JP2001234789A - Air-fuel ratio control device of internal combustion engine - Google Patents

Air-fuel ratio control device of internal combustion engine

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JP2001234789A
JP2001234789A JP2000046104A JP2000046104A JP2001234789A JP 2001234789 A JP2001234789 A JP 2001234789A JP 2000046104 A JP2000046104 A JP 2000046104A JP 2000046104 A JP2000046104 A JP 2000046104A JP 2001234789 A JP2001234789 A JP 2001234789A
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air
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ratio sensor
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秀明 小林
Osamu Matsuno
修 松野
Shigeaki Kakizaki
成章 柿▲ざき▼
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Nissan Motor Co Ltd
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    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
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    • F02D41/0295Control according to the amount of oxygen that is stored on the exhaust gas treating apparatus
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To constantly and precisely control catalyst oxygen storage quantity to a target value by correcting output variation due to deterioration of an air-fuel ratio sensor in the upstream of a catalyst. SOLUTION: An air-fuel ratio is controlled so that oxygen storage quantity coincides with a target value by setting a catalyst 3 having oxygen storage capacity in an engine exhaust passage and assuming the oxygen storage quantity in accordance with output of an air-fuel ratio sensor 4 in the upstream of the catalyst 3. Output of the upstream air-fuel ratio sensor 4 is corrected in accordance with the output of the downstream air-fuel ratio sensor 5 when the output of the air-fuel ratio sensor 5 in the downstream comes to be on the lean side or the rich side for more than specified time.

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】この発明は内燃機関の空燃比
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.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関の排気中のHC、CO、NOx
を三元触媒によって同時に浄化するには触媒雰囲気を理
論空燃比(以下ストイキという)にする必要があり、ス
トイキから少しでもずれたときの浄化効率が低下するこ
とないように、触媒に酸素ストレージ能力を持たせてい
る。
2. Description of the Related Art HC, CO, NOx in exhaust gas of an internal combustion engine
In order to simultaneously purify the catalyst with a three-way catalyst, it is necessary to set the catalyst atmosphere to a stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter referred to as stoichiometric). Have.

【0003】ストイキよりもリーンな排気を与えると、
触媒が排気中の酸素を取り込み、この酸素ストレージ量
が飽和するまでは、触媒雰囲気をストイキに維持でき
る。また、ストイキよりもリッチな排気を与えると、触
媒が保持している酸素が放出され、保持酸素のすべてを
放出するまでは、触媒雰囲気をストイキに維持する。こ
のようにして一時的な空燃比のずれから生じる酸素の過
不足を触媒が補い、触媒雰囲気を実質的にストイキに保
つことが可能となる。
[0003] If you give a leaner exhaust than stoichiometric,
Until the catalyst takes in the oxygen in the exhaust gas and the oxygen storage amount is saturated, the catalyst atmosphere can be kept stoichiometric. When exhaust gas richer than stoichiometric gas is given, the oxygen held by the catalyst is released, and the catalyst atmosphere is maintained at stoichiometric until all of the retained oxygen is released. In this way, the catalyst compensates for the excess or deficiency of oxygen caused by the temporary air-fuel ratio shift, and the catalyst atmosphere can be kept substantially stoichiometric.

【0004】この場合、触媒の酸素ストレージ量が常に
目標値、例えば最大ストレージ量の半分程度となるよう
に空燃比を制御してやると、触媒の取り込みと放出の容
量が均等化し、空燃比のストイキからのリッチ、リーン
のいずれ側の変動に対しても吸収能力が高まり、排気の
浄化効率を最良に保てる。
In this case, if the air-fuel ratio is controlled so that the oxygen storage amount of the catalyst always becomes a target value, for example, about half of the maximum storage amount, the capacity of intake and release of the catalyst is equalized, and the stoichiometric air-fuel ratio is reduced. The ability to absorb both fluctuations on the rich and lean sides can be increased, and the exhaust gas purification efficiency can be kept at the best.

【0005】このため、空燃比センサの出力に基づいて
触媒に流入する排気の酸素過不足量(空燃比から換算す
る)を積算して触媒の酸素ストレージ量を求め、この酸
素ストレージ量が目標値と一致するように空燃比をフィ
ードバック制御する提案が、特開平5−195842号
公報や特開平7−259602号公報によってなされて
いる。
[0005] Therefore, based on the output of the air-fuel ratio sensor, the oxygen excess / deficiency amount (converted from the air-fuel ratio) of the exhaust gas flowing into the catalyst is integrated to obtain the oxygen storage amount of the catalyst. Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 5-195842 and 7-259602 have proposed proposals for feedback control of the air-fuel ratio so as to coincide with the above.

【0006】[0006]

【発明が解決すべき課題】触媒の上流側に設置される空
燃比センサは、高い排気温度に晒されることなどから経
時的に劣化しやすく、またセンサ製造時の品質のバラツ
キもあって空燃比の検出に誤差(リッチ側またはリーン
側へのシフト)を生じることがある。
The air-fuel ratio sensor installed on the upstream side of the catalyst is liable to deteriorate with time due to exposure to a high exhaust gas temperature and the like. (A shift to the rich side or the lean side) may occur in the detection of.

【0007】検出される空燃比に誤差を生じると、空燃
比センサの出力に基づいて触媒の酸素ストレージ量を正
確に演算することができなくなり、結果として触媒の酸
素ストレージ量を目標値に制御させられなくなり、排気
の浄化効率が低下してしまう。
If an error occurs in the detected air-fuel ratio, it becomes impossible to accurately calculate the oxygen storage amount of the catalyst based on the output of the air-fuel ratio sensor. As a result, the oxygen storage amount of the catalyst is controlled to a target value. And the exhaust gas purification efficiency is reduced.

【0008】本発明はこのような問題を解決するため
に、触媒上流側の空燃比センサの劣化による出力変動を
修正し、酸素ストレージ量を常に正確に目標値に制御す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve such a problem, an object of the present invention is to correct output fluctuations due to deterioration of an air-fuel ratio sensor on the upstream side of a catalyst, and to always accurately control the oxygen storage amount to a target value.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、排気空燃
比に応じて排気中の酸素を取り込み、あるいは放出する
酸素ストレージ能力のある触媒と、この酸素ストレージ
量が目標値になるように空燃比を制御する装置におい
て、触媒の上流側の空燃比センサの出力に基づいて酸素
ストレージ量を推定し、この酸素ストレージ量が目標値
と一致するように空燃比を制御する手段と、下流側の空
燃比センサの出力が一定時間以上リーン側またはリッチ
側になったかどうか判断する手段と、下流側空燃比が一
定時間以上リーン側またはリッチ側のときは下流側空燃
比センサの出力に基づいて上流側空燃比センサの出力を
補正する更正手段を備える。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a catalyst having an oxygen storage capacity for taking in or releasing oxygen in exhaust gas in accordance with an exhaust air-fuel ratio, and a method for setting the oxygen storage amount to a target value. In an apparatus for controlling an air-fuel ratio, a means for estimating an oxygen storage amount based on an output of an air-fuel ratio sensor on the upstream side of a catalyst and controlling the air-fuel ratio so that the oxygen storage amount matches a target value, Means for determining whether or not the output of the air-fuel ratio sensor is on the lean side or rich side for a certain time or more, and based on the output of the downstream air-fuel ratio sensor when the downstream air-fuel ratio is on the lean side or rich side for a certain time or more. A correcting means for correcting the output of the upstream air-fuel ratio sensor is provided.

【0010】第2の発明は、第1の発明において、前記
更正手段は、上流側空燃比センサの出力の補正値とし
て、下流側空燃比センサがリーン側のときはリーン側に
一定量だけシフトする正の値、リッチ側のときはリッチ
側に一定量だけシフトする負の値となるようにする。
[0010] In a second aspect based on the first aspect, the correcting means shifts the correction value of the output of the upstream air-fuel ratio sensor by a fixed amount to the lean side when the downstream air-fuel ratio sensor is the lean side. To be a positive value, and a negative value for shifting to a rich side by a fixed amount on the rich side.

