JPH0518234A - 内燃機関の二次空気制御装置 - Google Patents
内燃機関の二次空気制御装置Info
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- JPH0518234A JPH0518234A JP3172656A JP17265691A JPH0518234A JP H0518234 A JPH0518234 A JP H0518234A JP 3172656 A JP3172656 A JP 3172656A JP 17265691 A JP17265691 A JP 17265691A JP H0518234 A JPH0518234 A JP H0518234A
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- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/22—Control of additional air supply only, e.g. using by-passes or variable air pump drives
- F01N3/222—Control of additional air supply only, e.g. using by-passes or variable air pump drives using electric valves only
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】始動時に触媒温度を速やかに上昇させ、また、
ＨＣ，ＣＯの低減を図る。 【構成】空燃比フィードバック制御のオープン制御中
に、二次空気の供給部位よりも下流で、かつ、三元触媒
よりも上流側に配設されるサブ酸素センサで検出される
酸素濃度が、理論空燃比に対応する濃度よりも高いか低
いかを判別する（Ｓ３）。そして、酸素濃度が低いとき
には、吸入空気流量Ｑに応じた増量補正分αだけ二次空
気量を増大させ（Ｓ４，Ｓ５）、逆に、酸素濃度が低い
ときには、吸入空気流量Ｑに応じた減少補正分βだけ二
次空気量を減少させ（Ｓ６，Ｓ７）、三元触媒入口にお
ける酸素濃度が理論空燃比で燃焼させたときに得られる
酸素濃度に一致するようにフィードバック制御する。
ＨＣ，ＣＯの低減を図る。 【構成】空燃比フィードバック制御のオープン制御中
に、二次空気の供給部位よりも下流で、かつ、三元触媒
よりも上流側に配設されるサブ酸素センサで検出される
酸素濃度が、理論空燃比に対応する濃度よりも高いか低
いかを判別する（Ｓ３）。そして、酸素濃度が低いとき
には、吸入空気流量Ｑに応じた増量補正分αだけ二次空
気量を増大させ（Ｓ４，Ｓ５）、逆に、酸素濃度が低い
ときには、吸入空気流量Ｑに応じた減少補正分βだけ二
次空気量を減少させ（Ｓ６，Ｓ７）、三元触媒入口にお
ける酸素濃度が理論空燃比で燃焼させたときに得られる
酸素濃度に一致するようにフィードバック制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の二次空気制御
装置に関し、詳しくは、排気浄化用に排気通路に設けら
れる触媒の転化率を、二次空気の供給制御によって向上
させる技術に関する。
装置に関し、詳しくは、排気浄化用に排気通路に設けら
れる触媒の転化率を、二次空気の供給制御によって向上
させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、排気を浄化する目的で機関の
排気通路に触媒を配設しているものがあるが、かかる触
媒においては、触媒内での排気の化学反応（酸化・還元
反応）を促進させて、所期の転化率を確保するために、
触媒の入口における排気温度を高く保つ必要がある。そ
こで、従来では、触媒上流側の排気通路に二次空気（酸
素）を供給して、排気系における燃焼（ＣＯ，ＨＣの酸
化）を促進せしめ、その燃焼熱により触媒の入口温度を
高くするようにしているものがある。
排気通路に触媒を配設しているものがあるが、かかる触
媒においては、触媒内での排気の化学反応（酸化・還元
反応）を促進させて、所期の転化率を確保するために、
触媒の入口における排気温度を高く保つ必要がある。そ
こで、従来では、触媒上流側の排気通路に二次空気（酸
素）を供給して、排気系における燃焼（ＣＯ，ＨＣの酸
化）を促進せしめ、その燃焼熱により触媒の入口温度を
高くするようにしているものがある。
【０００３】上記のようにして二次空気を供給すれば、
空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に設定される始動時
に、機関排気中に多く含まれるＣＯ，ＨＣを触媒上流側
の排気系において燃焼させて、速やかに触媒を活性化温
度にまで上昇させることができるものである。また、触
媒温度が活性化温度にまで達している状態であっても、
理論空燃比よりもリッチ側の空燃比で燃焼させていて、
触媒におけるＨＣ，ＣＯの転化率が酸素不足によって低
下するときに、前記二次空気の供給によって酸素を補っ
て前記ＨＣ，ＣＯの低減を図れることになる。
空燃比が理論空燃比よりもリッチ側に設定される始動時
に、機関排気中に多く含まれるＣＯ，ＨＣを触媒上流側
の排気系において燃焼させて、速やかに触媒を活性化温
度にまで上昇させることができるものである。また、触
