触媒下流空燃比，触媒下流Ｏ2 センサ出力，触媒下流の
排気（ＮＯｘ）それぞれのタイムチャートである。触媒
下流の空燃比が触媒の予め定める所定効率浄化範囲，例
えば高効率浄化範囲（図６中 濃色部）よりリーンとな
ったとき、セリアによって放出されるＯ2 分を考慮して
触媒内の反応速度を最大にする空燃比を触媒内に供給す
る。具体的には理論空燃比よりリッチなガスを触媒内に
送り込み触媒内のセリアに捕捉されているＯ2 をパージ
し、還元雰囲気を急速に強める。この結果、触媒下流の
空燃比の応答速度が向上することになり、リーン時に悪
化したＮＯｘを速やかに補正することができる。図７は
触媒上流空燃比の補正をリッチからリーンに行った場合
の触媒上流空燃比，触媒下流空燃比，触媒下流Ｏ2 セン
サ出力、触媒下流の排気（ＨＣ，ＣＯ）それぞれのタイ
ムチャートである。リーンからリッチに補正するときと
同様に、触媒下流の空燃比が触媒の高効率浄化範囲（図
７中 濃色部）よりリッチとなったとき、理論空燃比よ
りリーンなガスを触媒内に送り込みセリアにＯ2 を捕捉
させ、触媒内の還元雰囲気を急速に強める。この結果、
リッチ時に悪化したＨＣ，ＣＯを速やかに補正すること
ができる。過補正の量は触媒内のセリアを十分に反応さ
せるように決める必要がある。セリアの結晶格子径は、
耐久温度により増大し、これに伴いＯ2 の捕捉性能が劣
化することが知られている。したがって、過補正の量は
セリアの劣化度に応じて決める必要がある。劣化度を推
定する方法は特開平5−171924 号他いくつか公知のもの
があり、実用レベルである。補正量は触媒劣化度に応じ
て決めるのがよいが、エンジンの運転条件，触媒温度に
も考慮し決めることで制御精度が向上するものである。
説明する。例えば、燃料噴射カットあるいはエンジンの
運転状態が過渡の時、あるいは燃焼変動等によって触媒
上流および触媒下流の空燃比がリーンになった場合につ
いて考える。図６は本発明に基づく触媒上流空燃比の補
正をリーンからリッチに行った場合の触媒上流空燃比，
触媒下流空燃比，触媒下流Ｏ2 センサ出力，触媒下流の
排気（ＮＯｘ）それぞれのタイムチャートである。触媒
下流の空燃比が触媒の予め定める所定効率浄化範囲，例
えば高効率浄化範囲（図６中 濃色部）よりリーンとな
ったとき、セリアによって放出されるＯ2 分を考慮して
触媒内の反応速度を最大にする空燃比を触媒内に供給す
る。具体的には理論空燃比よりリッチなガスを触媒内に
送り込み触媒内のセリアに捕捉されているＯ2 をパージ
し、還元雰囲気を急速に強める。この結果、触媒下流の
空燃比の応答速度が向上することになり、リーン時に悪
化したＮＯｘを速やかに補正することができる。図７は
触媒上流空燃比の補正をリッチからリーンに行った場合
の触媒上流空燃比，触媒下流空燃比，触媒下流Ｏ2 セン
サ出力、触媒下流の排気（ＨＣ，ＣＯ）それぞれのタイ
ムチャートである。リーンからリッチに補正するときと
同様に、触媒下流の空燃比が触媒の高効率浄化範囲（図
７中 濃色部）よりリッチとなったとき、理論空燃比よ
りリーンなガスを触媒内に送り込みセリアにＯ2 を捕捉
させ、触媒内の還元雰囲気を急速に強める。この結果、
リッチ時に悪化したＨＣ，ＣＯを速やかに補正すること
ができる。過補正の量は触媒内のセリアを十分に反応さ
せるように決める必要がある。セリアの結晶格子径は、
耐久温度により増大し、これに伴いＯ2 の捕捉性能が劣
化することが知られている。したがって、過補正の量は
セリアの劣化度に応じて決める必要がある。劣化度を推
定する方法は特開平5−171924 号他いくつか公知のもの
があり、実用レベルである。補正量は触媒劣化度に応じ
て決めるのがよいが、エンジンの運転条件，触媒温度に
も考慮し決めることで制御精度が向上するものである。
【００１１】従来の空燃比Ｆ／Ｂ制御は高効率浄化範囲
内で行うことが望ましいため、その制御量のふれ幅はΔ
Ａ／Ｆ０.２ 程度であるのに対して、本制御による補正
はむしろ高効率浄化範囲を逸脱するようなダイナミクス
で行う方が触媒下流空燃比の応答性の意味では望まし
い。また従来方式は触媒上流すなわちエンジンアウトの
空燃比を制御することを目的としていたため、制御周期
も燃料噴射弁あるいはスロットル弁からセンサまでの伝
達特性によってほぼ決まり０.１ 〜１［ｓ］程度であ
る。それに対して、本発明による制御周期は触媒前後の
空燃比の伝達特性によってほぼ決まりその値は従来方式
の制御周期より長くなる。さらに本制御はセリアによる
応答性悪化をうち消すように行うので、触媒下流Ｏ2 セ
ンサの出力が所定範囲に収まらなくとも補正を所定の回
数を行った場合はセリアの反応速度を最大にするに十分
な酸化性物質あるいは還元性物質を供給したとして以降
補正を行わないとする場合もある。以上の点が、従来行
われてきた空燃比Ｆ／Ｂ制御と異なるところでもある。
内で行うことが望ましいため、その制御量のふれ幅はΔ
Ａ／Ｆ０.２ 程度であるのに対して、本制御による補正
はむしろ高効率浄化範囲を逸脱するようなダイナミクス
で行う方が触媒下流空燃比の応答性の意味では望まし
い。また従来方式は触媒上流すなわちエンジンアウトの
空燃比を制御することを目的としていたため、制御周期
も燃料噴射弁あるいはスロットル弁からセンサまでの伝
達特性によってほぼ決まり０.１ 〜１［ｓ］程度であ
る。それに対して、本発明による制御周期は触媒前後の
空燃比の伝達特性によってほぼ決まりその値は従来方式
の制御周期より長くなる。さらに本制御はセリアによる
応答性悪化をうち消すように行うので、触媒下流Ｏ2 セ
ンサの出力が所定範囲に収まらなくとも補正を所定の回
数を行った場合はセリアの反応速度を最大にするに十分
な酸化性物質あるいは還元性物質を供給したとして以降
補正を行わないとする場合もある。以上の点が、従来行
われてきた空燃比Ｆ／Ｂ制御と異なるところでもある。
【００１２】以上のように本発明は触媒下流空燃比が最
適領域から逸脱したとき、触媒下流空燃比の応答性が最
良となるよう燃料噴射量あるいは空気量を制御すること
で排気悪化を速やかに補正する方法を提供するものであ
る。応答性を最良とするため触媒内に酸化性物質あるい
は還元性物質を理論空燃比相当あるいはセリアの量的バ
ランスが最適となる量より過剰に供給することもあるの
