JP2003041992A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 触媒の酸素保持量の演算精度に優れたエンジ
ンの排気浄化装置を提供する。 【解決手段】 エンジンの排気通路に配設された酸素保
持能力を有する触媒（１０）と、前記触媒の上流側の排
気通路に配設された排気ガス中の酸素濃度を検出する酸
素センサ（３）と、排気ガスの流量を検出し、前記酸素
センサより検出した触媒上流の所定時間当たりの過不足
酸素量と前記検出された排気ガス流量と、から排気ガス
中の酸素量を演算し、前記触媒に保持されている酸素保
持量を演算し、前記排気ガス中の酸素量と前記触媒の酸
素保持量と前記触媒の最大酸素保持量から設定される目
標酸素保持量とから前記排気ガス中の目標酸素量を演算
し、前記排気ガス中の目標酸素量と前記排気ガス流量と
に基づいて目標空燃比を演算し、前記目標空燃比となる
ようにエンジンの空燃比を制御する手段（２）を備え
る。
ンの排気浄化装置を提供する。 【解決手段】 エンジンの排気通路に配設された酸素保
持能力を有する触媒（１０）と、前記触媒の上流側の排
気通路に配設された排気ガス中の酸素濃度を検出する酸
素センサ（３）と、排気ガスの流量を検出し、前記酸素
センサより検出した触媒上流の所定時間当たりの過不足
酸素量と前記検出された排気ガス流量と、から排気ガス
中の酸素量を演算し、前記触媒に保持されている酸素保
持量を演算し、前記排気ガス中の酸素量と前記触媒の酸
素保持量と前記触媒の最大酸素保持量から設定される目
標酸素保持量とから前記排気ガス中の目標酸素量を演算
し、前記排気ガス中の目標酸素量と前記排気ガス流量と
に基づいて目標空燃比を演算し、前記目標空燃比となる
ようにエンジンの空燃比を制御する手段（２）を備え
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置の改良に関するものである。
化装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排気浄化装置の従来技術とし
て、特開平１０−１８４４２４号に記載の技術がある。
これは、三元触媒の上流と下流にそれぞれ空燃比センサ
を設置し、上流側の空燃比センサにより検出された空燃
比、吸入空気量および三元触媒における酸素の脱離速度
と吸着速度の速度比から貯蔵酸素脱離量を算出し、この
速度比を計算上の貯蔵酸素脱離量が実際の貯蔵酸素脱離
量と一致するように修正するものである。
て、特開平１０−１８４４２４号に記載の技術がある。
これは、三元触媒の上流と下流にそれぞれ空燃比センサ
を設置し、上流側の空燃比センサにより検出された空燃
比、吸入空気量および三元触媒における酸素の脱離速度
と吸着速度の速度比から貯蔵酸素脱離量を算出し、この
速度比を計算上の貯蔵酸素脱離量が実際の貯蔵酸素脱離
量と一致するように修正するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−１８４４２４号に記載の技術においては、三元触
媒が貯蔵する酸素量である触媒酸素保持量を目標値に保
持するために上流側の空燃比センサを用いて排気中の酸
素量を制御し、その制御量は触媒酸素保持量とその目標
値との差分に基づき制御されるため、図４に示すように
三元触媒が劣化した状態（細線で示す）に収束速度を設
定すると三元触媒が新品時の触媒酸素保持量の調整量が
相対的に小さくなり、新品時の収束速度が遅くなる（破
線で示す）と言う問題がある。
１０−１８４４２４号に記載の技術においては、三元触
媒が貯蔵する酸素量である触媒酸素保持量を目標値に保
持するために上流側の空燃比センサを用いて排気中の酸
素量を制御し、その制御量は触媒酸素保持量とその目標
値との差分に基づき制御されるため、図４に示すように
三元触媒が劣化した状態（細線で示す）に収束速度を設
定すると三元触媒が新品時の触媒酸素保持量の調整量が
相対的に小さくなり、新品時の収束速度が遅くなる（破
線で示す）と言う問題がある。
【０００４】また、上流側の空燃比センサを用いて排気
中の酸素量を制御する方法として、触媒酸素保持量から
目標空燃比を設定し、これに基づいて単位時間当たりの
酸素量を制御するようにしていたため、排気中の単位時
間当たりの酸素量を変動させる排気ガス流量は考慮され
ていない。つまり、空燃比を仮に一定とすると、吸入空
気（排気）量の増加とともに酸素量は増加する傾向を有
しており、反対に吸入空気量が減少すると酸素量もまた
減少するものである。このような、排気ガス流量によっ
て変化する酸素量に対応していないという問題がある。
中の酸素量を制御する方法として、触媒酸素保持量から
目標空燃比を設定し、これに基づいて単位時間当たりの
酸素量を制御するようにしていたため、排気中の単位時
間当たりの酸素量を変動させる排気ガス流量は考慮され
