JP2004124864A - Air fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、詳しくは、空燃比センサの検出空燃比を補正する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の排気通路に介装された三元触媒等の排気浄化用触媒(以下、触媒という)への酸素ストレージ量が多すぎると、排気中のNOxに対する還元処理性能が低下し、酸素蓄積量が少なすぎると、排気中のHC、COに対する酸化処理性能が低下する。このため、触媒の上流側に設けた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推定し、この酸素ストレージ量が目標酸素ストレージ量となるように空燃比制御するようにした技術がある。
【0003】
【特許文献1】特開2001−314342号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように空燃比制御を行うものにあっては、部品バラツキや経時劣化等によって前記空燃比センサの出力特性にずれが生じると、触媒の酸素ストレージ量の推定誤差が大きくなってしまい、排気浄化性能を維持できなくなるおそれがある。
【0005】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、空燃比センサの出力特性のずれを修正し、空燃比を精度よく検出できる内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、触媒活性前において、触媒下流側の第2空燃比センサの出力を基準として触媒上流側の前記第1空燃比センサの検出空燃比を補正するための第1補正量を算出すると共に、触媒活性後において、前記第2空燃比センサを基準として前記第1空燃比センサの検出空燃比を補正するための第2補正量を算出し、触媒が活性しているときには、前記第1補正量と第2補正量とに基づいて前記第1空燃比センサの検出空燃比を補正するようにした。
【0007】
このようにすれば、触媒活性前においては、主として第1空燃比センサの個体バラツキや経時劣化による出力特性のずれを修正する第1補正量を算出して、この第1補正量によって第1空燃比センサの検出空燃比を早期に補正することができ、触媒活性後においては、主として第1空燃比センサの温度特性に基づく出力特性のずれを修正する第2補正量を算出して、前記第1補正量と第2補正量とによって第1空燃比センサの検出空燃比を精度よく補正することができる。
【0008】
これにより、触媒活性前及び活性後において、第1空燃比センサの検出空燃比に基づく空燃比制御の精度を向上できる。
また、請求項2に係る発明は、前記第1補正量算出手段が、前記第1空燃比センサの検出空燃比に基づく空燃比制御の実行中に、その目標空燃比にかかわらず、実空燃比が理論空燃比となるように制御して前記第1補正量を算出するようにした。
【0009】
このようにすれば、触媒活性前において、空燃比制御における目標空燃比が理論空燃比以外に設定されているときでも、実空燃比を理論空燃比へと制御したうえで、理論空燃比を精度よくかつ安定して検出できる第2空燃比センサの出力(検出空燃比)を基準として第1空燃比センサの出力特性のずれを修正するための第1補正量を算出することができる。これにより、まず、かかる第1補正量によって第1空燃比センサの検出空燃比を早期に補正することができる。
【0010】
また、請求項3に係る発明によれば、前記第1空燃比センサの検出空燃比が理論空燃比で、かつ、前記第2空燃比センサの出力がリッチ又はリーンであるときに、前記第2補正量を算出するようにした。
このようにすれば、触媒活性後において、第1空燃比センサの出力特性にずれが生じていると判断できるときのみ前記第2補正量を算出するので、演算負荷を最小限に抑えることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るエンジンのシステム構成図である。図1において、エンジン1の吸気通路2には、吸入空気流量Qaを検出するエアフローメータ3が設けられ、吸入空気量Qaはスロットルバルブ4により制御される。
【0012】