で収束後はセリアの量的バランスは必ずしも最適になっ
ているとはいえない。したがって触媒下流空燃比が最適
領域に収まった後はセリアの量的バランスを最適に保つ
ことが排気浄化上有用であるが、この方法については上
述のようにいくつかの方式が提案されている。
適領域から逸脱したとき、触媒下流空燃比の応答性が最
良となるよう燃料噴射量あるいは空気量を制御すること
で排気悪化を速やかに補正する方法を提供するものであ
る。応答性を最良とするため触媒内に酸化性物質あるい
は還元性物質を理論空燃比相当あるいはセリアの量的バ
ランスが最適となる量より過剰に供給することもあるの
で収束後はセリアの量的バランスは必ずしも最適になっ
ているとはいえない。したがって触媒下流空燃比が最適
領域に収まった後はセリアの量的バランスを最適に保つ
ことが排気浄化上有用であるが、この方法については上
述のようにいくつかの方式が提案されている。
【００１３】図９は本発明の一実施例を示すシステム図
である。多気筒で構成されるエンジン９において、外部
からの空気はエアクリーナ１を通過し、吸気マニホール
ド６を経て燃焼室内に流入する。流入空気量はスロット
ル３により主に調節されるが、アイドル時はバイパス用
空気通路４に設けられたＩＳＣバルブ５によって空気量
を調節し、エンジン回転数を制御する。エアフロセンサ
２では流入空気量が検出される。クランク角センサ１４
では、クランク軸の回転角１度毎に信号が出力される。
水温センサ１３はエンジンの冷却水温度を検出する。エ
アフロセンサ２，スロットル３に取り付けられた開度セ
ンサ１６，クランク角センサ１４，水温センサ１３のそ
れぞれの信号はコントロールユニット１５に送られ、こ
れらセンサ出力からエンジンの運転状態を得て、燃料の
基本噴射量，点火時期の主要な操作量が演算される。コ
ントロールユニット１５内で演算された燃料噴射量は開
弁パルス信号に変換され、燃料噴射弁７に送られる。ま
たコントロールユニット１５で演算された点火時期で点
火されるよう駆動信号が点火プラグ８に送られる。噴射
された燃料は吸気マニホールドからの空気と混合されエ
ンジン９の燃焼室内に流入し混合気を形成する。混合気
は点火プラグ８で発生される火花により爆発し、その際
発生するエネルギーがエンジンの動力源となる。爆発後
の排気は排気マニホールド１０を経て触媒１１に送り込
まれ、ここで排気は浄化され、再び外部へと排出され
る。Ａ／Ｆセンサ１２はエンジンと触媒の間に取り付け
られており、排気中に含まれる酸素濃度に対して線形の
出力特性を持っている。排気中の酸素濃度と空燃比の関
係はほぼ線形になっており、したがって酸素濃度を検出
するＡ／Ｆセンサ１２により空燃比を求めることが可能
となる。また触媒下流にはＯ2 センサ１３が取り付けら
れており、触媒下流の空燃比を検出可能にしている。コ
ントロールユニット１６ではＡ／Ｆセンサ１２の信号か
ら触媒上流の空燃比を算出し、空燃比に従いエンジン燃
焼室内混合気の空燃比が目標空燃比となるよう前述の基
本噴射量に逐次補正するＦ／Ｂ制御を行うが、後述する
ように触媒下流Ｏ2 センサ１３の出力が所定範囲から逸
脱した場合は、同センサの出力が所定範囲内に収まるよ
う触媒上流空燃比に過補正をかける制御を行う。また、
上記Ａ／Ｆセンサに代えてＯ2 センサ出力に基づき算
出，推定される空燃比を用いることも可能である。
である。多気筒で構成されるエンジン９において、外部
からの空気はエアクリーナ１を通過し、吸気マニホール
ド６を経て燃焼室内に流入する。流入空気量はスロット
ル３により主に調節されるが、アイドル時はバイパス用
空気通路４に設けられたＩＳＣバルブ５によって空気量
を調節し、エンジン回転数を制御する。エアフロセンサ
２では流入空気量が検出される。クランク角センサ１４
では、クランク軸の回転角１度毎に信号が出力される。
水温センサ１３はエンジンの冷却水温度を検出する。エ
アフロセンサ２，スロットル３に取り付けられた開度セ
ンサ１６，クランク角センサ１４，水温センサ１３のそ
れぞれの信号はコントロールユニット１５に送られ、こ
れらセンサ出力からエンジンの運転状態を得て、燃料の
基本噴射量，点火時期の主要な操作量が演算される。コ
ントロールユニット１５内で演算された燃料噴射量は開
弁パルス信号に変換され、燃料噴射弁７に送られる。ま
たコントロールユニット１５で演算された点火時期で点
火されるよう駆動信号が点火プラグ８に送られる。噴射
された燃料は吸気マニホールドからの空気と混合されエ
ンジン９の燃焼室内に流入し混合気を形成する。混合気
は点火プラグ８で発生される火花により爆発し、その際
発生するエネルギーがエンジンの動力源となる。爆発後
の排気は排気マニホールド１０を経て触媒１１に送り込
まれ、ここで排気は浄化され、再び外部へと排出され
る。Ａ／Ｆセンサ１２はエンジンと触媒の間に取り付け
られており、排気中に含まれる酸素濃度に対して線形の
出力特性を持っている。排気中の酸素濃度と空燃比の関
係はほぼ線形になっており、したがって酸素濃度を検出
するＡ／Ｆセンサ１２により空燃比を求めることが可能
となる。また触媒下流にはＯ2 センサ１３が取り付けら
れており、触媒下流の空燃比を検出可能にしている。コ
ントロールユニット１６ではＡ／Ｆセンサ１２の信号か
ら触媒上流の空燃比を算出し、空燃比に従いエンジン燃
焼室内混合気の空燃比が目標空燃比となるよう前述の基
本噴射量に逐次補正するＦ／Ｂ制御を行うが、後述する
ように触媒下流Ｏ2 センサ１３の出力が所定範囲から逸
脱した場合は、同センサの出力が所定範囲内に収まるよ
う触媒上流空燃比に過補正をかける制御を行う。また、
上記Ａ／Ｆセンサに代えてＯ2 センサ出力に基づき算
出，推定される空燃比を用いることも可能である。
【００１４】図１０はコントロールユニット１６の内部
を示したものである。ＥＣＵ１６内にはＡ／Ｆセンサ，
Ｏ2 センサ，スロットル弁開度センサ，エアフロセン
サ，エンジン回転数センサ，水温センサの各センサ出力
値が入力され、入力回路２１にて雑音除去等の信号処理
を行った後、入出力ポート２２に送られる。入力ポート
の値はＲＡＭに保管され、ＣＰＵ１８内で演算処理され
る。演算処理の内容を記述した制御プログラムはＲＯＭ
１９に予め書き込まれている。制御プログラムに従って
演算された各アクチュエータ作動量を表す値はＲＡＭに