媒温度が活性化温度にまで達している状態であっても、
理論空燃比よりもリッチ側の空燃比で燃焼させていて、
触媒におけるＨＣ，ＣＯの転化率が酸素不足によって低
下するときに、前記二次空気の供給によって酸素を補っ
て前記ＨＣ，ＣＯの低減を図れることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な二次空気の供給においては、空燃比状態（ＣＯ，ＨＣ
濃度）に対応して最適量を供給することが望まれ、例え
ば始動時に過剰な二次空気が供給されると、ＣＯ，ＨＣ
の燃焼に供されない二次空気によって触媒を冷却してし
まうことがあり、逆に、二次空気量が少な過ぎるとＣ
Ｏ，ＨＣが充分に燃焼されずに、二次空気の供給による
速やかな触媒温度上昇を果たせなくなってしまう。ま
た、触媒が活性化温度にまで達した後の二次空気の供給
においても、過剰な供給は排気空燃比をリーン化して、
三元触媒におけるＮＯｘの転化率を低下させてしまうこ
とになり、また、二次空気の量が少ないとリッチ空燃比
状態においてＨＣ，ＣＯの転化率を充分に向上させるこ
とができなくなってしまう。
な二次空気の供給においては、空燃比状態（ＣＯ，ＨＣ
濃度）に対応して最適量を供給することが望まれ、例え
ば始動時に過剰な二次空気が供給されると、ＣＯ，ＨＣ
の燃焼に供されない二次空気によって触媒を冷却してし
まうことがあり、逆に、二次空気量が少な過ぎるとＣ
Ｏ，ＨＣが充分に燃焼されずに、二次空気の供給による
速やかな触媒温度上昇を果たせなくなってしまう。ま
た、触媒が活性化温度にまで達した後の二次空気の供給
においても、過剰な供給は排気空燃比をリーン化して、
三元触媒におけるＮＯｘの転化率を低下させてしまうこ
とになり、また、二次空気の量が少ないとリッチ空燃比
状態においてＨＣ，ＣＯの転化率を充分に向上させるこ
とができなくなってしまう。
【０００５】このように、二次空気の供給量は、そのと
きの空燃比状態に応じて制御されることが望ましいが、
従来の二次空気の供給制御では、運転条件に応じて二次
空気の供給がオン・オフ的に制御されたり、また、機関
負荷や機関回転速度などの運転条件に応じて二次空気量
を予め設定して二次空気の供給制御を行っているため、
空燃比に精度良く対応した二次空気量の制御が行えず、
排気性状を安定して良い状態に保つことが困難であっ
た。
きの空燃比状態に応じて制御されることが望ましいが、
従来の二次空気の供給制御では、運転条件に応じて二次
空気の供給がオン・オフ的に制御されたり、また、機関
負荷や機関回転速度などの運転条件に応じて二次空気量
を予め設定して二次空気の供給制御を行っているため、
空燃比に精度良く対応した二次空気量の制御が行えず、
排気性状を安定して良い状態に保つことが困難であっ
た。
【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなさたものであ
り、二次空気供給による排気系における酸化反応の促進
を適切に行わせることによって、触媒における良好な反
応を安定して得られるようにすることを目的とする。
り、二次空気供給による排気系における酸化反応の促進
を適切に行わせることによって、触媒における良好な反
応を安定して得られるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのため本発明にかかる
内燃機関の二次空気制御装置は、図１に示すように構成
される。図１において、触媒は、機関の排気通路に配設
されて機関排気を浄化するものであり、この触媒の上流
側の排気通路には、排気中の酸素濃度に感応して出力値
が変化する酸素センサが配設されている。
内燃機関の二次空気制御装置は、図１に示すように構成
される。図１において、触媒は、機関の排気通路に配設
されて機関排気を浄化するものであり、この触媒の上流
側の排気通路には、排気中の酸素濃度に感応して出力値
が変化する酸素センサが配設されている。
【０００８】また、二次空気量調整手段は、前記酸素セ
ンサの上流側の排気通路に供給する二次空気量を調整す
る。そして、二次空気量制御手段は、前記酸素センサの
出力値を所定の目標値に近づけるように二次空気量調整
手段により調整される二次空気量をフィードバック制御
する。
ンサの上流側の排気通路に供給する二次空気量を調整す
る。そして、二次空気量制御手段は、前記酸素センサの
出力値を所定の目標値に近づけるように二次空気量調整
手段により調整される二次空気量をフィードバック制御
する。
【０００９】ここで、図１点線示のように、吸入空気量
検出手段で検出された機関の吸入空気量に応じて二次空
気量制御手段における二次空気量の増減操作量を変化さ
せる操作量増減手段を設けることが好ましい。
検出手段で検出された機関の吸入空気量に応じて二次空
気量制御手段における二次空気量の増減操作量を変化さ
せる操作量増減手段を設けることが好ましい。
【００１０】
【作用】即ち、酸素センサは、排気中の酸素濃度に感応
して出力値が変化するセンサであるが、かかる酸素セン
サの上流側に二次空気が供給される構成となっているか
ら、前記酸素センサは機関排気と二次空気とが混合した
気体中に含まれる酸素濃度に感応することになる。
して出力値が変化するセンサであるが、かかる酸素セン
サの上流側に二次空気が供給される構成となっているか
ら、前記酸素センサは機関排気と二次空気とが混合した