【0011】第3の発明は、第1の発明において、前記
更正手段は、上流側空燃比センサの出力の補正値とし
て、下流側空燃比センサがリーン側のときはリーン側へ
センサ出力値に応じてシフトする正の値、リッチ側のと
きはリッチ側へセンサ出力に応じてシフトする負の値と
なるようにする。
[0013] In a third aspect based on the first aspect, the correction means is configured to correct the output of the upstream air-fuel ratio sensor to a lean side when the downstream air-fuel ratio sensor is on the lean side as the correction value of the output of the upstream side air-fuel ratio sensor. The positive value shifts according to the sensor output, and the negative value shifts to the rich side according to the sensor output when the sensor is on the rich side.

【0012】第4の発明は、第1の発明において、前記
更正手段は、上流側空燃比センサの出力の補正値とし
て、下流側空燃比センサがリーン側のときは所定の範囲
までは一定量、それ以上ではリーン側へセンサ出力値に
応じてシフトする正の値、リッチ側のときは所定の範囲
までは一定量、それ以上ではリッチ側へセンサ出力に応
じてシフトする負の値となるようにする。
In a fourth aspect based on the first aspect, the correction means is configured to correct the output of the upstream air-fuel ratio sensor by a fixed amount up to a predetermined range when the downstream air-fuel ratio sensor is on the lean side. Above that, a positive value that shifts to the lean side in accordance with the sensor output value, a rich value that is a fixed amount up to a predetermined range, and a negative value that shifts to the rich side in accordance with the sensor output above that value. To do.

【0013】第5の発明は、第2〜第4の発明におい
て、前記更正手段は、前記補正値を積算した絶対値が所
定値以上のときに上流側空燃比センサの異常を判定す
る。
In a fifth aspect based on the second to fourth aspects, the correction means determines an abnormality of the upstream air-fuel ratio sensor when an absolute value obtained by integrating the correction values is equal to or larger than a predetermined value.

【0014】第6の発明は、第1〜第5の発明におい
て、前記酸素ストレージ量を吸収速度の速い高速成分と
吸収速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けて演算
することにより推定する。
In a sixth aspect based on the first to fifth aspects, the oxygen storage amount is estimated by calculating the oxygen storage amount separately for a high-speed component having a high absorption rate and a low-speed component having a lower absorption rate than the high-speed component. .

【0015】[0015]

【作用、効果】第1の発明において、触媒の酸素ストレ
ージ量は常に目標値になるように制御されるため、触媒
上流側の空燃比に多少の変動があっても、触媒の酸素ス
トレージ能力により、触媒下流側の空燃比はストイキに
維持される。しかし、上流側の空燃比センサの出力に誤
差があると、触媒の酸素ストレージ量は目標値からずれ
てくる。例えば、上流側の空燃比センサの出力が、正規
の状態よりも見かけ上はリッチ側にシフトしていると、
酸素ストレージ量が不足していると判断され、空燃比が
リーン側に制御される。この状態が継続していくうち
に、触媒の酸素ストレージ量が飽和し、下流側の空燃比
がストイキからリーン側となる。このような状態が一定
時間以上継続したときに、上流側空燃比センサの出力に
変動(出力シフト)があるものと見なされ、リッチ側ま
たはリーン側に対応して上流側空燃比センサの出力の補
正が行われ、この補正出力が空燃比制御にフィードバッ
クされる。これにより触媒の酸素ストレージ量が目標値
に向けて修正される。したがって上流側空燃比センサの
劣化などによる出力変動があっても、触媒酸素ストレー
ジ量を正確に目標値に制御可能となる。
In the first aspect of the present invention, the oxygen storage amount of the catalyst is always controlled to the target value. Therefore, even if the air-fuel ratio on the upstream side of the catalyst slightly fluctuates, the oxygen storage capacity of the catalyst is not changed. The air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst is maintained at a stoichiometric ratio. However, if there is an error in the output of the upstream air-fuel ratio sensor, the oxygen storage amount of the catalyst deviates from the target value. For example, if the output of the air-fuel ratio sensor on the upstream side is apparently shifted to the rich side from the normal state,
It is determined that the oxygen storage amount is insufficient, and the air-fuel ratio is controlled to the lean side. As this state continues, the oxygen storage amount of the catalyst saturates, and the air-fuel ratio on the downstream side goes from stoichiometric to lean. When such a state continues for a certain period of time or more, it is considered that there is a change (output shift) in the output of the upstream air-fuel ratio sensor, and the output of the upstream air-fuel ratio sensor corresponds to the rich side or the lean side. The correction is performed, and the corrected output is fed back to the air-fuel ratio control. Thereby, the oxygen storage amount of the catalyst is corrected toward the target value. Therefore, even if there is an output fluctuation due to deterioration of the upstream air-fuel ratio sensor, the catalyst oxygen storage amount can be accurately controlled to the target value.

【0016】第2の発明では、上流側空燃比センサの出
力を下流側空燃比に基づいて一定量だけ補正するので、
補正の前後における空燃比の急激な変動を回避できる。
In the second aspect, the output of the upstream air-fuel ratio sensor is corrected by a fixed amount based on the downstream air-fuel ratio.
A sharp change in the air-fuel ratio before and after the correction can be avoided.

【0017】第3の発明では、上流側空燃比センサの出
力を、下流側空燃比センサの出力値の大きさに応じて補
正するので、早期に酸素ストレージ量を目標値に収束制
御させることができる。
In the third aspect, the output of the upstream air-fuel ratio sensor is corrected according to the magnitude of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor, so that the convergence control of the oxygen storage amount to the target value can be performed early. it can.

【0018】第4の発明では、上流側空燃比センサの特
性に応じて適切な補正を行うことができ、つまり、セン
サ出力が実質的にシフトしていないときの不必要な補正
は避け、かつシフト量の大きいときには正常な酸素スト
レージ量まで早急に復帰させることも可能となる。
According to the fourth aspect, an appropriate correction can be made according to the characteristics of the upstream air-fuel ratio sensor, that is, unnecessary correction when the sensor output is not substantially shifted is avoided, and When the shift amount is large, it is possible to quickly return to the normal oxygen storage amount.

【0019】第5の発明では、上流側空燃比センサの出
力に対する補正が多く、その積算値が所定値に達したと
きには、制御の正確性、安定性の維持が難しくなり、排
気性能に悪影響を及ぼす可能性もあるので、このときに
はセンサ異常を判定して報知することにより、修理や交
換などを促すことができる。
In the fifth aspect of the invention, the output of the upstream air-fuel ratio sensor is largely corrected, and when the integrated value reaches a predetermined value, it becomes difficult to maintain the accuracy and stability of the control, which adversely affects the exhaust performance. At this time, it is possible to urge repair or replacement by determining and reporting the sensor abnormality.

【0020】第6の発明において、触媒に対する酸素ス
トレージ特性は、触媒の貴金属に高速で吸収/放出され
る特性と、触媒のセリアなどの酸素ストレージ材に低速
で吸収/放出される特性に分かれることから、酸素スト
レージ量をこの特性に合わせて高速と低速成分に分けて
演算することにより、触媒の特性に応じた実際のストレ
ージ量を正確に演算でき、したがって実酸素ストレージ
量を精度よく目標値に制御することが可能となる。
In the sixth aspect of the present invention, the oxygen storage characteristics of the catalyst are divided into characteristics of being rapidly absorbed / released by the noble metal of the catalyst and characteristics of being slowly absorbed / released by the oxygen storage material such as ceria of the catalyst. Therefore, by calculating the oxygen storage amount separately for high-speed and low-speed components according to this characteristic, it is possible to accurately calculate the actual storage amount according to the characteristics of the catalyst, and thus to accurately set the actual oxygen storage amount to the target value. It becomes possible to control.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】図1は本発明が適用される排気浄化装置の
概略構成を示し、エンジン1の排気管2には触媒3が設
けられ、その上流にはリニア空燃比センサ4、下流には
空燃比センサ(酸素センサ)5が設置され、これらセン
サ出力に基づいてエンジン1に供給する燃料の空燃比を
制御するコントローラ6が備えられる。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an exhaust gas purifying apparatus to which the present invention is applied. A catalyst 3 is provided in an exhaust pipe 2 of an engine 1, a linear air-fuel ratio sensor 4 is provided upstream thereof, and an air-fuel ratio is provided downstream thereof. A sensor (oxygen sensor) 5 is provided, and a controller 6 for controlling the air-fuel ratio of fuel supplied to the engine 1 based on the output of the sensor is provided.