ていない。つまり、空燃比を仮に一定とすると、吸入空
気（排気）量の増加とともに酸素量は増加する傾向を有
しており、反対に吸入空気量が減少すると酸素量もまた
減少するものである。このような、排気ガス流量によっ
て変化する酸素量に対応していないという問題がある。
【０００５】さらに、触媒酸素保持量の演算において、
触媒の劣化状態にかかわらず酸素の放出と吸着とを一定
割合で行われるとして演算しているが、実際には、触媒
はある程度まで酸素を保持した後の酸素の吸着、放出の
速度が低下する。したがって、従来技術の演算方法では
精度が悪いと言う問題がある。
触媒の劣化状態にかかわらず酸素の放出と吸着とを一定
割合で行われるとして演算しているが、実際には、触媒
はある程度まで酸素を保持した後の酸素の吸着、放出の
速度が低下する。したがって、従来技術の演算方法では
精度が悪いと言う問題がある。
【０００６】そこで本発明の目的は、上記課題を解決す
る内燃機関の排気浄化装置を提供することである。
る内燃機関の排気浄化装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、エンジン
の排気通路に配設された酸素保持能力を有する触媒と、
前記触媒の上流側の排気通路に配設された排気ガス中の
酸素濃度を検出する酸素センサと、排気ガスの流量を検
出する排気ガス流量検出手段と、前記酸素センサより検
出した触媒上流の所定時間当たりの過不足酸素量と、前
記検出された排気ガス流量と、から排気ガス中の酸素量
を演算する排気ガス中酸素量演算手段と、前記触媒に保
持されている酸素保持量を演算する触媒酸素保持量演算
手段と、前記演算された排気ガス中の酸素量と、前記演
算された触媒の酸素保持量と、前記触媒の最大酸素保持
量から設定される目標酸素保持量と、から前記排気ガス
中の目標酸素量を演算する目標酸素量演算手段と、前記
演算された排気ガス中の目標酸素量と、前記検出された
排気ガス流量とに基づき、目標空燃比を演算する目標空
燃比演算手段と、前記演算された目標空燃比となるよう
にエンジンの空燃比を制御する空燃比制御手段とを備え
る。
の排気通路に配設された酸素保持能力を有する触媒と、
前記触媒の上流側の排気通路に配設された排気ガス中の
酸素濃度を検出する酸素センサと、排気ガスの流量を検
出する排気ガス流量検出手段と、前記酸素センサより検
出した触媒上流の所定時間当たりの過不足酸素量と、前
記検出された排気ガス流量と、から排気ガス中の酸素量
を演算する排気ガス中酸素量演算手段と、前記触媒に保
持されている酸素保持量を演算する触媒酸素保持量演算
手段と、前記演算された排気ガス中の酸素量と、前記演
算された触媒の酸素保持量と、前記触媒の最大酸素保持
量から設定される目標酸素保持量と、から前記排気ガス
中の目標酸素量を演算する目標酸素量演算手段と、前記
演算された排気ガス中の目標酸素量と、前記検出された
排気ガス流量とに基づき、目標空燃比を演算する目標空
燃比演算手段と、前記演算された目標空燃比となるよう
にエンジンの空燃比を制御する空燃比制御手段とを備え
る。
【０００８】第２の発明は、エンジンの排気通路に配設
された酸素保持能力を有する触媒と、前記触媒の上流側
の排気通路に配設された排気ガス中の酸素濃度を検出す
る酸素センサと、前記酸素センサより検出した触媒上流
の所定時間当たりの過不足酸素量とから排気ガス中の酸
素量を演算する排気ガス中酸素量演算手段と、前記触媒
に保持されている酸素保持量を触媒の酸素吸着脱離モデ
ルを用いて演算する触媒酸素保持量演算手段と、前記演
算された排気ガス中の酸素量と、前記演算された触媒の
酸素保持量と、前記触媒の最大酸素保持量から設定され
る目標酸素保持量と、から前記排気ガス中の目標酸素量
を演算する目標酸素量演算手段と、前記演算された排気
ガス中の目標酸素量とに基づき、目標空燃比を演算する
目標空燃比演算手段と、前記演算された目標空燃比とな
るようにエンジンの空燃比を制御する空燃比制御手段と
を備える。
された酸素保持能力を有する触媒と、前記触媒の上流側
の排気通路に配設された排気ガス中の酸素濃度を検出す
る酸素センサと、前記酸素センサより検出した触媒上流
の所定時間当たりの過不足酸素量とから排気ガス中の酸
素量を演算する排気ガス中酸素量演算手段と、前記触媒
に保持されている酸素保持量を触媒の酸素吸着脱離モデ
ルを用いて演算する触媒酸素保持量演算手段と、前記演
算された排気ガス中の酸素量と、前記演算された触媒の
酸素保持量と、前記触媒の最大酸素保持量から設定され
る目標酸素保持量と、から前記排気ガス中の目標酸素量
を演算する目標酸素量演算手段と、前記演算された排気
ガス中の目標酸素量とに基づき、目標空燃比を演算する
目標空燃比演算手段と、前記演算された目標空燃比とな
るようにエンジンの空燃比を制御する空燃比制御手段と
を備える。