保管された後、出力ポートに送られる。点火プラグの作
動信号は点火出力回路内の一次側コイルの通流時はＯＮ
となり、非通流時はＯＦＦとなるＯＮ・ＯＦＦ信号がセ
ットされる。点火時期はＯＮからＯＦＦになる時とな
る。出力ポートにセットされた点火プラグ用の信号は点
火出力回路２３で燃焼に必要な十分なエネルギーに増幅
され点火プラグに供給される。また燃料噴射弁の駆動信
号は開弁時ＯＮ，閉弁時ＯＦＦとなるＯＮ・ＯＦＦ信号
がセットされ、燃料噴射弁駆動回路２４で燃料噴射弁を
開くに十分なエネルギーに増幅され燃料噴射弁に送られ
る。
を示したものである。ＥＣＵ１６内にはＡ／Ｆセンサ，
Ｏ2 センサ，スロットル弁開度センサ，エアフロセン
サ，エンジン回転数センサ，水温センサの各センサ出力
値が入力され、入力回路２１にて雑音除去等の信号処理
を行った後、入出力ポート２２に送られる。入力ポート
の値はＲＡＭに保管され、ＣＰＵ１８内で演算処理され
る。演算処理の内容を記述した制御プログラムはＲＯＭ
１９に予め書き込まれている。制御プログラムに従って
演算された各アクチュエータ作動量を表す値はＲＡＭに
保管された後、出力ポートに送られる。点火プラグの作
動信号は点火出力回路内の一次側コイルの通流時はＯＮ
となり、非通流時はＯＦＦとなるＯＮ・ＯＦＦ信号がセ
ットされる。点火時期はＯＮからＯＦＦになる時とな
る。出力ポートにセットされた点火プラグ用の信号は点
火出力回路２３で燃焼に必要な十分なエネルギーに増幅
され点火プラグに供給される。また燃料噴射弁の駆動信
号は開弁時ＯＮ，閉弁時ＯＦＦとなるＯＮ・ＯＦＦ信号
がセットされ、燃料噴射弁駆動回路２４で燃料噴射弁を
開くに十分なエネルギーに増幅され燃料噴射弁に送られ
る。
【００１５】次にＲＯＭ１９に書き込まれる本発明の制
御方法の内容について示す。図１１は制御方法を示した
ブロック図である。エアフロセンサ２により検出される
空気量およびエンジン回転数センサ１５により検出され
る回転数等の各出力値から例えば（５）式で示されるれ
るような１気筒あたりの基本燃料噴射量を演算する。 ＴＩ＝Ｋ・(ＱＡ／(Ｎ・ＣＹＬ)) …（５） ここに ＴＩ：基本燃料噴射量 Ｋ：燃料噴射弁特性係数 ＱＡ：空気量 Ｎ：回転数 ＣＹＬ：気筒数 である。
御方法の内容について示す。図１１は制御方法を示した
ブロック図である。エアフロセンサ２により検出される
空気量およびエンジン回転数センサ１５により検出され
る回転数等の各出力値から例えば（５）式で示されるれ
るような１気筒あたりの基本燃料噴射量を演算する。 ＴＩ＝Ｋ・(ＱＡ／(Ｎ・ＣＹＬ)) …（５） ここに ＴＩ：基本燃料噴射量 Ｋ：燃料噴射弁特性係数 ＱＡ：空気量 Ｎ：回転数 ＣＹＬ：気筒数 である。
【００１６】次に触媒上流空燃比制御の処理内容につい
て図１２を用いて説明する。本制御の目的は触媒１１の
上流に設けられたＡ／Ｆセンサ１２の出力に基づいて触
媒上流空燃比を目標空燃比となるようＦ／Ｂ制御するも
のである。まず１２１においてＦ／Ｂ制御の許可条件が
成立しているかの判定を行う。許可条件は例えば、水温
が一定値以上になっているか、加速時でないか、センサ
は活性化しているか、等が考えられる。Ｆ／Ｂ制御許可
条件が成立していない場合はＦ／Ｂ制御補正項をＡＬＰ
ＨＡ＝１として補正をおこなわないものとする（１２
７）。Ｆ／Ｂ制御許可条件が成立している場合はＡ／Ｆ
センサ１２の出力から演算された触媒上流空燃比ＲＡＢ
Ｆと目標空燃比（ＴＡＢＦ＋REARHOS ）の差ＤＬＴＡＢ
Ｆに基づいてＰＩ制御により補正項ＡＬＰＨＡを演算す
る。ここに ＴＡＢＦ：目標基本空燃比 REARHOS ：触媒下流空燃比制御補正項 である。
て図１２を用いて説明する。本制御の目的は触媒１１の
上流に設けられたＡ／Ｆセンサ１２の出力に基づいて触
媒上流空燃比を目標空燃比となるようＦ／Ｂ制御するも
のである。まず１２１においてＦ／Ｂ制御の許可条件が
成立しているかの判定を行う。許可条件は例えば、水温
が一定値以上になっているか、加速時でないか、センサ
は活性化しているか、等が考えられる。Ｆ／Ｂ制御許可
条件が成立していない場合はＦ／Ｂ制御補正項をＡＬＰ
ＨＡ＝１として補正をおこなわないものとする（１２
７）。Ｆ／Ｂ制御許可条件が成立している場合はＡ／Ｆ
センサ１２の出力から演算された触媒上流空燃比ＲＡＢ
Ｆと目標空燃比（ＴＡＢＦ＋REARHOS ）の差ＤＬＴＡＢ
Ｆに基づいてＰＩ制御により補正項ＡＬＰＨＡを演算す
る。ここに ＴＡＢＦ：目標基本空燃比 REARHOS ：触媒下流空燃比制御補正項 である。
【００１７】１２２でまずDLTABFを演算し、１２３でDL
TABFに比例ゲインＫＰを乗じた比例補正項ＬＡＭＰを演
算する。次に１２４でDLTABFに積分ゲインを乗じた値と
ＬＡＭＩｚの和を積分補正項ＬＡＭＩとする。ここにＬ
ＡＭＩｚは１０ｍｓ前に演算されたＬＡＭＩを指す。次
に１２６で比例分ＬＡＭＰと積分ＬＡＭＩに中心値であ
る１を足した値をＦ／Ｂ制御補正項ＡＬＰＨＡとする。
以上が触媒上流空燃比補正の処理内容についての説明で
ある。
TABFに比例ゲインＫＰを乗じた比例補正項ＬＡＭＰを演
算する。次に１２４でDLTABFに積分ゲインを乗じた値と
ＬＡＭＩｚの和を積分補正項ＬＡＭＩとする。ここにＬ
ＡＭＩｚは１０ｍｓ前に演算されたＬＡＭＩを指す。次
に１２６で比例分ＬＡＭＰと積分ＬＡＭＩに中心値であ
る１を足した値をＦ／Ｂ制御補正項ＡＬＰＨＡとする。
以上が触媒上流空燃比補正の処理内容についての説明で
ある。
【００１８】次に触媒下流空燃比補正のブロック図を図
１３に示す。触媒下流空燃比補正はフィードバック分で
あるＦ／Ｂ分補正項演算部とフィードフォアート分であ
るＦ／Ｆ分補正項演算部に分けられる。
１３に示す。触媒下流空燃比補正はフィードバック分で
あるＦ／Ｂ分補正項演算部とフィードフォアート分であ
るＦ／Ｆ分補正項演算部に分けられる。
【００１９】Ｆ／Ｂ分補正項演算部の処理内容について
図１４を用いて説明する。Ｆ／Ｂ分補正項REARHOS は触
媒下流Ｏ2 センサ１３の値が所定範囲に収まるよう触媒
上流空燃比に補正をかける。まず、１４１で触媒下流Ｆ
／Ｂ制御許可条件が成立しているかの判定を行う。許可
条件の具体的内容としては、触媒上流空燃比Ｆ／Ｂ制御
