JPH09310635A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents
内燃機関の空燃比制御装置Info
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- JPH09310635A JPH09310635A JP12489596A JP12489596A JPH09310635A JP H09310635 A JPH09310635 A JP H09310635A JP 12489596 A JP12489596 A JP 12489596A JP 12489596 A JP12489596 A JP 12489596A JP H09310635 A JPH09310635 A JP H09310635A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
- F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
- F02D41/0295—Control according to the amount of oxygen that is stored on the exhaust gas treating apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
- F02D2200/0814—Oxygen storage amount
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 O2 ストレージ量を精度よく推定し、その結
果に基づきO2 ストレージ量が常に目標値近傍になるよ
うに吸入空燃比を制御すること。 【解決手段】 現在のO2 ストレージ量O2(n)は、
理論空燃比であればO2ストレージ量は変化しないので
前回の値O2(n−1)とし、リ−ンの場合はKO2 ×
{Ga×(ΔA/F)/(A/F)}で計算したO2 ス
トレージ量の変化量を前回のO2 ストレージ量であるO
2(n−1)に加算し、リッチの場合はKO2 ×{Ga
×(ΔA/F)/k/(A/F)}で計算したO2 スト
レージ量の変化量を加算する。O2(n)と目標O2 ス
トレージ量O2REFと比較して、その結果に応じて、
基本燃料噴射時間TAUBを増減補正したものを実行燃
料噴射時間TAUとする。
果に基づきO2 ストレージ量が常に目標値近傍になるよ
うに吸入空燃比を制御すること。 【解決手段】 現在のO2 ストレージ量O2(n)は、
理論空燃比であればO2ストレージ量は変化しないので
前回の値O2(n−1)とし、リ−ンの場合はKO2 ×
{Ga×(ΔA/F)/(A/F)}で計算したO2 ス
トレージ量の変化量を前回のO2 ストレージ量であるO
2(n−1)に加算し、リッチの場合はKO2 ×{Ga
×(ΔA/F)/k/(A/F)}で計算したO2 スト
レージ量の変化量を加算する。O2(n)と目標O2 ス
トレージ量O2REFと比較して、その結果に応じて、
基本燃料噴射時間TAUBを増減補正したものを実行燃
料噴射時間TAUとする。
Description
【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。
御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の排気通路に三元触媒を配設
し、三元触媒より上流の排気通路に配設した空燃比セン
サにより排気ガスの空燃比を検出し、排気ガスの空燃比
の理論空燃比からの偏差ΔA/Fに基づいて三元触媒に
貯蔵されるO2 ストレージ量を推定し、このO2 ストレ
ージ量の推定値が目標値(例えば、三元触媒の有する最
大O2 ストレージ量の半分程度)となるように吸入空燃
比を制御する内燃機関が公知である(特開平6−249
028号公報参照)。上記の装置においては排気ガスの
空燃比の理論空燃比からの偏差ΔA/Fが等しければリ
ーンの時に三元触媒に吸着される酸素量と、リッチの時
に三元触媒から脱離する酸素量が等しいとしてO2 スト
レージ量を推定している。
し、三元触媒より上流の排気通路に配設した空燃比セン
サにより排気ガスの空燃比を検出し、排気ガスの空燃比
の理論空燃比からの偏差ΔA/Fに基づいて三元触媒に
貯蔵されるO2 ストレージ量を推定し、このO2 ストレ
ージ量の推定値が目標値(例えば、三元触媒の有する最
大O2 ストレージ量の半分程度)となるように吸入空燃
比を制御する内燃機関が公知である(特開平6−249
028号公報参照)。上記の装置においては排気ガスの
空燃比の理論空燃比からの偏差ΔA/Fが等しければリ
ーンの時に三元触媒に吸着される酸素量と、リッチの時
に三元触媒から脱離する酸素量が等しいとしてO2 スト
レージ量を推定している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、実際には、
三元触媒に酸素が吸着する吸着速度よりも三元触媒から
酸素が脱離する脱離速度は小さく、すなわち、三元触媒
に酸素が吸着するのに要する時間よりも三元触媒から酸
素が脱離するのに要する時間が長い。したがって、ΔA
/Fが等しくても単位時間当たりの脱離量は吸着量より
も少なく、その結果、O2 ストレージ量が目標値よりも
多くなり、必要以上の酸素が吸着され、リーンの排気ガ
スが触媒に流入した場合にこれを十分に浄化することが
できずエミッションが悪化するという問題がある。
三元触媒に酸素が吸着する吸着速度よりも三元触媒から
酸素が脱離する脱離速度は小さく、すなわち、三元触媒
に酸素が吸着するのに要する時間よりも三元触媒から酸
素が脱離するのに要する時間が長い。したがって、ΔA
/Fが等しくても単位時間当たりの脱離量は吸着量より
も少なく、その結果、O2 ストレージ量が目標値よりも
多くなり、必要以上の酸素が吸着され、リーンの排気ガ
スが触媒に流入した場合にこれを十分に浄化することが
できずエミッションが悪化するという問題がある。
【0004】本発明は上記問題に鑑み、O2 ストレージ