【０００９】第３の発明は、第２の発明において、前記
酸素吸着脱離モデルは、少なくとも前記演算した排気ガ
ス中の酸素量と、前記排気ガス中酸素量演算手段で前回
演算された触媒の酸素保持量とからなる分圧を基に構築
される。
酸素吸着脱離モデルは、少なくとも前記演算した排気ガ
ス中の酸素量と、前記排気ガス中酸素量演算手段で前回
演算された触媒の酸素保持量とからなる分圧を基に構築
される。
【００１０】第４の発明は、第３の発明において、排気
ガスの流量を検出する排気ガス流量検出手段を有し、前
記排気ガス中酸素保持量演算手段は、少なくとも前記検
出された排気ガス流量を基に演算される。
ガスの流量を検出する排気ガス流量検出手段を有し、前
記排気ガス中酸素保持量演算手段は、少なくとも前記検
出された排気ガス流量を基に演算される。
【００１１】第５の発明は、第１から４のいずれか一つ
の発明において、前記排気ガス中の目標酸素量は、前記
触媒の劣化に伴う最大酸素保持量の変動分に応じて演算
される。
の発明において、前記排気ガス中の目標酸素量は、前記
触媒の劣化に伴う最大酸素保持量の変動分に応じて演算
される。
【００１２】
【発明の効果】第１の発明では、触媒に供給されるべき
酸素量を目標値として設定したことにより、排気ガス流
量が変動し、排気ガス中の酸素量が変化した場合でも、
触媒に供給される酸素量を維持することができる。
酸素量を目標値として設定したことにより、排気ガス流
量が変動し、排気ガス中の酸素量が変化した場合でも、
触媒に供給される酸素量を維持することができる。
【００１３】第２と３の発明では、触媒の酸素保持量と
排気ガス中の酸素量との分圧式を基にした酸素吸着脱離
モデルを用いて演算するので、高精度の触媒酸素保持量
の演算が可能となる。
排気ガス中の酸素量との分圧式を基にした酸素吸着脱離
モデルを用いて演算するので、高精度の触媒酸素保持量
の演算が可能となる。
【００１４】第４の発明では、繰り返し演算される触媒
の酸素保持量の各演算毎に排気ガス流量に基づいた排気
ガス中の酸素量が使われることにより、さらに精度よく
触媒酸素保持量の演算が可能となる。
の酸素保持量の各演算毎に排気ガス流量に基づいた排気
ガス中の酸素量が使われることにより、さらに精度よく
触媒酸素保持量の演算が可能となる。
【００１５】第５の発明では、前記排気ガス中の目標酸
素量は、前記触媒の劣化に伴う最大酸素保持量の変動分
に応じて演算されるので、触媒の劣化状態に応じた目標
酸素保持量への収束速度を最適に設定することができ
る。
素量は、前記触媒の劣化に伴う最大酸素保持量の変動分
に応じて演算されるので、触媒の劣化状態に応じた目標
酸素保持量への収束速度を最適に設定することができ
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１において、１はエンジン本体
で、その吸気通路８には吸気絞り弁５の下流に位置して
燃料噴射弁７が設けられ、コントロールユニット２から
の噴射信号により運転条件に応じて所定の空燃比となる
ように、吸気中に燃料を噴射供給する。コントロールユ
ニット２にはクランク角センサ４（センサ本体は図示し
ない）からの回転数信号、流量計６からの吸入空気量信
号、水温センサ１１からの冷却水温信号等が入力し、こ
れらに基づいて運転状態を判断しながら、基本空燃比の
得られる燃料噴射量を決定し、これに各種の補正を行っ
て燃料噴射量を演算し、これを噴射信号に変換すること
で、燃料噴射量制御を行う。流量計６の代わりに触媒１
０の上流側の排気通路９に排気ガスの流量を検出する流
量計を設けてもよい。
で、その吸気通路８には吸気絞り弁５の下流に位置して
燃料噴射弁７が設けられ、コントロールユニット２から
の噴射信号により運転条件に応じて所定の空燃比となる
ように、吸気中に燃料を噴射供給する。コントロールユ
ニット２にはクランク角センサ４（センサ本体は図示し
ない）からの回転数信号、流量計６からの吸入空気量信
号、水温センサ１１からの冷却水温信号等が入力し、こ
れらに基づいて運転状態を判断しながら、基本空燃比の
得られる燃料噴射量を決定し、これに各種の補正を行っ
て燃料噴射量を演算し、これを噴射信号に変換すること
で、燃料噴射量制御を行う。流量計６の代わりに触媒１
０の上流側の排気通路９に排気ガスの流量を検出する流
量計を設けてもよい。
【００１７】排気通路９には触媒１０が設置される。触
媒１０は、白金やロジウムといった触媒金属のほかに酸
化セリウム、バリウム、卑金属といった酸素吸収補助剤
から構成される。この触媒１０上流の広域空燃比センサ
（酸素センサ）３が設置され、広域空燃比センサ３から
の空燃比信号がコントローラ２に入力される。
媒１０は、白金やロジウムといった触媒金属のほかに酸
化セリウム、バリウム、卑金属といった酸素吸収補助剤
から構成される。この触媒１０上流の広域空燃比センサ