気体中に含まれる酸素濃度に感応することになる。
【００１１】従って、酸素センサの出力値を所定の目標
値に近づけるように二次空気量を調整すれば、排気中に
含まれる酸素の不足分を二次空気の供給で精度良く補う
ことができる。また、機関の吸入空気量に応じて二次空
気量のフィードバック制御における増減操作量を変化さ
せれば、フィードバック制御の応答性とオーバーシュー
トの回避を図れるようになる。
値に近づけるように二次空気量を調整すれば、排気中に
含まれる酸素の不足分を二次空気の供給で精度良く補う
ことができる。また、機関の吸入空気量に応じて二次空
気量のフィードバック制御における増減操作量を変化さ
せれば、フィードバック制御の応答性とオーバーシュー
トの回避を図れるようになる。
【００１２】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。一実施例
を示す図２において、内燃機関１にはエアクリーナ２か
ら吸気ダクト３，スロットル弁４及び吸気マニホールド
５を介して空気が吸入される。吸気マニホールド５の各
ブランチ部には、各気筒別に燃料噴射弁６が設けられて
いる。この燃料噴射弁６は、ソレノイドに通電されて開
弁し、通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁であっ
て、後述するコントロールユニット12からの駆動パルス
信号により通電されて開弁し、図示しない燃料ポンプか
ら圧送されてプレッシャレギュレータにより所定の圧力
に調整された燃料を、機関１に噴射供給する。
を示す図２において、内燃機関１にはエアクリーナ２か
ら吸気ダクト３，スロットル弁４及び吸気マニホールド
５を介して空気が吸入される。吸気マニホールド５の各
ブランチ部には、各気筒別に燃料噴射弁６が設けられて
いる。この燃料噴射弁６は、ソレノイドに通電されて開
弁し、通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁であっ
て、後述するコントロールユニット12からの駆動パルス
信号により通電されて開弁し、図示しない燃料ポンプか
ら圧送されてプレッシャレギュレータにより所定の圧力
に調整された燃料を、機関１に噴射供給する。
【００１３】機関１の各燃焼室には点火栓７が設けられ
ていて、これにより火花点火して混合気を着火燃焼させ
る。そして、機関１からは、排気マニホールド８，排気
ダクト９，排気浄化用としての三元触媒10及びマフラー
11を介して機関１の排気が排出される。コントロールユ
ニット12は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及
び入出力インタフェイス等を含んで構成されるマイクロ
コンピュータを備え、各種のセンサからの入力信号を受
け、後述の如く演算処理して、燃料噴射弁６の作動（機
関への燃料供給量）を制御する。
ていて、これにより火花点火して混合気を着火燃焼させ
る。そして、機関１からは、排気マニホールド８，排気
ダクト９，排気浄化用としての三元触媒10及びマフラー
11を介して機関１の排気が排出される。コントロールユ
ニット12は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及
び入出力インタフェイス等を含んで構成されるマイクロ
コンピュータを備え、各種のセンサからの入力信号を受
け、後述の如く演算処理して、燃料噴射弁６の作動（機
関への燃料供給量）を制御する。
【００１４】前記各種のセンサとしては、吸気ダクト３
中に吸入空気量検出手段としてのエアフローメータ13が
設けられていて、機関１の吸入空気流量Ｑに応じた信号
を出力する。また、クランク角センサ14が設けられてい
て、本実施例の４気筒の場合、クランク角180 °毎の基
準信号ＲＥＦと、クランク角１°又は２°毎の単位信号
ＰＯＳとを出力する。ここで、基準信号ＲＥＦの周期、
或いは、所定時間内における単位信号ＰＯＳの発生数を
計測することにより、機関回転速度Ｎを算出できる。
中に吸入空気量検出手段としてのエアフローメータ13が
設けられていて、機関１の吸入空気流量Ｑに応じた信号
を出力する。また、クランク角センサ14が設けられてい
て、本実施例の４気筒の場合、クランク角180 °毎の基
準信号ＲＥＦと、クランク角１°又は２°毎の単位信号
ＰＯＳとを出力する。ここで、基準信号ＲＥＦの周期、
或いは、所定時間内における単位信号ＰＯＳの発生数を
計測することにより、機関回転速度Ｎを算出できる。
【００１５】また、機関１のウォータジャケットの冷却
水温度Ｔｗを検出する水温センサ15が設けられている。
また、排気マニホールド８の集合部に酸素センサ16が設
けられている。この酸素センサ16は、排気中の酸素濃度
に感応して出力値が変化する公知のセンサであり、例え
ば大気に対する排気中の酸素濃度比に応じた起電力を発
生する構成となっている。排気中の酸素濃度は、図４に
示すように理論空燃比を境に急変するから、前記酸素セ
ンサ16の出力値に基づいて機関吸入混合気の空燃比が、
理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかを判
別できる。
水温度Ｔｗを検出する水温センサ15が設けられている。
また、排気マニホールド８の集合部に酸素センサ16が設