中であるか、Ｏ2 センサは活性化しているか等である。
触媒下流Ｆ／Ｂ制御許可条件が成立していなければ触媒
下流空燃比Ｆ／Ｂ分補正項RHOSFB＝０とし補正を行わな
いものとする（１４７）。触媒下流Ｆ／Ｂ制御許可条件
が成立していれば１４２で ＶＯ２Ｒ≧VO2RMAX…
（６）が成立しているかどうかを判定する。ここに ＶＯ２Ｒ：触媒下流Ｏ2 センサ出力値 VO2RMAX ：触媒下流Ｏ2 センサ出力目標制御範囲最大値 である。もし１４２の条件が成立していれば触媒下流空
燃比がリッチであると判断して、目標触媒上流空燃比を
リーンとするためRHOSFB＝RHOSFBz＋ＤＬＬ とする（１
４３）。ここにＤＬＬはRHOSFBの変化率を表す。１４２
の条件が成立していないときは１４４で ＶＯ２Ｒ≦VO2RMIN …（７） が成立しているかどうかを判定する。ここに VO2RMIN：触媒下流Ｏ2 センサ出力目標制御範囲最小値 である。１４４の条件が成立していれば触媒下流空燃比
がリーンであると判断して、目標触媒上流空燃比をリッ
チとするためRHOSFB＝RHOSFBz −ＤＬＲとする（１４
５）。ここにＤＬＲはRHOSFBの変化率を表す。１４４の
条件が成立していなければ触媒下流空燃比が所定範囲内
にあると判断してRHOSFB＝RHOSFBz として更新を行わな
い（１４６）。なお、RHOSFBの初期値は０とする。
図１４を用いて説明する。Ｆ／Ｂ分補正項REARHOS は触
媒下流Ｏ2 センサ１３の値が所定範囲に収まるよう触媒
上流空燃比に補正をかける。まず、１４１で触媒下流Ｆ
／Ｂ制御許可条件が成立しているかの判定を行う。許可
条件の具体的内容としては、触媒上流空燃比Ｆ／Ｂ制御
中であるか、Ｏ2 センサは活性化しているか等である。
触媒下流Ｆ／Ｂ制御許可条件が成立していなければ触媒
下流空燃比Ｆ／Ｂ分補正項RHOSFB＝０とし補正を行わな
いものとする（１４７）。触媒下流Ｆ／Ｂ制御許可条件
が成立していれば１４２で ＶＯ２Ｒ≧VO2RMAX…
（６）が成立しているかどうかを判定する。ここに ＶＯ２Ｒ：触媒下流Ｏ2 センサ出力値 VO2RMAX ：触媒下流Ｏ2 センサ出力目標制御範囲最大値 である。もし１４２の条件が成立していれば触媒下流空
燃比がリッチであると判断して、目標触媒上流空燃比を
リーンとするためRHOSFB＝RHOSFBz＋ＤＬＬ とする（１
４３）。ここにＤＬＬはRHOSFBの変化率を表す。１４２
の条件が成立していないときは１４４で ＶＯ２Ｒ≦VO2RMIN …（７） が成立しているかどうかを判定する。ここに VO2RMIN：触媒下流Ｏ2 センサ出力目標制御範囲最小値 である。１４４の条件が成立していれば触媒下流空燃比
がリーンであると判断して、目標触媒上流空燃比をリッ
チとするためRHOSFB＝RHOSFBz −ＤＬＲとする（１４
５）。ここにＤＬＲはRHOSFBの変化率を表す。１４４の
条件が成立していなければ触媒下流空燃比が所定範囲内
にあると判断してRHOSFB＝RHOSFBz として更新を行わな
い（１４６）。なお、RHOSFBの初期値は０とする。
【００２０】次にＦ／Ｆ分補正項演算部の処理内容につ
いて図１５を用いて説明する。151でＦ／Ｆ制御の許可
条件が成立しているかどうかを判定する。許可条件は例
えば触媒下流空燃比Ｆ／Ｂ制御許可条件が成立している
か等である。Ｆ／Ｆ制御許可条件が成立していなければ
本補正は行わないとしＲＨＯＳＦＦ＝０とする(156)。
Ｆ／Ｆ制御許可条件が成立していれば１５２で下式の成
立判定を行う。
いて図１５を用いて説明する。151でＦ／Ｆ制御の許可
条件が成立しているかどうかを判定する。許可条件は例
えば触媒下流空燃比Ｆ／Ｂ制御許可条件が成立している
か等である。Ｆ／Ｆ制御許可条件が成立していなければ
本補正は行わないとしＲＨＯＳＦＦ＝０とする(156)。
Ｆ／Ｆ制御許可条件が成立していれば１５２で下式の成
立判定を行う。
【００２１】 ＶＯ２Ｒ≧PFFMIN …（８） ここに PFFMIN：リッチ側Ｆ／Ｆ制御開始許可最小値 である。１５２の条件が成立の場合は触媒下流空燃比を
所定範囲に速やかに戻すため、図１６に示すダイナミク
スで触媒上流の目標空燃比を変更する。図１６の処理内
容の詳細は後述する。１５２の条件が不成立の場合は１
５４で下式の成立判定を行う。
所定範囲に速やかに戻すため、図１６に示すダイナミク
スで触媒上流の目標空燃比を変更する。図１６の処理内
容の詳細は後述する。１５２の条件が不成立の場合は１
５４で下式の成立判定を行う。
【００２２】 ＶＯ２Ｒ≦PFFMAX …（９） ここに PFFMAX：リーン側Ｆ／Ｆ制御開始許可最大値 である。１５４の条件が成立の場合は触媒上流空燃比を
所定範囲に速やかに戻すため、図１７に示すダイナミク
スで触媒上流の目標空燃比を変更する。図１７の処理内
容の詳細は後述する。１５４の条件が不成立の場合はＦ
／Ｆ制御を行う状態でないと判断しRHOSFF＝０とする
（１５６）。
所定範囲に速やかに戻すため、図１７に示すダイナミク
スで触媒上流の目標空燃比を変更する。図１７の処理内
容の詳細は後述する。１５４の条件が不成立の場合はＦ
／Ｆ制御を行う状態でないと判断しRHOSFF＝０とする
（１５６）。
【００２３】次に図１６を用いてリッチ側Ｆ／Ｆ制御補
正項の演算方法を説明する。図１５の１５２の条件が成
立した場合、１６１においてＦＲＯＫＲｚ＝０であるか
を判定する。これはリッチ側Ｆ／Ｆ制御の許可条件が今
回初めて成立したかどうかを判定する処理であり、FROK
Rz＝０のときは１６２でＦ／Ｆ制御補正量初期値である
RFINITRを(１０）式に基づいて、リッチ側Ｆ／Ｆ制御補
正量減衰係数ＧＲＦＦを（１１）式に基づいて演算す
る。
正項の演算方法を説明する。図１５の１５２の条件が成
立した場合、１６１においてＦＲＯＫＲｚ＝０であるか
を判定する。これはリッチ側Ｆ／Ｆ制御の許可条件が今
回初めて成立したかどうかを判定する処理であり、FROK
Rz＝０のときは１６２でＦ／Ｆ制御補正量初期値である
RFINITRを(１０）式に基づいて、リッチ側Ｆ／Ｆ制御補
正量減衰係数ＧＲＦＦを（１１）式に基づいて演算す
る。
【００２４】 RFINITR ＝Ｆ１(age） …（１０） ＧＲＦＦ＝Ｆ２(age） …（１１） ここに、age は触媒劣化度推定値を表しており、Ｆ１は
