JPH11117791A - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents

Air-fuel ratio control device for internal combustion engine

Info

Publication number
JPH11117791A
JPH11117791A JP27913397A JP27913397A JPH11117791A JP H11117791 A JPH11117791 A JP H11117791A JP 27913397 A JP27913397 A JP 27913397A JP 27913397 A JP27913397 A JP 27913397A JP H11117791 A JPH11117791 A JP H11117791A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel ratio
air
rich
time
nox
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP27913397A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4161390B2 (en
Inventor
Yukihiro Yamashita
山下  幸宏
Shigenori Isomura
磯村  重則
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP27913397A priority Critical patent/JP4161390B2/en
Priority to US09/166,937 priority patent/US6148612A/en
Priority to DE69841504T priority patent/DE69841504D1/en
Priority to EP98119231A priority patent/EP0908613B1/en
Priority to KR1019980042728A priority patent/KR100306873B1/en
Publication of JPH11117791A publication Critical patent/JPH11117791A/en
Priority to US09/668,636 priority patent/US6263668B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4161390B2 publication Critical patent/JP4161390B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y02T10/42
    • Y02T10/47

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】リーン燃焼を実施すると共にNOx 触媒の浄化
能力を回復させるべく一時的にリッチ燃焼を行わせる空
燃比制御装置において、リッチ燃焼を最適なる時間にて
実施し、燃費の改善やトルク変動の抑制を図る。 【解決手段】エンジン排気管3には、リーン空燃比の状
態下でNOx を吸蔵すると共に、リッチ空燃比の状態下
で前記吸蔵したNOx をCOやHCで還元し放出するN
Ox 触媒19が配設されている。ECU30内のCPU
31は、エンジン1に供給する混合気の目標空燃比を理
論空燃比よりもリーン側に設定し、その目標空燃比に基
づいてリーン燃焼を行わせる。また、CPU31は、エ
ンジン運転状態とNOx 触媒19によるNOx 浄化率と
に応じてリッチ燃焼のためのリッチ時間を設定する。こ
のとき、NOx 触媒19による所望のNOx 浄化率が得
られる範囲内で、最短のリッチ時間が設定される。
(57) [PROBLEMS] To provide an air-fuel ratio control device that performs lean combustion and temporarily performs rich combustion in order to restore the purifying ability of a NOx catalyst, and performs rich combustion at an optimal time to reduce fuel consumption. To improve torque and suppress torque fluctuations. An engine exhaust pipe (3) stores NOx under a lean air-fuel ratio state and reduces and releases the stored NOx with CO and HC under a rich air-fuel ratio state.
An Ox catalyst 19 is provided. CPU in ECU 30
31 sets the target air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine 1 leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and performs lean combustion based on the target air-fuel ratio. Further, the CPU 31 sets a rich time for rich combustion according to the engine operating state and the NOx purification rate by the NOx catalyst 19. At this time, the shortest rich time is set within a range in which a desired NOx purification rate by the NOx catalyst 19 can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、空燃比リーン領域
でのリーン燃焼を行わせる内燃機関の空燃比制御装置で
あって、リーン燃焼時に発生する排ガス中の窒素酸化物
(NOx )を浄化するためのNOx 吸蔵還元型触媒を有
する内燃機関の空燃比制御装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine that performs lean combustion in an air-fuel ratio lean region, and purifies nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas generated during lean combustion. For controlling the air-fuel ratio of an internal combustion engine having a NOx storage-reduction catalyst.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年における内燃機関の空燃比制御装置
では、燃費改善を図るべく理論空燃比よりもリーン側で
燃料を燃焼させる、いわゆるリーンバーン制御を実施す
る技術が多用化されつつある。こうしたリーン燃焼を行
わせる場合、内燃機関から排出される排ガスにはNOx
が多く含まれ、このNOx を浄化するためのリーンNO
x 触媒が必要となる。例えば特許番号第2600492
号公報の「内燃機関の排気浄化装置」には、排ガスの空
燃比がリーンである時にNOx を吸収すると共に、排ガ
スの酸素濃度が低下された時に、すなわちリッチ化され
た時に前記吸収したNOx を放出するNOx 吸収剤(N
Ox 吸蔵還元型触媒)が開示されている。
2. Description of the Related Art In recent years, in an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, a technique of performing so-called lean burn control, in which fuel is burned on a lean side from a stoichiometric air-fuel ratio, in order to improve fuel efficiency, is being used frequently. When performing such lean combustion, NOx is contained in exhaust gas discharged from the internal combustion engine.
And the lean NO for purifying this NOx
x Catalyst is required. For example, Patent No. 2600492
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-197706 absorbs NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, and absorbs the absorbed NOx when the oxygen concentration of the exhaust gas is reduced, that is, when the exhaust gas is enriched. NOx absorbent (N
Ox storage reduction catalysts).

【0003】また一方、リーン燃焼時に発生するNOx
をNOx 触媒にて吸収するシステムでは、NOx 触媒で
NOx が飽和状態になるとNOx 浄化能力が限界に達す
る。そのため、NOx 触媒の浄化能力を回復させてNO
x の排出を抑制すべく一時的にリッチ燃焼を行わせるよ
うにした技術が知られている。
On the other hand, NOx generated during lean combustion
In a system where NOx is absorbed by the NOx catalyst, the NOx purification capacity reaches a limit when NOx is saturated by the NOx catalyst. Therefore, the purification ability of the NOx catalyst is restored and NO
There is known a technique in which rich combustion is temporarily performed to suppress the emission of x.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来技術
では、リーン燃焼からリッチ燃焼に切り換える際におい
て、触媒付近の空燃比が直ぐにはリッチに切り換わらな
い。そのため、リッチ時間を長めに設定し、排気通路内
の雰囲気がリーンからリッチに移行する時間をも見込ん
だ時間でリッチ燃焼を継続させる必要があった。かかる
場合、リッチ燃焼が継続されると、過多に噴射量が増量
されてしまい燃費の悪化が懸念される。また、リッチ燃
焼時には、リーン燃焼時に比べてエンジン発生トルクが
増大する。そのため、リッチ時間が長引くと回転変動が
大きくなり、ドライバビリティが悪化するという問題が
生じる。
However, in the above prior art, when switching from lean combustion to rich combustion, the air-fuel ratio near the catalyst does not immediately switch to rich. Therefore, it is necessary to set the rich time to be longer, and to continue rich combustion in a time that allows for the time when the atmosphere in the exhaust passage shifts from lean to rich. In such a case, if the rich combustion is continued, the injection amount is excessively increased, and there is a concern that fuel consumption may deteriorate. Further, at the time of the rich combustion, the engine generated torque increases as compared with the time of the lean combustion. Therefore, if the rich time is prolonged, the fluctuation of the rotation becomes large, causing a problem that the drivability is deteriorated.

【0005】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであって、その目的とするところは、リーン燃焼を実
施すると共にNOx 触媒の浄化能力を回復させるべく一
時的にリッチ燃焼を行わせる空燃比制御装置において、
リッチ燃焼を最適なる時間にて実施し、燃費の改善やト
ルク変動の抑制を図ることができる内燃機関の空燃比制
御装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to perform lean combustion and temporarily perform rich combustion in order to restore the purifying ability of the NOx catalyst. In the air-fuel ratio control device,
An object of the present invention is to provide an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine that can perform rich combustion at an optimum time and improve fuel efficiency and suppress torque fluctuation.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明における内燃機関
の空燃比制御装置ではその前提として、内燃機関に供給
する混合気の目標空燃比を理論空燃比よりもリーン側に
設定してその目標空燃比に基づきリーン燃焼を行わせ
る。また、リーン燃焼時に排出される排ガス中のNOx
をリーンNOx 触媒で吸蔵し、さらに空燃比を一時的に
リッチに制御して前記吸蔵したNOx をリーンNOx 触
媒から放出する。
The air-fuel ratio control system for an internal combustion engine according to the present invention is based on the premise that the target air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine is set to a side leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and the target air-fuel ratio is set. Lean combustion is performed based on the fuel ratio. Also, NOx in exhaust gas discharged during lean combustion
Is stored in a lean NOx catalyst, and the air-fuel ratio is temporarily controlled to be rich to release the stored NOx from the lean NOx catalyst.

【0007】そして、請求項1に記載の発明ではその特
徴として、機関運転状態と前記NOx 触媒によるNOx
浄化率とに応じてリッチ燃焼のためのリッチ時間を設定
するリッチ時間設定手段を備える。
The first aspect of the present invention is characterized in that the operating state of the engine and the NOx
There is provided rich time setting means for setting a rich time for rich combustion according to the purification rate.

【0008】要するに、従来装置では、リーン燃焼途中
において一時的にリッチ燃焼を行わせる際、余裕分を見
込んでリッチ時間を長めに設定していた。そのため、燃
費の悪化やトルク変動を招くおそれがあった。これに対
し本発明は、リッチ時間を短縮することで従来装置の不
具合を解消することを狙う。すなわち、リッチ時間の短
縮化を図る上で、同リッチ時間と機関運転状態とはある
一定の関係を持ち、トルク変動のないリッチ燃焼を実施
するにはエンジン回転数や吸気圧といった機関運転状態
に応じてリッチ時間を設定するとよい。例えば内燃機関
の高回転又は高負荷域ではリッチ時間を長くし、低回転
又は低負荷域ではリッチ時間を短くする(図4参照)。
一方で、リッチ時間とリーンNOx 触媒におけるNOx
浄化率とは例えば図5に示す関係を有する。
In short, in the conventional apparatus, when the rich combustion is temporarily performed during the lean combustion, the rich time is set to be longer in consideration of a margin. For this reason, there is a possibility that fuel consumption may be deteriorated or torque may be changed. On the other hand, the present invention aims to eliminate the problems of the conventional device by shortening the rich time. That is, in order to shorten the rich time, the rich time and the engine operating state have a certain relationship, and to perform rich combustion without torque fluctuation, the engine operating state such as the engine speed and the intake pressure must be changed. The rich time may be set accordingly. For example, the rich time is increased in a high rotation or high load region of the internal combustion engine, and the rich time is reduced in a low rotation or low load region (see FIG. 4).
On the other hand, rich time and NOx in lean NOx catalyst
The purification rate has a relationship shown in FIG. 5, for example.

【0009】以上の観点から、上記機関運転状態とNO
x 浄化率とに応じてリッチ時間を設定すれば、機関運転
状態が変化しても常に適正なリッチ燃焼を行わせること
が可能となる。その結果、リッチ燃焼を最適なる時間に
て実施し、燃費の改善やトルク変動の抑制を図ることが
できる。
In view of the above, the engine operating state and the NO
x If the rich time is set according to the purification rate, it is possible to always perform appropriate rich combustion even when the engine operating state changes. As a result, it is possible to perform rich combustion at an optimal time, thereby improving fuel efficiency and suppressing torque fluctuation.