【0023】エンジン1の吸気管7にはスロットル弁8
と、スロットル弁8により調整された吸入空気量を測定
するエアフローメータ9が設けられる。
The intake pipe 7 of the engine 1 has a throttle valve 8
And an air flow meter 9 for measuring the intake air amount adjusted by the throttle valve 8.

【0024】触媒3はいわゆる三元触媒であって、触媒
雰囲気が理論空燃比のときにNOx、HC、COを最大
効率で浄化する。触媒3は触媒担体がセリア等の酸素ス
トレージ材で被覆されており、流入する排気の空燃比に
応じて酸素を保持したり、放出する機能(酸素ストレー
ジ機能)を有している。
The catalyst 3 is a so-called three-way catalyst, and purifies NOx, HC and CO with maximum efficiency when the catalyst atmosphere is at a stoichiometric air-fuel ratio. The catalyst 3 has a catalyst carrier coated with an oxygen storage material such as ceria, and has a function (oxygen storage function) of retaining or releasing oxygen according to the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas.

【0025】触媒3の上流に設けた空燃比センサ4は排
気の空燃比に応じたリニアな出力特性をもち、下流側の
空燃比センサ5は排気の酸素濃度を検出する。
The air-fuel ratio sensor 4 provided upstream of the catalyst 3 has a linear output characteristic according to the air-fuel ratio of the exhaust gas, and the downstream air-fuel ratio sensor 5 detects the oxygen concentration of the exhaust gas.

【0026】また、エンジン1には冷却水の温度を検出
する温度センサ10が取付けられ、エンジン1の運転状
態と共に触媒3の活性化状態などを判定するため等に用
いられる。
The engine 1 is provided with a temperature sensor 10 for detecting the temperature of cooling water, and is used for determining the operating state of the engine 1 and the activation state of the catalyst 3 and the like.

【0027】コントローラ6はマイクロプロセッサ、R
AM、AOM、I/Oインターフェイスなどで構成さ
れ、エアフローメータ9と、上流側空燃比センサ4の出
力に基づいて触媒3の酸素ストレージ量を演算し、この
ストレージ量が目標値にとなるように空燃比をフィード
バック制御する。演算した酸素ストレージ量が目標値よ
りも少ないときは、目標空燃比をリーン側にして保持量
を増やし、逆に目標値よりも多いときはリッチ側にして
酸素ストレージ量を減らし、これらにより目標値に一致
させる。また、演算誤差により演算された酸素ストレー
ジ量と実際の酸素ストレージ量との間にずれを生じる
が、下流側空燃比センサ5の検出する酸素濃度に基づい
て、例えばエンジンの燃料カット時などに、燃料カット
に移行してから所定のタイミングで演算した酸素ストレ
ージ量のリセットを行い、ずれを修正する。
The controller 6 is a microprocessor, R
It is composed of an AM, an AOM, an I / O interface, etc., and calculates the oxygen storage amount of the catalyst 3 based on the outputs of the air flow meter 9 and the upstream air-fuel ratio sensor 4 so that the storage amount becomes a target value. Feedback control of the air-fuel ratio is performed. When the calculated oxygen storage amount is smaller than the target value, the target air-fuel ratio is set to the lean side to increase the holding amount, and when the calculated oxygen storage amount is larger than the target value, to the rich side to reduce the oxygen storage amount. To match. Further, a difference occurs between the calculated oxygen storage amount and the actual oxygen storage amount due to the calculation error. However, based on the oxygen concentration detected by the downstream air-fuel ratio sensor 5, for example, at the time of fuel cut of the engine, The oxygen storage amount calculated at a predetermined timing after the shift to the fuel cut is reset to correct the deviation.

【0028】なお、触媒3の酸素ストレージ量の演算方
法については後述するが、本出願人よる特願平10−2
95110号等にも詳しく記載されており、ここでは原
理のみ簡単に述べる。
The method of calculating the oxygen storage amount of the catalyst 3 will be described later.
No. 95110 and the like, and only the principle is briefly described here.

【0029】触媒上流の排気空燃比から換算して排気中
の酸素の過剰または不足する割合である酸素過剰率が分
かる。酸素過剰率はストイキのときをゼロとして、リー
ン側で正、リッチ側で負の値となる。
The excess oxygen ratio, which is the ratio of excess or deficient oxygen in the exhaust gas, can be obtained by converting from the exhaust air-fuel ratio upstream of the catalyst. The oxygen excess rate is positive on the lean side and negative on the rich side, with zero at stoichiometry.

【0030】酸素過剰率とそのときの吸入空気量とから
触媒3に吸収される酸素量または放出される酸素量が分
かり、これを積算していくことで触媒3の酸素ストレー
ジ量を推定できる。下流側の空燃比がリーン側のとき
は、触媒3の酸素ストレージ量が飽和保持量に達してい
るときで、それ以上の酸素量の保持はできず、そのまま
下流に流れ出る。この状態から空燃比がストイキよりも
リッチ側になると、酸素の不足量に応じて保持酸素量は
最大値から減っていく。下流側の空燃比がリッチのとき
は、酸素ストレージ量がゼロのときであり、その状態か
ら空燃比がリーン側になると、そのときの酸素過剰量に
応じて触媒3の酸素ストレージ量が増加していく。この
ようにしてある運転状態を基準として、触媒3の酸素ス
トレージ量を演算により求めることが可能で、これを積
算していくことで、現在の酸素ストレージ量とすること
ができる。予め触媒3の最大酸素ストレージ量を実験等
により確認しておき、例えばその半分の保持量を目標値
として設定し、酸素ストレージ量がこの目標値と一致す
るように空燃比を制御するのである。
The amount of oxygen absorbed or released by the catalyst 3 is known from the excess oxygen rate and the amount of intake air at that time, and the oxygen storage amount of the catalyst 3 can be estimated by integrating the amounts. When the air-fuel ratio on the downstream side is lean, the oxygen storage amount of the catalyst 3 has reached the saturation holding amount, and no more oxygen amount can be held, and the catalyst 3 flows downstream as it is. When the air-fuel ratio becomes richer than the stoichiometric state from this state, the retained oxygen amount decreases from the maximum value according to the oxygen deficiency. When the air-fuel ratio on the downstream side is rich, the oxygen storage amount is zero, and when the air-fuel ratio becomes lean from that state, the oxygen storage amount of the catalyst 3 increases according to the excess oxygen amount at that time. To go. In this way, the oxygen storage amount of the catalyst 3 can be obtained by calculation based on a certain operation state, and by integrating this, the current oxygen storage amount can be obtained. The maximum oxygen storage amount of the catalyst 3 is confirmed in advance by an experiment or the like, and for example, a half of the storage amount is set as a target value, and the air-fuel ratio is controlled so that the oxygen storage amount matches this target value.