量を精度よく推定し、その結果に基づき三元触媒に貯蔵
されるO2 ストレージ量が常に目標値近傍になるように
吸入空燃比を制御する空燃比制御装置を提供することを
目的とする。
量を精度よく推定し、その結果に基づき三元触媒に貯蔵
されるO2 ストレージ量が常に目標値近傍になるように
吸入空燃比を制御する空燃比制御装置を提供することを
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明によれ
ば、内燃機関の排気通路に配設されたO2 ストレージ作
用を有する三元触媒と、前記三元触媒より上流の排気通
路に配設され排気ガス空燃比を検出する空燃比センサ
と、前記空燃比センサの出力に基づいて排気ガス空燃比
の理論空燃比からの偏差を算出する空燃比偏差算出手段
と、前記空燃比偏差算出手段が算出した理論空燃比から
の偏差に基づいて三元触媒に貯蔵されるO2ストレージ
量を推定するO2 ストレージ量推定手段と、前記O2 ス
トレージ量推定手段が推定したO2 ストレージ量が予め
定めた目標値となるように吸入空燃比を制御する吸入空
燃比制御手段とを具備し、前記O2 ストレージ量推定手
段は、排気ガス空燃比がリーンの時に前記理論空燃比か
らの偏差に応じた変化度合いでO2 ストレージ量を増加
せしめるとともに、排気ガス空燃比がリッチの時に前記
理論空燃比からの偏差に応じた変化度合いでO2 ストレ
ージ量を減少せしめ、かつ、排気ガス空燃比がリーンの
時とリッチの時で前記理論空燃比からの偏差に対する変
化度合いを異ならせ、リッチの時はリーンの時に比べて
変化度合いを小さくしてO2 ストレージ量を推定する内
燃機関の空燃比制御装置が提供される。
ば、内燃機関の排気通路に配設されたO2 ストレージ作
用を有する三元触媒と、前記三元触媒より上流の排気通
路に配設され排気ガス空燃比を検出する空燃比センサ
と、前記空燃比センサの出力に基づいて排気ガス空燃比
の理論空燃比からの偏差を算出する空燃比偏差算出手段
と、前記空燃比偏差算出手段が算出した理論空燃比から
の偏差に基づいて三元触媒に貯蔵されるO2ストレージ
量を推定するO2 ストレージ量推定手段と、前記O2 ス
トレージ量推定手段が推定したO2 ストレージ量が予め
定めた目標値となるように吸入空燃比を制御する吸入空
燃比制御手段とを具備し、前記O2 ストレージ量推定手
段は、排気ガス空燃比がリーンの時に前記理論空燃比か
らの偏差に応じた変化度合いでO2 ストレージ量を増加
せしめるとともに、排気ガス空燃比がリッチの時に前記
理論空燃比からの偏差に応じた変化度合いでO2 ストレ
ージ量を減少せしめ、かつ、排気ガス空燃比がリーンの
時とリッチの時で前記理論空燃比からの偏差に対する変
化度合いを異ならせ、リッチの時はリーンの時に比べて
変化度合いを小さくしてO2 ストレージ量を推定する内
燃機関の空燃比制御装置が提供される。
【0006】この様に構成された内燃機関の空燃比制御
装置では、前記O2 ストレージ量推定手段によって、排
気ガス空燃比がリーンの時はO2 ストレージ量が速やか
に増加するようにO2 ストレージ量を推定し、排気ガス
空燃比がリッチの時はO2 ストレージ量が緩やかに減少
するようにO2 ストレージ量を推定し、実際の三元触媒
におけるO2 ストレージ量の変化に合致したO2 ストレ
ージ量の推定がおこなわれる。そして吸入空燃比制御手
段によって、上記O2 ストレージ量が目標O2ストレー
ジ量になるように吸入混合気の空燃比が制御される。
装置では、前記O2 ストレージ量推定手段によって、排
気ガス空燃比がリーンの時はO2 ストレージ量が速やか
に増加するようにO2 ストレージ量を推定し、排気ガス
空燃比がリッチの時はO2 ストレージ量が緩やかに減少
するようにO2 ストレージ量を推定し、実際の三元触媒
におけるO2 ストレージ量の変化に合致したO2 ストレ
ージ量の推定がおこなわれる。そして吸入空燃比制御手
段によって、上記O2 ストレージ量が目標O2ストレー
ジ量になるように吸入混合気の空燃比が制御される。
【0007】請求項2の発明によれば、請求項1に発明
にさらに前記三元触媒の温度を検出する触媒温度検出手
段を備え、前記O2 ストレージ量推定手段は、触媒温度
に応じて排気ガス空燃比がリッチの時とリーンの時との
変化度合いの差を変化せしめてO2 ストレージ量を推定
する内燃機関の空燃比制御装置が提供される。
にさらに前記三元触媒の温度を検出する触媒温度検出手
段を備え、前記O2 ストレージ量推定手段は、触媒温度
に応じて排気ガス空燃比がリッチの時とリーンの時との
変化度合いの差を変化せしめてO2 ストレージ量を推定
する内燃機関の空燃比制御装置が提供される。
【0008】この様に構成された内燃機関の空燃比制御
装置では、前記O2 ストレージ量推定手段によって、さ
らに触媒の温度に応じたO2 ストレージ量の変化度合い
の差が実際に即するように加味されてO2 ストレージ量
が推定される。
装置では、前記O2 ストレージ量推定手段によって、さ
らに触媒の温度に応じたO2 ストレージ量の変化度合い
の差が実際に即するように加味されてO2 ストレージ量
が推定される。
【0009】
【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実
施の形態を説明する。図1は、本発明を自動車用内燃機
関に適用した場合の実施の形態の全体の構成を概略的に
示す図である。図1において、1は内燃機関本体、2a
は機関1の各気筒の吸気ポートに接続された吸気マニホ
ールド、11は各気筒の排気ポートに接続された排気マ
ニホールドをそれぞれ示している。
施の形態を説明する。図1は、本発明を自動車用内燃機
関に適用した場合の実施の形態の全体の構成を概略的に
示す図である。図1において、1は内燃機関本体、2a
は機関1の各気筒の吸気ポートに接続された吸気マニホ
ールド、11は各気筒の排気ポートに接続された排気マ
ニホールドをそれぞれ示している。
【0010】吸気マニホールド2aは共通のサージタン
ク2bを介して吸気通路2に接続されている。3は機関