age から一義的にRFINITR が得られる関数を表し、Ｆ２
はage から一義的にＧＲＦＦが得られる関数を表してい
る。Ｆ１，Ｆ２は触媒劣化度とＦ／Ｆ制御量の初期値お
よび減衰係数の関係を表したテーブルを用いるのもよ
い。あるいはセリアの反応モデルに基づいたものでもよ
い。一般に触媒が劣化するとセリアの結晶格子径は大き
くなるため、酸素貯蔵能力が減少する。したがって図１
８に示すようにage が大きくなるとRFINITRの値は小さ
くなる傾向にある。またＧＲＦＦはageが大きくなると
小さくなる傾向にある。なお触媒劣化度推定値age の演
算方法については特開平5−171924号等いくつかの公知
例にて示されているのでここでは省略する。
age から一義的にRFINITR が得られる関数を表し、Ｆ２
はage から一義的にＧＲＦＦが得られる関数を表してい
る。Ｆ１，Ｆ２は触媒劣化度とＦ／Ｆ制御量の初期値お
よび減衰係数の関係を表したテーブルを用いるのもよ
い。あるいはセリアの反応モデルに基づいたものでもよ
い。一般に触媒が劣化するとセリアの結晶格子径は大き
くなるため、酸素貯蔵能力が減少する。したがって図１
８に示すようにage が大きくなるとRFINITRの値は小さ
くなる傾向にある。またＧＲＦＦはageが大きくなると
小さくなる傾向にある。なお触媒劣化度推定値age の演
算方法については特開平5−171924号等いくつかの公知
例にて示されているのでここでは省略する。
【００２５】１６２に求めたリッチ側Ｆ／Ｆ制御補正量
初期値RFINITR をRHOSFFの初期値とする（１６３）。１
６１においてFROKRz＝０でなければ、RHOSFFz に減衰係
数GRFFを乗じた値をRHOSFFとする処理を行う（１６
４）。
初期値RFINITR をRHOSFFの初期値とする（１６３）。１
６１においてFROKRz＝０でなければ、RHOSFFz に減衰係
数GRFFを乗じた値をRHOSFFとする処理を行う（１６
４）。
【００２６】次に図１７を用いてリーン側Ｆ／Ｆ制御補
正項の演算方法を説明する。図１５の１５４の条件が成
立した場合、１７１においてFROKLz＝０であるかを判定
する。これはリーン側Ｆ／Ｆ制御の許可条件が今回初め
て成立したかどうかを判定する処理であり、FROKLz＝０
のときは１７２でリーン側Ｆ／Ｆ制御補正量初期値であ
るRFINITL を（１２）式に基づいて、リーン側Ｆ／Ｆ制
御補正量減衰係数GLFFを（１３）式に基づいて演算す
る。
正項の演算方法を説明する。図１５の１５４の条件が成
立した場合、１７１においてFROKLz＝０であるかを判定
する。これはリーン側Ｆ／Ｆ制御の許可条件が今回初め
て成立したかどうかを判定する処理であり、FROKLz＝０
のときは１７２でリーン側Ｆ／Ｆ制御補正量初期値であ
るRFINITL を（１２）式に基づいて、リーン側Ｆ／Ｆ制
御補正量減衰係数GLFFを（１３）式に基づいて演算す
る。
【００２７】 RFINITL＝Ｆ３(age） …（１２） ＧＬＦＦ＝Ｆ４(age） …（１３） age とRFINITLの関係を表すＦ３およびageとＧＬＦＦの
関係を表すＦ４はそれぞれ、図２０，図２１に示してい
る。１７２に求めたＦ／Ｆ制御補正量初期値RFINITL を
RHOSFFの初期値とする（１６３）。１７１においてFROK
Lz＝０でなければ、RHOSFFz にリーン側減衰係数ＧＬＦ
Ｆを乗じた値をRHOSFFとする処理を行う（１６４）。
関係を表すＦ４はそれぞれ、図２０，図２１に示してい
る。１７２に求めたＦ／Ｆ制御補正量初期値RFINITL を
RHOSFFの初期値とする（１６３）。１７１においてFROK
Lz＝０でなければ、RHOSFFz にリーン側減衰係数ＧＬＦ
Ｆを乗じた値をRHOSFFとする処理を行う（１６４）。
【００２８】また、Ｆ／Ｆ制御領域を決めるPFFMIN，PF
FMAXは触媒下流Ｏ2 センサ出力と排気の関係から、排気
が急激に悪化する領域に経験的に決めるのがよい(図２
２)。従来方式による空燃比制御による目標空燃比と触
媒下流Ｏ2 センサ出力を図２３，本実施例に基づく空燃
比制御を行った場合の目標空燃比と触媒下流Ｏ2 センサ
出力を図２４に示す。触媒下流Ｏ2 センサ出力の目標制
御領域までの応答速度が図２３に比較して図２４の方が
向上していることがわかる。
FMAXは触媒下流Ｏ2 センサ出力と排気の関係から、排気
が急激に悪化する領域に経験的に決めるのがよい(図２
２)。従来方式による空燃比制御による目標空燃比と触
媒下流Ｏ2 センサ出力を図２３，本実施例に基づく空燃
比制御を行った場合の目標空燃比と触媒下流Ｏ2 センサ
出力を図２４に示す。触媒下流Ｏ2 センサ出力の目標制
御領域までの応答速度が図２３に比較して図２４の方が
向上していることがわかる。
【００２９】上述のＦ１〜Ｆ４は触媒劣化度推定値age
から一義的に決めるものとしたが、エンジンの運転条
件，触媒温度あるいは触媒温度推定値から決めること
で、より精度の高い制御が可能であることも付言してお
く。また過補正を行うＦ／Ｆ制御はセリアＯ2 センサの
出力が所定範囲に収まらなくとも補正を所定の回数を行
った場合は以降補正を行わないとするのもよい。これは
従来、行われてきたＯ２Ｆ／Ｂ制御と異なるところでも
ある。
から一義的に決めるものとしたが、エンジンの運転条
件，触媒温度あるいは触媒温度推定値から決めること
で、より精度の高い制御が可能であることも付言してお
く。また過補正を行うＦ／Ｆ制御はセリアＯ2 センサの
出力が所定範囲に収まらなくとも補正を所定の回数を行
った場合は以降補正を行わないとするのもよい。これは
従来、行われてきたＯ２Ｆ／Ｂ制御と異なるところでも
ある。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、自動車の走行中に頻繁
に発生する触媒前後の空燃比のずれを速やかに補正する
ので、その際に発生するＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの悪化を最
小限にとどめることができる。
に発生する触媒前後の空燃比のずれを速やかに補正する
ので、その際に発生するＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの悪化を最