【0031】ただし、エンジンの空燃比は運転条件によ
る要求値があり、触媒3を三元触媒として機能させると
きは、ストイキ近傍に制御する必要があり、この運転状
態で酸素ストレージ量を目標値に一致させるには、空燃
比をストイキとするための公知のλ制御に対して、酸素
ストレージ量の目標値からの偏差分に対応した値を補正
値として付与することで、エンジン1の要求燃焼特性を
満たしつつ、酸素ストレージ量を目標値に収束させられ
る。
However, the air-fuel ratio of the engine has a required value depending on the operating conditions, and when the catalyst 3 functions as a three-way catalyst, it is necessary to control the vicinity of stoichiometry. In order to match the required combustion characteristics of the engine 1, a value corresponding to the deviation from the target value of the oxygen storage amount is given as a correction value to the known λ control for stoichiometric air-fuel ratio. Is satisfied, and the oxygen storage amount converges to the target value.

【0032】そして本発明では、コントローラ6は、さ
らに酸素ストレージ量を演算するための上流側の空燃比
センサ4の出力が正常かどうか判断し、もしもセンサ劣
化などにより出力にシフト(変動)を生じているとき
は、これに応じて空燃比センサ4の出力を補正し、酸素
ストレージ量の目標値からの変動を防いでいる。触媒3
の酸素ストレージ量は常に目標値になるように制御され
るため、触媒上流側の空燃比に多少の変動があっても、
触媒の酸素ストレージ能力により、触媒下流側の空燃比
はストイキに維持される。しかし、上流側の空燃比セン
サ4の出力に誤差があると、触媒の酸素ストレージ量は
目標値からずれてくる。例えば、上流側の空燃比センサ
の出力が、正規の状態よりも見かけ上はリッチ側にシフ
トしていると、酸素ストレージ量が不足していると判断
され、空燃比がリーン側に制御される。この状態が継続
していくうちに、触媒の酸素ストレージ量が飽和し、下
流側の空燃比がストイキからリーン側となる。このよう
な状態が一定時間以上継続したときに、上流側空燃比セ
ンサ4の出力に変動(出力シフト)があるものと見なし
て、そのときのリッチまたはリーンに対応して上流側空
燃比センサ4の出力の補正を行うようになっている。
In the present invention, the controller 6 further determines whether or not the output of the upstream air-fuel ratio sensor 4 for calculating the oxygen storage amount is normal, and if the output is shifted (fluctuates) due to sensor deterioration or the like. If so, the output of the air-fuel ratio sensor 4 is corrected in accordance with this to prevent fluctuations in the oxygen storage amount from the target value. Catalyst 3
Since the oxygen storage amount is always controlled to the target value, even if the air-fuel ratio on the upstream side of the catalyst fluctuates slightly,
Due to the oxygen storage capacity of the catalyst, the air-fuel ratio downstream of the catalyst is maintained at a stoichiometric ratio. However, if there is an error in the output of the air-fuel ratio sensor 4 on the upstream side, the oxygen storage amount of the catalyst deviates from the target value. For example, if the output of the air-fuel ratio sensor on the upstream side is apparently shifted to the rich side from the normal state, it is determined that the oxygen storage amount is insufficient, and the air-fuel ratio is controlled to the lean side. . As this state continues, the oxygen storage amount of the catalyst saturates, and the air-fuel ratio on the downstream side shifts from stoichiometric to lean. When such a state continues for a certain period of time or more, it is considered that there is a change (output shift) in the output of the upstream air-fuel ratio sensor 4, and the upstream air-fuel ratio sensor 4 corresponds to rich or lean at that time. Output is corrected.

【0033】この制御内容を図2のフローチャートにし
たがって詳しく説明する。
This control will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.

【0034】このフローは基本空燃比がストイキとなる
運転状態において、コントローラ6において一定の時間
毎に繰り返し実行される。
This flow is repeatedly executed by the controller 6 at regular intervals in an operating state where the basic air-fuel ratio is stoichiometric.

【0035】ステップS1では、触媒上流側の空燃比セ
ンサ4の出力に基づいて触媒3の酸素ストレージ量が目
標値となるように空燃比の制御が行われる。目標空燃比
が酸素ストレージ量の演算値と目標値との比較に基づい
て決定され、この目標空燃比となるようにエンジン1へ
の燃料供給量が制御される。
In step S1, the air-fuel ratio is controlled based on the output of the air-fuel ratio sensor 4 on the upstream side of the catalyst so that the oxygen storage amount of the catalyst 3 becomes a target value. The target air-fuel ratio is determined based on a comparison between the calculated value of the oxygen storage amount and the target value, and the amount of fuel supplied to the engine 1 is controlled so as to reach the target air-fuel ratio.

【0036】次いで、ステップS2で下流側の空燃比セ
ンサ5の出力から空燃比がストイキかどうか判断され、
ストイキのときは制御動作を終了する。通常は触媒3の
酸素ストレージ能力により、触媒下流の排気空燃比はス
トイキになるが、触媒3の酸素ストレージ量が飽和状態
になったり、あるいは全部の酸素が放出されたときな
ど、下流側空燃比がストイキから変動する。
Next, in step S2, it is determined from the output of the air-fuel ratio sensor 5 on the downstream side whether or not the air-fuel ratio is stoichiometric.
In the case of the stoichiometry, the control operation ends. Normally, the exhaust air-fuel ratio downstream of the catalyst is stoichiometric due to the oxygen storage capacity of the catalyst 3. However, the downstream air-fuel ratio such as when the oxygen storage amount of the catalyst 3 becomes saturated or when all the oxygen is released. Fluctuates from stoichiometry.

【0037】ストイキでないと判断されたときは、ステ
ップS3に進み、リッチまたはリーンになってからの時
間を計測する。ステップS4でこの計測時間が一定の時
間(例えば30秒)に達したかどうかの判断を行い、一
定時間経過したときはステップS5で上流側空燃比セン
サ4の出力にずれが生じているものと判断し、ステップ
S5において上流側空燃比センサ4の出力に対するシフ
ト量を演算し、これを空燃比制御にフィードバックす
る。
If it is determined that the vehicle is not stoichiometric, the process proceeds to step S3, and the time from when the vehicle becomes rich or lean is measured. In step S4, it is determined whether or not the measurement time has reached a certain time (for example, 30 seconds). If the certain time has elapsed, it is determined in step S5 that the output of the upstream air-fuel ratio sensor 4 has shifted. In step S5, a shift amount with respect to the output of the upstream air-fuel ratio sensor 4 is calculated, and the calculated shift amount is fed back to the air-fuel ratio control.

【0038】このシフト量の演算は次のようにして行
う。
The calculation of the shift amount is performed as follows.

【0039】上流側の空燃比センサ4の出力が実際の空
燃比よりも見かけ上、リッチ側にシフト(正規値からの
ずれ)していると、このセンサ出力に基づいて目標値と
なるようにフィードバック制御しても、実際の酸素スト
レージ量は目標値よりも多くなる。これを継続すること
により、やがて触媒3の酸素ストレージ量が飽和し、下
流側の空燃比がストイキからリーン側となってしまう。
したがってこの場合には、上流側の空燃比センサ4の出
力に対して一定量だけリーン側への補正を行い、これを
空燃比の制御にフィードバックする。
If the output of the air-fuel ratio sensor 4 on the upstream side is apparently shifted to the rich side (deviation from the normal value) from the actual air-fuel ratio, the target value is set based on this sensor output. Even if the feedback control is performed, the actual oxygen storage amount becomes larger than the target value. By continuing this, the oxygen storage amount of the catalyst 3 eventually saturates, and the air-fuel ratio on the downstream side goes from stoichiometric to lean.
Therefore, in this case, the output of the air-fuel ratio sensor 4 on the upstream side is corrected toward the lean side by a fixed amount, and this is fed back to the control of the air-fuel ratio.