（酸素センサ）３が設置され、広域空燃比センサ３から
の空燃比信号がコントローラ２に入力される。
【００１８】この触媒１０は、ストイキの運転時に最大
の転換効率をもって、排気ガス中のＮＯｘの還元とＨ
Ｃ、ＣＯの酸化を行う。その際、触媒１０では、一時的
な空燃比のずれから生じる酸素の過不足を酸素ストレー
ジ能力（酸素保持能力）により補うことで、触媒雰囲気
をストイキに保つ。コントローラ２は触媒が保持する酸
素量を演算し、この酸素保持量となるように排気ガス中
の酸素量等を制御する。
の転換効率をもって、排気ガス中のＮＯｘの還元とＨ
Ｃ、ＣＯの酸化を行う。その際、触媒１０では、一時的
な空燃比のずれから生じる酸素の過不足を酸素ストレー
ジ能力（酸素保持能力）により補うことで、触媒雰囲気
をストイキに保つ。コントローラ２は触媒が保持する酸
素量を演算し、この酸素保持量となるように排気ガス中
の酸素量等を制御する。
【００１９】次に、コントローラ２が行う触媒酸素保持
量と触媒１０に供給される排気ガス中の目標酸素量と前
記目標酸素量に応じた目標空燃比の演算について説明す
る。
量と触媒１０に供給される排気ガス中の目標酸素量と前
記目標酸素量に応じた目標空燃比の演算について説明す
る。
【００２０】本発明においては、触媒酸素保持量の演算
を行うにあたり、物理吸着現象を表すフロイントリッヒ
の式に基づき、触媒の吸着脱離モデルを構築し、触媒酸
素保持量を演算する。
を行うにあたり、物理吸着現象を表すフロイントリッヒ
の式に基づき、触媒の吸着脱離モデルを構築し、触媒酸
素保持量を演算する。
【００２１】フロイントリッヒの式を下式に示す。
【００２２】吸着量＝ａ×分圧1/n
ここで、ａ、ｎは定数であり、分圧は以下のように定義
する。 触媒１０が酸素を吸収する場合 分圧＝酸素量（＝排気ガス中に含まれる酸素量）÷触媒
酸素保持量 触媒１０が酸素を放出する場合 分圧＝−酸素量÷（最大酸素保持量−触媒酸素保持量） したがって、フロイントリッヒの式を用いて触媒酸素保
持量ＨＯＳＣを算出する演算を、以下のように定義す
る。 触媒１０が酸素を吸収する場合 触媒１０が酸素を吸収する場合の触媒酸素保持量は下式
で表される。
する。 触媒１０が酸素を吸収する場合 分圧＝酸素量（＝排気ガス中に含まれる酸素量）÷触媒
酸素保持量 触媒１０が酸素を放出する場合 分圧＝−酸素量÷（最大酸素保持量−触媒酸素保持量） したがって、フロイントリッヒの式を用いて触媒酸素保
持量ＨＯＳＣを算出する演算を、以下のように定義す
る。 触媒１０が酸素を吸収する場合 触媒１０が酸素を吸収する場合の触媒酸素保持量は下式
で表される。
【００２３】
【数１】
【００２４】ここで、ＨＯＳＣn：今回演算して求めた
触媒酸素保持量 ＨＯＳＣn-1：前回演算して求めた触媒酸素保持量 ＦＯ2ｇ：酸素量 ａ、ｎ：定数 なお、酸素量ＦＯ２ｇは次式で算出される。
触媒酸素保持量 ＨＯＳＣn-1：前回演算して求めた触媒酸素保持量 ＦＯ2ｇ：酸素量 ａ、ｎ：定数 なお、酸素量ＦＯ２ｇは次式で算出される。
【００２５】
【数２】
【００２６】ここで、Ｑ：排気ガス流量（流量計６が検
出する流入空気量で代用可能） ＦＯ２：過不足酸素濃度＝（実空燃比−ストイキ空燃
比）／ストイキ空燃比 なお、ストイキ空燃比は１４．７とする（理論空燃比を
単に「ストイキ」という）。
出する流入空気量で代用可能） ＦＯ２：過不足酸素濃度＝（実空燃比−ストイキ空燃
比）／ストイキ空燃比 なお、ストイキ空燃比は１４．７とする（理論空燃比を
単に「ストイキ」という）。
【００２７】ｔ：演算サイクル時間（例えば、１０ｍｓ
ｅｃ） ここで、数２式の「過不足酸素濃度」は、ストイキでの
値を基準のゼロとして、そのときの空燃比を酸素濃度に
換算した値である。たとえば、空燃比がリーンのとき
は、ストイキの酸素濃度よりも過剰となるので、過不足
酸素濃度はプラスの値となり、また空燃比がリッチのと
きはストイキの酸素濃度よりも不足するので、マイナス
の値となるわけである。 酸素を放出する場合 触媒１０が酸素を放出する場合の触媒酸素保持量は下式
で表される。
ｅｃ） ここで、数２式の「過不足酸素濃度」は、ストイキでの
値を基準のゼロとして、そのときの空燃比を酸素濃度に
換算した値である。たとえば、空燃比がリーンのとき
は、ストイキの酸素濃度よりも過剰となるので、過不足
酸素濃度はプラスの値となり、また空燃比がリッチのと
きはストイキの酸素濃度よりも不足するので、マイナス
の値となるわけである。 酸素を放出する場合 触媒１０が酸素を放出する場合の触媒酸素保持量は下式
で表される。
【００２８】
【数３】
【００２９】ここで、ＨＯＳＣy：最大触媒酸素保持量
ｂ、ｍ：定数
なお、数式１および数式３にて、ただし書きで示した条
件は、酸素量が演算された場合には吸着（或いは放出）
する酸素量が触媒１１中に流入（或いは流出）する酸素