小限にとどめることができる。
【図１】本発明の基本的な構成を表した図である。
【図２】貴金属のみで構成される場合の触媒の高効率浄
化範囲を表した図である。
化範囲を表した図である。
【図３】助触媒であるセリアが添加された触媒の高効率
浄化範囲を表した図である。
浄化範囲を表した図である。
【図４】Ｏ2 センサの出力特性を表した図である。
【図５】Ａ／Ｆセンサの出力特性を表した図である。
【図６】本発明に基づく触媒上流空燃比の補正をリーン
からリッチに行った場合の触媒上流空燃比，触媒下流空
燃比，触媒下流Ｏ2センサ出力，触媒下流の排気(ＮＯx)
のタイムチャートである。
からリッチに行った場合の触媒上流空燃比，触媒下流空
燃比，触媒下流Ｏ2センサ出力，触媒下流の排気(ＮＯx)
のタイムチャートである。
【図７】本発明に基づく触媒上流空燃比の補正をリッチ
からリーンに行った場合の触媒上流空燃比，触媒下流空
燃比，触媒下流Ｏ2 センサ出力，触媒下流の排気（Ｈ
Ｃ，ＣＯ）のタイムチャートである。
からリーンに行った場合の触媒上流空燃比，触媒下流空
燃比，触媒下流Ｏ2 センサ出力，触媒下流の排気（Ｈ
Ｃ，ＣＯ）のタイムチャートである。
【図８】触媒の劣化度に応じて触媒入り口空燃比の補正
量を変更することを示した図である。
量を変更することを示した図である。
【図９】実施例における適用システム図を示した図であ
る。
る。
【図１０】図９におけるコントロールユニットの内部を
説明した図である。
説明した図である。
【図１１】本発明の制御方法を示したブロック図であ
る。
る。
【図１２】図１１中の触媒上流空燃比制御のフローチャ
ート図である。
ート図である。
【図１３】図１１中の触媒下流空燃比制御のブロック図
である。
である。
【図１４】図１３中の触媒下流空燃比制御Ｆ／Ｂ分のフ
ローチャート図である。
ローチャート図である。
【図１５】図１３中の触媒下流空燃比制御Ｆ／Ｆ分のフ
ローチャート図である。
ローチャート図である。
【図１６】図１５中のリッチ時の補正フローチャートで
ある。
ある。
【図１７】図１５中のリーン時の補正フローチャートで
ある。
ある。
【図１８】触媒劣化度推定値age とＦ／Ｆ制御補正項初
期値RFINITR の関係を表した図である。
期値RFINITR の関係を表した図である。
【図１９】触媒劣化度推定値age とＦ／Ｆ制御補正項減
衰係数ＧＲＦＦの関係を表した図である。
衰係数ＧＲＦＦの関係を表した図である。
【図２０】触媒劣化度推定値age とＦ／Ｆ制御補正項初
期値RFINITL の関係を表した図である。
期値RFINITL の関係を表した図である。
【図２１】触媒劣化度推定値age とＦ／Ｆ制御補正項減
衰係数ＧＬＦＦの関係を表した図である。
衰係数ＧＬＦＦの関係を表した図である。
【図２２】RFFMAXとRFFMINの設定値を示した図である。
【図２３】本制御の制御なしのときの触媒下流Ｏ2 セン
サ出力を示した図である。
サ出力を示した図である。
【図２４】本発明の制御ありのときの触媒下流Ｏ2 セン
サ出力を示した図である。
サ出力を示した図である。
１…エアクリーナ、２…エアフロセンサ、３…スロット
ル、４…ＩＳＣ用バイパスバルブ、５…ＩＳＣバルブ、
６…吸気マニホールド、７…燃料噴射弁、８…点火プラ
グ、９…エンジン、１０…吸気バルブ、１１…触媒、１
２…Ａ／Ｆセンサ、１３…Ｏ2 センサ、１４…水温セン
サ、１５…エンジン回転数センサ、１６…コントロール
ユニット、１７…スロットル開度センサ、１８…コント
ロールユニット内に実装されるＣＰＵ、１９…コントロ
ールユニット内に実装されるROM、２０…コントロール
ユニット内に実装されるＲＡＭ、２１…コントロールユ
ニット内に実装される各種センサの入力回路、２２…各
種センサ信号の入力、アクチュエータ動作信号を出力す
るポート、２３…点火プラグに適切なタイミングで駆動
信号を出力する点火出力回路、２４…燃料噴射弁に適切
なパルスを出力する燃料噴射弁駆動回路。
ル、４…ＩＳＣ用バイパスバルブ、５…ＩＳＣバルブ、
６…吸気マニホールド、７…燃料噴射弁、８…点火プラ
グ、９…エンジン、１０…吸気バルブ、１１…触媒、１
２…Ａ／Ｆセンサ、１３…Ｏ2 センサ、１４…水温セン
サ、１５…エンジン回転数センサ、１６…コントロール
ユニット、１７…スロットル開度センサ、１８…コント
ロールユニット内に実装されるＣＰＵ、１９…コントロ
ールユニット内に実装されるROM、２０…コントロール
ユニット内に実装されるＲＡＭ、２１…コントロールユ
ニット内に実装される各種センサの入力回路、２２…各
種センサ信号の入力、アクチュエータ動作信号を出力す
るポート、２３…点火プラグに適切なタイミングで駆動
信号を出力する点火出力回路、２４…燃料噴射弁に適切
なパルスを出力する燃料噴射弁駆動回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 俊夫 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 高久 豊 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 大須賀 稔 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 高村 広行 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内 Ｆターム(参考） 3G301 JA25 JA26 JB09 KA07 LA03 LA04 MA01 MA11 NA03 NA04 NA08 NB02 NB05 NC02 NC08 ND01 NE13 NE15 PA01Z PA11Z PA15A PD03A PD09A PD09B PD09Z PD12B PD12Z PE01Z PE03Z PE08Z
Claims (12)
- 【請求項１】エンジンの排気成分を浄化する触媒と、少
なくとも触媒下流の空燃比を検出する空燃比検出手段を
備え、前記触媒の上流，下流又は触媒内の空燃比の少な
くともいずれか１つに基づくフィードバック制御により
エンジンに供給すべき燃料量あるいは空気量の少なくと
もいずれかを制御する手段を備え、前記触媒下流の空燃