【0010】また請求項2に記載の発明では、前記リッ
チ時間設定手段は、リーンNOx 触媒による所望のNO
x 浄化率が得られる範囲内で、最短のリッチ時間を設定
する。例えば図5において、NOx 浄化率の許容レベル
を95%以上とした場合、機関運転状態(エンジン回転
数Ne,吸気圧PM)に応じて、A1,A2,A3の各
点により最適なるリッチ時間が設定できる。この場合、
NOx 触媒でのNOxの浄化性能が維持できる。
[0010] In the invention described in claim 2, the rich time setting means is configured to control a desired NO by a lean NOx catalyst.
x Set the shortest rich time within the range where the purification rate can be obtained. For example, in FIG. 5, when the allowable level of the NOx purification rate is set to 95% or more, the optimal rich time at each point of A1, A2, and A3 depends on the engine operation state (engine speed Ne, intake pressure PM). Can be set. in this case,
The NOx purification performance of the NOx catalyst can be maintained.

【0011】また、請求項3に記載の空燃比制御装置で
は、 ・リーンNOx 触媒によるNOx 浄化状態を検出する触
媒状態検出手段と、 ・リッチ燃焼のためのリッチ時間を所定の時間周期で短
縮側に更新するリッチ時間更新手段と、 ・前記検出した触媒のNOx 浄化状態からその時のリッ
チ時間が限界値と判断されると、リッチ時間の短縮側へ
の更新を中止する更新中止手段とを備えることを特徴と
する。
In the air-fuel ratio control device according to the third aspect of the invention, there are provided: a catalyst state detecting means for detecting a state of NOx purification by a lean NOx catalyst; and a shortening of a rich time for rich combustion at a predetermined time period. Rich time updating means for updating the rich time to the limit value when the rich time at that time is determined to be the limit value from the detected NOx purification state of the catalyst. It is characterized by.

【0012】かかる場合、リーンNOx 触媒によるNO
x 浄化状態をモニタしつつリッチ時間が徐々に短縮され
る。そして、リッチ時間を短縮する過程で限界値に達す
ると、その時点でリッチ時間の更新が中止される。これ
により、NOx 触媒のNOx浄化性能を確保しつつ、リ
ッチ時間を短縮することが可能となる。その結果、リッ
チ燃焼を最適なる時間にて実施し、燃費の改善やトルク
変動の抑制を図ることができる。
In such a case, the NO by the lean NOx catalyst
x The rich time is gradually reduced while monitoring the purification state. When the limit value is reached in the process of shortening the rich time, the update of the rich time is stopped at that point. This makes it possible to shorten the rich time while ensuring the NOx purification performance of the NOx catalyst. As a result, it is possible to perform rich combustion at an optimal time, thereby improving fuel efficiency and suppressing torque fluctuation.

【0013】上記請求項3の発明は、次の請求項4又は
請求項5の態様で実施できる。請求項4に記載の発明で
は、前記触媒状態検出手段は、リーンNOx 触媒の下流
側に設けられた空燃比センサ又はNOx センサと、当該
センサの出力値に基づき、前記NOx 触媒によるNOx
浄化の程度を判定する判定手段とからなる。つまり、リ
ーンNOx 触媒によるNOx 浄化の程度がセンサ出力に
基づき判定され、その判定結果からリッチ時間の短縮
(学習)が許容又は禁止される。かかる場合、リッチ時
間の学習が適正に実施できる。
The third aspect of the present invention can be implemented in the following fourth or fifth aspect. In the invention described in claim 4, the catalyst state detecting means includes an air-fuel ratio sensor or a NOx sensor provided on the downstream side of the lean NOx catalyst, and NOx by the NOx catalyst based on an output value of the sensor.
And a determination means for determining the degree of purification. That is, the degree of NOx purification by the lean NOx catalyst is determined based on the sensor output, and from the determination result, shortening (learning) of the rich time is permitted or prohibited. In such a case, the learning of the rich time can be appropriately performed.

【0014】請求項5に記載の発明では、前記更新した
リッチ時間を内燃機関の運転領域毎に記憶する記憶手段
を更に備える。この場合、機関運転状態に応じたリッチ
時間をその都度設定することが可能となり、機関運転状
態の変化にも対処できるようになる。
[0014] The invention according to claim 5 further comprises a storage means for storing the updated rich time for each operating region of the internal combustion engine. In this case, the rich time according to the engine operating state can be set each time, and it is possible to cope with a change in the engine operating state.

【0015】さらに、請求項6に記載の空燃比制御装置
では、 ・リッチ燃焼のためのリッチ時間の制御指令値を設定す
る制御指令値設定手段と、 ・機関運転状態に基づき、前記設定したリッチ時間指令
値によるリッチ燃焼時の排ガスがリッチとなってリーン
NOx 触媒に供給される実際の時間を推定する実リッチ
時間推定手段と、 ・前記推定した実リッチ時間からリーン燃焼のためのリ
ーン時間を設定するリーン時間設定手段とを備えること
を特徴とする。
The air-fuel ratio control device according to claim 6, further comprising: control command value setting means for setting a control command value for a rich time for rich combustion; and Actual rich time estimating means for estimating the actual time when the exhaust gas during rich combustion becomes rich according to the time command value and supplied to the lean NOx catalyst; and from the estimated actual rich time, the lean time for lean combustion is calculated. Lean time setting means for setting.

【0016】つまり、所定のリッチ時間(制御指令値)
に基づきリーン燃焼とリッチ燃焼とで切り換えても、機
関燃焼室に流入する混合気の空燃比はウエット等の影響
によりその変化がなまり、また更に、リーンNOx 触媒
に到達する際の排ガスの空燃比は、他の気筒の排ガスと
の混合や排気管内の輸送遅れが原因でより一層なまる。
こうした実状下において、請求項6の構成によれば、リ
ーン時間が過不足無く設定でき、仮に実際のリッチ時間
が短めに設定されたとしても、リーン燃焼不足により不
用意にNOx が排出されることはない。その結果、リッ
チ燃焼を最適なる時間にて実施し、燃費の改善やトルク
変動の抑制を図ることができる。
That is, a predetermined rich time (control command value)
Even when switching between lean combustion and rich combustion based on the above, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture flowing into the engine combustion chamber is not changed due to the effect of wet, etc., and furthermore, the air-fuel ratio of exhaust gas when reaching the lean NOx catalyst. Is further reduced due to mixing with exhaust gas of other cylinders and delay in transport in the exhaust pipe.
Under such circumstances, according to the configuration of claim 6, the lean time can be set without excess or shortage, and even if the actual rich time is set to be short, the NOx is inadvertently discharged due to insufficient lean combustion. There is no. As a result, it is possible to perform rich combustion at an optimal time, thereby improving fuel efficiency and suppressing torque fluctuation.

【0017】但し、請求項6の発明では、リーンNOx
触媒に供給される排ガスが確実にリッチに切り換わるよ
う、請求項7に記載したように、その時々の機関運転状
態に応じた下限値でリッチ時間の制御指令値をガードす
ることが望ましい。
However, in the invention of claim 6, the lean NOx
As described in claim 7, it is desirable to guard the control command value of the rich time with the lower limit value according to the engine operating state at that time so that the exhaust gas supplied to the catalyst is switched richly.

【0018】また請求項8に記載の発明では、前記実リ
ッチ時間推定手段は、内燃機関の低負荷運転時ほど、リ
ッチ時間指令値に対する実リッチ時間が短くなると推定
する。この場合、排ガス空燃比のリーン⇔リッチ切り換
えが遅れる低負荷などの条件下においても、リッチ時間
やリーン時間の設定が適正に実施できる。
In the invention described in claim 8, the actual rich time estimating means estimates that the actual rich time with respect to the rich time command value becomes shorter as the internal combustion engine operates at a lower load. In this case, the setting of the rich time and the lean time can be properly performed even under conditions such as a low load where the lean / rich switching of the exhaust gas air-fuel ratio is delayed.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1の実施の形態)以下、本発明を具体化した第1の
実施の形態について説明する。本実施の形態における空
燃比制御システムでは、内燃機関に供給する混合気の目
標空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定し、その目
標空燃比に基づいてリーン燃焼を行わせる、いわゆるリ
ーンバーン制御を実施する。同システムの主たる構成と
して、内燃機関の排気通路の途中にはNOx 吸蔵還元型
触媒(以下、NOx 触媒という)が設けられ、そのNO
x 触媒の上流側には限界電流式空燃比センサ(A/Fセ
ンサ)が配設されている。そして、マイクロコンピュー
タを主体とする電子制御装置(以下、ECUという)
は、前記空燃比センサによる検出結果を取り込み、その
センサ検出結果に基づいてリーン空燃比でのフィードバ
ック制御を実施する。以下、図面を用いてその詳細な構
成を説明する。
(First Embodiment) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described. In the air-fuel ratio control system according to the present embodiment, the target air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine is set leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and lean combustion is performed based on the target air-fuel ratio. Perform control. As a main configuration of the system, a NOx storage reduction catalyst (hereinafter, referred to as a NOx catalyst) is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine.
x A limiting current type air-fuel ratio sensor (A / F sensor) is disposed upstream of the catalyst. An electronic control unit (hereinafter, referred to as an ECU) mainly composed of a microcomputer
Captures the detection result of the air-fuel ratio sensor and performs feedback control with a lean air-fuel ratio based on the sensor detection result. Hereinafter, the detailed configuration will be described with reference to the drawings.

【0020】図1は、本実施の形態における空燃比制御
システムの概要を示す全体構成図である。図1におい
て、内燃機関は4気筒4サイクルの火花点火式エンジン
(以下、単にエンジン1という)として構成されてお
り、エンジン1には吸気管2と排気管3とが接続されて
いる。吸気管2には、アクセルペダル4に連動するスロ
ットル弁5が設けられており、同スロットル弁5の開度
はスロットル開度センサ6により検出される。また、吸
気管2のサージタンク7には吸気圧センサ8が配設され
ている。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an outline of an air-fuel ratio control system according to the present embodiment. In FIG. 1, the internal combustion engine is configured as a four-cylinder four-cycle spark ignition engine (hereinafter simply referred to as engine 1), and an intake pipe 2 and an exhaust pipe 3 are connected to the engine 1. The intake pipe 2 is provided with a throttle valve 5 linked to an accelerator pedal 4, and the opening of the throttle valve 5 is detected by a throttle opening sensor 6. Further, an intake pressure sensor 8 is provided in the surge tank 7 of the intake pipe 2.

【0021】エンジン1の気筒を構成するシリンダ9内
には図の上下方向に往復動するピストン10が配設され
ており、同ピストン10はコンロッド11を介して図示
しないクランク軸に連結されている。ピストン10の上
方にはシリンダ9及びシリンダヘッド12にて区画され
た燃焼室13が形成されており、燃焼室13は、吸気バ
ルブ14及び排気バルブ15を介して前記吸気管2及び
排気管3に連通している。
A piston 10 which reciprocates in the vertical direction in the figure is disposed in a cylinder 9 constituting a cylinder of the engine 1, and the piston 10 is connected to a crankshaft (not shown) via a connecting rod 11. . A combustion chamber 13 defined by a cylinder 9 and a cylinder head 12 is formed above the piston 10. The combustion chamber 13 is connected to the intake pipe 2 and the exhaust pipe 3 via an intake valve 14 and an exhaust valve 15. Communicating.