1の吸入空気量を検出するエアフローメータである。エ
アフローメータ3は、例えばポテンショメータを内蔵し
た可動ベーン式のものが使用され、吸入空気量に比例し
た電圧信号を発生する。また、吸気通路2には運転者の
アクセルペダルの操作量に応じた開度をとるスロットル
弁16が設けられ、さらにスロットル弁16近傍にはス
ロットル弁16が全閉時にアイドル状態信号を発生する
アイドルスイッチ17が設けられている。
ク2bを介して吸気通路2に接続されている。3は機関
1の吸入空気量を検出するエアフローメータである。エ
アフローメータ3は、例えばポテンショメータを内蔵し
た可動ベーン式のものが使用され、吸入空気量に比例し
た電圧信号を発生する。また、吸気通路2には運転者の
アクセルペダルの操作量に応じた開度をとるスロットル
弁16が設けられ、さらにスロットル弁16近傍にはス
ロットル弁16が全閉時にアイドル状態信号を発生する
アイドルスイッチ17が設けられている。
【0011】7は吸気マニホールド2aの各気筒の吸気
ポート近傍に配置された燃料噴射弁である。燃料噴射弁
7は、後述するエンジンコントロールユニット(以下E
CUという)10からの信号に応じて開弁し、加圧燃料
を各気筒の吸気ポート毎に噴射する。燃料噴射弁7から
の燃料噴射制御については後述する。排気マニホールド
11は共通の排気管を介して触媒コンバータ12に接続
されている。触媒コンバータ12は三元触媒を内蔵し排
気中のHC,CO,NOX の3成分を同時に浄化するこ
とができる。また、触媒コンバータ12の上流側、すな
わち排気マニホールド11の集合部には排気の空燃比に
応じた電圧信号を発生する空燃比センサ13が、触媒コ
ンバータ12の下流側排気管14には排気空燃比が理論
空燃比に対してリーン側かリッチ側かに応じて異なる出
力電圧を発生するO2 センサ15が配設されている。な
お、このO2 センサ15は触媒の劣化判定のためのもの
であって、本願発明において必ずしも必要ではない。
ポート近傍に配置された燃料噴射弁である。燃料噴射弁
7は、後述するエンジンコントロールユニット(以下E
CUという)10からの信号に応じて開弁し、加圧燃料
を各気筒の吸気ポート毎に噴射する。燃料噴射弁7から
の燃料噴射制御については後述する。排気マニホールド
11は共通の排気管を介して触媒コンバータ12に接続
されている。触媒コンバータ12は三元触媒を内蔵し排
気中のHC,CO,NOX の3成分を同時に浄化するこ
とができる。また、触媒コンバータ12の上流側、すな
わち排気マニホールド11の集合部には排気の空燃比に
応じた電圧信号を発生する空燃比センサ13が、触媒コ
ンバータ12の下流側排気管14には排気空燃比が理論
空燃比に対してリーン側かリッチ側かに応じて異なる出
力電圧を発生するO2 センサ15が配設されている。な
お、このO2 センサ15は触媒の劣化判定のためのもの
であって、本願発明において必ずしも必要ではない。
【0012】さらに、機関1の点火ディストリビュータ
4には、それぞれ機関クランク軸の一定回転毎にパルス
信号を発生する2つのクランク角センサ5、6が設けら
れている。本実施の形態では、クランク角センサ5は例
えば特定気筒が圧縮上死点に到達する毎に(すなわち7
20°CA毎に)基準位置検出用パルス信号を出力し、
クランク角センサ6は例えば30°CA毎にクランク回
転角検出用のパルス信号を出力する。
4には、それぞれ機関クランク軸の一定回転毎にパルス
信号を発生する2つのクランク角センサ5、6が設けら
れている。本実施の形態では、クランク角センサ5は例
えば特定気筒が圧縮上死点に到達する毎に(すなわち7
20°CA毎に)基準位置検出用パルス信号を出力し、
クランク角センサ6は例えば30°CA毎にクランク回
転角検出用のパルス信号を出力する。
【0013】また、機関1のシリンダブロックのウォー
タジャケット8には機関冷却水温度に応じたアナログ電
圧を出力する冷却水温度センサ9が設けられている。E
CU10は、例えば、入出力インターフェイス102、
CPU103,ROM104,RAM105を相互に双
方向性バスで接続した公知のデジタルコンピュータとさ
れ、さらにAD変換器101、電源に直接接続され機関
イグニッションスィッチがOFFの状態でも記憶内容を
保持可能なバックアップRAM106、クロック発生回
路107等を備えている。
タジャケット8には機関冷却水温度に応じたアナログ電
圧を出力する冷却水温度センサ9が設けられている。E
CU10は、例えば、入出力インターフェイス102、
CPU103,ROM104,RAM105を相互に双
方向性バスで接続した公知のデジタルコンピュータとさ
れ、さらにAD変換器101、電源に直接接続され機関
イグニッションスィッチがOFFの状態でも記憶内容を
保持可能なバックアップRAM106、クロック発生回
路107等を備えている。
【0014】ECU10は、後述する空燃比制御をとも
なう機関の燃料噴射制御の他、点火時期制御等をおこな
う。これらの制御を実行するために、ECU10にはA
D変換器101を介してエアフローメータ3からの機関
吸入空気量信号、冷却水温度センサ9からの冷却水温度
信号、空燃比センサ13からの空燃比信号、O2 センサ
15からのリッチ、リーン信号がそれぞれ入力されてい
る他、入出力インターフェイス102を介してクランク
角センサ5、6からのパルス信号、アイドルスィッチ1
7からのアイドル信号等が入力されている。
なう機関の燃料噴射制御の他、点火時期制御等をおこな
う。これらの制御を実行するために、ECU10にはA
D変換器101を介してエアフローメータ3からの機関
吸入空気量信号、冷却水温度センサ9からの冷却水温度
信号、空燃比センサ13からの空燃比信号、O2 センサ
15からのリッチ、リーン信号がそれぞれ入力されてい
る他、入出力インターフェイス102を介してクランク
角センサ5、6からのパルス信号、アイドルスィッチ1
7からのアイドル信号等が入力されている。
【0015】なお、機関吸入空気量信号、冷却水温度信
号は、一定クランク時間毎に実行されるAD変換ルーチ
ンによって取り込まれ、RAM105の所定領域にそれ