吸気マニホールド5に設けられた燃料噴射弁6は、マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニット(C/U)20からの噴射信号によって開弁駆動され、燃料を噴射供給する。
エンジン1の燃焼室7には火花点火を行う点火栓8が設けられており、吸気バルブ9を介して吸入された混合気を火花点火によって着火する。燃焼排気は、排気バルブ10、排気マニホールド11を介して排気通路12に排出され、三元触媒13、マフラー14を通過した後、大気中の放出される。
【0013】
前記三元触媒13は、酸素ストレージ能力を有し、排気空燃比が理論空燃比よりリーンのときに酸素を吸着し、理論空燃比よりリッチのときに酸素を脱離しつつ、理論空燃比近傍で排気中のCO、HCを酸化し、NOxを還元して他の無害な成分(H2O、CO2、N2)に転換する。
また、前記三元触媒13の上流側には、空燃比に対して出力がリニアに変化する、いわゆる広域型酸素濃度センサ(以下、A/Fセンサという)15が設けられており、三元触媒13の下流側には、理論空燃比近傍で出力値が急変するストイキ型の酸素濃度センサ(以下、O2センサという)16が設けられている。
【0014】
コントロールユニット20には、前記エアフローメータ3、A/Fセンサ15及びO2センサ16の他、エンジン回転速度Neを検出する回転速度センサ(クランク角センサ)17、エンジン冷却水温度Twを検出する水温センサ18、三元触媒13の温度を検出する温度センサ19等の各種センサからの検出信号が入力される。
【0015】
そして、コントロールユニット20は、前記三元触媒13が未活性状態にあるときは、その活性化促進等を図るために所定の目標空燃比TGLMDを設定し、前記A/Fセンサ15の検出空燃比が目標空燃比TGLMDとなるように空燃比をフィードバック制御(以下、触媒活性前の空燃比フィードバック制御という)すると共に、前記A/Fセンサ15の検出空燃比を補正するための第1補正量COLDHOSを算出する(図2、3参照)。
【0016】
一方、前記三元触媒13が活性状態にあるときは、その目標酸素ストレージ量を設定し、酸素ストレージ量が前記目標酸素ストレージ量となるように空燃比をフィードバック制御(以下、酸素ストレージ量に基づく空燃比フィードバック制御という)すると共に、前記A/Fセンサ15の検出空燃比を補正するための第2補正量HOTiを算出する(図5、6参照)。
【0017】
図2は、前記触媒活性前の空燃比フィードバック制御を示すフローチャートである。図2において、ステップ1(図中S1と記す。以下同じ)では、前記各種センサの検出信号を読み込む。
ステップ2では、触媒活性前の空燃比フィードバック制御の実行許可条件を判定する。具体的には、前記A/Fセンサ15が活性状態であること、前記三元触媒13が未活性状態であること等、を実行許可条件とする。なお、A/Fセンサ15が活性状態にあるか否かは、例えば、始動後の経過時間により判定し、三元触媒13が未活性状態にあるか否かは、温度センサ19により検出される触媒温度により判定する。
【0018】
ステップ3では、目標空燃比TGLMDを設定する。なお、本実施形態において、かかる目標空燃比TGLMDは、前記三元触媒13の活性化を促進等するために、まず理論空燃比(λ=1)よりもリーンな値が設定され、時間の経過と共に徐々に理論空燃比に近づくようになっている(図4参照)。
ステップ4では、前記エアフローメータ3からの信号に基づいて検出される吸入空気流量Qaと、前記回転センサ17からの信号に基づいて検出されるエンジン回転速度Neとから、次式のようにして理論空燃比相当の基本燃料噴射量Tpを算出する。
【0019】
Tp=K・Qa/Ne (Kは定数)
ステップ5では、次式のようにして最終的な燃料噴射量Tiを算出する。
Ti=Tp×TGLMD×α(αは空燃比フィードバック補正係数)
そして、コントロールユニット20は、算出された燃料噴射量Tiに相当する噴射パルス信号をエンジン回転に同期した所定のタイミングで燃料噴射弁6に出力し、燃料噴射を実行する。
【0020】
図3は、A/Fセンサ15の検出空燃比を補正するための第1補正量COLDHOSを算出するフローチャートである。
このフローは、前記三元触媒13の下流側に設けられるO2センサ16が、上流側に設けられるA/Fセンサ15に比べて熱等による影響が少なく、また、理論空燃比を精度よくかつ安定して検出できることから、前記目標空燃比TGLMDにかかわらず実空燃比を理論空燃比へと変化させ、このときのO2センサ16の出力(検出空燃比)を基準として前記A/Fセンサ15の検出空燃比を補正するための第1補正量COLDHOSを算出するものである。