【0040】逆に上流側の空燃比センサ4の出力が実際
の空燃比よりも見かけ上、リーン側にシフトしている
と、実際の酸素ストレージ量が目標値よりも少なくな
り、やがてゼロとなり、下流側の空燃比がストイキから
リッチ側になる。この場合には上流側の空燃比センサ4
の出力がリーン側にシフトしていることが考えられ、こ
れを補正するために上流側空燃比センサ4の出力に対し
て一定量だけリッチ側への補正を行う。なお、補正結果
は空燃比制御の学習値として記憶されていき、何度かの
補正があるときは、順次加算されていく。
Conversely, if the output of the air-fuel ratio sensor 4 on the upstream side is apparently shifted to the lean side from the actual air-fuel ratio, the actual oxygen storage amount becomes smaller than the target value and eventually becomes zero. The air-fuel ratio on the downstream side changes from stoichiometric to rich. In this case, the upstream air-fuel ratio sensor 4
May be shifted to the lean side, and in order to correct this, the output of the upstream air-fuel ratio sensor 4 is corrected to the rich side by a fixed amount. The correction result is stored as a learning value of the air-fuel ratio control, and when there are several corrections, the correction results are sequentially added.

【0041】また、この補正量については、一定値とす
るのではなく、下流側空燃比センサ5の出力の絶対値の
大きさに応じて変化させることもできる。この場合には
酸素ストレージ量を補正後短時間のうちに目標値に収束
させられる。
The correction amount can be changed according to the magnitude of the absolute value of the output of the downstream air-fuel ratio sensor 5 instead of being a constant value. In this case, the oxygen storage amount can be made to converge to the target value within a short time after the correction.

【0042】一方、ステップS6では、このセンサ出力
に対するシフト量の積算値から上流側空燃比センサ4の
異常判定を行う。
On the other hand, in step S6, an abnormality of the upstream air-fuel ratio sensor 4 is determined from the integrated value of the shift amount with respect to the sensor output.

【0043】これは、上流側の空燃比センサ4の補正量
を積算していき、その積算量の絶対値が所定の制限値に
達したときに、空燃比センサ4の異常であると判断する
もので、空燃比センサ4の劣化が進んで、そのセンサ出
力の積算補正量がある限度に達したときは、安定した空
燃比制御が難しくなり、排気性能に悪影響を及ぼす可能
性があるので、異常を判定し、報知することにより早期
の修理、交換を促すのである。
In this case, the correction amount of the air-fuel ratio sensor 4 on the upstream side is integrated, and when the absolute value of the integrated amount reaches a predetermined limit value, it is determined that the air-fuel ratio sensor 4 is abnormal. When the deterioration of the air-fuel ratio sensor 4 progresses and the integrated correction amount of the sensor output reaches a certain limit, stable air-fuel ratio control becomes difficult, which may adversely affect exhaust performance. An abnormality is determined and reported to prompt early repair and replacement.

【0044】なお、出力のシフト量は下流側空燃比セン
サ5がリーン側を示しているときは正の固定値、リッチ
側を示しているときは負の固定値として算出され、これ
らを積算した補正量の絶対値が、予め設定した限界値に
達したときに異常であると判定する。
The shift amount of the output is calculated as a positive fixed value when the downstream air-fuel ratio sensor 5 indicates the lean side, and as a negative fixed value when the downstream air-fuel ratio sensor 5 indicates the rich side. When the absolute value of the correction amount reaches a preset limit value, it is determined that the correction is abnormal.

【0045】次に全体的な作用について説明する。Next, the overall operation will be described.

【0046】触媒3の酸素ストレージ量は目標値であ
る、例えば最大ストレージ量の半分程度に制御されるこ
とで、触媒3はNOxとHC、COの浄化を効率よく行
える。酸素ストレージ量は上流側空燃比センサ4の出力
に基づいて演算され、これが目標値よりも減ると空燃比
がリーン側に制御され、ストレージ量を増やし、反対に
目標値よりも増えるとリッチ側に制御され、ストレージ
量を減らす。
By controlling the oxygen storage amount of the catalyst 3 to a target value, for example, about half of the maximum storage amount, the catalyst 3 can efficiently purify NOx, HC and CO. The oxygen storage amount is calculated based on the output of the upstream air-fuel ratio sensor 4. When the oxygen storage amount decreases below the target value, the air-fuel ratio is controlled to the lean side, and the storage amount increases. Controlled and reduce the amount of storage.

【0047】このため触媒3が適正に機能する正常状態
では、触媒3の下流側の空燃比はストイキとなり、リー
ンやリッチとなることはない。
Therefore, in a normal state in which the catalyst 3 functions properly, the air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst 3 becomes stoichiometric, and does not become lean or rich.

【0048】しかし、上流側空燃比センサ4が経時的に
劣化し、センサ出力が正規の状態からシフトすると、空
燃比を実際によりもリーン側に検出したり、リッチ側に
検出したりする。すると、この空燃比センサ4の出力に
基づいて酸素ストレージ量を演算しても、正確な保持量
が求められず、触媒3の酸素ストレージ量が飽和した
り、全て放出されたりする可能性がある。
However, when the upstream side air-fuel ratio sensor 4 deteriorates with time and the sensor output shifts from a normal state, the air-fuel ratio is detected on the lean side or the rich side more than actually. Then, even if the oxygen storage amount is calculated based on the output of the air-fuel ratio sensor 4, an accurate holding amount cannot be obtained, and the oxygen storage amount of the catalyst 3 may be saturated or may be completely discharged. .

【0049】この場合には、触媒下流側の空燃比がスト
イキからリッチまたはリーンに変動する。このような空
燃比の変動があり、いま下流側空燃比がリーン側になっ
たとする。
In this case, the air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst varies from stoichiometric to rich or lean. It is assumed that there is such a change in the air-fuel ratio, and the downstream air-fuel ratio is now on the lean side.

【0050】この状態では、上流側空燃比センサ4が見
かけ上、実際よりもリッチ側にシフトされていることを
意味し、したがって補正により、センサ出力が一定量だ
けリーン側にシフトされる。補正により空燃比センサ4
の出力が相対的にリーン側にシフトすると、これをフィ
ードバックすることにより、実際の空燃比が適正にリッ
チ側に修正されていき、目標通りの空燃比となる。
In this state, it means that the upstream air-fuel ratio sensor 4 is apparently shifted to a richer side than the actual one. Therefore, the sensor output is shifted to the lean side by a fixed amount by the correction. Air-fuel ratio sensor 4
Is relatively shifted to the lean side, by feeding back this, the actual air-fuel ratio is appropriately corrected to the rich side, and the target air-fuel ratio is achieved.

【0051】以上のことは、空燃比センサ4の出力がこ
れとは逆の方向にシフトしているときでも、同じように
して行われ、このときは補正の方向が逆になる。
The above is performed in the same manner even when the output of the air-fuel ratio sensor 4 is shifted in the opposite direction. In this case, the direction of correction is reversed.

【0052】このような制御を行うことで、上流側空燃
比センサ4の出力にシフトがあっても、酸素ストレージ
量を目標値に収束させることが可能となる。
By performing such control, even if the output of the upstream air-fuel ratio sensor 4 shifts, the oxygen storage amount can be made to converge to the target value.

【0053】図3(A)(B)のように、上流側の空燃
比センサ4の出力が大幅にずれているときは、空燃比セ
ンサ出力を一回補正しても、下流側空燃比がストイキに
ならなず、ストイキになるまでは、数回の補正が必要と
なる。
As shown in FIGS. 3A and 3B, when the output of the air-fuel ratio sensor 4 on the upstream side is largely deviated, even if the output of the air-fuel ratio sensor is corrected once, the downstream air-fuel ratio is not changed. Several corrections are required until the stoichiometry is achieved.

【0054】このように、同一方向の補正が何度も繰り
返されるときには、センサ劣化が大幅に進んでいる可能
性が高いので、センサ出力の補正量の絶対値が限界値に
達したならば、空燃比センサ4の異常を判定し、補正を
継続するよりも新品と交換すること等を促すようになっ
ている。
As described above, when the correction in the same direction is repeated many times, there is a high possibility that the sensor deterioration has greatly progressed. Therefore, if the absolute value of the correction amount of the sensor output reaches the limit value, An abnormality of the air-fuel ratio sensor 4 is determined, and the user is prompted to replace the air-fuel ratio sensor 4 with a new one rather than to continue the correction.