けられている。この酸素センサ16は、排気中の酸素濃度
に感応して出力値が変化する公知のセンサであり、例え
ば大気に対する排気中の酸素濃度比に応じた起電力を発
生する構成となっている。排気中の酸素濃度は、図４に
示すように理論空燃比を境に急変するから、前記酸素セ
ンサ16の出力値に基づいて機関吸入混合気の空燃比が、
理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかを判
別できる。
【００１６】コントロールユニット12は、前記エアフロ
ーメータ13で検出される吸入空気流量Ｑとクランク角セ
ンサ14からの信号に基づいて算出された機関回転速度Ｎ
とに基づいて基本燃料噴射量Ｔｐ（＝Ｋ×Ｑ／Ｎ；Ｋは
定数）を演算する一方、所定のフィードバック制御条件
が成立しているときには前記酸素センサ16を介して検出
される空燃比を理論空燃比にフィードバック制御するた
めの空燃比フィードバック補正係数ＬＭＤを設定し、ま
た、水温センサ15で検出される冷却水温度に基づいて冷
気時に空燃比をリッチ化させる基本補正係数や、始動時
や高負荷時に空燃比を理論空燃比よりもリッチ化させる
ための増量係数などを含む各種補正係数ＣＯＥＦ、更
に、バッテリ電圧の変化による燃料噴射弁６の有効開弁
時間の変化を補正するための補正分を設定し、これらに
基づいて前記基本燃料噴射量Ｔｐを補正することにより
最終的な燃料噴射量Ｔｉを設定する。
ーメータ13で検出される吸入空気流量Ｑとクランク角セ
ンサ14からの信号に基づいて算出された機関回転速度Ｎ
とに基づいて基本燃料噴射量Ｔｐ（＝Ｋ×Ｑ／Ｎ；Ｋは
定数）を演算する一方、所定のフィードバック制御条件
が成立しているときには前記酸素センサ16を介して検出
される空燃比を理論空燃比にフィードバック制御するた
めの空燃比フィードバック補正係数ＬＭＤを設定し、ま
た、水温センサ15で検出される冷却水温度に基づいて冷
気時に空燃比をリッチ化させる基本補正係数や、始動時
や高負荷時に空燃比を理論空燃比よりもリッチ化させる
ための増量係数などを含む各種補正係数ＣＯＥＦ、更
に、バッテリ電圧の変化による燃料噴射弁６の有効開弁
時間の変化を補正するための補正分を設定し、これらに
基づいて前記基本燃料噴射量Ｔｐを補正することにより
最終的な燃料噴射量Ｔｉを設定する。
【００１７】そして、所定の燃料噴射タイミングにおい
て、最新に演算された前記燃料噴射量Ｔｉに相当するパ
ルス幅の駆動パルス信号を燃料噴射弁に出力して、燃料
噴射弁６による燃料噴射量を制御する。また、本実施例
における内燃機関１には二次空気制御装置が備えられて
おり、酸素センサ16よりも下流側で三元触媒10よりも上
流側の排気ダクト９（排気通路）に、ＥＡＩパイプ17の
一端が接続されており、このＥＡＩパイプ17の他端には
サブエアクリーナ18が介装されている。そして、前記Ｅ
ＡＩパイプ17の途中には、上流側から順に、エアポンプ
19，プレッシャレギュレータ20，二次空気量調整手段と
しての電磁式コントロールバルブ21が設けられており、
サブエアクリーナ18でろ過されて機関駆動されるエアポ
ンプ19によって圧送された二次空気が、プレッシャレギ
ュレータ20で所定圧力に調整された後、コントロールバ
ルブ21の開度に応じて調整された所定量の二次空気が三
元触媒10の上流側に供給されるようになっている。
て、最新に演算された前記燃料噴射量Ｔｉに相当するパ
ルス幅の駆動パルス信号を燃料噴射弁に出力して、燃料
噴射弁６による燃料噴射量を制御する。また、本実施例
における内燃機関１には二次空気制御装置が備えられて
おり、酸素センサ16よりも下流側で三元触媒10よりも上
流側の排気ダクト９（排気通路）に、ＥＡＩパイプ17の
一端が接続されており、このＥＡＩパイプ17の他端には
サブエアクリーナ18が介装されている。そして、前記Ｅ
ＡＩパイプ17の途中には、上流側から順に、エアポンプ
19，プレッシャレギュレータ20，二次空気量調整手段と
しての電磁式コントロールバルブ21が設けられており、
サブエアクリーナ18でろ過されて機関駆動されるエアポ
ンプ19によって圧送された二次空気が、プレッシャレギ
ュレータ20で所定圧力に調整された後、コントロールバ
ルブ21の開度に応じて調整された所定量の二次空気が三
元触媒10の上流側に供給されるようになっている。
【００１８】また、前記ＥＡＩパイプ17の排気ダクト９
に対する接続部よりも下流側で三元触媒10の上流側に
は、前記酸素センサ16と同じ構成のサブ酸素センサ22が
設けられており、このサブ酸素センサ22では、機関排気
と二次空気との混合気体中における酸素濃度に感応して
出力が変化する。前記コントロールバルブ21は、コント
ロールユニット12から送られるデューティ信号によって
その開度が調整されるようになっており、コントロール
ユニット12は図３のフローチャートに示すようにして、
前記デューティ信号のデューティ比（二次空気量）を決
定する。尚、前記図３のフローチャートに示すように、
二次空気量制御手段，操作量増減手段としての機能は、
コントロールユニット12がソフトウェア的に備えてい
る。
に対する接続部よりも下流側で三元触媒10の上流側に
は、前記酸素センサ16と同じ構成のサブ酸素センサ22が
設けられており、このサブ酸素センサ22では、機関排気
と二次空気との混合気体中における酸素濃度に感応して