量（｜ＦＯ２ｇ｜）に制限されることを表す。
件は、酸素量が演算された場合には吸着（或いは放出）
する酸素量が触媒１１中に流入（或いは流出）する酸素
量（｜ＦＯ２ｇ｜）に制限されることを表す。
【００３０】数式１および数式３を用いて演算した触媒
酸素保持量の結果を図２と図３に示す。ここで対比のた
めに用いた従来例の結果は、本出願人が出願した特願２
０００−２６２７３号に記載の技術で触媒酸素保持量を
演算した結果である。この従来技術は触媒酸素保持量を
速い成分と遅い成分とに分けて、さらに酸素の放出と吸
着を一定割合として演算するものである。
酸素保持量の結果を図２と図３に示す。ここで対比のた
めに用いた従来例の結果は、本出願人が出願した特願２
０００−２６２７３号に記載の技術で触媒酸素保持量を
演算した結果である。この従来技術は触媒酸素保持量を
速い成分と遅い成分とに分けて、さらに酸素の放出と吸
着を一定割合として演算するものである。
【００３１】本発明での触媒酸素保持量の演算方法によ
れば、酸素を吸収する場合には、最大触媒酸素保持量に
触媒酸素保持量は収束し、一方、酸素を放出する場合に
は、触媒酸素保持量が０（ゼロ）に収束する。したがっ
て、従来技術（特願２０００−２６２８４号）のように
速い成分と遅い成分とに分けて演算することなく触媒酸
素保持量を演算でき、しかも物理現象に基づく精度の高
い演算を行える。
れば、酸素を吸収する場合には、最大触媒酸素保持量に
触媒酸素保持量は収束し、一方、酸素を放出する場合に
は、触媒酸素保持量が０（ゼロ）に収束する。したがっ
て、従来技術（特願２０００−２６２８４号）のように
速い成分と遅い成分とに分けて演算することなく触媒酸
素保持量を演算でき、しかも物理現象に基づく精度の高
い演算を行える。
【００３２】次に、排気ガス中の目標酸素量の算出方法
について説明する。
について説明する。
【００３３】目標酸素量は、数式４によって表される。
【００３４】
【数４】
【００３５】ここで、ＨＯＳＣＳn：ＨＯＳＣn−目標Ｈ
ＯＳＣ ＨＯＳＣＳn-1：ＨＯＳＣn-1−目標ＨＯＳＣ Ｔ：積分区間（触媒酸素保持量の偏差の正負が反転して
からの経過時間） ｔ：演算サイクル時間（例えば、１０ｍｓｅｃ） Ｇｐ、Ｇｉ、Ｇｄ：定数 なお、上式中、ｆ（ＨＯＳＣy）は触媒１０の劣化状態
を示すものであり、例えば、図 に示す、以下のような
設定とする。
ＯＳＣ ＨＯＳＣＳn-1：ＨＯＳＣn-1−目標ＨＯＳＣ Ｔ：積分区間（触媒酸素保持量の偏差の正負が反転して
からの経過時間） ｔ：演算サイクル時間（例えば、１０ｍｓｅｃ） Ｇｐ、Ｇｉ、Ｇｄ：定数 なお、上式中、ｆ（ＨＯＳＣy）は触媒１０の劣化状態
を示すものであり、例えば、図 に示す、以下のような
設定とする。
【００３６】
【数５】
【００３７】ここで、ｅ、ｆ：定数
さらに、目標空燃比は、目標酸素量から以下のように算
出できる。
出できる。
【００３８】目標空燃比＝ストイキ空燃比×目標酸素量
÷Ｑ＋ストイキ空燃比 ここで、Ｑ：排気ガス流量（吸入空気量で代用可能） ストイキ空燃比：１４．７とする このように、触媒酸素保持量を制御する方法として、酸
素量を用いたので、従来技術のような空燃比を用いた場
合に比べて、排気ガスの酸素量が排気ガス流量によって
変動することを排除でき、精度よく触媒酸素保持量を制
御することができる。
÷Ｑ＋ストイキ空燃比 ここで、Ｑ：排気ガス流量（吸入空気量で代用可能） ストイキ空燃比：１４．７とする このように、触媒酸素保持量を制御する方法として、酸
素量を用いたので、従来技術のような空燃比を用いた場
合に比べて、排気ガスの酸素量が排気ガス流量によって
変動することを排除でき、精度よく触媒酸素保持量を制
御することができる。
【００３９】また目標酸素量の演算において、触媒１０
の劣化状態を考慮したことにより、触媒の劣化状態に応
じて、目標酸素保持量への収束速度を制御することがで
きる。したがって、外乱等による酸素量の変動に対して
触媒酸素保持量がＦｕｌｌ状態またはＥｍｐｔｙ状態に
なる危険性が減少する。この状態を示したのが図４であ
り、劣化時の収束速度を細線で示し、新品の触媒に劣化
時の収束速度を適合した場合の収束速度を破線で示し、
本発明で劣化状態に応じて酸素量を制御した場合の新品
触媒の収束速度を太線で示している。
の劣化状態を考慮したことにより、触媒の劣化状態に応
じて、目標酸素保持量への収束速度を制御することがで
きる。したがって、外乱等による酸素量の変動に対して
触媒酸素保持量がＦｕｌｌ状態またはＥｍｐｔｙ状態に
なる危険性が減少する。この状態を示したのが図４であ
り、劣化時の収束速度を細線で示し、新品の触媒に劣化
時の収束速度を適合した場合の収束速度を破線で示し、
本発明で劣化状態に応じて酸素量を制御した場合の新品
触媒の収束速度を太線で示している。
【００４０】さらに、触媒酸素保持量を物理吸着現象を