【0055】上流側の空燃比センサ4の出力の一回の補
正量を一定量としたので、補正による空燃比の大幅な変
動が避けられ、エンジン1の燃焼状態を安定させられ
る。これに対して、空燃比センサ4の出力の補正量を、
そのときの下流側空燃比センサ5の出力に応じた大きさ
にすると、補正による酸素ストレージ量の目標値への復
帰が早まり、早期に触媒3の浄化効率を正常化できる。
Since a single correction amount of the output of the air-fuel ratio sensor 4 on the upstream side is fixed, a large change in the air-fuel ratio due to the correction can be avoided, and the combustion state of the engine 1 can be stabilized. On the other hand, the correction amount of the output of the air-fuel ratio sensor 4 is
If the size is determined according to the output of the downstream air-fuel ratio sensor 5 at that time, the return of the oxygen storage amount to the target value by the correction is accelerated, and the purification efficiency of the catalyst 3 can be normalized at an early stage.

【0056】また、図4にも示すように、上流側空燃比
センサ4の補正量については、一定量とするのではな
く、下流側の空燃比センサ5の出力の大きさに応じた
値、つまりリッチ側あるいはリーン側への変化量が大き
いときは、これに応じて補正量が大きくなるように設定
することもできる。
As shown in FIG. 4, the correction amount of the upstream air-fuel ratio sensor 4 is not a fixed amount, but a value corresponding to the magnitude of the output of the downstream air-fuel ratio sensor 5. That is, when the change amount to the rich side or the lean side is large, the correction amount can be set to increase accordingly.

【0057】このようにすると、上流側の空燃比センサ
4のシフト量が大きいときには、補正量を大きくして早
期に触媒酸素ストレージ量を正常状態に復帰させられ
る。
In this way, when the shift amount of the upstream air-fuel ratio sensor 4 is large, the correction amount is increased and the catalytic oxygen storage amount can be returned to the normal state promptly.

【0058】さらにまた、図5に示すように、上流側空
燃比センサ4の出力特性として、必ずしもセンサ出力の
シフトが無くても、下流側空燃比がリッチ側またはリー
ン側に振れることがあり、しかもリッチ側に比較してリ
ーン側での振れ範囲は大きい。このため、下流側空燃比
がリッチ側またはリーン側に振れたとしても、それぞれ
所定の範囲までは一定量の補正を行い、その範囲を超え
たら下流側空燃比に応じて補正量を大きくするようにし
てもよい。
Further, as shown in FIG. 5, the output characteristic of the upstream air-fuel ratio sensor 4 may be such that the downstream air-fuel ratio swings to the rich side or the lean side even if the sensor output is not necessarily shifted. Moreover, the swing range on the lean side is larger than that on the rich side. For this reason, even if the downstream air-fuel ratio swings to the rich side or the lean side, a fixed amount of correction is performed up to a predetermined range, and if it exceeds the range, the correction amount is increased according to the downstream air-fuel ratio. It may be.

【0059】このようにすると、上流側の空燃比センサ
4の特性に応じて適切な補正を行うことができ、つま
り、センサシフトしていないときの不必要な補正は避
け、かつシフト量の大きいときには正常な酸素ストレー
ジ量まで早急に復帰させることも可能となる。
In this way, an appropriate correction can be made according to the characteristics of the air-fuel ratio sensor 4 on the upstream side, that is, unnecessary correction when the sensor is not shifted is avoided, and the shift amount is large. Sometimes, it is possible to quickly return to the normal oxygen storage amount.

【0060】次に、図6、図7により、上流側空燃比セ
ンサ4の出力に基づいて触媒3の酸素ストレージ量を演
算する具体例を説明する。触媒3に対する酸素ストレー
ジ特性は、触媒の貴金属に高速で吸収/放出される特性
と、触媒のセリアなどの酸素ストレージ材に低速で吸収
/放出される特性に分かれる。したがって酸素ストレー
ジ量をこの特性に合わせて高速と低速成分に分けて演算
することにより、触媒の特性に応じた実際のストレージ
量を正確に演算できる。
Next, a specific example of calculating the oxygen storage amount of the catalyst 3 based on the output of the upstream air-fuel ratio sensor 4 will be described with reference to FIGS. The oxygen storage characteristics of the catalyst 3 are divided into characteristics of being rapidly absorbed / released by the noble metal of the catalyst and characteristics of being slowly absorbed / released by an oxygen storage material such as ceria of the catalyst. Therefore, by calculating the oxygen storage amount separately for high-speed and low-speed components in accordance with this characteristic, the actual storage amount according to the characteristics of the catalyst can be accurately calculated.

【0061】図6は高速成分の酸素ストレージ量を演算
するフローチャート、図7は同じく低速成分を演算する
フローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart for calculating the oxygen storage amount of the high-speed component, and FIG. 7 is a flowchart for calculating the low-speed component similarly.

【0062】図6において、このサブルーチンでは触媒
3に流入する排気の酸素酸素過不足量O2INと高速成分の
酸素放出率Aに基づき高速成分HO2の演算が行われる。
Referring to FIG. 6, in this subroutine, the high-speed component HO2 is calculated based on the oxygen-oxygen excess / deficiency amount O2IN of the exhaust gas flowing into the catalyst 3 and the oxygen release rate A of the high-speed component.

【0063】これによると、まず、ステップS31では
酸素過不足量O2INの値に基づき高速成分HO2が酸素を吸
収する状態にあるか、あるいは酸素を放出する状態にあ
るかが判断される。
According to this, first, in step S31, it is determined whether the high speed component HO2 is in a state of absorbing oxygen or in a state of releasing oxygen based on the value of the oxygen excess / deficiency amount O2IN.

【0064】その結果、触媒3に流入する排気の空燃比
がリーンであって、酸素過不足量O2INがゼロより大きい
場合、高速成分HO2が酸素を吸収する状態にあると判断
して、ステップS32に進み、次式(1)、 HO2 = HO2z + O2IN … (1) HO2z:高速成分HO2の前回値 により高速成分HO2が演算される。
As a result, if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 3 is lean and the oxygen excess / deficiency O2IN is greater than zero, it is determined that the high-speed component HO2 is in a state of absorbing oxygen, and step S32 is performed. Then, the following equation (1), HO2 = HO2z + O2IN (1) HO2z: The high-speed component HO2 is calculated from the previous value of the high-speed component HO2.

【0065】一方、酸素過不足量O2INがゼロ以下の値
で、高速成分が酸素を放出する状態にあると判断された
場合はステップS33に進み、次式(2)、 HO2 = HO2z + O2IN × A … (2) A:高速成分HO2の酸素放出率 により高速成分HO2が演算される。
On the other hand, if the oxygen excess / deficiency amount O2IN is equal to or less than zero and it is determined that the high-speed component is releasing oxygen, the process proceeds to step S33, and the following equation (2), HO2 = HO2z + O2IN × A: (2) A: The high-speed component HO2 is calculated from the oxygen release rate of the high-speed component HO2.

【0066】このようにして高速成分HO2が演算された
ら、ステップS34、S35でその値が高速成分の最大
量HO2MAXを超えていないか、あるいは最小量HO2MIN(=
0)以下になっていないかが判断される。
After the high speed component HO2 is calculated in this manner, in steps S34 and S35, the value does not exceed the maximum amount HO2MAX of the high speed component or the minimum amount HO2MIN (=
0) It is determined whether it is less than or equal to.