【0022】排気管3には、排ガス中の酸素濃度(或い
は、未燃ガス中の一酸化炭素などの濃度)に比例して広
域で且つリニアな空燃比信号を出力する、限界電流式空
燃比センサからなるA/Fセンサ16が設けられてい
る。また、排気管3においてA/Fセンサ16の下流側
には、NOx 浄化機能を有するNOx 触媒19が配設さ
れている。このNOx 触媒19は、NOx 吸蔵還元型触
媒として知られており、リーン空燃比の状態下でNOx
を吸蔵し、リッチ空燃比の状態下で前記吸蔵したNOx
をCOやHCで還元し放出する。
A limiting current type air-fuel ratio which outputs a wide-area and linear air-fuel ratio signal in proportion to the oxygen concentration in the exhaust gas (or the concentration of carbon monoxide or the like in the unburned gas) is provided to the exhaust pipe 3. An A / F sensor 16 composed of a sensor is provided. Further, a NOx catalyst 19 having a NOx purifying function is disposed downstream of the A / F sensor 16 in the exhaust pipe 3. This NOx catalyst 19 is known as a NOx storage reduction type catalyst,
At the rich air-fuel ratio.
Is reduced and released with CO and HC.

【0023】エンジン1の吸気ポート17には電磁駆動
式のインジェクタ18が設けられており、このインジェ
クタ18には図示しない燃料タンクから燃料(ガソリ
ン)が供給される。本実施の形態では、吸気マニホール
ドの各分岐管毎に1つずつインジェクタ18を有するマ
ルチポイントインジェクション(MPI)システムが構
成されている。この場合、吸気管上流から供給される新
気とインジェクタ18による噴射燃料とが吸気ポート1
7にて混合され、その混合気が吸気バルブ14の開弁動
作に伴い燃焼室13内(シリンダ9内)に流入する。
An intake port 17 of the engine 1 is provided with an electromagnetically driven injector 18, and fuel (gasoline) is supplied to the injector 18 from a fuel tank (not shown). In the present embodiment, a multipoint injection (MPI) system having one injector 18 for each branch pipe of the intake manifold is configured. In this case, the fresh air supplied from the upstream of the intake pipe and the fuel injected by the injector 18 are connected to the intake port 1.
The mixture is mixed at 7, and the mixture flows into the combustion chamber 13 (in the cylinder 9) with the opening operation of the intake valve 14.

【0024】シリンダヘッド12に配設された点火プラ
グ27は、イグナイタ28からの点火用高電圧により発
火する。イグナイタ28には、点火用高電圧を各気筒の
点火プラグ27に分配するためのディストリビュータ2
0が接続され、同ディストリビュータ20にはクランク
軸の回転状態に応じて720°CA毎にパルス信号を出
力する基準位置センサ21と、より細かなクランク角毎
(例えば、30°CA毎)にパルス信号を出力する回転
角センサ22とが配設されている。
The ignition plug 27 disposed on the cylinder head 12 is ignited by the ignition high voltage from the igniter 28. The igniter 28 has a distributor 2 for distributing the high ignition voltage to the ignition plug 27 of each cylinder.
0 is connected to the distributor 20, a reference position sensor 21 that outputs a pulse signal at every 720 ° CA according to the rotation state of the crankshaft, and a pulse at each finer crank angle (eg, every 30 ° CA). A rotation angle sensor 22 for outputting a signal is provided.

【0025】また、シリンダ9(ウォータジャケット)
には、冷却水温を検出するための水温センサ23が配設
されている。ECU30は、周知のマイクロコンピュー
タシステムを中心に構成され、CPU31、ROM3
2、RAM33、バックアップRAM34、A/D変換
器35、入出力インターフェース(I/O)36等を備
える。前記スロットル開度センサ6、吸気圧センサ8、
A/Fセンサ16及び水温センサ23の各検出信号は、
A/D変換器35に入力され、A/D変換された後にバ
ス37を介してCPU31に取り込まれる。また、前記
基準位置センサ21及び回転角センサ22のパルス信号
は、入出力インターフェース36及びバス37を介して
CPU31に取り込まれる。
The cylinder 9 (water jacket)
Is provided with a water temperature sensor 23 for detecting a cooling water temperature. The ECU 30 mainly includes a known microcomputer system, and includes a CPU 31, a ROM 3
2, a RAM 33, a backup RAM 34, an A / D converter 35, an input / output interface (I / O) 36, and the like. The throttle opening sensor 6, the intake pressure sensor 8,
Each detection signal of the A / F sensor 16 and the water temperature sensor 23 is
The signal is input to the A / D converter 35, A / D converted, and taken into the CPU 31 via the bus 37. The pulse signals from the reference position sensor 21 and the rotation angle sensor 22 are taken into the CPU 31 via the input / output interface 36 and the bus 37.

【0026】CPU31は、前記各センサの検出信号に
基づいてスロットル開度TH、吸気圧PM、空燃比(A
/F)、冷却水温Tw、基準クランク位置(G信号)及
びエンジン回転数Neなどのエンジン運転状態を検知す
る。また、CPU31は、エンジン運転状態に基づいて
燃料噴射量や点火時期等の制御信号を演算し、その制御
信号をインジェクタ18やイグナイタ28に出力する。
The CPU 31 determines a throttle opening TH, an intake pressure PM, an air-fuel ratio (A
/ F), a coolant temperature Tw, a reference crank position (G signal), and an engine operation state such as an engine speed Ne are detected. Further, the CPU 31 calculates a control signal such as a fuel injection amount and an ignition timing based on an engine operating state, and outputs the control signal to the injector 18 and the igniter 28.

【0027】次に、上記の如く構成される空燃比制御シ
ステムの作用を説明する。図2は、CPU31により実
行される燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートで
あり、本ルーチンは各気筒の燃料噴射毎(本実施の形態
では180°CA毎)に実行される。
Next, the operation of the air-fuel ratio control system configured as described above will be described. FIG. 2 is a flowchart showing a fuel injection control routine executed by the CPU 31. This routine is executed every fuel injection of each cylinder (in this embodiment, every 180 ° CA).

【0028】さて、図2のルーチンがスタートすると、
CPU31は、先ずステップ101でエンジン運転状態
を表すセンサ検出結果(エンジン回転数Ne、吸気圧P
M、冷却水温Tw等)を読み込み、続くステップ102
でROM32内に予め格納されている基本噴射マップを
用いてその時々のエンジン回転数Ne及び吸気圧PMに
応じた基本噴射量Tpを算出する。また、CPU31
は、ステップ103で周知の空燃比F/B条件が成立し
ているか否かを判別する。ここで、空燃比F/B条件と
は、冷却水温Twが所定温度以上であること、高回転・
高負荷状態でないこと、A/Fセンサ16が活性状態に
あることなどを含む。
Now, when the routine of FIG. 2 starts,
First, in step 101, the CPU 31 detects the sensor detection result indicating the engine operating state (the engine speed Ne, the intake pressure P
M, cooling water temperature Tw, etc.) and the following step 102
Calculates the basic injection amount Tp according to the engine speed Ne and the intake pressure PM at that time using the basic injection map stored in the ROM 32 in advance. Also, the CPU 31
Determines whether or not the well-known air-fuel ratio F / B condition is satisfied in step 103. Here, the air-fuel ratio F / B condition means that the cooling water temperature Tw is equal to or higher than a predetermined temperature, that the high-
This includes not being in a high load state, and that the A / F sensor 16 is in an active state.

【0029】ステップ103が否定判別されれば(F/
B条件不成立の場合)、CPU31は、ステップ104
に進んで空燃比補正係数FAFを「1.0」とする。F
AF=1.0とすることは、空燃比がオープン制御され
ることを意味する。また、ステップ103が肯定判別さ
れれば(F/B条件成立の場合)、CPU31は、ステ
ップ200に進んで目標空燃比λTGの設定処理を実施
する。目標空燃比λTGの設定処理は後述する図3のル
ーチンに従い行われる。
If the determination in step 103 is negative, (F /
If the condition B is not satisfied), the CPU 31 proceeds to step 104
To set the air-fuel ratio correction coefficient FAF to "1.0". F
Setting AF = 1.0 means that the air-fuel ratio is open-controlled. If an affirmative determination is made in step 103 (if the F / B condition is satisfied), the CPU 31 proceeds to step 200 and performs a process of setting the target air-fuel ratio λTG. The process of setting the target air-fuel ratio λTG is performed according to the routine of FIG.

【0030】その後、CPU31は、ステップ105で
その時々の実際の空燃比λ(センサ計測値)と目標空燃
比λTGとの偏差に基づいて空燃比補正係数FAFを設
定する。本実施の形態では、現代制御理論に基づく空燃
比F/B制御を実施することとしており、そのF/B制
御に際し、A/Fセンサ16の検出結果を目標空燃比に
一致させるための空燃比補正係数FAFを次の(1),
(2)式を用いて算出する。なお、このFAF値の設定
手順については特開平1−110853号公報に詳細に
開示されている。
Thereafter, in step 105, the CPU 31 sets an air-fuel ratio correction coefficient FAF based on the deviation between the actual air-fuel ratio λ (sensor measured value) at that time and the target air-fuel ratio λTG. In the present embodiment, the air-fuel ratio F / B control based on the modern control theory is performed. In the F / B control, the air-fuel ratio for matching the detection result of the A / F sensor 16 to the target air-fuel ratio is set. The correction coefficient FAF is calculated by the following (1),
It is calculated using equation (2). The setting procedure of the FAF value is disclosed in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-110853.

【0031】 FAF=K1 ・λ+K2 ・FAF1 + ・・・+Kn+1 ・FAFn +ZI …(1) ZI=ZI1 +Ka・(λTG−λ) …(2) 上記(1),(2)式において、λはA/Fセンサ16
による限界電流の空燃比変換値を、K1 〜Kn+1 はF/
B定数を、ZIは積分項を、Kaは積分定数をそれぞれ
表す。また、添字1〜n+1はサンプリング開始からの
制御回数を示す変数である。
FAF = K1 · λ + K2 · FAF1 +... + Kn + 1 FAFn + ZI (1) ZI = ZI1 + Ka · (λTG−λ) (2) In the above equations (1) and (2), Is the A / F sensor 16
The converted value of the air-fuel ratio of the limiting current by K1 to Kn + 1 is F /
B represents a constant, ZI represents an integral term, and Ka represents an integral constant. The subscripts 1 to n + 1 are variables indicating the number of times of control since the start of sampling.

【0032】FAF値の設定後、CPU31は、ステッ
プ106で次の(3)式を用い、基本噴射量Tp、空燃
比補正係数FAF及びその他の補正係数FALL(水
温、エアコン負荷等の各種補正係数)から最終の燃料噴
射量TAUを算出する。
After setting the FAF value, the CPU 31 uses the following equation (3) in step 106 to calculate the basic injection amount Tp, the air-fuel ratio correction coefficient FAF, and other correction coefficients FALL (variable correction coefficients such as water temperature and air conditioner load). )) To calculate the final fuel injection amount TAU.