表すフロイントリッヒの式より酸素吸着脱離モデルを構
築し、このモデルを用いて算出することにより、触媒の
酸素保持量の演算をより高精度に行うことができる。
表すフロイントリッヒの式より酸素吸着脱離モデルを構
築し、このモデルを用いて算出することにより、触媒の
酸素保持量の演算をより高精度に行うことができる。
【００４１】これまで、説明してきた内容をフローチャ
ートで示したものが図５である。
ートで示したものが図５である。
【００４２】まずステップＳ１で触媒から酸素が吸着す
るか放出するかを判断する。
るか放出するかを判断する。
【００４３】吸着する場合にはステップＳ２に進み、酸
素が吸着する場合の触媒酸素保持量の演算を行う。放出
する場合には、ステップＳ３に進み、酸素が放出する場
合の触媒酸素保持量を演算する。
素が吸着する場合の触媒酸素保持量の演算を行う。放出
する場合には、ステップＳ３に進み、酸素が放出する場
合の触媒酸素保持量を演算する。
【００４４】触媒酸素保持量の演算を終えたらステップ
Ｓ４に進み、目標酸素量の演算を行う。さらにステップ
Ｓ５で目標酸素量から目標空燃比を算出して制御を終え
る。
Ｓ４に進み、目標酸素量の演算を行う。さらにステップ
Ｓ５で目標酸素量から目標空燃比を算出して制御を終え
る。
【００４５】本発明は、上記した実施形態に限定される
ものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざま
な変更がなしうることは明白である。
ものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざま
な変更がなしうることは明白である。
【図１】本発明を適用したエンジンの一構成図である。
【図２】同じく本発明の演算結果を示す図である。
【図３】同じく本発明の他の演算結果を示す図である。
【図４】同じく本発明の他の演算結果を示す図である。
【図５】同じくコントローラが実施する制御内容を説明
するフローチャートである。
するフローチャートである。
２ コントローラ
３ 広域空燃比センサ
６ 流量計
９ 排気ガス通路
１０ 触媒
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3G091 AA17 AA23 AA28 AB03 BA14
BA15 BA19 BA33 CB02 CB07
DA01 DA02 DB06 DB07 DB08
DB09 DB10 DB13 DC03 EA01
EA05 EA07 EA16 EA21 EA34
EA36 FC02 GA06 GB03W
GB04W GB05W GB06W GB10W
HA36
3G301 HA01 HA07 JA15 JA26 JB09
LA01 LA04 LB02 MA01 MA11
MA18 NA04 NA06 NA07 NA08
NA09 ND01 NE01 NE06 NE13
NE14 NE15 PA01A PA01B
PA01Z PD01A PD01B PD01Z
PD02A PD02B PD02Z PD04A
PD04B PD04Z PE01A PE01B
PE01Z PE03A PE03B PE03Z
PE08A PE08B PE08Z
Claims (5)
- 【請求項１】エンジンの排気通路に配設された酸素保持
能力を有する触媒と、 前記触媒の上流側の排気通路に配設された排気ガス中の
酸素濃度を検出する酸素センサと、 排気ガスの流量を検出する排気ガス流量検出手段と、 前記酸素センサより検出した触媒上流の所定時間当たり
の過不足酸素量と、前記検出された排気ガス流量と、か
ら排気ガス中の酸素量を演算する排気ガス中酸素量演算
手段と、 前記触媒に保持されている酸素保持量を演算する触媒酸
素保持量演算手段と、 前記演算された排気ガス中の酸素量と、前記演算された
触媒の酸素保持量と、前記触媒の最大酸素保持量から設
定される目標酸素保持量と、から前記排気ガス中の目標
酸素量を演算する目標酸素量演算手段と、 前記演算された排気ガス中の目標酸素量と、前記検出さ
れた排気ガス流量とに基づき、目標空燃比を演算する目
標空燃比演算手段と、 前記演算された目標空燃比となるようにエンジンの空燃
比を制御する空燃比制御手段と、を備えたことを特徴と
するエンジンの排気浄化装置。 - 【請求項２】エンジンの排気通路に配設された酸素保持
能力を有する触媒と、 前記触媒の上流側の排気通路に配設された排気ガス中の
酸素濃度を検出する酸素センサと、 前記酸素センサより検出した触媒上流の所定時間当たり
の過不足酸素量とから排気ガス中の酸素量を演算する排
気ガス中酸素量演算手段と、 前記触媒に保持されている酸素保持量を触媒の酸素吸着
脱離モデルを用いて演算する触媒酸素保持量演算手段
と、 前記演算された排気ガス中の酸素量と、前記演算された