ぞれ機関吸入空気量データQ、冷却水温度データTHW
として格納される。また、クランク角センサ6のパルス
信号が入力する毎に、そのパルス間隔から図示しないル
ーチンにより機関回転速度が算出され、RAM105の
所定領域に機関回転数データNeとして格納される。
号は、一定クランク時間毎に実行されるAD変換ルーチ
ンによって取り込まれ、RAM105の所定領域にそれ
ぞれ機関吸入空気量データQ、冷却水温度データTHW
として格納される。また、クランク角センサ6のパルス
信号が入力する毎に、そのパルス間隔から図示しないル
ーチンにより機関回転速度が算出され、RAM105の
所定領域に機関回転数データNeとして格納される。
【0016】一方、ECU10は入出力インターフェイ
ス回路102を介して燃料噴射弁7に接続され、燃料噴
射弁7からの燃料噴射を制御している。図1に108、
109、110で示したのは、それぞれ燃料噴射弁7の
燃料噴射時間を制御するための、ダウンカウンタ、フリ
ップフロップ、駆動回路である。すなわち、後述するル
ーチンにおいて実行燃料噴射時間TAUが算出されると
実行燃料噴射時間TAUがダウンカウンタ108にプリ
セットされるとともに、フリップフロップ109がセッ
トされ、駆動回路110が燃料噴射弁7の駆動信号を出
力する。これにより燃料噴射弁7は開弁し燃料噴射が開
始される。ダウンカウンタ108はクロック107のク
ロック信号を計数してプリセットされた時間が経過する
とフリップフロップ109がセットされるため、駆動回
路は燃料噴射弁7の駆動信号を停止し、燃料噴射弁7は
閉弁する。したがって、演算された実行燃料噴射時間T
AUに想当する時間だけ燃料噴射弁7が開弁し、実行燃
料噴射時間TAUに相当する量の燃料が燃料噴射弁7か
ら機関1に噴射されることになる。
ス回路102を介して燃料噴射弁7に接続され、燃料噴
射弁7からの燃料噴射を制御している。図1に108、
109、110で示したのは、それぞれ燃料噴射弁7の
燃料噴射時間を制御するための、ダウンカウンタ、フリ
ップフロップ、駆動回路である。すなわち、後述するル
ーチンにおいて実行燃料噴射時間TAUが算出されると
実行燃料噴射時間TAUがダウンカウンタ108にプリ
セットされるとともに、フリップフロップ109がセッ
トされ、駆動回路110が燃料噴射弁7の駆動信号を出
力する。これにより燃料噴射弁7は開弁し燃料噴射が開
始される。ダウンカウンタ108はクロック107のク
ロック信号を計数してプリセットされた時間が経過する
とフリップフロップ109がセットされるため、駆動回
路は燃料噴射弁7の駆動信号を停止し、燃料噴射弁7は
閉弁する。したがって、演算された実行燃料噴射時間T
AUに想当する時間だけ燃料噴射弁7が開弁し、実行燃
料噴射時間TAUに相当する量の燃料が燃料噴射弁7か
ら機関1に噴射されることになる。
【0017】上記の実行燃料噴射時間TAUは、運転条
件に応じ算出された基本燃料噴射時間を後述するよう
に、O2 ストレージ量が予め定められた目標値となるよ
うに補正して求められる。図2はその基本燃料噴射量時
間を演算するルーチンのフローチャートである、本ルー
チンは、ECU10により一定クランク角毎(例えば3
60°CA毎)に実行される。すなわち、図2のルーチ
ンでは、吸入空気量データQ、回転数データNeをRA
M105の所定領域から読み込み(ステップ201)、
機関1回転当たりの吸入空気量Q/Neを算出する(ス
テップ202)とともに、基本燃料噴射時間TAUBを
下式により算出する(ステップ203)。 TAUB=α×Q/Ne ここで、基本燃料噴射時間TAUBは燃焼室に供給され
る混合気を理論空燃比とするために必要とされる燃料噴
射量であり、αは定数である。
件に応じ算出された基本燃料噴射時間を後述するよう
に、O2 ストレージ量が予め定められた目標値となるよ
うに補正して求められる。図2はその基本燃料噴射量時
間を演算するルーチンのフローチャートである、本ルー
チンは、ECU10により一定クランク角毎(例えば3
60°CA毎)に実行される。すなわち、図2のルーチ
ンでは、吸入空気量データQ、回転数データNeをRA
M105の所定領域から読み込み(ステップ201)、
機関1回転当たりの吸入空気量Q/Neを算出する(ス
テップ202)とともに、基本燃料噴射時間TAUBを
下式により算出する(ステップ203)。 TAUB=α×Q/Ne ここで、基本燃料噴射時間TAUBは燃焼室に供給され
る混合気を理論空燃比とするために必要とされる燃料噴
射量であり、αは定数である。
【0018】次に、O2 ストレージ量が目標値となるよ
うに補正する制御について説明するが、始めに、その制
御の前提となる触媒のO2 ストレージ作用について説明
する。本発明に使用される触媒はセリア(Ce O2)等の
O2 を吸蔵する成分が含まれており、入ガス(触媒コン
バータに流入する排気ガス)が理論空燃比よりもリッチ
だと吸蔵されていたO2 を放出して排気ガス中の完全燃
焼していないHC、COを酸化して出ガス(触媒コンバ
ータから流出する排気ガス)を理論空燃比にし、逆に、
入ガスが理論空燃比よりもリーンだと排気ガス中の余剰
のO2 を吸蔵して出ガスを理論空燃比にする。
うに補正する制御について説明するが、始めに、その制
御の前提となる触媒のO2 ストレージ作用について説明
する。本発明に使用される触媒はセリア(Ce O2)等の
O2 を吸蔵する成分が含まれており、入ガス(触媒コン
バータに流入する排気ガス)が理論空燃比よりもリッチ
だと吸蔵されていたO2 を放出して排気ガス中の完全燃
焼していないHC、COを酸化して出ガス(触媒コンバ
ータから流出する排気ガス)を理論空燃比にし、逆に、
入ガスが理論空燃比よりもリーンだと排気ガス中の余剰
のO2 を吸蔵して出ガスを理論空燃比にする。
【0019】図3は上記の作用を説明する図である。図
3のT1の部分においてはO2 の吸着飽和によりO2 ス
トレージ作用が生じず、入ガスの空燃比と出ガスの空燃
比は同じとなっているが、図中T2の部分ではO2 スト
レージ作用により入ガスが理論空燃比よりもリッチだが