【0033】 TAU=Tp・FAF・FALL …(3) 燃料噴射量TAUの算出後、CPU31は、そのTAU
値に相当する制御信号をインジェクタ18に出力して本
ルーチンを一旦終了する。
TAU = Tp · FAF · FALL (3) After calculating the fuel injection amount TAU, the CPU 31 calculates the TAU.
A control signal corresponding to the value is output to the injector 18, and this routine is once ended.

【0034】次に、上記ステップ200の処理に相当す
るλTG設定ルーチンについて、図3を用いて説明す
る。なお当該ルーチンでは、リーン燃焼の実施途中にお
いて一時的にリッチ燃焼が実施されるよう、目標空燃比
λTGが適宜設定される。すなわち本実施の形態では、
燃料噴射毎に計数される周期カウンタの値を基に、所定
の時間比となるようにリーン時間TLとリッチ時間TR
とが設定され、それら各時間TL,TRに応じてリーン
燃焼とリッチ燃焼とが交互に実施される。
Next, a λTG setting routine corresponding to the processing in step 200 will be described with reference to FIG. In this routine, the target air-fuel ratio λTG is appropriately set so that rich combustion is temporarily performed during execution of lean combustion. That is, in the present embodiment,
Based on the value of the cycle counter counted for each fuel injection, the lean time TL and the rich time TR are set to a predetermined time ratio.
Are set, and lean combustion and rich combustion are performed alternately according to the respective times TL and TR.

【0035】図3において、CPU31は、先ずステッ
プ201でその時の周期カウンタが「0」であるか否か
を判別し、周期カウンタ=0であることを条件に(ステ
ップ201がYES)、ステップ202でエンジン回転
数Ne及び吸気圧PMに基づき、リーン時間TL及びリ
ッチ時間TRを設定する。ステップ201がNOであれ
ば(周期カウンタ≠0の場合)、CPU31はステップ
202の処理を読み飛ばす。
In FIG. 3, the CPU 31 first determines in step 201 whether or not the period counter at that time is "0". On condition that the period counter is 0 (step 201: YES), step 202 is executed. Sets the lean time TL and the rich time TR based on the engine speed Ne and the intake pressure PM. If step 201 is NO (if the cycle counter is $ 0), the CPU 31 skips the processing of step 202.

【0036】ここで、リーン時間TLとリッチ時間TR
は、それぞれリーン空燃比での燃料噴射回数、リッチ空
燃比での燃料噴射回数に相当するものであって、基本的
にエンジン回転数Neが高いほど又は吸気圧PMが高い
ほど、大きな値に設定される。本実施の形態では、図4
の関係に基づくマップ検索によりリッチ時間TRが求め
られる。なおこのとき、前記図4の関係は、NOx 触媒
19による所望のNOx 浄化率が得られる範囲内で、最
短のリッチ時間となるように設定される。
Here, the lean time TL and the rich time TR
Are equivalent to the number of fuel injections at a lean air-fuel ratio and the number of fuel injections at a rich air-fuel ratio, respectively, and are basically set to larger values as the engine speed Ne is higher or the intake pressure PM is higher. Is done. In the present embodiment, FIG.
The rich time TR is obtained by a map search based on the relationship. At this time, the relationship in FIG. 4 is set such that the rich time is the shortest within a range in which the desired NOx purification rate by the NOx catalyst 19 can be obtained.

【0037】つまり、リッチ時間に対するNOx 浄化率
の特性は図5の関係にあり、同図によれば、エンジン運
転状態(エンジン回転数Ne,吸気圧PM)によってN
Ox浄化率の特性が変化する。総じてNe,PMが大き
いほど、NOx 浄化率の特性は図の右方へ移行し、N
e,PMが小さいほど、NOx 浄化率の特性は図の左方
へ移行する。従って、NOx 浄化率を所定レベル(例え
ば図5の95%以上)に保ちつつリッチ時間の短縮化を
図るには、Ne,PM状態に応じて例えば図5中のA
1,A2,A3から最適なるリッチ時間が求められる
(但し、A1<A2<A3)。
That is, the characteristic of the NOx purification rate with respect to the rich time has a relationship shown in FIG. 5, and according to FIG. 5, the N.sub.x depends on the engine operating state (engine speed Ne, intake pressure PM).
The characteristics of the Ox purification rate change. In general, as Ne and PM are larger, the characteristic of the NOx purification rate shifts to the right side of the figure, and N
As e and PM are smaller, the characteristics of the NOx purification rate shift to the left in the figure. Therefore, in order to shorten the rich time while keeping the NOx purification rate at a predetermined level (for example, 95% or more in FIG. 5), for example, A in FIG.
The optimal rich time is determined from 1, A2, and A3 (however, A1 <A2 <A3).

【0038】これに対し、リーン時間TLは、前記リッ
チ時間TRと所定の係数αとから、 TL=TR・α として求められる。係数αは「100」程度の固定値と
すればよいが、エンジン回転数Neや吸気圧PMなどの
エンジン運転状態に応じて可変に設定することとしても
よい。
On the other hand, the lean time TL is obtained from the rich time TR and a predetermined coefficient α as TL = TR · α. The coefficient α may be a fixed value of about “100”, but may be variably set according to the engine operating state such as the engine speed Ne and the intake pressure PM.

【0039】その後、CPU31は、ステップ203で
周期カウンタを「1」インクリメントする。さらにその
後、CPU31は、ステップ204で周期カウンタの値
が前記設定したリーン時間TLに相当する値に達したか
否かを判別する。周期カウンタ<TLであってステップ
204が否定判別された場合、CPU31はステップ2
05に進み、その時々のエンジン回転数Ne及び吸気圧
PMに基づき、目標空燃比λTGをリーン制御値として
設定する。λTG値の設定後、CPU31は元の図2の
ルーチンに戻る。
Thereafter, the CPU 31 increments the cycle counter by "1" at step 203. Thereafter, the CPU 31 determines in step 204 whether the value of the cycle counter has reached a value corresponding to the set lean time TL. If the cycle counter <TL and the negative determination is made in step 204, the CPU 31 proceeds to step 2
In step 05, the target air-fuel ratio λTG is set as a lean control value based on the engine speed Ne and the intake pressure PM at that time. After setting the λTG value, the CPU 31 returns to the original routine of FIG.

【0040】このとき、λTG値は例えば図6に示す目
標空燃比マップを検索して求められ、λTG値として例
えばA/F=20〜23に相当する値が設定される(但
し、定常運転時でないなどリーン燃焼の実施条件が不成
立の場合にはストイキ近傍でλTG値が設定される)。
かかる場合、上述のステップ205で設定したλTG値
が前記図2のステップ105でFAF値の演算に用いら
れ、このFAF値により空燃比がリーン制御される。
At this time, the λTG value is obtained, for example, by searching a target air-fuel ratio map shown in FIG. 6, and a value corresponding to, for example, A / F = 20 to 23 is set as the λTG value. If the condition for performing the lean combustion is not satisfied, for example, the λTG value is set near the stoichiometric condition).
In such a case, the λTG value set in step 205 described above is used in the calculation of the FAF value in step 105 of FIG. 2 described above, and the air-fuel ratio is lean-controlled by the FAF value.

【0041】また、周期カウンタ≧TLであってステッ
プ204が肯定判別された場合、CPU31はステップ
206に進み、目標空燃比λTGをリッチ制御値として
設定する。このとき、λTG値は、リッチ領域での固定
値としてもよいし、エンジン回転数Neや吸気圧PMに
基づきマップ検索して可変に設定するようにしてもよ
い。マップ検索を行う場合、エンジン回転数Neが高い
ほど又は吸気圧PMが高いほど、そのリッチ度合が強く
なるようλTG値が設定される。
On the other hand, if the cycle counter ≧ TL and the affirmative determination is made in step 204, the CPU 31 proceeds to step 206 and sets the target air-fuel ratio λTG as a rich control value. At this time, the λTG value may be a fixed value in a rich region, or may be variably set by searching a map based on the engine speed Ne and the intake pressure PM. When performing a map search, the λTG value is set such that the richer the engine speed Ne or the intake pressure PM, the higher the richness.

【0042】その後、CPU31は、ステップ207で
周期カウンタの値が前記設定したリーン時間TLとリッ
チ時間TRとの合計値「TL+TR」に相当する値に達
したか否かを判別し、周期カウンタ<TL+TRであっ
てステップ207が否定判別されればそのまま元の図2
のルーチンに戻る。かかる場合、上述のステップ206
で設定したλTG値が前記図2のステップ105でFA
F値の演算に用いられ、このFAF値により空燃比がリ
ッチ制御される。
Thereafter, the CPU 31 determines in step 207 whether or not the value of the cycle counter has reached a value corresponding to the total value "TL + TR" of the set lean time TL and rich time TR. If TL + TR and step 207 is negative, the original FIG.
Return to the routine. In such a case, the above-mentioned step 206
The λTG value set at step 105 is the FA value at step 105 in FIG.
It is used for calculating the F value, and the air-fuel ratio is richly controlled by the FAF value.

【0043】一方、周期カウンタ≧TL+TRであって
ステップ207が肯定判別された場合、CPU31は、
ステップ208で周期カウンタを「0」にクリアしてそ
の後元の図2のルーチンに戻る。周期カウンタのクリア
に伴い次回の処理時にはステップ201が肯定判別さ
れ、リーン時間TL及びリッチ時間TRが新たに設定さ
れる。そして、そのリーン時間TL及びリッチ時間TR
に基づき再度、空燃比のリーン制御とリッチ制御とが実
施される。
On the other hand, if the cycle counter ≧ TL + TR and the affirmative determination is made in step 207, the CPU 31
In step 208, the cycle counter is cleared to "0", and thereafter, the process returns to the original routine of FIG. At the time of the next process following the clearing of the cycle counter, step 201 is affirmatively determined, and the lean time TL and the rich time TR are newly set. Then, the lean time TL and the rich time TR
, The lean control and the rich control of the air-fuel ratio are performed again.

【0044】図7は、上記図2及び図3のルーチンによ
る制御動作を説明するためのタイムチャートである。図
7において、周期カウンタ=0〜TLの期間では、空燃
比がリーン制御される。このとき、排ガス中のNOx が
NOx 触媒19に吸蔵される。また、周期カウンタ=T
L〜TL+TRの期間では、空燃比がリッチ制御され
る。このとき、排ガス中の未燃ガス成分(HC,CO)
により触媒19の吸蔵NOx が還元されて放出される。
こうして、空燃比のリーン制御とリッチ制御とがリーン
時間TLとリッチ時間TRとに応じて繰り返し実施され
る。
FIG. 7 is a time chart for explaining the control operation according to the routines of FIGS. 2 and 3. In FIG. 7, during the period of the cycle counter = 0 to TL, the air-fuel ratio is controlled lean. At this time, NOx in the exhaust gas is stored in the NOx catalyst 19. Also, cycle counter = T
During the period from L to TL + TR, the air-fuel ratio is richly controlled. At this time, unburned gas components (HC, CO) in the exhaust gas
Thus, the stored NOx of the catalyst 19 is reduced and released.
Thus, the lean control and the rich control of the air-fuel ratio are repeatedly performed according to the lean time TL and the rich time TR.