【0021】
図3において、ステップ11では、第1補正量COLDHOS算出の許可条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、前記A/Fセンサ15及び前記O2センサ16が活性状態にあること、触媒活性前の空燃比フィードバック制御が実行中であること等を、許可条件とする。
ステップ12では、前記三元触媒13の下流側の空燃比(触媒下流側空燃比)FLTO2AFLを検出する。具体的には、あらかじめ設定したテーブルを補間計算付きで参照することで、前記O2センサ16の出力電圧FLTO2を空燃比に変換する(A/F値化する)。
【0022】
ステップ13では、前記触媒下流側空燃比FLTO2AFLと理論空燃比との偏差(以下、これを第1の偏差という)FLTO2EER(=FLTO2AFL−1)を算出する。
ステップ14では、前記第2の偏差FLTO2ERRに基づく比例積分制御によって前記A/Fセンサ15のシフト補正量SFTHOSを算出する。具体的には、比例(P分)ゲインAFSHSPG及び積分(I分)ゲインAFSHSIGに基づいて、次式のようにしてシフト補正量SFTHOSを算出する。
【0023】
SFTHOS=AFSHSPG×FLTO2ERR+Σ(AFSHSIG×FLTO2ERR)
ここで、前記比例ゲインAFSHSPG及び積分ゲインAFSHSIGは、それぞれ前記O2センサ16の出力電圧FLTO2に基づいて、あらかじめ設定したテーブルを補間計算付きで参照することにより設定する。
【0024】
ステップ15では、前記目標空燃比TGLMDと理論空燃比(λ=1)との偏差DLTTG(=TGLMD−1)を算出する。
ステップ16では、前記シフト補正量SFTHOSから前記第2の偏差DLTTGを減算して、A/Fセンサ15の検出空燃比を補正するための第1補正量COLDHOS(=SFTHOS−DLTTG)を算出する。
【0025】
ステップ17では、前記第1補正量COLDHOSにより前記A/Fセンサ15の検出空燃比を補正する。
そして、ステップ18において、前記第1補正量COLDHOS算出の終了条件が成立するまで、前記ステップ2〜17までの処理を繰り返す。なお、前記終了条件は、前記O2センサ16の出力電圧が理論空燃比相当値を含む所定範囲内(例えば、600〜650mV)であること及びその状態が所定時間継続したことである。前記終了条件が成立した場合は、ステップ19に進み、そのときの第1補正量COLDHOSをメモリに格納する。
【0026】
前記第2の偏差DLTTGによって、目標空燃比TGLMDにかかわらず、前記A/Fセンサ15の検出空燃比に基づく空燃比制御が、触媒上流側空燃比を理論空燃比へと制御することになる一方、この状態において前記O2センサ16の検出空燃比が理論空燃比でないときは、前記A/Fセンサ15の出力特性にずれが生じていると判断できることから、このずれを補正するように前記シフト補正量SFTHOSが算出される。
【0027】
従って、前記終了条件が成立するまで前記ステップ2〜17までの処理を繰り返すことにより、空燃比制御における目標空燃比TGLMDにかかわらず、実空燃比を理論空燃比に制御して、理論空燃比を精度よくかつ安定して検出できるO2センサ16の出力を基準として前記A/Fセンサ15の検出空燃比を補正できることになる。これにより、A/Fセンサ15の個体バラツキや経時劣化等による出力特性のずれを精度よく修正できる。
【0028】
一方、前記第1補正量COLDHOS算出の許可条件が成立していない場合(ステップ11)及び前記第1補正量COLDHOS算出の終了条件の成立前に触媒活性化時間が経過した場合(ステップ20)は、前記第1補正量COLDHOSを0として本制御を終了する(ステップ21)。なお、図4は、以上説明した補正量COLDHOSの算出のタイミングチャートである。
【0029】
図5は、前記三元触媒13の酸素ストレージ量に基づく空燃比フィードバック制御(OSC制御)を示すフローチャートである。
図5において、ステップ31では、前記各種センサの検出信号を読み込む。
ステップ32では、酸素ストレージ量に基づく空燃比フィードバック制御の実行許可条件を判定する。具体的には、前記A/Fセンサ15等に故障がないこと、前記三元触媒13が活性状態にあること等、を実行許可条件とする。