出ガスは理論空燃比にされ、その後、T3の部分では吸
蔵されていたO2 が全て放出されO2 ストレージ作用が
生じず、図中T4の部分ではO2 ストレージ作用により
入ガスが理論空燃比よりもリーンだが出ガスは理論空燃
比にされる。O2 ストレージ作用が生じなければ、T
2、T4の部分も、T1、T3の部分と同じように入ガ
スの空燃比と出ガスの空燃比は同じになるのに対して、
T2、T4の部分が理論空燃比になるのでO2 ストレー
ジ作用によって排気ガスの浄化が向上する。
3のT1の部分においてはO2 の吸着飽和によりO2 ス
トレージ作用が生じず、入ガスの空燃比と出ガスの空燃
比は同じとなっているが、図中T2の部分ではO2 スト
レージ作用により入ガスが理論空燃比よりもリッチだが
出ガスは理論空燃比にされ、その後、T3の部分では吸
蔵されていたO2 が全て放出されO2 ストレージ作用が
生じず、図中T4の部分ではO2 ストレージ作用により
入ガスが理論空燃比よりもリーンだが出ガスは理論空燃
比にされる。O2 ストレージ作用が生じなければ、T
2、T4の部分も、T1、T3の部分と同じように入ガ
スの空燃比と出ガスの空燃比は同じになるのに対して、
T2、T4の部分が理論空燃比になるのでO2 ストレー
ジ作用によって排気ガスの浄化が向上する。
【0020】そこで、O2 ストレージ作用を有効に利用
するためにO2 ストレージ量を推定し、例えば、触媒の
最大O2 ストレージ能力の半分前後のO2 が常に触媒に
吸蔵されるように、機関1で燃焼せしめられる吸入混合
気の空燃比を制御する方法が開発されている。ここで、
O2 ストレージ量をその最大O2 ストレージ能力の半分
前後にする制御をおこなうのは、急激な外乱(リッチ、
リーン側とも)が発生すると、理論空燃比からずれた空
燃比の排気ガスが触媒に入ることになるが、その場合に
上記触媒のO2 ストレージ作用(O2 の吸着、脱離)で
カバーし、触媒の出ガスレベルでエミッションの悪化を
防ぐためである。
するためにO2 ストレージ量を推定し、例えば、触媒の
最大O2 ストレージ能力の半分前後のO2 が常に触媒に
吸蔵されるように、機関1で燃焼せしめられる吸入混合
気の空燃比を制御する方法が開発されている。ここで、
O2 ストレージ量をその最大O2 ストレージ能力の半分
前後にする制御をおこなうのは、急激な外乱(リッチ、
リーン側とも)が発生すると、理論空燃比からずれた空
燃比の排気ガスが触媒に入ることになるが、その場合に
上記触媒のO2 ストレージ作用(O2 の吸着、脱離)で
カバーし、触媒の出ガスレベルでエミッションの悪化を
防ぐためである。
【0021】そして、従来の技術ではその制御は以下の
ようにおこなわれていた。すなわち、図4において時刻
t0で触媒内に所定のO2 が吸着されている、例えば、
前記のように最大O2 ストレージ能力の半分前後のO2
が吸着されているとすると、外乱により図4において入
ガスにAで示すリーンの状態が発生した場合に、それに
対応して吸着するO2 の量が増えるので所定のO2 吸着
量に戻すために、面積Aと同じだけ入ガスにBで示され
るリッチ状態が現出するように吸入混合気を調整してい
た。
ようにおこなわれていた。すなわち、図4において時刻
t0で触媒内に所定のO2 が吸着されている、例えば、
前記のように最大O2 ストレージ能力の半分前後のO2
が吸着されているとすると、外乱により図4において入
ガスにAで示すリーンの状態が発生した場合に、それに
対応して吸着するO2 の量が増えるので所定のO2 吸着
量に戻すために、面積Aと同じだけ入ガスにBで示され
るリッチ状態が現出するように吸入混合気を調整してい
た。
【0022】よって従来技術ではO2 ストレージ量は入
ガスの空燃比がリッチの場合もリーンの場合も以下の式
で推定していた。 O2 ストレージ量 =KO2 ×∫{Ga×(ΔA/F)/(A/F)}×Δt…(1) ただし、 KO2 :空気中の酸素濃度割合、 Ga :吸入空気量(g/s)、 ΔA/F:入ガスの空燃比の理論空燃比からの偏差、 A/F :理論空燃比 である。
ガスの空燃比がリッチの場合もリーンの場合も以下の式
で推定していた。 O2 ストレージ量 =KO2 ×∫{Ga×(ΔA/F)/(A/F)}×Δt…(1) ただし、 KO2 :空気中の酸素濃度割合、 Ga :吸入空気量(g/s)、 ΔA/F:入ガスの空燃比の理論空燃比からの偏差、 A/F :理論空燃比 である。
【0023】ところが、実際には、O2 の脱離速度は吸
着速度よりも小さいために上記のようにAで示すリーン
の状態が発生した場合に、入ガスにそれと同じ面積のリ
ッチ状態を生じせしめただけでは吸着量が所定量よりも
増えてしまう。その結果、リーンの排気ガスが流入して
きたときに触媒内に吸着できるO2 量の余裕が少なくな
り、O2 の吸着飽和を引き起こして、排気ガスがリーン
のまま排出されてしまうという問題がある。
着速度よりも小さいために上記のようにAで示すリーン
の状態が発生した場合に、入ガスにそれと同じ面積のリ
ッチ状態を生じせしめただけでは吸着量が所定量よりも
増えてしまう。その結果、リーンの排気ガスが流入して
きたときに触媒内に吸着できるO2 量の余裕が少なくな
り、O2 の吸着飽和を引き起こして、排気ガスがリーン
のまま排出されてしまうという問題がある。
【0024】そこで本発明においては、図5に示される
ようにリーンの面積よりもリッチの面積が大きくなるよ
うにしてO2 ストレージ量が予め定められた目標値(例
えば、最大O2 ストレージ量の半分程度)となるように
する。すなわち、B’=kA(k≧1.0)となるよう
にする。なお、触媒温度によっても、O2 ストレージ能
力は異なり、吸着速度と脱離速度の差も異なり、触媒温
度が低いほどその差も大きくなるので、図6に示される
ように、触媒温度を間接的に検出して、すなわち、触媒
温度が低くなる低回転、低負荷ほどkの値が大きくなる
ようにしたマップを有して、このマップにしたがって選
択したkを利用している。ただし、触媒温度を直接検出
するとともに、触媒温度に対応したkをマップに記憶し