【0067】そして、高速成分HO2が最大量HO2MAX以上
になっている場合はステップS36に進み、高速成分HO
2に吸収されずに溢れ出るオーバフロー分(過剰量)OVE
RFLOWが次式(3)、 OVERFLOW = HO2 - HO2MAX … (3) により演算され、さらに、高速成分HO2が最大量HO2MAX
に制限される。
If the high speed component HO2 is equal to or greater than the maximum amount HO2MAX, the process proceeds to step S36, where the high speed component HO2 is determined.
Overflow amount (excess amount) OVE overflowing without being absorbed by 2
RFLOW is calculated by the following equation (3), OVERFLOW = HO2-HO2MAX ... (3), and the high-speed component HO2 is the maximum amount HO2MAX
Is limited to

【0068】また、高速成分HO2が最小量HO2MIN以下に
なっている場合はステップS37に進み、高速成分HO2
に吸収されずに溢れ出るオーバフロー分(不足量)OVER
FLOWが次式(4)、 OVERFLOW = HO2 − HO2MIN … (4) により演算され、さらに、高速成分HO2が最小量HO2MIN
に制限される。なお、ここでは最小量HO2MINとして0を
与えているから、高速成分HO2をすべて放出した状態で
不足する酸素量が負のオーバフロー分として算出される
ことになる。
If the high speed component HO2 is less than the minimum amount HO2MIN, the process proceeds to step S37, where the high speed component HO2
Overflow (insufficient amount) OVER overflowing without being absorbed
FLOW is calculated by the following equation (4), OVERFLOW = HO2-HO2MIN ... (4), and the high-speed component HO2 is the minimum amount HO2MIN
Is limited to Here, since 0 is given as the minimum amount HO2MIN, the insufficient oxygen amount in a state where all the high-speed components HO2 are released is calculated as the negative overflow amount.

【0069】また、高速成分HO2が最大量HO2MAXと最小
量HO2MINの間にあるときは、触媒3に流入した排気の酸
素過不足量O2INは全て高速成分HO2に吸収されるので、
オーバフロー分OVERFLOWにはゼロが設定される。
When the high speed component HO2 is between the maximum amount HO2MAX and the minimum amount HO2MIN, the oxygen excess / deficiency O2IN of the exhaust gas flowing into the catalyst 3 is all absorbed by the high speed component HO2.
Zero is set in the overflow amount OVERFLOW.

【0070】ここで、高速成分HO2が最大量HO2MAX以上
あるいは最小量HO2MIN以下となって高速成分HO2から溢
れ出たオーバフロー分OVERFLOWは、低速成分LO2で吸収
あるいは放出される。
Here, the overflow OVERFLOW that overflows from the high-speed component HO2 when the high-speed component HO2 is equal to or more than the maximum amount HO2MAX or equal to or less than the minimum amount HO2MIN is absorbed or released by the low-speed component LO2.

【0071】また、図7は酸素ストレージ量の低速成分
LO2を演算するためのサブルーチンの内容を示す。この
サブルーチンでは高速成分HO2から溢れ出たオーバフロ
ー分OVERFLOWに基づき低速成分LO2が演算される。
FIG. 7 shows a low-speed component of the oxygen storage amount.
Shows the contents of the subroutine for calculating LO2. In this subroutine, the low speed component LO2 is calculated based on the overflow OVERFLOW overflowing from the high speed component HO2.

【0072】これによると、ステップS41では低速成
分LO2が次式(5)、 LO2 = LO2z + OVERFLOW × B … (5) LO2z:低速成分LO2の前回値 B:低速成分の酸素吸収放出率 により演算される。ここで低速成分の酸素吸収放出率B
は1以下の正の値に設定されるが、実際には吸収と放出
とで異なる特性を有し、また実際の吸収放出率は触媒温
度TCAT、低速成分LO2等の影響を受けるので、吸収率と
放出率とをそれぞれ分離して設定するようにしても良
い。その場合、オーバフロー分OVERFLOWが正であると
き、酸素が過剰であり、このときの酸素吸収Bは、例え
ば触媒温度TCATが高いほど、また低速成分LO2が小さい
ほど大きな値に設定される。また、オーバフロー分OVER
FLOWが負であるとき、酸素が不足しており、このときの
酸素放出率Bは、例えば触媒温度TCATが高いほど、また
低速成分LO2が大きいほど大きな設定される。
According to this, in step S41, the low speed component LO2 is calculated by the following equation (5): LO2 = LO2z + OVERFLOW × B (5) LO2z: Previous value of low speed component LO2 B: Oxygen absorption / release rate of low speed component Is done. Where the oxygen absorption and release rate B of the slow component
Is set to a positive value of 1 or less, but in fact it has different characteristics for absorption and release, and the actual absorption and release rate is affected by the catalyst temperature TCAT, low-speed component LO2, etc. And the emission rate may be set separately. In this case, when the overflow amount OVERFLOW is positive, oxygen is excessive. At this time, the oxygen absorption B is set to a larger value as the catalyst temperature TCAT is higher and the lower speed component LO2 is smaller. Also, the overflow amount OVER
When FLOW is negative, oxygen is deficient. At this time, the oxygen release rate B is set to be larger, for example, as the catalyst temperature TCAT is higher and as the low-speed component LO2 is larger.

【0073】ステップS42、S43では、高速成分HO
2の演算時と同様に、演算された低速成分LO2がその最大
量LO2MAXを超えていないか、あるいは最小量LO2MIN(=
0)以下になっていないかが判断される。
In steps S42 and S43, the high speed component HO
As in the case of the calculation of 2, the calculated low speed component LO2 does not exceed its maximum amount LO2MAX, or the minimum amount LO2MIN (=
0) It is determined whether it is less than or equal to.

【0074】その結果、最大量LO2MAXを超えている場合
はステップS44に進み、低速成分LO2から溢れる酸素
過不足量O2OUTが次式(6)、 O2OUT = LO2 − LO2MAX … (6) により演算されて低速成分LO2が最大量LO2MAXに制限さ
れる。酸素過不足量O2OUTはそのまま触媒3の下流に流
出する。
As a result, if the maximum amount LO2MAX is exceeded, the process proceeds to step S44, where the oxygen excess / deficiency amount O2OUT overflowing from the low speed component LO2 is calculated by the following equation (6), O2OUT = LO2-LO2MAX (6) The low speed component LO2 is limited to the maximum amount LO2MAX. The oxygen excess / deficiency O2OUT flows out of the catalyst 3 as it is.

【0075】一方、最小量以下になっている場合はステ
ップS45へ進み、低速成分LO2が最小量LO2MINに制限
される。
On the other hand, if it is less than the minimum amount, the process proceeds to step S45, where the low speed component LO2 is limited to the minimum amount LO2MIN.

【0076】このようにして触媒3に対する酸素ストレ
ージ量が演算され、この酸素ストレージ量が目標値と一
致するように、空燃比が制御されるのである。
Thus, the oxygen storage amount for the catalyst 3 is calculated, and the air-fuel ratio is controlled so that the oxygen storage amount matches the target value.

【0077】本発明は上記の実施の形態に限定されず
に、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がな
しうることは明白である。
It is apparent that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified within the scope of the technical idea.

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

【図1】本発明の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the present invention.

【図2】制御動作を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing a control operation.

【図3】触媒下流側の空燃比と上流側空燃比センサの補
正量との関係を示す説明図で、(A)は下流側の空燃比
がリーンの場合、(B)は同じくリッチの場合を示す。
3A and 3B are explanatory diagrams showing a relationship between an air-fuel ratio on the downstream side of a catalyst and a correction amount of an upstream-side air-fuel ratio sensor. FIG. 3A shows a case where the air-fuel ratio on the downstream side is lean, and FIG. Is shown.

【図4】触媒下流側の空燃比と上流側空燃比センサの補
正量との関係を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between an air-fuel ratio on the downstream side of a catalyst and a correction amount of an upstream-side air-fuel ratio sensor.

【図5】触媒下流側の空燃比と上流側空燃比センサの補
正量の関係を示す補正量割り付け説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing correction amount allocation showing the relationship between the air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst and the correction amount of the upstream air-fuel ratio sensor.

【図6】酸素ストレージ量(高速成分ストレージ量)を
演算するためのフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart for calculating an oxygen storage amount (high-speed component storage amount).