【0030】
ステップ33では、前記A/Fセンサ15の検出空燃比に前記第1補正量COLDHOS(図3参照)と、後述する第2補正量HOTi(図6参照)を加算して触媒上流側の実空燃比λrを検出する。
ステップ34では、前記三元触媒13の酸素ストレージ量Osを次式により算出する。
【0031】
Os=(λr−1)×Qa×os+Os0
ただし、Qa:吸入空気量、os:酸素吸着/脱離速度(λr>1のときos=oss>0、λr<1のときos=ops<0)、Os0:酸素ストレージ量の前回算出値
ステップ35では、算出した酸素ストレージ量Osと目標酸素ストレージ量OSCとの偏差ΔOs(=Os−OSC)を算出する。なお、前記目標酸素ストレージ量OSCは、通常、最大酸素ストレージ量の50%として設定されるが、運転状態に応じて設定するようにしてもよい。
【0032】
ステップ36では、前記偏差ΔOsに基づく所定の処理(例えば、比例積分微分制御)によって触媒上流側の目標空燃比λtを算出する。
ここで、前記三元触媒13の酸素ストレージ量の算出値Osが目標酸素蓄積量OSCより大きいとき(ΔOs<0)は、目標空燃比λtはリッチとなり、算出値Osが目標酸素蓄積量OSCより小さいとき(ΔOs>0)は、目標空燃比λtはリーンとなる。
【0033】
ステップ37では、理論空燃比相当の基本燃料噴射量Tp(=K×Qa/Ne)に前記目標空燃比λtを乗算して燃料噴射量Ti(Tp×λt)を算出する。そして、コントロールユニット20は、算出された燃料噴射量Tiに相当する噴射パルス信号をエンジン回転に同期した所定のタイミングで燃料噴射弁6に出力し、燃料噴射を実行する。
【0034】
図6は、A/Fセンサ15の検出空燃比を補正するための第2補正量HOTiを算出するフローチャートである。
このフローは、A/Fセンサ15が理論空燃比を検出しているときにO2センサ16がリッチ又はリーンを検出している場合は、A/Fセンサ15の出力特性がずれていると判断できることから、このときのO2センサ16の出力に基づいて前記A/Fセンサ15の検出空燃比を補正するための第2補正量HOTiを運転領域毎に算出するものである。
【0035】
図6において、ステップ41では、前記各種センサからの検出信号に基づいて求められるエンジン運転領域を読み込む。
ステップ42では、前記第2補正量HOTiの算出条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、前記三元触媒13が活性状態にあること、前記酸素ストレージ量に基づく空燃比フィードバック制御が実行中であること等を、算出条件とする。この算出条件が成立している場合はステップ43に進む。
【0036】
ステップ43では、前記A/Fセンサ15の検出空燃比が理論空燃比であるか否かを判定する。前記A/Fセンサ15の検出空燃比が理論空燃比の場合はステップ44に進む。
ステップ44、45では、前記O2センサ16がリッチ又はリーンを検出している状態が所定時間以上継続しているか否かを判定する。例えば、O2センサ16の出力電圧FLTO2が600〜650mVのときを理論空燃比とした場合に、O2センサの出力電圧FLTO2が600mVよりも小さいか、又は650mVよりも大きいかにより判定する。O2センサ16がリッチ又はリーンを検出している場合は、ステップ46に進む。
【0037】
ステップ46では、前記O2センサの出力電圧FLO2に基づいて、あらかじめ設定されたテーブルを参照して補正量HOTHOSnewを設定する。
A/Fセンサ15が理論空燃比を検出しているとき(すなわち、触媒上流側空燃比が理論空燃比に制御されているとき)に、O2センサ16がリッチ又はリーンを所定時間以上継続して検出しているときは、前記A/Fセンサ15の出力特性にずれが生じているため実空燃比がリッチ又はリーンとなっており、この結果、前記三元触媒13の酸素ストレージ量がその最小量又は最大量になってしまったと考えられる。
【0038】
そして、O2センサ16がリッチを検出する場合は、A/Fセンサ15が実空燃比よりもリーンに検出しており、O2センサ16がリーンを検出する場合は、A/Fセンサ15が実空燃比よりもリッチに検出しているものと推定できる。