ておいてそれを利用するようにしてもよい。
ようにリーンの面積よりもリッチの面積が大きくなるよ
うにしてO2 ストレージ量が予め定められた目標値(例
えば、最大O2 ストレージ量の半分程度)となるように
する。すなわち、B’=kA(k≧1.0)となるよう
にする。なお、触媒温度によっても、O2 ストレージ能
力は異なり、吸着速度と脱離速度の差も異なり、触媒温
度が低いほどその差も大きくなるので、図6に示される
ように、触媒温度を間接的に検出して、すなわち、触媒
温度が低くなる低回転、低負荷ほどkの値が大きくなる
ようにしたマップを有して、このマップにしたがって選
択したkを利用している。ただし、触媒温度を直接検出
するとともに、触媒温度に対応したkをマップに記憶し
ておいてそれを利用するようにしてもよい。
【0025】したがって、本願発明では、O2 ストレー
ジ量の推定は、下記のように空燃比により分類しておこ
なわれる。 (I)リーンの場合(ΔA/F>0) O2 ストレージ量 =KO2 ×∫{Ga×(ΔA/F)/(A/F)}×Δt…(2) (II)リッチの場合(ΔA/F<0) O2 ストレージ量 =KO2 ×∫{Ga×(ΔA/F)/k/(A/F)}×Δt…(3) ただし、kは前に説明した値である。 (III)理論空燃比の場合(ΔA/F=0) O2 ストレージ量を変更せず。
ジ量の推定は、下記のように空燃比により分類しておこ
なわれる。 (I)リーンの場合(ΔA/F>0) O2 ストレージ量 =KO2 ×∫{Ga×(ΔA/F)/(A/F)}×Δt…(2) (II)リッチの場合(ΔA/F<0) O2 ストレージ量 =KO2 ×∫{Ga×(ΔA/F)/k/(A/F)}×Δt…(3) ただし、kは前に説明した値である。 (III)理論空燃比の場合(ΔA/F=0) O2 ストレージ量を変更せず。
【0026】図7に示すのが上記に基づいて現在のO2
ストレージ量であるO2(n)を推定するフローチャー
トであって定時間割り込みルーチン内で実行される。そ
こで、必要なパラメータであるkを読み込むとともに、
空燃比センサ13からの空燃比信号に基づき排気ガス空
燃比の理論空燃比からの偏差ΔA/Fを計算し(ステッ
プ71〜72)、この偏差ΔA/Fから排気ガス空燃比
が理論空燃比かどうかを判断し、理論空燃比であればO
2 ストレージ量は変化しないので前回のO2 ストレージ
量であるO2(n−1)のままにして終了し、理論空燃
比でなければ、同様に排気ガス空燃比がリッチかリーン
かを判断し、リ−ンの場合は前述の式(2)に基づき計
算したO2 ストレージ量の変化量、すなわち、KO2 ×
Ga×(ΔA/F)/(A/F)を前回のO2 ストレー
ジ量であるO2(n−1)に加算して終了し、リッチの
場合は前述の式(3)に基づき計算したO2 ストレージ
量の変化量、すなわち、KO2 ×Ga×(ΔA/F)/
k/(A/F)を前回のO2 ストレージ量であるO2
(n−1)に加算して終了する(ステップ73〜7
7)。したがって、リッチの場合、実際の触媒において
はO2 ストレージ量は脱離速度が吸着速度よりも遅く増
大する速度に比べゆっくりした速度で減少していくが、
上記の推定計算においても、前述の式(3)に基づいて
いることから、リーンの場合のO2 ストレージ量の増加
させる速度よりもリッチの場合のO2 ストレージ量の増
加させる速度よりも、リッチの場合のO2 ストレージ量
の減少させる速度が小さく、実際の変化に即している。
ストレージ量であるO2(n)を推定するフローチャー
トであって定時間割り込みルーチン内で実行される。そ
こで、必要なパラメータであるkを読み込むとともに、
空燃比センサ13からの空燃比信号に基づき排気ガス空
燃比の理論空燃比からの偏差ΔA/Fを計算し(ステッ
プ71〜72)、この偏差ΔA/Fから排気ガス空燃比
が理論空燃比かどうかを判断し、理論空燃比であればO
2 ストレージ量は変化しないので前回のO2 ストレージ
量であるO2(n−1)のままにして終了し、理論空燃
比でなければ、同様に排気ガス空燃比がリッチかリーン
かを判断し、リ−ンの場合は前述の式(2)に基づき計
算したO2 ストレージ量の変化量、すなわち、KO2 ×
Ga×(ΔA/F)/(A/F)を前回のO2 ストレー
ジ量であるO2(n−1)に加算して終了し、リッチの
場合は前述の式(3)に基づき計算したO2 ストレージ
量の変化量、すなわち、KO2 ×Ga×(ΔA/F)/
k/(A/F)を前回のO2 ストレージ量であるO2
(n−1)に加算して終了する(ステップ73〜7
7)。したがって、リッチの場合、実際の触媒において
はO2 ストレージ量は脱離速度が吸着速度よりも遅く増
大する速度に比べゆっくりした速度で減少していくが、
上記の推定計算においても、前述の式(3)に基づいて
いることから、リーンの場合のO2 ストレージ量の増加
させる速度よりもリッチの場合のO2 ストレージ量の増
加させる速度よりも、リッチの場合のO2 ストレージ量
の減少させる速度が小さく、実際の変化に即している。
【0027】次に、図8に示すのは上記において計算さ
れた現在のO2 ストレージ量であるO2(n)が目標と
するO2 ストレージ量となるように、すなわち、予め定
められた目標O2 ストレージ量であるO2REFとを比
較し、O2(n)とO2REFが異なる場合に、基本燃
料噴射時間TAU(図2参照)に補正を加えるルーチン
のフローチャートである。
れた現在のO2 ストレージ量であるO2(n)が目標と
するO2 ストレージ量となるように、すなわち、予め定
められた目標O2 ストレージ量であるO2REFとを比
較し、O2(n)とO2REFが異なる場合に、基本燃
料噴射時間TAU(図2参照)に補正を加えるルーチン
のフローチャートである。
【0028】まず、必要なパラメータを読み込み(ステ
ップ81)、目標O2 ストレージ量O2REFと現在の
O2 ストレージ量O2(n)を比較する(ステップ8
2,84)。ここで、目標O2 ストレージ量O2REF
は前述したように、例えば、最大O2 ストレージ量の半
分というように予め定めた値である。そして、O2RE