【0045】なお本実施の形態では、前記図3のステッ
プ202(前記図4のマップ)が請求項記載のリッチ時
間設定手段に相当する。以上詳述した本実施の形態によ
れば、以下に示す効果が得られる。
In this embodiment, step 202 in FIG. 3 (the map in FIG. 4) corresponds to a rich time setting means. According to the present embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.

【0046】(a)エンジン運転状態とNOx 触媒19
によるNOx 浄化率とに応じてリッチ燃焼のためのリッ
チ時間を設定するようにした。要するに、従来装置では
余裕分を見込んでリッチ時間を長めに設定していたた
め、燃費の悪化やトルク変動を招くおそれがあったが、
本実施の形態では、前記図4及び図5の関係に従いリッ
チ時間を設定して当該リッチ時間を短縮することで従来
装置の不具合を解消することができる。従って、エンジ
ン運転状態が変化しても常に適正なリッチ燃焼を行わせ
ることが可能となる。その結果、リッチ燃焼を最適なる
時間にて実施し、燃費の改善やトルク変動の抑制を図る
ことができる。
(A) Engine operating state and NOx catalyst 19
The rich time for rich combustion is set in accordance with the NOx purification rate by the above. In short, in the conventional device, the rich time is set to be longer in anticipation of a margin, so that there is a possibility that fuel consumption may deteriorate or torque fluctuation may occur.
In the present embodiment, the problem of the conventional device can be solved by setting the rich time according to the relationship between FIGS. 4 and 5 and shortening the rich time. Therefore, it is possible to always perform appropriate rich combustion even if the engine operating state changes. As a result, it is possible to perform rich combustion at an optimal time, thereby improving fuel efficiency and suppressing torque fluctuation.

【0047】図8は、1回当たりのリッチ時間とその時
々のトルク変動との関係を示す実験データである。同図
によれば、リッチ時間が短いほどルク変動が抑制される
ことが分かる。
FIG. 8 is experimental data showing the relationship between the rich time per cycle and the torque fluctuation at each time. According to the figure, it can be seen that the shorter the rich time, the more the fluctuation of the value is suppressed.

【0048】(b)NOx 触媒19による所望のNOx
浄化率が得られる範囲内で、最短のリッチ時間を設定す
るようにした。この場合、最適なるリッチ時間が設定で
き、NOx 触媒19でのNOx の浄化性能が維持でき
る。
(B) Desired NOx by NOx catalyst 19
The shortest rich time is set within the range where the purification rate can be obtained. In this case, the optimal rich time can be set, and the NOx purification performance of the NOx catalyst 19 can be maintained.

【0049】次に、本発明における第2,第3の実施の
形態を説明する。但し、第2,第3の各実施の形態の構
成において、上述した第1の実施の形態と同等であるも
のについては図面に同一の記号を付すと共にその説明を
簡略化する。そして、以下には第1の実施の形態との相
違点を中心に説明する。
Next, second and third embodiments of the present invention will be described. However, in the configuration of each of the second and third embodiments, the same components as those of the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description is simplified. The following description focuses on differences from the first embodiment.

【0050】(第2の実施の形態)第2の実施の形態に
おける空燃比制御システムの詳細を図9〜図11を用い
て説明する。
(Second Embodiment) The details of the air-fuel ratio control system according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.

【0051】本実施の形態では、リッチ時間の最適なる
短縮化を図るべく、NOx 触媒19によるNOx 浄化状
態をモニタしながらリッチ時間を逐次学習することを特
徴とする。その概要を略述すれば、本実施の形態では、
図9に示すように、NOx 触媒19の下流側に触媒状態
検出手段としてのNOx センサ41を設け、同センサ4
1の出力をECU30に取り込む。ECU30は、NO
x センサ出力をモニタしつつリッチ時間を徐々に短縮側
に学習する。そして、リッチ時間を短縮する過程でNO
x センサ出力(NOx 濃度)が所定値以上となると、そ
の時のリッチ時間が最小限界であるとみなし、当該リッ
チ時間をECU30内のバックアップRAM34に記憶
する。
This embodiment is characterized in that the rich time is successively learned while monitoring the NOx purification state by the NOx catalyst 19 in order to optimally shorten the rich time. Briefly, in this embodiment,
As shown in FIG. 9, a NOx sensor 41 is provided downstream of the NOx catalyst 19 as a catalyst state detecting means.
1 is taken into the ECU 30. The ECU 30
x While monitoring the sensor output, learn the rich time gradually to the shorter side. In the process of reducing the rich time, NO
When the x sensor output (NOx concentration) becomes equal to or more than a predetermined value, the rich time at that time is regarded as the minimum limit, and the rich time is stored in the backup RAM 34 in the ECU 30.

【0052】なおNOx センサ41の詳細は、例えば特
開平8−271476号公報や本願出願人による特願平
9−171015号に開示されており、同センサ41
は、安定化ジルコニア等の酸素イオン導電性の固体電解
質基板を用いNOx 濃度に対応した電流信号を出力す
る。
The details of the NOx sensor 41 are disclosed in, for example, JP-A-8-271476 and Japanese Patent Application No. 9-171015 by the present applicant.
Outputs a current signal corresponding to the NOx concentration using an oxygen ion conductive solid electrolyte substrate such as stabilized zirconia.

【0053】図10は、リッチ時間学習ルーチンを示す
フローチャートであり、同ルーチンはCPU31により
例えば1秒周期で実行される。さて、図10のルーチン
がスタートすると、CPU31は、先ずステップ301
でエンジン運転状態が「i領域(但し、i=1,2,3
・・・n)」にある時の学習完了フラグFiが「0」で
あるか否かを判別する。ここで、1〜nのエンジン運転
領域はエンジン回転数Neや吸気圧PMに応じて設定さ
れ、これら運転領域毎に学習完了フラグFiが設けられ
ている。なお、Fi=0はi領域でのリッチ時間の学習
が完了していないことを、Fi=1はi領域でのリッチ
時間の学習が完了していることを表すものであって、当
該フラグFiは、ルーチンの起動当初において「0」に
初期化されている。
FIG. 10 is a flowchart showing a rich time learning routine, which is executed by the CPU 31 at a cycle of, for example, one second. When the routine shown in FIG. 10 starts, the CPU 31 first proceeds to step 301.
And the operating state of the engine is "i region (where i = 1, 2, 3
.. N) is determined as to whether or not the learning completion flag Fi is “0”. Here, the engine operation regions 1 to n are set according to the engine speed Ne and the intake pressure PM, and a learning completion flag Fi is provided for each of these operation regions. Note that Fi = 0 indicates that the learning of the rich time in the i-region has not been completed, and Fi = 1 indicates that the learning of the rich time in the i-region has been completed. Are initialized to "0" at the beginning of the routine.

【0054】また、ステップ302では、CPU31
は、所定のエンジン運転状態が10秒以上継続されてい
るか否かを判別し、続くステップ303では、リーン⇔
リッチ切り換えが実行されているか否か、すなわちエン
ジン1の低温始動時や高負荷運転時などにおいてストイ
キ運転が実施されていないか否かを判別する。
In step 302, the CPU 31
Determines whether or not the predetermined engine operating state has been continued for 10 seconds or more.
It is determined whether or not the rich switching is being performed, that is, whether or not the stoichiometric operation is being performed at the time of starting the engine 1 at a low temperature or at the time of high load operation.

【0055】そして、前記ステップ301〜303のい
ずれかがNOであれば、CPU31はステップ304に
進み、同301〜303が全てYESであれば、ステッ
プ305に進む。ステップ304に進むと、CPU31
は、リッチ時間学習の時間間隔を計測するためのリッチ
時間学習カウンタを「0」にクリアして本ルーチンを一
旦終了する。
If any of steps 301 to 303 is NO, the CPU 31 proceeds to step 304. If all of steps 301 to 303 are YES, the process proceeds to step 305. When proceeding to step 304, the CPU 31
Clears the rich time learning counter for measuring the time interval of the rich time learning to "0", and terminates this routine once.

【0056】また、ステップ305に進むと、CPU3
1は、リッチ時間学習カウンタを「1」インクリメント
し、続くステップ306でその時のリッチ時間学習カウ
ンタの値が所定時間(本実施の形態では60秒)に相当
する値に達したか否かを判別する。リッチ時間学習カウ
ンタ<60秒であれば、CPU31はそのまま本ルーチ
ンを終了し、リッチ時間学習カウンタ≧60秒であれ
ば、次のステップ307に進む。因みに、「60秒」と
いう時間は、1回のリッチ時間学習に要する時間(学習
期間)に相当する。
When the processing proceeds to step 305, the CPU 3
1 increments the rich time learning counter by “1”, and determines whether or not the value of the rich time learning counter at that time has reached a value corresponding to a predetermined time (60 seconds in the present embodiment) at the next step 306. I do. If the rich time learning counter <60 seconds, the CPU 31 terminates the present routine as it is. If the rich time learning counter ≧ 60 seconds, the process proceeds to the next step 307. Incidentally, the time “60 seconds” corresponds to the time required for one rich time learning (learning period).

【0057】そして、CPU31は、ステップ307で
NOx センサ41の出力値が所望のNOx 浄化率を確保
するための所定の判定値(本実施の形態では、NOx 濃
度=20ppmに相当する値)以下であるか否かを判別
する。このとき、1回の学習期間内でNOx センサ出力
をなまし演算しておき、該演算したなまし値と所定の判
定値(20ppm)とを比較判定するとよい。
Then, the CPU 31 determines in step 307 that the output value of the NOx sensor 41 is equal to or less than a predetermined judgment value (in the present embodiment, a value corresponding to NOx concentration = 20 ppm) for securing a desired NOx purification rate. It is determined whether or not there is. At this time, the NOx sensor output may be smoothed and calculated within one learning period, and the calculated smoothed value may be compared with a predetermined determination value (20 ppm).

【0058】NOx センサ出力≦20ppmの場合、C
PU31は、リッチ時間が今以上に短縮できるとみな
し、ステップ308でリッチ時間(リッチ噴射回数)を
1噴射分だけ短縮する。因みに、リッチ時間の初期値は
例えば10噴射分程度とする。また、CPU31は、続
くステップ309でリッチ時間学習カウンタを「0」に
クリアして本ルーチンを終了する。こうしてステップ3
07の判別結果がYESとなる状態下では、リッチ時間
が徐々に短縮される。
When the NOx sensor output ≦ 20 ppm, C
The PU 31 considers that the rich time can be further reduced, and in step 308, reduces the rich time (the number of rich injections) by one injection. Incidentally, the initial value of the rich time is, for example, about 10 injections. Further, the CPU 31 clears the rich time learning counter to “0” in the following step 309, and ends this routine. Step 3
In a state where the determination result of 07 is YES, the rich time is gradually reduced.