出力が変化する。前記コントロールバルブ21は、コント
ロールユニット12から送られるデューティ信号によって
その開度が調整されるようになっており、コントロール
ユニット12は図３のフローチャートに示すようにして、
前記デューティ信号のデューティ比（二次空気量）を決
定する。尚、前記図３のフローチャートに示すように、
二次空気量制御手段，操作量増減手段としての機能は、
コントロールユニット12がソフトウェア的に備えてい
る。
【００１９】図３のフローチャートにおいて、まず、ス
テップ１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、
前記酸素センサ16を用いた理論空燃比への空燃比フィー
ドバック制御中であるか否かを判別する。ここで、所定
のフィードバック制御条件が成立していて、空燃比フィ
ードバック制御がクローズド制御中である場合には、機
関吸入混合気の空燃比が理論空燃比に制御され、前記理
論空燃比は図５に示すように、三元触媒10の転化率がＨ
Ｃ，ＣＯ，ＮＯｘの全てについて最良である空燃比状態
であり、然も、本実施例の機関１では、始動時などの触
媒10温度が低いときには前記空燃比フィードバック制御
はオープン制御とされて空燃比をリッチ化させるように
なっている。従って、空燃比フィードバック制御のクロ
ーズド制御中であるときには、触媒10温度上昇及びＣ
Ｏ，ＨＣの転化率改善を目的とする二次空気の供給は必
要がないので、ステップ２で二次空気量（ＥＡＩ量）を
ゼロに設定して前記コントロールバルブ21を全閉状態に
制御する。
テップ１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、
前記酸素センサ16を用いた理論空燃比への空燃比フィー
ドバック制御中であるか否かを判別する。ここで、所定
のフィードバック制御条件が成立していて、空燃比フィ
ードバック制御がクローズド制御中である場合には、機
関吸入混合気の空燃比が理論空燃比に制御され、前記理
論空燃比は図５に示すように、三元触媒10の転化率がＨ
Ｃ，ＣＯ，ＮＯｘの全てについて最良である空燃比状態
であり、然も、本実施例の機関１では、始動時などの触
媒10温度が低いときには前記空燃比フィードバック制御
はオープン制御とされて空燃比をリッチ化させるように
なっている。従って、空燃比フィードバック制御のクロ
ーズド制御中であるときには、触媒10温度上昇及びＣ
Ｏ，ＨＣの転化率改善を目的とする二次空気の供給は必
要がないので、ステップ２で二次空気量（ＥＡＩ量）を
ゼロに設定して前記コントロールバルブ21を全閉状態に
制御する。
【００２０】一方、フィードバック制御条件が成立して
おらず、空燃比フィードバック制御がオープン制御とな
っている状態では、ベース空燃比が理論空燃比よりもリ
ッチに設定され、かかる理論空燃比からずれたリッチ空
燃比状態では、図５に示すようにＨＣ，ＣＯの転化率が
低下する。しかしながら、リッチ空燃比状態におけるＨ
Ｃ，ＣＯの転化率の低下は、酸素不足によるものであ
り、二次空気量の供給によって排気中の酸素量を増大さ
せることによって、前記ＨＣ，ＣＯの排気系での後燃え
及び触媒10における酸化反応を促進することができる。
また、特に、始動時で空燃比がリッチ化され、然も、三
元触媒10の温度が低いときに、二次空気の供給によって
ＣＯ，ＨＣの後燃えが促進されれば、ＣＯ，ＨＣの燃焼
熱によって三元触媒10の温度を速やかに活性化温度にま
で上昇させることができる。
おらず、空燃比フィードバック制御がオープン制御とな
っている状態では、ベース空燃比が理論空燃比よりもリ
ッチに設定され、かかる理論空燃比からずれたリッチ空
燃比状態では、図５に示すようにＨＣ，ＣＯの転化率が
低下する。しかしながら、リッチ空燃比状態におけるＨ
Ｃ，ＣＯの転化率の低下は、酸素不足によるものであ
り、二次空気量の供給によって排気中の酸素量を増大さ
せることによって、前記ＨＣ，ＣＯの排気系での後燃え
及び触媒10における酸化反応を促進することができる。
また、特に、始動時で空燃比がリッチ化され、然も、三
元触媒10の温度が低いときに、二次空気の供給によって
ＣＯ，ＨＣの後燃えが促進されれば、ＣＯ，ＨＣの燃焼
熱によって三元触媒10の温度を速やかに活性化温度にま
で上昇させることができる。
【００２１】そこで、ステップ１で理論空燃比へのフィ
ードバック制御が行われていないと判別されたときに
は、ステップ３へ進み、サブ酸素センサ22の出力値と理
論空燃比相当のスライスレベル（目標値）とを比較する
ことで、触媒10直前の排気中酸素濃度を介して検出され
る空燃比が目標空燃比に対してリッチであるかリーンで
あるか、換言すれば、三元触媒10の直前の酸素濃度が理
論空燃比相当レベルよりも少ないか又は多いかを判別す
る。
ードバック制御が行われていないと判別されたときに
は、ステップ３へ進み、サブ酸素センサ22の出力値と理
論空燃比相当のスライスレベル（目標値）とを比較する
ことで、触媒10直前の排気中酸素濃度を介して検出され
る空燃比が目標空燃比に対してリッチであるかリーンで
あるか、換言すれば、三元触媒10の直前の酸素濃度が理
論空燃比相当レベルよりも少ないか又は多いかを判別す
る。
【００２２】但し、前記酸素センサ22の上流側に二次空
気が供給される構成であるから、サブ酸素センサ22で検
出される酸素濃度は、機関吸入混合気の空燃比を表すも
のではなく、三元触媒10に取り込まれる機関排気と二次
空気との混合気体中の酸素濃度が理論空燃比相当レベル
であるか否かを示すものである。例えば空燃比フィード
バック制御を行う運転条件以外に移行して、空燃比が理
論空燃比よりもリッチ側に設定されるようになると、排
気中の酸素濃度が低下するから、サブ酸素センサ22で検
出される酸素濃度は理論空燃比相当レベルよりも低くな
って、このときには、リッチ判定されてステップ３から
ステップ４へ進む。
気が供給される構成であるから、サブ酸素センサ22で検
出される酸素濃度は、機関吸入混合気の空燃比を表すも
のではなく、三元触媒10に取り込まれる機関排気と二次
空気との混合気体中の酸素濃度が理論空燃比相当レベル
であるか否かを示すものである。例えば空燃比フィード
バック制御を行う運転条件以外に移行して、空燃比が理
論空燃比よりもリッチ側に設定されるようになると、排
気中の酸素濃度が低下するから、サブ酸素センサ22で検
出される酸素濃度は理論空燃比相当レベルよりも低くな
って、このときには、リッチ判定されてステップ３から
ステップ４へ進む。
【００２３】ステップ４では、予め吸入空気流量Ｑに対
応して二次空気量（ＥＡＩ量）の増量補正分αを記憶し
たマップから、現在の吸入空気流量Ｑに対応する増量補
正分αのデータを検索して求める。このように、そのと
きの吸入空気流量Ｑに基づいてフィードバック制御の操
作量としての前記増量補正分αを可変設定すれば、フィ
ードバック制御の応答性の確保と、オーバーシュートの
抑止とを図れるものである。
応して二次空気量（ＥＡＩ量）の増量補正分αを記憶し
たマップから、現在の吸入空気流量Ｑに対応する増量補
正分αのデータを検索して求める。このように、そのと
きの吸入空気流量Ｑに基づいてフィードバック制御の操
作量としての前記増量補正分αを可変設定すれば、フィ
ードバック制御の応答性の確保と、オーバーシュートの
抑止とを図れるものである。
【００２４】そして、次のステップ５では、前回までの
二次空気量の設定に対して、前記ステップ４で検索され
た増量補正分αを加算することで、二次空気量の増量補
正を行い、この増量補正された二次空気量に相当するデ
ューティ比の信号をコントロールバルブ21に送る。従っ
て、ベース空燃比がリッチ側に設定され、排気中の酸素
濃度が低下したときには、サブ酸素センサ22により検出
される酸素濃度が理論空燃比に相当するレベルよりも低
い状態（リッチ検出状態）が逆転するまでの間、前記ス
テップ５における増量補正が継続され、二次空気量は所
定量ずつ段階的に増量される。
二次空気量の設定に対して、前記ステップ４で検索され
た増量補正分αを加算することで、二次空気量の増量補
正を行い、この増量補正された二次空気量に相当するデ
ューティ比の信号をコントロールバルブ21に送る。従っ
て、ベース空燃比がリッチ側に設定され、排気中の酸素
濃度が低下したときには、サブ酸素センサ22により検出
される酸素濃度が理論空燃比に相当するレベルよりも低
い状態（リッチ検出状態）が逆転するまでの間、前記ス
テップ５における増量補正が継続され、二次空気量は所
定量ずつ段階的に増量される。
【００２５】そして、二次空気量の増量によって触媒10
直前における酸素濃度が理論空燃比相当レベルを越える
ようになると、今度は、ステップ３でサブ酸素センサ22
により検出される酸素濃度が理論空燃比に相当するレベ
ルよりも高い状態（リーン状態）が検出されるようにな
って、ステップ３からステップ６へ進むようになる。ス
テップ６では、前記ステップ４と同様に、予め吸入空気
流量Ｑに対応して二次空気量（ＥＡＩ量）の減量補正分
βを記憶したマップから、現在の吸入空気流量Ｑに対応
する減量補正分βのデータを検索して求める。
直前における酸素濃度が理論空燃比相当レベルを越える
ようになると、今度は、ステップ３でサブ酸素センサ22
により検出される酸素濃度が理論空燃比に相当するレベ
ルよりも高い状態（リーン状態）が検出されるようにな
って、ステップ３からステップ６へ進むようになる。ス
テップ６では、前記ステップ４と同様に、予め吸入空気
流量Ｑに対応して二次空気量（ＥＡＩ量）の減量補正分
βを記憶したマップから、現在の吸入空気流量Ｑに対応
する減量補正分βのデータを検索して求める。
【００２６】そして、次のステップ７では、前回までの
二次空気量の設定から、前記ステップ４で検索された減
量補正分βを減算することで、二次空気量の減量補正を
行い、この減量補正された二次空気量に相当するデュー
ティ比の信号をコントロールバルブ21に送る。このよう
にして、サブ酸素センサ22で検出される酸素濃度を、理
論空燃比に相当するレベルに近づけるように（センサ22
出力を理論空燃比相当の目標値に近づけるように）二次
空気量をフィードバック制御すれば、空燃比フィードバ
ック制御がオープン制御となって、空燃比設定が理論空
燃比よりもリッチ側になっても、三元触媒10に取り込ま
れる排気中の酸素濃度を理論空燃比に制御されていると
きと同じに保って、触媒10内における酸化・還元反応を
良好に保つことができるようになる。
二次空気量の設定から、前記ステップ４で検索された減
量補正分βを減算することで、二次空気量の減量補正を
行い、この減量補正された二次空気量に相当するデュー
ティ比の信号をコントロールバルブ21に送る。このよう
にして、サブ酸素センサ22で検出される酸素濃度を、理
論空燃比に相当するレベルに近づけるように（センサ22
出力を理論空燃比相当の目標値に近づけるように）二次
空気量をフィードバック制御すれば、空燃比フィードバ
ック制御がオープン制御となって、空燃比設定が理論空
燃比よりもリッチ側になっても、三元触媒10に取り込ま
れる排気中の酸素濃度を理論空燃比に制御されていると
きと同じに保って、触媒10内における酸化・還元反応を
良好に保つことができるようになる。
【００２７】また、特に空燃比がリッチ化される始動時
において、前記二次空気の供給によってＨＣ，ＣＯの酸
化燃焼が促進され、かかる燃焼熱によって触媒10を速や
かに活性化温度にまで上昇させることができるようにな
り、始動直後から触媒10を活性化させて排気性状を改善
できるようになる。ここで、空燃比フィードバック制御
のオープン制御中に空燃比がリーン側に設定される場合
もあり得るが、この場合、機関排気中の酸素濃度が理論
空燃比に相当するレベルよりも高いから、ステップ７で
の二次空気量の減少補正を繰り返すことによって、二次
空気量がゼロに制御される。これは、空燃比が理論空燃
比よりもリーンであるときには、ＨＣ，ＣＯを酸化させ
るために必要な酸素が必要充分にあり、二次空気の供給
によって酸素を補充することは、排気空燃比をリーン化
させてＮＯｘの還元作用を更に悪化させる結果となって
しまうためである。
において、前記二次空気の供給によってＨＣ，ＣＯの酸
化燃焼が促進され、かかる燃焼熱によって触媒10を速や
かに活性化温度にまで上昇させることができるようにな
り、始動直後から触媒10を活性化させて排気性状を改善
できるようになる。ここで、空燃比フィードバック制御
のオープン制御中に空燃比がリーン側に設定される場合
もあり得るが、この場合、機関排気中の酸素濃度が理論
空燃比に相当するレベルよりも高いから、ステップ７で
の二次空気量の減少補正を繰り返すことによって、二次
空気量がゼロに制御される。これは、空燃比が理論空燃
比よりもリーンであるときには、ＨＣ，ＣＯを酸化させ
るために必要な酸素が必要充分にあり、二次空気の供給
によって酸素を補充することは、排気空燃比をリーン化
させてＮＯｘの還元作用を更に悪化させる結果となって
しまうためである。
【００２８】上記実施例では、酸素センサ16を備え、こ
の酸素センサ16で検出される空燃比に基づいて空燃比の
フィードバック制御を行う機能を有する構成であった
が、かかる空燃比フィードバック制御機能を備えないも
のであっても良い。また、空燃比フィードバック制御を
行う場合であっても、本実施例のように、フィードバッ
ク制御がオープン制御になっているときにのみ、サブ酸
素センサ22に基づいて二次空気を供給制御する構成であ
れば、酸素センサ16を省略し、サブ酸素センサ22のみを
備える構成とすることもできる。
の酸素センサ16で検出される空燃比に基づいて空燃比の
フィードバック制御を行う機能を有する構成であった
が、かかる空燃比フィードバック制御機能を備えないも
のであっても良い。また、空燃比フィードバック制御を
行う場合であっても、本実施例のように、フィードバッ
ク制御がオープン制御になっているときにのみ、サブ酸
素センサ22に基づいて二次空気を供給制御する構成であ
れば、酸素センサ16を省略し、サブ酸素センサ22のみを
備える構成とすることもできる。
【００２９】また、上記のような二次空気量のフィード
バック制御の結果を学習し、かかる学習値をその運転条
件における初期値として二次空気量のフィードバック制
御を行わせるよう構成しても良い。更に、本実施例で
は、二次空気量のフィードバック制御の目標であるサブ
酸素センサ22の出力目標値を理論空燃比に相当する値と
したが、設定空燃比の状態や機関温度などの運転条件な
どによって目標を変化させるようにしても良い。
バック制御の結果を学習し、かかる学習値をその運転条
件における初期値として二次空気量のフィードバック制
御を行わせるよう構成しても良い。更に、本実施例で
は、二次空気量のフィードバック制御の目標であるサブ
酸素センサ22の出力目標値を理論空燃比に相当する値と
したが、設定空燃比の状態や機関温度などの運転条件な
どによって目標を変化させるようにしても良い。
【００３０】また、本実施例では、酸素センサ16を用い
た空燃比フィードバック制御中は、二次空気の供給を停
止させるようにしたが、空燃比フィードバック制御中で
あっても、加速増量の不適合などによって空燃比が理論
空燃比よりも大きくリッチ化することがあるため、空燃
比フィードバック制御中であっても、サブ酸素センサ22
の出力に基づいて二次空気量をフィードバック制御させ
るようにしても良い。
た空燃比フィードバック制御中は、二次空気の供給を停
止させるようにしたが、空燃比フィードバック制御中で
あっても、加速増量の不適合などによって空燃比が理論
空燃比よりも大きくリッチ化することがあるため、空燃
比フィードバック制御中であっても、サブ酸素センサ22
の出力に基づいて二次空気量をフィードバック制御させ
るようにしても良い。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、二
次空気量の供給による排気中の酸素濃度の変化を酸素セ
ンサで検出しつつ二次空気量をフィードバック制御する
ようにしたので、適切な二次空気の供給によりＣＯ，Ｈ
Ｃの酸化を促進させ、始動時の触媒温度の速やかな上昇
と、ＣＯ，ＨＣの低減を図ることができるという効果が
ある。また、二次空気量をフィードバック制御するとき
に、機関の吸入空気量に応じて操作量を変化させるよう
にしたので、フィードバック制御の応答性を確保できる
と共に、制御のオーバーシュートを抑止できるという効
果がある。
次空気量の供給による排気中の酸素濃度の変化を酸素セ
ンサで検出しつつ二次空気量をフィードバック制御する
ようにしたので、適切な二次空気の供給によりＣＯ，Ｈ
Ｃの酸化を促進させ、始動時の触媒温度の速やかな上昇
と、ＣＯ，ＨＣの低減を図ることができるという効果が
ある。また、二次空気量をフィードバック制御するとき
に、機関の吸入空気量に応じて操作量を変化させるよう
にしたので、フィードバック制御の応答性を確保できる
と共に、制御のオーバーシュートを抑止できるという効
果がある。
【図１】本発明の基本構成を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施例を示すシステム概略図。
【図３】二次空気量のフィードバック制御内容を示すフ
ローチャート。
ローチャート。
【図４】空燃比と排気成分濃度との関係を示す線図。
【図５】空燃比と三元触媒における転化率との関係を示
す線図。
す線図。
１ 機関
６ 燃料噴射弁
９ 排気ダクト
10 三元触媒
12 コントロールユニット
13 エアフローメータ
14 クランク角センサ
16 酸素センサ
17 ＥＡＩパイプ
18 サブエアクリーナ
19 エアポンプ
20 プレッシャレギュレータ
21 コントロールバルブ
22 サブ酸素センサ
Claims (2)
- 【請求項１】機関の排気通路に配設されて機関排気を浄
化する触媒と、 該触媒の上流側の排気通路に配設されて排気中の酸素濃
度に感応して出力値が変化する酸素センサと、 前記酸素センサの上流側の排気通路に供給する二次空気
量を調整する二次空気量調整手段と、 前記酸素センサの出力値を所定の目標値に近づけるよう
に前記二次空気量調整手段により調整される二次空気量
をフィードバック制御する二次空気量制御手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の二次空
気制御装置。 - 【請求項２】機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検
出手段と、 該吸入空気量検出手段で検出された吸入空気量に応じて
前記二次空気量制御手段における二次空気量の増減操作
量を変化させる操作量増減手段と、 を設けたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の二
次空気制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3172656A JPH0518234A (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | 内燃機関の二次空気制御装置 |
| US07/911,628 US5285639A (en) | 1991-07-12 | 1992-07-10 | Method and system for controlling secondary air for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3172656A JPH0518234A (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | 内燃機関の二次空気制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0518234A true JPH0518234A (ja) | 1993-01-26 |
Family
ID=15945945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3172656A Pending JPH0518234A (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | 内燃機関の二次空気制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5285639A (ja) |
| JP (1) | JPH0518234A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009074397A (ja) * | 2007-09-19 | 2009-04-09 | Hitachi Ltd | 内燃機関の空燃比制御装置 |
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| AU2003262823A1 (en) * | 2002-08-22 | 2004-03-11 | Westerbeke Corporation | Emissions control |
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|---|---|
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