F=O2(n)であれば基本燃料噴射時間TAUBをそ
のまま実行燃料噴射時間TAUにし(ステップ83)、
O2REF>O2(n)であれば目標O2 ストレージ量
O2REFに対してO2 ストレージ量が不足していてさ
らにO2 を吸着させることが要求されているのであるか
らリーンの排気ガスが形成されるように基本燃料噴射時
間TAUBにKL(KL<1で、例えば、理論空燃比を
14.5として14.25/14.5など)を乗じたも
のを実行燃料噴射時間TAUとし(ステップ85)、O
2REF<O2(n)であれば目標O2ストレージ量O
2REFに対してO2 ストレージ量が超過していてさら
にO2 を脱離させることが要求されているのであるから
リッチの排気ガスが形成されるように基本燃料噴射時間
TAUBにKR(KR>1で、例えば、理論空燃比を1
4.5として14.75/14.5など)を乗じたもの
を実行燃料噴射時間TAUとする(ステップ86)。
ップ81)、目標O2 ストレージ量O2REFと現在の
O2 ストレージ量O2(n)を比較する(ステップ8
2,84)。ここで、目標O2 ストレージ量O2REF
は前述したように、例えば、最大O2 ストレージ量の半
分というように予め定めた値である。そして、O2RE
F=O2(n)であれば基本燃料噴射時間TAUBをそ
のまま実行燃料噴射時間TAUにし(ステップ83)、
O2REF>O2(n)であれば目標O2 ストレージ量
O2REFに対してO2 ストレージ量が不足していてさ
らにO2 を吸着させることが要求されているのであるか
らリーンの排気ガスが形成されるように基本燃料噴射時
間TAUBにKL(KL<1で、例えば、理論空燃比を
14.5として14.25/14.5など)を乗じたも
のを実行燃料噴射時間TAUとし(ステップ85)、O
2REF<O2(n)であれば目標O2ストレージ量O
2REFに対してO2 ストレージ量が超過していてさら
にO2 を脱離させることが要求されているのであるから
リッチの排気ガスが形成されるように基本燃料噴射時間
TAUBにKR(KR>1で、例えば、理論空燃比を1
4.5として14.75/14.5など)を乗じたもの
を実行燃料噴射時間TAUとする(ステップ86)。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、O2 ストレージ量が目
標値になるように吸入空燃比を補正するのに際して、O
2 ストレージ量は直接計測できないので推定をおこなう
が、その推定を、実際の触媒におけるO2 ストレージ量
の変化に合うようにリーン時のO2 ストレージ量の増加
速度よりもリッチ時のO2 ストレージ量の減少速度が小
さくなるようにしたので、O2 ストレージ量の推定精度
が向上しすなわち制御精度が向上し、排気エミッション
の向上が得られる。
標値になるように吸入空燃比を補正するのに際して、O
2 ストレージ量は直接計測できないので推定をおこなう
が、その推定を、実際の触媒におけるO2 ストレージ量
の変化に合うようにリーン時のO2 ストレージ量の増加
速度よりもリッチ時のO2 ストレージ量の減少速度が小
さくなるようにしたので、O2 ストレージ量の推定精度
が向上しすなわち制御精度が向上し、排気エミッション
の向上が得られる。
【図1】本発明を自動車用内燃機関に適用した実施の形
態の構成を示す図である。
態の構成を示す図である。
【図2】基本燃料噴射時間を演算するルーチンのフロー
チャートである。
チャートである。
【図3】O2 ストレージ作用を利用した空燃比制御の概
念を説明する図である。
念を説明する図である。
【図4】従来技術のO2 ストレージ量維持の制御の概念
を説明する図である。
を説明する図である。
【図5】本発明のO2 ストレージ量維持の制御の概念を
説明する図である。
説明する図である。
【図6】係数kの運転条件に対する変化を示すマップで
ある。
ある。
【図7】O2 ストレージ量を計算するルーチンのフロー
チャートである。
チャートである。
【図8】O2 ストレージ量が目標値になるように基本燃
料噴射時間を補正するルーチンのフローチャートであ
る。
料噴射時間を補正するルーチンのフローチャートであ
る。
1…内燃機関本体 10…ECU(エンジンコントロールユニット) 12…触媒コンバータ 13…空燃比センサ
Claims (2)
- 【請求項1】 内燃機関の排気通路に配設されたO2 ス
トレージ作用を有する三元触媒と、 前記三元触媒より上流の排気通路に配設され排気ガス空
燃比を検出する空燃比センサと、 前記空燃比センサの出力に基づいて排気ガス空燃比の理
論空燃比からの偏差を算出する空燃比偏差算出手段と、 前記空燃比偏差算出手段が算出した理論空燃比からの偏
差に基づいて三元触媒に貯蔵されるO2 ストレージ量を
推定するO2 ストレージ量推定手段と、 前記O2 ストレージ量推定手段が推定したO2 ストレー
ジ量が予め定めた目標値となるように吸入空燃比を制御
する吸入空燃比制御手段とを具備し、 前記O2 ストレージ量推定手段は、排気ガス空燃比がリ
ーンの時に前記理論空燃比からの偏差に応じた変化度合
いでO2 ストレージ量を増加せしめるとともに、排気ガ
ス空燃比がリッチの時に前記理論空燃比からの偏差に応
じた変化度合いでO2 ストレージ量を減少せしめ、 かつ、排気ガス空燃比がリーンの時とリッチの時で前記
理論空燃比からの偏差に対する変化度合いを異ならせ、
リッチの時はリーンの時に比べて変化度合いを小さくし
てO2 ストレージ量を推定することを特徴とする内燃機
関の空燃比制御装置。 - 【請求項2】 さらに前記三元触媒の温度を検出する触
媒温度検出手段を備え、前記O2 ストレージ量推定手段
は、触媒温度に応じて排気ガス空燃比がリッチの時とリ
ーンの時との変化度合いの差を変化せしめてO2 ストレ
ージ量を推定することを特徴とする請求項1に記載の内