【0059】一方、NOx センサ出力>20ppmの場
合、CPU31は、今現在のリッチ時間では所望のNO
x 浄化率が確保できないとみなし、ステップ310でリ
ッチ時間(リッチ噴射回数)を1噴射分だけ長くする。
また、CPU31は、続くステップ311でその時のリ
ッチ時間をバックアップRAM34に記憶させる。この
とき、前記の如く学習したリッチ時間をその時々のエン
ジン運転状態毎(1〜nの領域毎)に記憶する。バック
アップRAM34に記憶したリッチ時間の学習値は、電
源の遮断時にもその情報が記憶保持される。
On the other hand, if the NOx sensor output is greater than 20 ppm, the CPU 31 determines the desired NO in the current rich time.
x Assuming that the purification rate cannot be secured, the rich time (the number of rich injections) is increased by one injection in step 310.
Further, the CPU 31 stores the rich time at that time in the backup RAM 34 in the subsequent step 311. At this time, the rich time learned as described above is stored for each engine operating state (each area of 1 to n). The learning value of the rich time stored in the backup RAM 34 is stored and held even when the power is turned off.

【0060】その後、CPU31は、ステップ312で
その時の運転領域i(=1〜n)に対応する学習完了フ
ラグFiに「1」をセットすると共に、続くステップ3
13でリッチ時間学習カウンタを「0」にクリアして本
ルーチンを終了する。
Thereafter, the CPU 31 sets "1" to the learning completion flag Fi corresponding to the operation area i (= 1 to n) at that time in step 312, and proceeds to step 3
In step 13, the rich time learning counter is cleared to "0" and the routine ends.

【0061】上述した通りリッチ時間が学習されてその
値が更新されると、前記図3のステップ202では、そ
の時々の運転領域i(=1〜n)に応じたリッチ時間が
バックアップRAM34から読み出される。またこのと
き、リーン時間=α・リッチ時間としてリーン時間が演
算される。但し、係数αは「100」程度の固定値とし
てもよいし、エンジン回転数Neや吸気圧PMなどのエ
ンジン運転状態に応じて可変に設定してもよい。
As described above, when the rich time is learned and its value is updated, in step 202 in FIG. 3, the rich time corresponding to the current operation area i (= 1 to n) is read from the backup RAM 34. It is. At this time, the lean time is calculated as the lean time = α · rich time. However, the coefficient α may be a fixed value of about “100” or may be variably set according to the engine operating state such as the engine speed Ne and the intake pressure PM.

【0062】次に、上記図10による動作を図11のタ
イムチャートを用いてより具体的に説明する。図11に
おいて、時刻t1〜t4で区画された各期間はそれぞれ
リッチ時間の学習期間(本実施の形態では、60秒)を
示す。このとき、時刻t1,t2,t3では、NOx セ
ンサ出力(学習期間内でのなまし値)が所定値(20p
pm)を下回っている。そのため、リッチ時間が1噴射
分だけ減じられる(前記図10のステップ308)。
Next, the operation according to FIG. 10 will be described more specifically with reference to the time chart of FIG. In FIG. 11, each period divided from time t <b> 1 to t <b> 4 indicates a rich period learning period (60 seconds in the present embodiment). At this time, at times t1, t2, and t3, the NOx sensor output (averaged value during the learning period) is set to a predetermined value (20p).
pm). Therefore, the rich time is reduced by one injection (step 308 in FIG. 10).

【0063】これに対し、時刻t4では、NOx センサ
出力(時刻t3〜t4でのなまし値)が所定値(20p
pm)を越える。そのため、リッチ時間が1噴射分だけ
加算され、その時のリッチ時間が学習値としてメモリに
記憶される(前記図10のステップ310,311)。
またこの時刻t4では、学習完了フラグFiに「1」が
セットされる(図10のステップ312)。
On the other hand, at time t4, the NOx sensor output (the smoothed value from time t3 to t4) becomes a predetermined value (20p).
pm). Therefore, the rich time is added by one injection, and the rich time at that time is stored in the memory as a learning value (steps 310 and 311 in FIG. 10).
At time t4, "1" is set to the learning completion flag Fi (step 312 in FIG. 10).

【0064】なお本実施の形態では、前記図10のステ
ップ307が請求項記載の触媒状態検出手段(判定手
段)に相当し、同ステップ308がリッチ時間更新手段
に相当する。また、同ステップ310が更新中止手段に
相当し、同ステップ311が記憶手段に相当する。
In this embodiment, step 307 in FIG. 10 corresponds to the catalyst state detecting means (determining means), and step 308 corresponds to the rich time updating means. Step 310 corresponds to an update canceling unit, and step 311 corresponds to a storage unit.

【0065】以上詳述した第2の実施の形態によれば、
以下の効果が得られる。 (a’)NOx 触媒19によるNOx 浄化状態をモニタ
しつつリッチ時間を徐々に短縮側に更新し、触媒19の
NOx 浄化状態からその時のリッチ時間が限界値と判断
されると、リッチ時間の短縮側への更新を中止するよう
にした。これにより、NOx 触媒19のNOx 浄化性能
を確保しつつ、リッチ時間を短縮することができる。か
かる場合にもやはり、リッチ燃焼を最適なる時間にて実
施し、燃費の改善やトルク変動の抑制を図ることができ
る。
According to the second embodiment described in detail above,
The following effects can be obtained. (A ') While monitoring the NOx purification state of the NOx catalyst 19, the rich time is gradually updated to the shorter side, and when the rich time at that time is determined to be the limit value from the NOx purification state of the catalyst 19, the rich time is reduced. Stop updating to the side. This makes it possible to shorten the rich time while ensuring the NOx purification performance of the NOx catalyst 19. In such a case as well, rich combustion can be performed at an optimal time, thereby improving fuel efficiency and suppressing torque fluctuation.

【0066】(b’)NOx 触媒19の下流側にNOx
センサ41を設け、当該センサ出力に基づきNOx 触媒
19によるNOx 浄化の程度を判定するようにした。従
って、リッチ時間の短縮がNOx センサ出力(NOx 濃
度)に基づき許容又は禁止され、リッチ時間の学習が適
正に実施できる。
(B ′) NOx downstream of the NOx catalyst 19
A sensor 41 is provided to determine the degree of NOx purification by the NOx catalyst 19 based on the sensor output. Therefore, the shortening of the rich time is allowed or prohibited based on the NOx sensor output (NOx concentration), and the learning of the rich time can be properly performed.

【0067】(c’)リッチ時間の学習値をエンジン1
の運転領域毎に記憶するようにした。これにより、エン
ジン運転状態に応じたリッチ時間をその都度設定するこ
とが可能となり、当該運転状態の変化にも適宜対処でき
るようになる。
(C ') The learning value of the rich time is stored in the engine 1
Is stored for each of the operation areas. As a result, the rich time according to the engine operating state can be set each time, and a change in the operating state can be appropriately dealt with.

【0068】(d’)NOx センサ出力を基にリッチ時
間が短縮側の限界値に達したと判断されると、リッチ時
間を逆側に更新するようにした(1噴射分加算した)。
この場合、仮にリッチ時間を短くし過ぎたとしてもリッ
チ時間の修正が可能となる。また、NOx 触媒19の劣
化などの経時変化により、リッチ時間を長引かせる必要
が生じる場合にも常に最適なるリッチ時間が設定でき
る。
(D ') When it is determined based on the NOx sensor output that the rich time has reached the limit value on the shortening side, the rich time is updated to the opposite side (one injection is added).
In this case, even if the rich time is set too short, the rich time can be corrected. Further, even when it is necessary to prolong the rich time due to a change with time such as deterioration of the NOx catalyst 19, the optimal rich time can always be set.

【0069】(第3の実施の形態)次に、第3の実施の
形態における空燃比制御システムの詳細を図12〜図1
5を用いて説明する。
(Third Embodiment) Next, the details of the air-fuel ratio control system in the third embodiment will be described with reference to FIGS.
5 will be described.

【0070】第3の実施の形態では、リーン⇔リッチ制
御時において、リッチ燃焼させるためのリッチ時間の制
御指令値と、その時々のエンジン運転状態とから実際の
リッチ時間(実リッチ時間)を推定し、その実リッチ時
間を基にリーン時間を設定することを特徴とする。
In the third embodiment, during the lean / rich control, the actual rich time (actual rich time) is estimated from the control command value of the rich time for rich combustion and the engine operating state at each time. The lean time is set based on the actual rich time.

【0071】図12は、本実施の形態におけるλTG設
定ルーチンの一部を示すフローチャートである。但し、
当該フローチャートは前記図3のフローチャートの一部
(ステップ201,202)に置き換えて実施されるも
のであり、図3に準ずる処理についてはその説明を省略
する。
FIG. 12 is a flowchart showing a part of the λTG setting routine in the present embodiment. However,
This flowchart is implemented by replacing a part of the flowchart of FIG. 3 (steps 201 and 202), and the description of the processing according to FIG. 3 will be omitted.

【0072】図12のルーチンにおいて、CPU31は
その時の周期カウンタが「0」であることを条件に(ス
テップ401がYES)、ステップ402でその時々の
エンジン回転数Ne及び吸気圧PMに基づき、リッチ時
間(制御指令値)を設定する。ここで、リッチ時間(制
御指令値)は、エンジン回転数Neが高いほど又は吸気
圧PMが高いほど、大きな値に設定される(前記図4参
照)。但しこのとき、NOx 触媒19に供給される排ガ
スが確実にリッチに切り換わるよう、その時々のエンジ
ン運転状態に応じた下限値でリッチ時間がガードされ
る。これは、リッチ時間を短くし過ぎると、空燃比をリ
ーン→リッチで切り換えても触媒入口での排ガス空燃比
がリッチとならず、実質上NOx の還元ができなくなる
ためである。
In the routine of FIG. 12, on condition that the period counter at that time is "0" (YES in step 401), the CPU 31 performs a rich operation in step 402 based on the current engine speed Ne and intake pressure PM. Set the time (control command value). Here, the rich time (control command value) is set to a larger value as the engine speed Ne is higher or the intake pressure PM is higher (see FIG. 4). However, at this time, the rich time is guarded by the lower limit value according to the engine operating state at that time so that the exhaust gas supplied to the NOx catalyst 19 is reliably switched to rich. This is because if the rich time is too short, even if the air-fuel ratio is switched from lean to rich, the exhaust gas air-fuel ratio at the catalyst inlet will not be rich, and it will not be possible to substantially reduce NOx.

【0073】また、CPU31は、続くステップ403
で実リッチ時間を演算する。実リッチ時間は、触媒入口
での排ガス空燃比が実際にリッチとなる時間であって、
例えば、 実リッチ時間=β・リッチ時間(制御指令値) として演算される。ここで、係数βは、図13に示すよ
うに吸気圧PMやスロットル開度などのエンジン負荷に
応じて設定される。同図によれば、エンジン負荷が小さ
いほど排ガスの混合が遅れるとして、係数βに小さい値
が設定されるようになっている。
The CPU 31 proceeds to the next step 403
To calculate the actual rich time. The actual rich time is the time when the exhaust gas air-fuel ratio at the catalyst inlet actually becomes rich,
For example, the actual rich time is calculated as β = rich time (control command value). Here, the coefficient β is set according to the engine load such as the intake pressure PM and the throttle opening as shown in FIG. According to the figure, a smaller value is set for the coefficient β on the assumption that the mixing of the exhaust gas is delayed as the engine load is smaller.