従って、O2センサ16がリッチを検出する場合は、リッチであるほどA/Fセンサ15の検出空燃比を減少させるような補正量を設定し、O2センサ16がリーンを検出する場合は、リーンであるほどA/Fセンサ15の検出空燃比を増加させるような補正量を設定すれば、A/Fセンサ15の出力特性のずれを修正できることになる。
【0039】
このステップ46で用いるテーブルは、以上の点を考慮してあらかじめ設定されたものであり、O2センサの出力電圧FLO2に基づいて前記テーブルを参照することにより、A/Fセンサ15の出力特性のずれに応じた適切な補正量が設定できるようになっている。
ステップ47では、現在の運転領域(運転領域1とする)における第2補正量の前回値HOTiold1が記憶されているか否かを判定する。第2補正量の前回値HOTiold1が記憶されていればステップ48に進む。一方、第2補正量の前回値HOTiold1が記憶されていなければステップ52に進み、ステップ46で(今回)設定された補正量HOTHOSnewを前記A/Fセンサ15の検出空燃比を補正するための第2補正量HOTiとする。
【0040】
ステップ48では、現在の運転領域における第2補正量の前回値HOTiold1を読み込む。
ステップ49では、次式のようにして、現在の運転領域における第2補正量の変化割合HOTRATIOを算出する。
HOTRATIO=(HOTHOSnew+HOTiold1)/HOTiold1
ステップ50では、運転領域が変化したか否か(運転領域1から運転領域2となったか否か)を判定する。運転領域が変化していればステップ50に進み、運転領域が変化していなければステップ53に進み、前記ステップ46で(今回)設定された補正量HOTHOSnewに同運転領域における第2補正量の前回値HOTiold1を加算して第2補正量HOTiとする。
【0041】
ステップ51では、運転領域が変化した場合の第2補正量HOTiを以下のようにして算出する。
HOTi=HOTRATIO×HOTiold2
ただし、HOTRATIOは、変化前の運転領域1において前記ステップ49で算出される補正量変化割合であり、HOTiold2は、変化後の運転領域2における第2補正量の前回値である。
【0042】
運転領域が変化すれば排気温度も変化するため、その温度特性によってA/Fセンサ15の出力(検出空燃比)も変化する場合がある。この場合、O2センサ16の出力電圧FLO2も変化することになるが、前記補正量HOTHOSnewは、変化前の運転領域におけるO2センサ16の出力電圧FLO2に基づいて設定されているので、これを用いて第2補正量HOTiを算出しても変化後の運転領域における適切な補正量とはならない。
【0043】
従って、第2補正量HOTiを運転領域毎に記憶しておくと共に、変化後の運転領域2においても、変化前の運転領域1と同じ傾向で第2補正量が変化するものとし、変化後の運転領域2における第2補正量の前回値HOTiold2に補正量変化割合HOTRATIOを乗算して第2補正量HOTiを算出するようにしたのである。
【0044】
これにより、第2補正量HOTiの算出途中で運転領域が変化した場合であっても、変更後の運転領域2に対応した適切な第2補正量HOTiを算出できる。そして、ステップ51〜53のいずれかにおいて第2補正量HOTiが算出された後、ステップ54に進み、A/Fセンサ15の検出空燃比を、前記第1補正量COLDHOS(図3参照)及び前記第2補正量HOTiにより、次式のようにして補正し、ステップ55に進む。
【0045】
触媒上流側空燃比=A/Fセンサ15の検出空燃比+第1補正量COLDHOS+第2補正量HOTiとする。
ステップ55では、前記第2補正量HOTiを運転領域毎に記憶、更新する。かかる第2補正量HOTiの算出フローが繰り返されることにより、最終的には、ステップ44においてO2センサ16が理論空燃比を検出するまで前記第2補正量HOTiの算出が繰り返されることになり、この時点の第2補正量HOTOiが運転領域毎に記憶される。
【0046】
なお、かかる第2補正量HOTiは、A/Fセンサ15の検出空燃比を前記第1補正量COLDHOSによって補正した上で算出されるものであり(ステップ54参照)、主として温度特性に基づくA/Fセンサ15の出力特性のずれを修正することになる。