燃機関の空燃比制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12489596A JPH09310635A (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12489596A JPH09310635A (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09310635A true JPH09310635A (ja) | 1997-12-02 |
Family
ID=14896767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12489596A Pending JPH09310635A (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09310635A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6282889B1 (en) | 1999-03-03 | 2001-09-04 | Nissan Motor Co., Ltd. | Air/fuel ration control system of internal combustion engine |
| US6314724B1 (en) | 1999-11-30 | 2001-11-13 | Nissan Motor Co., Ltd. | Air-fuel ratio controller and method of controlling air-fuel ratio |
| JP2002081339A (ja) * | 2000-06-20 | 2002-03-22 | Denso Corp | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| DE10103772A1 (de) * | 2001-01-27 | 2002-09-05 | Omg Ag & Co Kg | Verfahren zum Betreiben eines Dreiweg-Katalysators, welcher eine Sauerstoff speichernde Komponente enthält |
| US6481201B2 (en) | 2000-06-26 | 2002-11-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Air-fuel ratio control apparatus of internal combustion engine |
| DE10066194B4 (de) * | 1999-03-03 | 2005-12-08 | Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama | Brennkraftmaschine und Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine |
-
1996
- 1996-05-20 JP JP12489596A patent/JPH09310635A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6282889B1 (en) | 1999-03-03 | 2001-09-04 | Nissan Motor Co., Ltd. | Air/fuel ration control system of internal combustion engine |
| DE10066194B4 (de) * | 1999-03-03 | 2005-12-08 | Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama | Brennkraftmaschine und Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine |
| US6314724B1 (en) | 1999-11-30 | 2001-11-13 | Nissan Motor Co., Ltd. | Air-fuel ratio controller and method of controlling air-fuel ratio |
| JP2002081339A (ja) * | 2000-06-20 | 2002-03-22 | Denso Corp | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| US6481201B2 (en) | 2000-06-26 | 2002-11-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Air-fuel ratio control apparatus of internal combustion engine |
| US6901744B2 (en) | 2000-06-26 | 2005-06-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Air-fuel ratio control apparatus of internal combustion engine |
| DE10103772A1 (de) * | 2001-01-27 | 2002-09-05 | Omg Ag & Co Kg | Verfahren zum Betreiben eines Dreiweg-Katalysators, welcher eine Sauerstoff speichernde Komponente enthält |
| DE10103772C2 (de) * | 2001-01-27 | 2003-05-08 | Omg Ag & Co Kg | Verfahren zum Betreiben eines Dreiweg-Katalysators, welcher eine Sauerstoff speichernde Komponente enthält |
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