【0074】その後、CPU31は、ステップ404で
前記演算した実リッチ時間を基にリーン時間を設定す
る。このとき、リーン時間は、 リーン時間=α1・実リッチ時間 として演算される。但し、係数α1は、例えば図14に
示す関係に基づき求められ、実リッチ時間が長いほど、
係数α1に大きい値が設定されるようになっている。
Thereafter, the CPU 31 sets a lean time based on the actual rich time calculated in step 404. At this time, the lean time is calculated as lean time = α1 · actual rich time. However, the coefficient α1 is obtained based on, for example, the relationship shown in FIG.
A large value is set for the coefficient α1.

【0075】その後、CPU31は、前記図3のステッ
プ203〜208に従い、既述した空燃比のリーン制御
とリッチ制御とを交互に実施する。図15は、本実施の
形態における作用を補足説明するためのタイムチャート
である。
Thereafter, the CPU 31 alternately performs the above-described lean control and rich control of the air-fuel ratio in accordance with steps 203 to 208 in FIG. FIG. 15 is a time chart for supplementarily explaining the operation in the present embodiment.

【0076】図15において、所定のリッチ時間(制御
指令値)で目標空燃比λTGをリーンからリッチに切り
換えた場合、エンジン燃焼室に流入する混合気の空燃比
(燃焼A/F)はウエット等の影響によりその変化がな
まる。また更に、NOx 触媒19に到達する際の排ガス
の空燃比(排ガスA/F)は、他気筒の排ガスとの混合
や排気管内の輸送遅れが原因でより一層なまる。そのた
め、触媒入口での排ガス空燃比が実際にリッチになる時
間(実リッチ時間)は、制御指令値に対して幾分短い時
間となる。かかる場合において、空燃比のリッチ制御
は、所定のリッチ時間(制御指令値)に基づき実施され
ると共に、空燃比のリーン制御は実リッチ時間に基づき
実施される。
In FIG. 15, when the target air-fuel ratio λTG is switched from lean to rich for a predetermined rich time (control command value), the air-fuel ratio (combustion A / F) of the air-fuel mixture flowing into the engine combustion chamber becomes wet or the like. The change is reduced due to the influence of. Furthermore, the air-fuel ratio of the exhaust gas when reaching the NOx catalyst 19 (exhaust gas A / F) further increases due to mixing with the exhaust gas of other cylinders and delay in transport in the exhaust pipe. Therefore, the time when the exhaust gas air-fuel ratio at the catalyst inlet is actually rich (actual rich time) is somewhat shorter than the control command value. In such a case, the rich control of the air-fuel ratio is performed based on a predetermined rich time (control command value), and the lean control of the air-fuel ratio is performed based on the actual rich time.

【0077】なお本実施の形態では、前記図12のステ
ップ402が請求項記載の制御指令値設定手段に相当
し、同ステップ403が実リッチ時間推定手段に相当す
る。また、同ステップ404がリーン時間設定手段に相
当する。
In the present embodiment, step 402 in FIG. 12 corresponds to a control command value setting means, and step 403 corresponds to an actual rich time estimating means. Step 404 corresponds to a lean time setting unit.

【0078】以上詳述した第3の実施の形態によれば、
以下の効果が得られる。 (a”)エンジン運転状態に基づき、リッチ時間(制御
指令値)に対する実リッチ時間を推定し、該推定した実
リッチ時間からリーン時間を設定するようにした。この
場合、リーン時間が過不足無く設定でき、仮に実際のリ
ッチ時間が短めに設定されたとしても、リーン燃焼不足
により不用意にNOx が排出されることはない。その結
果、リッチ燃焼を最適なる時間にて実施し、燃費の改善
やトルク変動の抑制を図ることができる。
According to the third embodiment described in detail above,
The following effects can be obtained. (A ″) The actual rich time relative to the rich time (control command value) is estimated based on the engine operating state, and the lean time is set from the estimated actual rich time. Even if the actual rich time is set to be short, NOx is not inadvertently discharged due to insufficient lean combustion, and as a result, rich combustion is performed at an optimal time and fuel consumption is improved. And fluctuation of torque can be suppressed.

【0079】(b”)エンジン1の低負荷運転時ほど、
リッチ時間指令値に対する実リッチ時間が短くなると推
定するようにした。この場合、排ガス空燃比のリーン⇔
リッチ切り換えが遅れる低負荷などの条件下において
も、リッチ時間やリーン時間の設定が適正に実施でき
る。
(B ″) As the engine 1 operates at a lower load,
The actual rich time for the rich time command value is estimated to be short. In this case, the lean exhaust gas air-fuel ratio
The setting of the rich time and the lean time can be appropriately performed even under conditions such as a low load where the rich switching is delayed.

【0080】なお、本発明の実施の形態は、上記以外に
次の形態にて実現できる。上記第1の実施の形態では、
リッチ時間の設定に際し、機関運転状態を知るためのパ
ラメータとしてエンジン回転数Neと吸気圧PMとを用
いたが、これを変更する。例えばスロットル開度やアク
セル開度などを機関運転状態を知るためのパラメータと
して用いてもよい。
The embodiment of the present invention can be realized in the following modes other than the above. In the first embodiment,
In setting the rich time, the engine speed Ne and the intake pressure PM are used as parameters for knowing the engine operation state, but these are changed. For example, a throttle opening and an accelerator opening may be used as parameters for knowing the engine operating state.

【0081】上記第2の実施の形態では、NOx 触媒1
9によるNOx 浄化状態を検出するための手段として触
媒下流側にNOx センサ41を配設し、当該NOx セン
サ出力に基づきリッチ時間の学習を行ったが、この構成
を変更する。例えば触媒下流側に空燃比センサを配設
し、この空燃比センサの出力値に基づきリッチ時間の学
習を行うようにする。この場合、空燃比のリーン⇔リッ
チ切り換え時における触媒前後の応答性(応答時間)か
ら触媒状態を判定し、その判定結果に基づきリッチ時間
の学習を許容又は禁止する。因みに、ここで使用する空
燃比センサは、酸素濃度に応じたリニアな電流信号を出
力する周知のA/Fセンサ(限界電流式空燃比センサ)
や、理論空燃比を境にしてリーン側かリッチ側かに応じ
て異なる電圧信号を出力する周知のO2 センサなどが適
用できる。
In the second embodiment, the NOx catalyst 1
The NOx sensor 41 is disposed downstream of the catalyst as means for detecting the NOx purification state by the NO. 9 and learning of the rich time is performed based on the output of the NOx sensor, but this configuration is changed. For example, an air-fuel ratio sensor is provided downstream of the catalyst, and learning of the rich time is performed based on the output value of the air-fuel ratio sensor. In this case, the catalyst state is determined from the response (response time) before and after the catalyst at the time of the lean / rich switching of the air-fuel ratio, and the learning of the rich time is permitted or prohibited based on the determination result. Incidentally, the air-fuel ratio sensor used here is a well-known A / F sensor (limit current type air-fuel ratio sensor) that outputs a linear current signal according to the oxygen concentration.
Alternatively, a known O2 sensor that outputs different voltage signals depending on the lean side or the rich side with respect to the stoichiometric air-fuel ratio can be applied.

【0082】また、上記第2の実施の形態では、リッチ
時間の学習時において、1回のリッチ時間の更新幅を1
噴射分としたが、2噴射分以上を1度に更新するように
してもよい。この場合、例えばNOx センサ出力を基
に、限界値までの余裕度を考慮してその更新幅を可変に
設定するようにすればなお良い。
Further, in the second embodiment, when the rich time is learned, the update width of one rich time is set to one.
Although the injection amount is set, two or more injection amounts may be updated at one time. In this case, for example, the update width may be variably set based on the output of the NOx sensor, taking into account the margin to the limit value.

【0083】さらに、上記第2の実施の形態では、リッ
チ時間の学習値をその都度バックアップRAM34に記
憶し、電源の遮断時にもその内部情報を記憶保持するよ
うにしたが、電源投入の度に、リッチ時間を初期値(例
えば10噴射の相当時間)から学習し直すように構成し
てもよい。
Further, in the second embodiment, the learning value of the rich time is stored in the backup RAM 34 each time, and the internal information is stored and held even when the power is turned off. The rich time may be re-learned from an initial value (for example, a time equivalent to 10 injections).

【0084】上記第3の実施の形態では、エンジン回転
数Ne及び吸気圧PMに基づきリッチ時間(制御指令
値)を設定していたが、例えば前記第2の実施の形態で
説明したリッチ時間学習値を用いて同時間の制御指令値
を設定するように変更してもよい。
In the third embodiment, the rich time (control command value) is set based on the engine speed Ne and the intake pressure PM. However, for example, the rich time learning described in the second embodiment is performed. The control command value for the same time may be set using the value.

【0085】上記各実施の形態では、目標空燃比λTG
をリーン制御値とリッチ制御値とで切り換えることによ
り、リーン燃焼とリッチ燃焼とを行わせるようにしてい
たが、これを変更する。例えば空燃比補正係数FAFを
リーン補正側とリッチ補正側とで切り換え、それにより
リーン燃焼とリッチ燃焼とを行わせるようにしてもよ
い。
In each of the above embodiments, the target air-fuel ratio λTG
Is switched between the lean control value and the rich control value to perform the lean combustion and the rich combustion, but this is changed. For example, the air-fuel ratio correction coefficient FAF may be switched between the lean correction side and the rich correction side so that lean combustion and rich combustion are performed.

【0086】上記各実施の形態における空燃比制御シス
テムでは、現代制御理論を用い、目標空燃比と実際に検
出した空燃比(実空燃比)との偏差に応じて空燃比をフ
ィードバック制御していたが、この構成を変更する。例
えばPI制御により空燃比をフィードバック制御した
り、空燃比をオープン制御したりしてもよい。
In the air-fuel ratio control system in each of the above embodiments, the air-fuel ratio is feedback-controlled according to the deviation between the target air-fuel ratio and the actually detected air-fuel ratio (actual air-fuel ratio) using modern control theory. Changes this configuration. For example, feedback control of the air-fuel ratio or open control of the air-fuel ratio may be performed by PI control.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】発明の実施の形態におけるエンジンの空燃比制
御システムの概要を示す全体構成図。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an outline of an air-fuel ratio control system for an engine according to an embodiment of the invention.

【図2】燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート。FIG. 2 is a flowchart showing a fuel injection control routine.

【図3】λTG設定ルーチンを示すフローチャート。FIG. 3 is a flowchart illustrating a λTG setting routine.

【図4】エンジン回転数及び吸気圧に応じてリッチ時間
を設定するためのマップ。
FIG. 4 is a map for setting a rich time according to an engine speed and an intake pressure.

【図5】リッチ時間とNOx 浄化率との関係をエンジン
運転状態毎に示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the rich time and the NOx purification rate for each engine operating state.

【図6】エンジン回転数及び吸気圧に応じてリーン目標
空燃比を設定するためのマップ。
FIG. 6 is a map for setting a lean target air-fuel ratio according to an engine speed and an intake pressure.

【図7】第1の実施の形態における作用を説明するため
のタイムチャート。
FIG. 7 is a time chart for explaining an operation in the first embodiment.

【図8】リッチ時間とその時のトルク変動との関係を示
すグラフ。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between rich time and torque fluctuation at that time.