以上説明したように、本実施形態によれば、三元触媒13が未活性状態において、A/Fセンサ15の検出空燃比を補正するため(出力特性のずれを修正するため)の第1補正量COLDHOSを算出すると共に、三元触媒13の活性化後においてもA/Fセンサ15の検出空燃比を補正するための第2補正量HOTiを算出するので、A/Fセンサ15の出力特性のずれを精度よく修正することができる。特に、第2補正量HOTiは運転領域毎に算出されるので、排気温度の変化に伴うA/Fセンサ15の出力特性のずれ(温度特性によるずれ)についても修正することができる。
【0047】
これにより、前記酸素ストレージ量に基づく空燃比フィードバック制御において、三元触媒13の酸素ストレージ量を精度よく推定することができ、もって、排気浄化性能を高く維持することができる。
なお、本実施形態においては、三元触媒13の下流側には、理論空燃比近傍で出力値が急変するストイキ型の酸素濃度センサ(O2センサ)を設けているが、これに限定するものではなく、上流側と同様に、空燃比に対して出力がリニアに変化する、いわゆる広域型酸素濃度センサ(A/Fセンサ)を設けるようにしてもよい。
【0048】
また、前記第1補正量COLDHOSを算出することなく、前記第2補正量HOTiのみを算出する構成としてもよい。この場合には、第2補正量HOTiによって、A/Fセンサ15の個体バラツキ、経時劣化及び温度特性に基づく出力特性のずれを修正できることになる。
更に、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
(イ)請求項1又は請求項2記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記第1補正量算出手段は、前記第2空燃比センサの検出空燃比と理論空燃比との偏差と、前記目標空燃比と理論空燃比との偏差と、に基づいて前記第1補正量を算出することを特徴とする。
【0049】
このようにすれば、空燃比制御における目標空燃比が理論空燃比以外に設定されているときでも、実空燃比を理論空燃比へと制御したうえで、熱等による影響が少なく、この理論空燃比を精度よくかつ安定して検出できる第2空燃比センサの出力(検出空燃比)を基準として第1空燃比センサの出力特性のずれを修正するための(検出空燃比を補正するための)補正量を算出することができる
(ロ)請求項1又は請求項3記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記第2補正量算出手段は、第2補正量を機関の運転領域毎に算出し、記憶することを特徴とする。
【0050】
このようにすれば、運転領域に応じて変化する排気温度に対応した第2補正量を読み込んで、第1空燃比センサの検出空燃比を補正できるので、温度特性に伴う第1空燃比センサの出力特性のずれを精度よくかつ容易に修正することができる。
(ハ)請求項1記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記第1補正量算出手段及び前記第2補正量算出手段は、前記第2空燃比センサの出力が理論空燃比相当値となるまで、それぞれ第1補正量又は第2補正量を変化させることを特徴とする。
【0051】
このようにすれば、第1空燃比センサの検出空燃比の補正が徐々に行われることになるので、過補正を防止しつつ、理論空燃比を基準とした精度のよい補正が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るエンジンのシステム構成図。
【図2】触媒活性前の空燃比制御を示すフローチャート。
【図3】検出空燃比の第1補正量COLDHOSの算出を示すフローチャート。
【図4】検出空燃比の第1補正量COLDHOSの算出を示すタイミングチャート。
【図5】酸素ストレージ量に基づく空燃比制御を示すフローチャート。
【図6】検出空燃比の第2補正量HOTiの算出を示すフローチャート。
【符号の説明】
1…エンジン、3…エアフローメータ、6…燃料噴射弁、12…排気通路、13…三元触媒、15…A/Fセンサ、16…O2センサ、20…コントロールユニット[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, and more particularly, to a technique for correcting an air-fuel ratio detected by an air-fuel ratio sensor.