比検出手段の出力が所定範囲を逸脱すると共に触媒下流
の空燃比がリーンの場合は、触媒上流の空燃比を触媒の
予め定める所定効率浄化範囲よりリッチに過補正した後
に、触媒上流空燃比を前記所定効率浄化範囲に制御する
手段を備えたことを特徴とする空燃比制御装置。 - 【請求項２】エンジンの排気成分を浄化する触媒と、少
なくとも触媒下流の空燃比を検出する空燃比検出手段を
備え、前記触媒の上流，下流又は触媒内の空燃比の少な
くともいずれか１つに基づくフィードバック制御により
エンジンに供給すべき燃料量あるいは空気量の少なくと
もいずれかを制御する手段を備え、前記触媒下流の空燃
比検出手段の出力が所定範囲を逸脱すると共に触媒下流
の空燃比がリッチの場合は、触媒上流の空燃比を触媒の
予め定める所定効率浄化範囲よりリーンに過補正した後
に、触媒上流空燃比を前記所定効率浄化範囲に制御する
ことを特徴とする空燃比制御装置。 - 【請求項３】請求項１あるいは請求項２のいずれかに記
載の空燃比制御装置において触媒上流空燃比の制御操作
量を触媒の劣化度に基づいて演算することを特徴とする
空燃比制御装置。 - 【請求項４】請求項１あるいは請求項２のいずれかに記
載の空燃比制御装置において触媒上流空燃比の制御操作
量を触媒温度あるいは触媒温度推定値に基づいて演算す
ることを特徴とする空燃比制御装置。 - 【請求項５】請求項１あるいは請求項２に記載の空燃比
制御装置において触媒上流空燃比の操作量を例えばエン
ジン冷却水温，回転数，空気量等のエンジンの状態量に
基づいて演算することを特徴とする空燃比制御装置。 - 【請求項６】請求項１あるいは２に記載の空燃比制御装
置において前記予め定める所定効率浄化範囲とは、Ｈ
Ｃ，ＣＯ，ＮＯｘのうち少なくともいずれか１つの浄化
率が５０％以上であることを特徴とする空燃比制御装
置。 - 【請求項７】請求項３に記載の空燃比制御装置におい
て、前記劣化度は、触媒前後あるいは触媒内に取り付け
た空燃比検出手段により検出された信号出力値に基づい
て演算することを特徴とする空燃比制御方法および空燃
比制御装置。 - 【請求項８】請求項１あるいは２に記載の空燃比制御装
置において、前記触媒下流又は上流の空燃比を制御する
手段として燃料量又は燃料噴射弁に供給する燃料噴射パ
ルスを制御することを特徴とする空燃比制御装置。 - 【請求項９】請求項１あるいは２に記載の空燃比制御装
置において、前記触媒下流又は上流の空燃比を制御する
手段としてエンジンに流入する空気量を制御することを
特徴とする空燃比制御装置。 - 【請求項１０】請求項９に記載空燃比制御装置において
前記空気量の制御は、電子制御式スロットル弁又は電子
制御式スロットル弁を制御する信号の制御を行うことを
特徴とする空燃比制御装置。 - 【請求項１１】エンジンの排気成分を浄化する触媒と、
少なくとも触媒下流の空燃比を検出し、前記触媒の上
流，下流又は触媒内の空燃比の少なくともいずれか１つ
に基づくフィードバック制御によりエンジンに供給すべ
き燃料量あるいは空気量の少なくともいずれかを制御
し、前記検出した触媒下流の空燃比が所定範囲を逸脱す
ると共に、空燃比がリーンの場合は、触媒上流の空燃比
を触媒の予め定める所定効率浄化範囲よりリッチに過補
正した後に、触媒上流空燃比を触媒の前記所定効率浄化
範囲に制御することを特徴とする空燃比制御方法。 - 【請求項１２】エンジンの排気成分を浄化する触媒と、
少なくとも触媒下流の空燃比を検出し、前記触媒の上
流，下流又は触媒内の空燃比の少なくともいずれか１つ
に基づくフィードバック制御によりエンジンに供給すべ
き燃料量あるいは空気量の少なくともいずれかを制御
し、前記検出した触媒下流の空燃比が所定範囲を逸脱す
ると共に、触媒下流の空燃比がリッチの場合は、触媒上
流の空燃比を触媒の予め定める所定効率浄化範囲よりリ
ーンに過補正した後に、触媒上流空燃比を高効率浄化範
囲に制御することを特徴とする空燃比制御方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16344299A JP4031887B2 (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | エンジンの空燃比制御装置および方法 |
| DE10028570A DE10028570B4 (de) | 1999-06-10 | 2000-06-09 | Vorrichtung und Verfahren zum Steuern des Luft-/Kraftstoffverhältnisses in Brennkraftmaschinen |
| US09/592,852 US6324836B1 (en) | 1999-06-10 | 2000-06-12 | Apparatus and method for controlling air-to-fuel ratio in engine |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16344299A JP4031887B2 (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | エンジンの空燃比制御装置および方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000352338A true JP2000352338A (ja) | 2000-12-19 |
| JP4031887B2 JP4031887B2 (ja) | 2008-01-09 |
Family
ID=15773979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16344299A Expired - Fee Related JP4031887B2 (ja) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | エンジンの空燃比制御装置および方法 |
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|---|---|