触媒の酸素保持量と、前記触媒の最大酸素保持量から設
定される目標酸素保持量と、から前記排気ガス中の目標
酸素量を演算する目標酸素量演算手段と、 前記演算された排気ガス中の目標酸素量とに基づき、目
標空燃比を演算する目標空燃比演算手段と、 前記演算された目標空燃比となるようにエンジンの空燃
比を制御する空燃比制御手段と、を備えたことを特徴と
するエンジンの排気浄化装置。 - 【請求項３】前記酸素吸着脱離モデルは、少なくとも前
記演算した排気ガス中の酸素量と、前記排気ガス中酸素
量演算手段で前回演算された触媒の酸素保持量とからな
る分圧を基に構築されることを特徴とする請求項２に記
載のエンジンの排気浄化装置。 - 【請求項４】排気ガスの流量を検出する排気ガス流量検
出手段を有し、 前記排気ガス中酸素保持量演算手段は、少なくとも前記
検出された排気ガス流量を基に演算されることを特徴と
する請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置。 - 【請求項５】前記排気ガス中の目標酸素量は、前記触媒
の劣化に伴う最大酸素保持量の変動分に応じて演算され
ることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記
載のエンジンの排気浄化装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001233496A JP3912054B2 (ja) | 2001-08-01 | 2001-08-01 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| US10/200,947 US6718754B2 (en) | 2001-08-01 | 2002-07-24 | Oxygen storage control of engine exhaust gas purification catalyst |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001233496A JP3912054B2 (ja) | 2001-08-01 | 2001-08-01 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003041992A true JP2003041992A (ja) | 2003-02-13 |
| JP3912054B2 JP3912054B2 (ja) | 2007-05-09 |
Family
ID=19065265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001233496A Expired - Lifetime JP3912054B2 (ja) | 2001-08-01 | 2001-08-01 | 内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6718754B2 (ja) |
| JP (1) | JP3912054B2 (ja) |
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| KR100435707B1 (ko) * | 2002-05-31 | 2004-06-12 | 현대자동차주식회사 | 차량의 리어 산소센서 고장 판정방법 |
| JP3846375B2 (ja) * | 2002-07-10 | 2006-11-15 | トヨタ自動車株式会社 | 触媒劣化判定方法 |
| DE102004017886B3 (de) * | 2004-04-13 | 2005-07-21 | Audi Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Lambdaregelung einer Brennkraftmaschine mit Abgaskatalysator |
| JP4315179B2 (ja) * | 2006-10-16 | 2009-08-19 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| US8091416B2 (en) * | 2009-01-16 | 2012-01-10 | GM Global Technology Operations LLC | Robust design of diagnostic enabling conditions for SCR NOx conversion efficiency monitor |
| CN102011633B (zh) * | 2010-12-22 | 2012-07-04 | 潍柴动力股份有限公司 | 选择性催化还原催化转化器耐久性评测方法 |
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| US9771888B2 (en) * | 2013-10-18 | 2017-09-26 | GM Global Technology Operations LLC | System and method for controlling an engine based on an oxygen storage capability of a catalytic converter |
| JP6269367B2 (ja) * | 2014-07-23 | 2018-01-31 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
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| JP6834916B2 (ja) * | 2017-11-08 | 2021-02-24 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| DE102020208838A1 (de) * | 2020-07-15 | 2022-01-20 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren und Recheneinheit zur Steuerung einer Brennkraftmaschine |
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| US5678402A (en) * | 1994-03-23 | 1997-10-21 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Air-fuel ratio control system for internal combustion engines and exhaust system temperature-estimating device applicable thereto |
| JP3356878B2 (ja) * | 1994-05-09 | 2002-12-16 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| DE19606652B4 (de) * | 1996-02-23 | 2004-02-12 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren der Einstellung des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine mit nachgeschaltetem Katalysator |
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| US5842339A (en) * | 1997-02-26 | 1998-12-01 | Motorola Inc. | Method for monitoring the performance of a catalytic converter |
| US5842340A (en) * | 1997-02-26 | 1998-12-01 | Motorola Inc. | Method for controlling the level of oxygen stored by a catalyst within a catalytic converter |
| JP3572961B2 (ja) * | 1998-10-16 | 2004-10-06 | 日産自動車株式会社 | エンジンの排気浄化装置 |
| JP3528739B2 (ja) * | 2000-02-16 | 2004-05-24 | 日産自動車株式会社 | エンジンの排気浄化装置 |
-
2001
- 2001-08-01 JP JP2001233496A patent/JP3912054B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-07-24 US US10/200,947 patent/US6718754B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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|---|---|
| US6718754B2 (en) | 2004-04-13 |
| JP3912054B2 (ja) | 2007-05-09 |
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