[0002]
[Prior art]
If the amount of oxygen stored in an exhaust purification catalyst (hereinafter, referred to as a catalyst) such as a three-way catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine is too large, the reduction processing performance for NOx in exhaust gas is reduced, and the amount of accumulated oxygen is reduced. Is too small, the oxidizing performance for HC and CO in the exhaust gas is reduced. For this reason, there is a technique in which the oxygen storage amount of the catalyst is estimated based on the output of the air-fuel ratio sensor provided on the upstream side of the catalyst, and the air-fuel ratio is controlled so that the oxygen storage amount becomes the target oxygen storage amount. .
[0003]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-314342
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case where the air-fuel ratio control is performed as described above, if the output characteristics of the air-fuel ratio sensor deviate due to variations in parts or deterioration over time, the estimation error of the oxygen storage amount of the catalyst increases. Therefore, the exhaust gas purification performance may not be maintained.
[0005]
The present invention has been made in order to solve such a problem, and it is an object of the present invention to provide an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine that can correct a deviation in output characteristics of an air-fuel ratio sensor and can accurately detect an air-fuel ratio. Aim.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the air-fuel ratio control device for the internal combustion engine according to the present invention corrects the detected air-fuel ratio of the first air-fuel ratio sensor upstream of the catalyst based on the output of the second air-fuel ratio sensor downstream of the catalyst before the activation of the catalyst. And calculating a second correction amount for correcting the air-fuel ratio detected by the first air-fuel ratio sensor with reference to the second air-fuel ratio sensor after the activation of the catalyst. Is activated, the air-fuel ratio detected by the first air-fuel ratio sensor is corrected based on the first correction amount and the second correction amount.
[0007]
In this manner, before the catalyst is activated, the first correction amount for correcting mainly the individual variation of the first air-fuel ratio sensor and the deviation of the output characteristics due to the deterioration with time is calculated, and the first air-fuel ratio sensor is used to calculate the first air-fuel ratio. The detected air-fuel ratio of the fuel ratio sensor can be corrected at an early stage, and after the catalyst is activated, a second correction amount for correcting a deviation of the output characteristic based mainly on the temperature characteristic of the first air-fuel ratio sensor is calculated, and the second correction amount is calculated. The detected air-fuel ratio of the first air-fuel ratio sensor can be accurately corrected by the first correction amount and the second correction amount.
[0008]
Thereby, the accuracy of the air-fuel ratio control based on the air-fuel ratio detected by the first air-fuel ratio sensor can be improved before and after the activation of the catalyst.
Further, the invention according to
[0009]
In this way, even before the catalyst is activated, even if the target air-fuel ratio in the air-fuel ratio control is set to a value other than the stoichiometric air-fuel ratio, the actual air-fuel ratio is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio, and the stoichiometric air-fuel ratio is adjusted. The first correction amount for correcting the deviation of the output characteristic of the first air-fuel ratio sensor can be calculated based on the output (detected air-fuel ratio) of the second air-fuel ratio sensor that can be detected well and stably. Thus, first, the detected air-fuel ratio of the first air-fuel ratio sensor can be corrected early by the first correction amount.
[0010]
According to the third aspect of the present invention, when the detected air-fuel ratio of the first air-fuel ratio sensor is a stoichiometric air-fuel ratio and the output of the second air-fuel ratio sensor is rich or lean, The correction amount is calculated.
With this configuration, after the catalyst is activated, the second correction amount is calculated only when it can be determined that the output characteristic of the first air-fuel ratio sensor has a deviation, so that the calculation load can be minimized. .
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a system configuration diagram of an engine according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an
[0012]
The fuel injection valve 6 provided in the
An
[0013]
The three-way catalyst 13 has an oxygen storage capacity, adsorbs oxygen when the exhaust air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and desorbs oxygen when the exhaust air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. It oxidizes CO and HC in the exhaust gas and reduces NOx to convert it to other harmless components (H 2 O, CO 2 , N 2 ).
On the upstream side of the three-way catalyst 13, a so-called wide-range oxygen concentration sensor (hereinafter referred to as A / F sensor) 15 whose output changes linearly with respect to the air-fuel ratio is provided. A stoichiometric oxygen concentration sensor (hereinafter, referred to as an O 2 sensor) 16 whose output value changes abruptly near the stoichiometric air-fuel ratio is provided downstream of 13.