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| JP (1) | JP4031887B2 (ja) |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| DE102004015836A1 (de) * | 2004-03-31 | 2005-11-03 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine |
| JP4826398B2 (ja) * | 2006-09-06 | 2011-11-30 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| US10330040B2 (en) | 2016-06-14 | 2019-06-25 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for air-fuel ratio control |
| US10337430B2 (en) | 2016-06-14 | 2019-07-02 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for determining air-fuel ratio imbalance |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3303981B2 (ja) * | 1991-12-20 | 2002-07-22 | 株式会社日立製作所 | エンジン排気ガス浄化装置の診断装置 |
| JP3321477B2 (ja) * | 1993-04-09 | 2002-09-03 | 株式会社日立製作所 | 排気浄化装置の診断装置 |
| US5379590A (en) * | 1993-10-06 | 1995-01-10 | Ford Motor Company | Air/fuel control system with hego current pumping |
| US5383333A (en) * | 1993-10-06 | 1995-01-24 | Ford Motor Company | Method for biasing a hego sensor in a feedback control system |
| US5758490A (en) * | 1994-12-30 | 1998-06-02 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel metering control system for internal combustion engine |
| US5537816A (en) * | 1995-03-06 | 1996-07-23 | Ford Motor Company | Engine air/fuel control responsive to catalyst window locator |
| DE19626405B4 (de) * | 1995-06-30 | 2008-09-18 | Denso Corp., Kariya | Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor |
| JP3820625B2 (ja) | 1995-06-30 | 2006-09-13 | 株式会社デンソー | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| DE19606652B4 (de) * | 1996-02-23 | 2004-02-12 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren der Einstellung des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine mit nachgeschaltetem Katalysator |
| JP3765617B2 (ja) * | 1996-06-25 | 2006-04-12 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| JPH10184426A (ja) | 1996-12-25 | 1998-07-14 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の空燃比制御装置 |
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| US6076348A (en) * | 1998-06-26 | 2000-06-20 | Ford Motor Company | Engine operating system for maximizing efficiency and monitoring performance of an automotive exhaust emission control system |
-
1999
- 1999-06-10 JP JP16344299A patent/JP4031887B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-06-09 DE DE10028570A patent/DE10028570B4/de not_active Expired - Fee Related
- 2000-06-12 US US09/592,852 patent/US6324836B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7080507B2 (en) | 2003-01-20 | 2006-07-25 | Hitachi, Ltd. | Exhaust gas purifier |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10028570B4 (de) | 2004-05-13 |
| US6324836B1 (en) | 2001-12-04 |
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