【図9】第2の実施の形態において、制御システムの追
加部分を示す構成図。
FIG. 9 is a configuration diagram showing an additional part of a control system in the second embodiment.

【図10】第2の実施の形態において、リッチ時間学習
ルーチンを示すフローチャート。
FIG. 10 is a flowchart illustrating a rich time learning routine according to the second embodiment;

【図11】第2の実施の形態における作用を説明するた
めのタイムチャート。
FIG. 11 is a time chart for explaining an operation in the second embodiment.

【図12】第3の実施の形態において、λTG設定ルー
チンの一部を示すフローチャート。
FIG. 12 is a flowchart illustrating a part of a λTG setting routine according to the third embodiment;

【図13】エンジン負荷と係数βとの関係を示すグラ
フ。
FIG. 13 is a graph showing a relationship between an engine load and a coefficient β.

【図14】実リッチ時間と係数α1との関係を示すグラ
フ。
FIG. 14 is a graph showing a relationship between an actual rich time and a coefficient α1.

【図15】第3の実施の形態における作用を説明するた
めのタイムチャート。
FIG. 15 is a time chart for explaining the operation in the third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…エンジン(内燃機関)、3…排気管、19…NOx
触媒(NOx 吸蔵還元型触媒)、30…ECU(電子制
御装置)、31…リッチ時間設定手段,リッチ時間更新
手段,触媒状態検出手段(判定手段),更新中止手段,
記憶手段,制御指令値設定手段,実リッチ時間推定手
段,リーン時間設定手段を構成するCPU、34…バッ
クアップRAM、41…触媒状態検出手段を構成するN
Ox センサ。
1: engine (internal combustion engine), 3: exhaust pipe, 19: NOx
Catalyst (NOx storage reduction catalyst), 30 ... ECU (electronic control unit), 31 ... rich time setting means, rich time updating means, catalyst state detecting means (judging means), updating stop means,
CPU constituting storage means, control command value setting means, actual rich time estimating means, lean time setting means, 34 ... backup RAM, 41 ... N constituting catalyst state detecting means
Ox sensor.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】内燃機関に供給する混合気の目標空燃比を
理論空燃比よりもリーン側に設定してその目標空燃比に
基づきリーン燃焼を行わせると共に、リーン燃焼時に排
出される排ガス中のNOx をリーンNOx 触媒で吸蔵
し、さらに空燃比を一時的にリッチに制御して前記吸蔵
したNOx をリーンNOx 触媒から放出するようにした
内燃機関の空燃比制御装置において、 機関運転状態と前記NOx 触媒によるNOx 浄化率とに
応じてリッチ燃焼のためのリッチ時間を設定するリッチ
時間設定手段を備えることを特徴とする内燃機関の空燃
比制御装置。
A target air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to an internal combustion engine is set leaner than a stoichiometric air-fuel ratio, and lean combustion is performed based on the target air-fuel ratio. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine in which NOx is stored with a lean NOx catalyst and the air-fuel ratio is temporarily controlled to be rich to release the stored NOx from the lean NOx catalyst. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, comprising: rich time setting means for setting a rich time for rich combustion according to a NOx purification rate by a catalyst.
【請求項2】前記リッチ時間設定手段は、リーンNOx
触媒による所望のNOx 浄化率が得られる範囲内で、最
短のリッチ時間を設定する請求項1に記載の内燃機関の
空燃比制御装置。
2. The method according to claim 1, wherein the rich time setting means includes a lean NOx
2. The air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the shortest rich time is set within a range in which a desired NOx purification rate by the catalyst is obtained.
【請求項3】内燃機関に供給する混合気の目標空燃比を
理論空燃比よりもリーン側に設定してその目標空燃比に
基づきリーン燃焼を行わせると共に、リーン燃焼時に排
出される排ガス中のNOx をリーンNOx 触媒で吸蔵
し、さらに空燃比を一時的にリッチに制御して前記吸蔵
したNOx をリーンNOx 触媒から放出するようにした
内燃機関の空燃比制御装置において、 前記リーンNOx 触媒によるNOx 浄化状態を検出する
触媒状態検出手段と、 リッチ燃焼のためのリッチ時間を所定の時間周期で短縮
側に更新するリッチ時間更新手段と、 前記検出した触媒のNOx 浄化状態からその時のリッチ
時間が限界値と判断されると、リッチ時間の短縮側への
更新を中止する更新中止手段とを備えることを特徴とす
る内燃機関の空燃比制御装置。
3. A target air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to an internal combustion engine is set to a side leaner than a stoichiometric air-fuel ratio to perform lean combustion based on the target air-fuel ratio. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine in which NOx is occluded by a lean NOx catalyst and the air-fuel ratio is temporarily controlled to be rich to release the occluded NOx from the lean NOx catalyst. A catalyst state detecting means for detecting a purification state; a rich time updating means for updating a rich time for rich combustion to a shorter side in a predetermined time cycle; and a rich time limit from the detected NOx purification state of the catalyst. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, comprising: update canceling means for canceling the update of the rich time to the shortened side when the value is determined to be a value.
【請求項4】請求項3に記載の内燃機関の空燃比制御装
置において、 前記触媒状態検出手段は、 リーンNOx 触媒の下流側に設けられた空燃比センサ又
はNOx センサと、 当該センサの出力値に基づき、前記NOx 触媒によるN
Ox 浄化の程度を判定する判定手段とからなる内燃機関
の空燃比制御装置。
4. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein said catalyst state detecting means includes an air-fuel ratio sensor or a NOx sensor provided downstream of a lean NOx catalyst, and an output value of said sensor. Based on the NOx catalyst
An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, comprising: determination means for determining the degree of Ox purification.
【請求項5】請求項3又は請求項4に記載の内燃機関の
空燃比制御装置において、 前記更新したリッチ時間を内燃機関の運転領域毎に記憶
する記憶手段を更に備える内燃機関の空燃比制御装置。
5. The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, further comprising a storage unit for storing the updated rich time for each operating region of the internal combustion engine. apparatus.
【請求項6】内燃機関に供給する混合気の目標空燃比を
理論空燃比よりもリーン側に設定してその目標空燃比に
基づきリーン燃焼を行わせると共に、リーン燃焼時に排
出される排ガス中のNOx をリーンNOx 触媒で吸蔵
し、さらに空燃比を一時的にリッチに制御して前記吸蔵
したNOx をリーンNOx 触媒から放出するようにした
内燃機関の空燃比制御装置において、 リッチ燃焼のためのリッチ時間の制御指令値を設定する
制御指令値設定手段と、 機関運転状態に基づき、前記設定したリッチ時間指令値
によるリッチ燃焼時の排ガスがリッチとなってリーンN
Ox 触媒に供給される実際の時間を推定する実リッチ時
間推定手段と、 前記推定した実リッチ時間からリーン燃焼のためのリー
ン時間を設定するリーン時間設定手段とを備えることを
特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
6. A target air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to an internal combustion engine is set leaner than a stoichiometric air-fuel ratio so that lean combustion is performed based on the target air-fuel ratio. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine that stores NOx with a lean NOx catalyst, and further temporarily controls the air-fuel ratio to be rich to release the stored NOx from the lean NOx catalyst. Control command value setting means for setting a time control command value; and based on the engine operating state, the exhaust gas during rich combustion based on the set rich time command value becomes rich and lean N
An internal combustion engine comprising: an actual rich time estimating means for estimating an actual time supplied to the Ox catalyst; and a lean time setting means for setting a lean time for lean combustion from the estimated actual rich time. Air-fuel ratio control device.
【請求項7】請求項6に記載の空燃比制御装置におい
て、 制御指令値設定手段は、その時々の機関運転状態に応じ
た下限値でリッチ時間の制御指令値をガードする内燃機
関の空燃比制御装置。
7. The air-fuel ratio control apparatus according to claim 6, wherein the control command value setting means guards a control command value for a rich time with a lower limit value according to a current engine operation state. Control device.
【請求項8】前記実リッチ時間推定手段は、内燃機関の
低負荷運転時ほど、リッチ時間指令値に対する実リッチ
時間が短くなると推定する請求項6又は請求項7に記載
の内燃機関の空燃比制御装置。
8. The air-fuel ratio of an internal combustion engine according to claim 6, wherein the actual rich time estimating means estimates that the actual rich time with respect to the rich time command value becomes shorter as the internal combustion engine operates at a lower load. Control device.
JP27913397A 1997-10-13 1997-10-13 Air-fuel ratio control device for internal combustion engine Expired - Fee Related JP4161390B2 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27913397A JP4161390B2 (en) 1997-10-13 1997-10-13 Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
US09/166,937 US6148612A (en) 1997-10-13 1998-10-06 Engine exhaust gas control system having NOx catalyst
DE69841504T DE69841504D1 (en) 1997-10-13 1998-10-12 Exhaust control system for internal combustion engine with NOx catalyst
EP98119231A EP0908613B1 (en) 1997-10-13 1998-10-12 Engine exhaust gas control system having NOx catalyst
KR1019980042728A KR100306873B1 (en) 1997-10-13 1998-10-13 ENGINE EXHAUST GAS CONTROL SYSTEM HAVING NOx CATALYST
US09/668,636 US6263668B1 (en) 1997-10-13 2000-09-25 Engine exhaust gas control system having NOx catalyst

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27913397A JP4161390B2 (en) 1997-10-13 1997-10-13 Air-fuel ratio control device for internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11117791A true JPH11117791A (en) 1999-04-27
JP4161390B2 JP4161390B2 (en) 2008-10-08

Family

ID=17606902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27913397A Expired - Fee Related JP4161390B2 (en) 1997-10-13 1997-10-13 Air-fuel ratio control device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4161390B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6519934B2 (en) 2000-06-26 2003-02-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Emission control method and apparatus of an internal combustion engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6519934B2 (en) 2000-06-26 2003-02-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Emission control method and apparatus of an internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP4161390B2 (en) 2008-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6148612A (en) Engine exhaust gas control system having NOx catalyst
US6405527B2 (en) Fuel supply conrol system for internal combustion engine
US7993582B2 (en) Sulfur purge control device for an internal combustion engine
US6766640B2 (en) Engine exhaust purification device
JP2013011222A (en) Control apparatus for internal combustion engine
US6687598B2 (en) Method and system for controlling an engine with enhanced torque control
JP3988518B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3282660B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4346118B2 (en) Catalyst temperature control device for internal combustion engine
JP4453060B2 (en) Exhaust gas purification control device for internal combustion engine
US7591986B2 (en) Exhaust emission control device and method for internal combustion engine, and engine control unit
JP4161390B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP3834951B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JPH11107828A (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP2000130221A (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP2003314314A (en) Internal combustion engine control device
JP2008128217A (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4154589B2 (en) Combustion control device for internal combustion engine
JP4468287B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4258733B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP7705312B2 (en) Diagnostic Equipment
JP4321406B2 (en) Fuel supply control device for internal combustion engine
JPH07119520A (en) Air-fuel ratio controller for engine
JP2000097081A (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
WO2025163844A1 (en) Air–fuel ratio control method and device for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040107

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060731

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060808

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061006

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070424

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070622

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071225

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080701

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080714

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110801

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120801

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130801

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees