JPH09209801A - 空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】排気管のバイパス通路に補助触媒を設けた内燃
機関において、空燃比センサの耐久性を確保しつつ空燃
比フィードバック制御を行うことが可能な空燃比制御装
置を提供する。 【解決手段】排気管の主通路に主触媒１０を設け、主触
媒１０の上流側にあって主触媒１０をバイパスする通路
に補助触媒１１を設け、エンジンの運転状態に応じて通
路を切り換え、各触媒１０，１１の上流側にそれぞれ空
燃比センサ１２，１３を設け通路の切換状態に応じて空
燃比フィードバック制御に用いる空燃比センサ１２，１
３を選択可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の空燃比制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】触媒コンバータの早期活性化と耐久性向
上を図り、排気エミッション性能の向上を実現する方法
として、内燃機関の排気通路に主触媒コンバータを設
け、主触媒コンバータより上流側の排気通路を主排気通
路と主排気通路をバイパスするバイパス通路に分岐さ
せ、バイパス通路に設けた補助触媒コンバータと、内燃
機関の運転状態に応じてバイパス通路を切り換えるバイ
パス通路切換手段を用いたものが知られている。特公平
7−83035号公報によればさらに補助触媒の活性状態に応
じて二次空気の導入と点火時期の補正を行うものが公知
である。また、触媒コンバータ上流に設けた空燃比セン
サの出力に応じて内燃機関への供給空燃比を目標値にフ
ィードバックする空燃比フィードバック制御について
も、従来から一般的に行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】排気管のバイパス通路
に補助触媒をもつシステムでバイパス通路の開閉状態に
かかわらず空燃比フィードバック制御を実行するには、
空燃比センサをバイパス通路ではなく主通路に設ける必
要がある。この場合、空燃比センサの位置は排気通路が
バイパスする前の位置またはバイパス通路が主排気通路
に合流したあとの主触媒の前のどちらかとなる。しか
し、バイパス前の位置では高回転，高負荷時に高温の排
気ガスにさらされるため空燃比センサの耐久性に問題が
あり、また、主触媒の前の位置とした場合にはバイパス
通路が開いている時には補助触媒を通過した後の排気ガ
スによりフィードバック制御を行うため、内燃機関から
排出される排気ガスを直接検出できず正常なフィードバ
ックを行えないという問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では上述の問題に
対応するため、主触媒コンバータ，補助触媒コンバータ
それぞれの上流に空燃比センサを設置し、バイパス通路
開の時には補助触媒上流の空燃比センサを用い、パイパ
ス通路閉の時には主触媒上流の空燃比センサを用いて空
燃比フィードバック制御を行う構成とした。

【０００５】バイパス通路の開閉状態に応じて使用する
空燃比センサを選択するため、バイパス通路開の時には
バイパス通路の補助触媒上流の空燃比センサを用いるた
め空燃比フィードバック制御を精度よく行うことがで
き、バイパス通路閉の時には主通路の主触媒上流の空燃
比センサを用いることにより排気ポートから空燃比セン
サまでの距離を長くできるため空燃比センサの耐久性を
確保しつつ空燃比フィードバック制御を実行することが
可能となる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明による空燃比制御装
置について図示の実施例により説明する。

【０００７】図２は本発明の適用対象となる自動車用内
燃機関の電子制御燃料噴射装置の一例を示したもので、
１は内燃機関、２は空気入り口部、３はエアクリーナ、
４は絞り弁、５は吸気流量計測用の空気流量計（ＡＦ
Ｍ）、６はスロットルセンサ、７はサージタンク、８は
インテークマニホールド、９は燃料噴射弁（インジェク
タ）、１０は主触媒コンバータ、１１は補助触媒コンバ
ータ、１２は第一酸素センサ、１３は第二酸素センサ、
１４はバイパス通路切換弁、１５はコントロールユニッ
ト、１６はバイパス通路、１７は主排気通路である。

【０００８】吸入空気は、エアクリーナ３の入り口部２
から入り、吸入空気を検出する空気流量計５，空気流量
を制御する絞り弁４を通りサージタンク７に入る。ここ
で空気は、内燃機関１の各シリンダに直通するインテー
クマニホールド８により分配され、内燃機関１のシリン
ダ内に入る。

【０００９】この時、空気流量計５からは、吸入空気量
を検出した信号が出力され、コントロールユニット１５
に入力される。

【００１０】一方、燃料は、図示しない燃料タンクから
燃料ポンプで吸引，加圧され、インテークマニホールド
８に設けられた燃料噴射弁９に供給され、コントロール
ユニット１５からの噴射信号に応じて燃料が噴射され
る。この時、燃料噴射弁９に作用する燃料圧力は、図示
しない燃料調圧弁で調圧されるが、このため、燃料調圧
弁はインテークマニホールド８の負圧を導入して、燃料
圧力とインテークマニホールド８内の圧力差を常時一定
に保持する働きをする。

【００１１】また、絞り弁４の開度はスロットルセンサ
６で検出され、絞り弁開度を表わす信号がコントロール
ユニット１５に入力される。

【００１２】さらに、エンジン回転数の検出や燃料噴射
時期，点火時期を制御するための基準信号が、図示しな
いカム角センサより発生しコントロールユニット１５に
入力される。

【００１３】内燃機関１の温度は、図示しない水温セン
サによって検出され、コントロールユニット１５に入力
される。

【００１４】コントロールユニット１５は、エンジン状
態信号（空気流量計７，スロットルセンサ８，カム角セ
ンサ，水温センサ）に応じて、最適燃料量を演算し、燃
料噴射弁９を駆動し、内燃機関１へ燃料を供給する。同
様に点火時期についても、図示しないイグナイタへの通
電により、点火コイルを通して、点火が行われる。

【００１５】シリンダ内で燃焼した排気ガスは、バイパ
ス通路切換弁１４が閉の場合は主排気通路１７を通り、
主触媒コンバータ１０内を通過した後大気中に排出され
る。また、バイパス通路切換弁１４が開の場合はバイパ
ス通路１６を通り補助触媒コンバータ１１内を通過した
後主触媒コンバータ１０内を通過し、その後、大気中に
排出される。

【００１６】図３は本発明の一実施例におけるコントロ
ールユニット１５の内部構成を示したもので、MPU100と
読み書き自由なRAM101，読みだし専用のＲＯＭ，入出力
を制御するI／OLSI103は、それぞれ、バス１０４，１０
５，１０６で連結され、データのやりとりが行われる。
MPU100は、エンジン状態を示す信号を、I／OLSI103から
バス１０６を通して受取り、ROM102に記憶された処理内
容を、順次呼び出して、所定の計算を行った後各アクチ
ュエータ（インジェクタ９，イグナイタ，補助空気バル
ブ）への駆動信号を、再びＩ／ＯＬＳＩを通して供給す
る。

【００１７】つぎに、本発明を構成する制御ブロック図
（図１）の詳細について説明する。バイパス通路切換の
制御フローを図４に示す。ステップ１００１で主触媒コ
ンバータの温度検出を行い、次のステップ１００２で主
触媒コンバータの温度が所定の活性化温度に達したかど
うかを判定し、活性化温度に達したならばステップ１０
０３に進む。ステップ１００３ではバイパス通路を閉と
してフローを終了する。ステップ１００２で活性化温度
に達していない場合にはステップ１００４に進みバイパ
ス通路を開としてフローを終了する。なお、本フローで
はバイパス通路切換条件として主触媒コンバータの温度
を用いたが、これに替えてエンジン始動後の時間，エン
ジン水温，エンジン回転速度または負荷の内の一つまた
はこれらの組み合わせとすることも可能である。

【００１８】つぎに、インジェクタ駆動パルス幅Ｔｉ算
出の制御フローを図５に示す。ステップ１１０１で数１
で算出される基本パルス幅Ｔｐを算出する。

【００１９】

【数１】 Ｔｐ＝Ｋｉｎｊ×Ｑａ／Ｎｅ …（数１） Ｔｐ：基本パルス幅 Ｋｉｎｊ：インジェクタ噴射量補正係数 Ｑａ：吸入空気量 Ｎｅ：エンジン回転数 つぎに、１１０２で各種補正係数ＣＯＥＦを演算する。
ＣＯＥＦはエンジン水温に応じて算出する水温補正係
数，エンジン回転数及び負荷に応じて算出する空燃比補
正係数，始動後の時間に応じて算出する始動後補正係数
により構成される。なお、これら補正係数は予めＲＯＭ
に記憶したデータから各パラメータに応じた値を検索し
て算出する。ステップ１１０３では空燃比フィードバッ
ク制御で算出したαを読み込み、ステップ１１０４でα
の学習補正係数であるＬαを読み込む。つぎにステップ
１１０５でインジェクタの無効パルス幅Ｔｓを読み込
み、ステップ１１０６でこれら算出値によりＴｉの算出
を行い図示しない噴射レジスタに算出値をセットしてフ
ローを終了する。また、所定の噴射タイミングになると
噴射レジスタにセットしたデータ分のインジェクタ噴射
パルスを出力する。

【００２０】つぎに、図６に空燃比センサ選択フローを
示す。ステップ１２０１ではバイパス通路が閉か否かを
判定し、バイパス通路が閉の場合はステップ１２０２に
進む。ステップ１２０２では、第一酸素センサの出力で
あるＶＯ２１をサンプリングし、ステップ１２０３で後
述の空燃比フィードバック制御に用いるパラメータであ
るＶＯ２にＶＯ２１を書き込みフローを終了する。ま
た、ステップ１２０１でバイパス通路が閉でない場合は
ステップ１２０４に進み、第二酸素センサの出力である
ＶＯ２２をサンプリングする。つぎのステップ１２０５
ではＶＯ２にVO22を書き込みフローを終了する。

【００２１】つぎに、図７に空燃比フィードバック制御
のフローを示す。ステップ１３０１において図４でサン
プリングされた酸素センサが活性化しているか否かの判
定を行い活性化している場合はステップ１３０２に進
み、活性化していない場合はフローを終了する。ステッ
プ１３０２ではＶＯ２を読みだし、ステップ１３０３で
は空燃比がリッチ（濃い）であるかリーン（薄い）であ
るかを判定するためのスライスレベル（ＳＬ）を算出す
る。つぎに、ステップ１３０４でＶＯ２がＳＬより大か
どうかを判定する。ＳＬより大でない場合（空燃比がリ
ーンである場合）はステップ１３０５に進み、前回の本
フロー実行時もリーンであったか否かを判定する。前回
もリーンであった場合はステップ１３０６に進み、空燃
比補正係数αにリーン時積分制御分Ｉｌを加算してフロ
ーを終了する。ステップ１３０５において前回がリーン
でなかった場合はステップ１３０７に進みαにリーン時
比例制御分Ｐｌを加算して本フローを終了する。ステッ
プ１３０４でＶＯ２がＳＬより大である場合（空燃比が
リッチである場合）はステップ１３０８に進み前回の本
フロー実行時もリッチであったか否かを判定する。前回
もリッチであった場合はステップ１３０９に進みαから
リッチ時積分制御分Ｉｒを減算してフローを終了する。
ステップ１３０８で前回がリッチでなかった場合はステ
ップ１３１０に進みリッチ時比例制御分Ｐｒを減算して
フローを終了する。

【００２２】また、図７でステップ１３０１の後にバイ
パス通路切換直後か否かを判定し、切換直後である場合
はフローを終了し、切換直後でない場合はステップ１３
０２に進むステップを追加する構成としても良い。

【００２３】

【発明の効果】バイパス通路開の時にはバイパス通路の
補助触媒上流の空燃比センサを用いるため空燃比フィー
ドバック制御を精度よく行うことができ、バイパス通路
閉の時には主通路の主触媒上流の空燃比センサを用いる
ことにより排気ポートから空燃比センサまでの距離を長
くでき空燃比センサの耐久性を確保することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による空燃比制御装置のブロック図。

【図２】本発明による空燃比制御装置の一実施例におけ
るシステムの系統図。

【図３】本発明による空燃比制御装置の一実施例におけ
るコントロールユニットの内部のブロック図。

【図４】本発明による空燃比制御装置の一実施例におけ
るバイパス通路切換手段のフローチャート。

【図５】本発明による空燃比制御装置の一実施例におけ
るインジェクタ駆動パルス幅の算出フローチャート。

【図６】本発明による空燃比制御装置の一実施例におけ
る空燃比センサ選択手段のフローチャート。

【図７】本発明による空燃比制御装置の一実施例におけ
る空燃比フィードバック制御のフローチャート。

【符号の説明】

１…エンジン本体、９…インジェクタ、１０…主触媒コ
ンバータ、１１…補助触媒コンバータ、１２…第一空燃
比センサ、１３…第二空燃比センサ、１４…バイパス通
路切換弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８Ｈ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の排気管の主通路に設けた主触媒
   と、前記主触媒の上流側に前記主通路から分岐したバイ
   パス通路と、前記バイパス通路に設けた補助触媒と、前
   記内燃機関の運転状態に応じて前記バイパス通路の開閉
   状態を決定するバイパス通路制御手段と、前記バイパス
   通路制御手段に応じて前記バイパス通路を開閉するバイ
   パス通路切換手段とを備え、前記内燃機関の空燃比を検
   出する空燃比検出手段により検出した空燃比に応じて内
   燃機関に供給される混合気の空燃比を目標値にフィード
   バック制御する空燃比制御手段を持ち、前記主触媒の上
   流側の主通路に第一の空燃比検出手段，前記補助触媒の
   上流側のバイパス通路に第二の空燃比検出手段をそれぞ
   れ設け、前記バイパス通路制御手段の結果に応じて前記
   空燃比検出手段の一方を選択し、選択した空燃比検出手
   段を用いて前記空燃比制御手段を実行することを特徴と
   する内燃機関の空燃比制御装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の前記バイパス通路の切換
   時には所定時間空燃比フィードバック制御を停止する空
   燃比制御装置。