【図7】酸素ストレージ量(低速成分ストレージ量)を
演算するためのフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart for calculating an oxygen storage amount (low-speed component storage amount).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン 3 触媒 4 上流側空燃比センサ 5 下流側空燃比センサ 6 コントローラ Reference Signs List 1 engine 3 catalyst 4 upstream air-fuel ratio sensor 5 downstream air-fuel ratio sensor 6 controller

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 41/22 305 F02D 41/22 305K 45/00 314 45/00 314Z // B01D 53/86 ZAB B01D 53/36 ZABB (72)発明者 柿▲ざき▼ 成章 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 3G084 BA00 BA09 DA10 DA27 DA30 EA07 EA11 EB11 EC03 FA07 FA30 3G091 AB03 BA14 BA15 BA19 BA27 BA32 BA33 CB02 DA01 DA02 DB11 DC02 DC03 EA05 EA16 EA34 FA05 FB10 FB11 FB12 FC02 GB04W GB04Y HA18 HA36 HA37 HA42 3G301 JA21 JB01 JB09 JB10 MA01 NA04 NA08 NB02 ND01 NE13 NE15 NE17 NE23 PA01Z PD02Z PD04A PD09Z 4D048 AA06 AA13 AA18 AB01 AB02 BA19X DA01 DA02 DA08 DA20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02D 41/22 305 F02D 41/22 305K 45/00 314 45/00 314Z // B01D 53/86 ZAB B01D 53 / 36 ZABB (72) Inventor Persimmon (Zaki) Narusho F-term (reference) 3G084 BA00 BA09 DA10 DA27 DA30 EA07 EA11 EB11 EC03 FA07 FA30 3G091 AB03 BA14 BA15 BA19 BA27 BA32. DA20

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】排気空燃比に応じて排気中の酸素を取り込
み、あるいは放出する酸素ストレージ能力のある触媒
と、この酸素ストレージ量が目標値になるように空燃比
を制御する装置において、 触媒の上流側の空燃比センサの出力に基づいて酸素スト
レージ量を推定し、この酸素ストレージ量が目標値と一
致するように空燃比を制御する手段と、 下流側の空燃比センサの出力が一定時間以上リーン側ま
たはリッチ側になったかどうか判断する手段と、 下流側空燃比が一定時間以上リーン側またはリッチ側の
ときは下流側空燃比センサの出力に基づいて上流側空燃
比センサの出力を補正する更正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。
1. A catalyst having an oxygen storage capacity for taking in or releasing oxygen in exhaust gas according to an exhaust air-fuel ratio, and a device for controlling an air-fuel ratio so that the oxygen storage amount becomes a target value. Means for estimating the oxygen storage amount based on the output of the upstream air-fuel ratio sensor and controlling the air-fuel ratio so that the oxygen storage amount matches the target value; and output of the downstream air-fuel ratio sensor for a certain time or more. Means for judging whether the engine has reached the lean side or the rich side, and, when the downstream air-fuel ratio is on the lean side or the rich side for a predetermined time or more, corrects the output of the upstream air-fuel ratio sensor based on the output of the downstream air-fuel ratio sensor. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, comprising a correction means.
【請求項2】前記更正手段は、上流側空燃比センサの出
力の補正値として、下流側空燃比センサがリーン側のと
きはリーン側に一定量だけシフトする正の値、リッチ側
のときはリッチ側に一定量だけシフトする負の値となる
ようにする請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御装
置。
2. The correction means as a correction value of the output of the upstream air-fuel ratio sensor, a positive value which shifts by a fixed amount to the lean side when the downstream air-fuel ratio sensor is lean, and a correction value when the downstream air-fuel ratio sensor is rich. 2. The air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the negative value is shifted to a rich side by a fixed amount.
【請求項3】前記更正手段は、上流側空燃比センサの出
力の補正値として、下流側空燃比センサがリーン側のと
きはリーン側へセンサ出力値に応じてシフトする正の
値、リッチ側のときはリッチ側へセンサ出力に応じてシ
フトする負の値となるようにする請求項1に記載の内燃
機関の空燃比制御装置。
3. The correction means as a correction value of the output of the upstream air-fuel ratio sensor, wherein when the downstream air-fuel ratio sensor is lean, a positive value which shifts to lean according to the sensor output value; 2. The air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the value of the air-fuel ratio is set to a negative value that shifts to the rich side in accordance with the sensor output.
【請求項4】前記更正手段は、上流側空燃比センサの出
力の補正値として、下流側空燃比センサがリーン側のと
きは所定の範囲までは一定量、それ以上ではリーン側へ
センサ出力値に応じてシフトする正の値、リッチ側のと
きは所定の範囲までは一定量、それ以上ではリッチ側へ
センサ出力に応じてシフトする負の値となるようにする
請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
4. The correction means as a correction value of the output of the upstream air-fuel ratio sensor, when the downstream air-fuel ratio sensor is on the lean side, a fixed amount up to a predetermined range, and when the downstream air-fuel ratio sensor is over, the sensor output value on the lean side is increased. 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein a positive value that shifts according to a predetermined value, a constant value up to a predetermined range when the value is on the rich side, and a negative value that shifts toward the rich side in accordance with the sensor output when the value exceeds the positive value. Engine air-fuel ratio control device.
【請求項5】前記更正手段は、前記補正値を積算した絶
対値が所定値以上のときに上流側空燃比センサの異常を
判定する請求項2〜4のいずれか一つに記載の内燃機関
の空燃比制御装置。
5. The internal combustion engine according to claim 2, wherein said correction means determines an abnormality in the upstream air-fuel ratio sensor when an absolute value obtained by integrating the correction values is equal to or greater than a predetermined value. Air-fuel ratio control device.
【請求項6】前記酸素ストレージ量を吸収速度の速い高
速成分と吸収速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分
けて演算することにより推定する請求項1〜5のいずれ
か一つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
6. The oxygen storage amount according to claim 1, wherein the oxygen storage amount is estimated by separately calculating a high-speed component having a high absorption rate and a low-speed component having a lower absorption rate than the high-speed component. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7069719B2 (en) 2004-06-24 2006-07-04 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine
WO2013076842A1 (en) * 2011-11-24 2013-05-30 トヨタ自動車株式会社 Air-fuel ratio detection device and air-fuel ratio detection method
JP2013130146A (en) * 2011-12-22 2013-07-04 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device
JP2016023621A (en) * 2014-07-23 2016-02-08 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
EP3067540A1 (en) * 2015-03-12 2016-09-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification system of internal combustion engine
KR20180122552A (en) * 2017-05-03 2018-11-13 로베르트 보쉬 게엠베하 Method and control device for regulating the filling level of a catalytic converter
FR3096085A1 (en) * 2019-05-16 2020-11-20 Continental Automotive Gmbh Lambda probe control method

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7069719B2 (en) 2004-06-24 2006-07-04 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine
WO2013076842A1 (en) * 2011-11-24 2013-05-30 トヨタ自動車株式会社 Air-fuel ratio detection device and air-fuel ratio detection method
JPWO2013076842A1 (en) * 2011-11-24 2015-04-27 トヨタ自動車株式会社 Air-fuel ratio detection device and air-fuel ratio detection method
US9890730B2 (en) 2011-11-24 2018-02-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Air-fuel ratio detection device and air-fuel ratio detection method
JP2013130146A (en) * 2011-12-22 2013-07-04 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device
JP2016023621A (en) * 2014-07-23 2016-02-08 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
EP3067540A1 (en) * 2015-03-12 2016-09-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification system of internal combustion engine
KR20180122552A (en) * 2017-05-03 2018-11-13 로베르트 보쉬 게엠베하 Method and control device for regulating the filling level of a catalytic converter
KR102526378B1 (en) 2017-05-03 2023-04-28 로베르트 보쉬 게엠베하 Method and control device for regulating the filling level of a catalytic converter
FR3096085A1 (en) * 2019-05-16 2020-11-20 Continental Automotive Gmbh Lambda probe control method

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