[0014]
The
[0015]
When the three-way catalyst 13 is in an inactive state, the
[0016]
On the other hand, when the three-way catalyst 13 is in an active state, the target oxygen storage amount is set, and the air-fuel ratio is feedback-controlled so that the oxygen storage amount becomes the target oxygen storage amount (hereinafter, based on the oxygen storage amount). The air-fuel ratio feedback control is performed), and a second correction amount HOTi for correcting the air-fuel ratio detected by the A /
[0017]
FIG. 2 is a flowchart showing the air-fuel ratio feedback control before the activation of the catalyst. In FIG. 2, in step 1 (referred to as S1 in the figure, the same applies hereinafter), detection signals of the various sensors are read.
In
[0018]
In
In step 4, the theoretical value is calculated as follows from the intake air flow rate Qa detected based on the signal from the
[0019]
Tp = K · Qa / Ne (K is a constant)
In
Ti = Tp × TGLMD × α (α is an air-fuel ratio feedback correction coefficient)
Then, the
[0020]
FIG. 3 is a flowchart for calculating a first correction amount COLDHOS for correcting the detected air-fuel ratio of the A /
In this flow, the O 2 sensor 16 provided on the downstream side of the three-way catalyst 13 is less affected by heat and the like than the A /
[0021]
In FIG. 3, in step 11, it is determined whether or not a permission condition for calculating the first correction amount COLDHOS is satisfied. Specifically, the possible A /
In step 12, an air-fuel ratio downstream of the three-way catalyst 13 (catalyst downstream air-fuel ratio) FLTO2AFL is detected. Specifically, by referring to the table set in advance with a interpolation calculation, it converts the output voltage FLTO2 of the O 2 sensor 16 in the air-fuel ratio (for A / F value conversion).
[0022]
In step 13, a deviation between the catalyst downstream air-fuel ratio FLTO2AFL and the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter referred to as a first deviation) FLTO2EER (= FLTO2AFL-1) is calculated.
In
[0023]
SFTHOS = AFSHSG × FLTO2ERR + Σ (AFSHSIG × FLTO2ERR)
Here, the proportional gain AFSHSPG and integral gain AFSHSIG is based on output voltage FLTO2 of the O 2
[0024]
In
In
[0025]
In
Then, in
[0026]
Due to the second deviation DLTTG, air-fuel ratio control based on the air-fuel ratio detected by the A /
[0027]
Therefore, the actual air-fuel ratio is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio irrespective of the target air-fuel ratio TGLMD in the air-fuel ratio control by repeating the processing of
[0028]
On the other hand, when the condition for permitting the calculation of the first correction amount COLDHOS is not satisfied (step 11) and when the catalyst activation time elapses before the end condition of the calculation of the first correction amount COLDHOS is satisfied (step 20), Then, the control is ended by setting the first correction amount COLHOS to 0 (step 21). FIG. 4 is a timing chart for calculating the correction amount COLDHOS described above.
[0029]
FIG. 5 is a flowchart showing the air-fuel ratio feedback control (OSC control) based on the oxygen storage amount of the three-way catalyst 13.
In FIG. 5, in
In
[0030]
In
In
[0031]
Os = (λr-1) × Qa × os + Os0
Here, Qa: intake air amount, os: oxygen adsorption / desorption speed (os = oss> 0 when λr> 1, os = ops <0 when λr <1), Os0: last calculated value step of oxygen storage amount At 35, a deviation ΔOs (= Os−OSC) between the calculated oxygen storage amount Os and the target oxygen storage amount OSC is calculated. The target oxygen storage amount OSC is usually set as 50% of the maximum oxygen storage amount, but may be set according to the operating state.
[0032]
In
Here, when the calculated value Os of the oxygen storage amount of the three-way catalyst 13 is larger than the target oxygen storage amount OSC (ΔOs <0), the target air-fuel ratio λt becomes rich, and the calculated value Os becomes smaller than the target oxygen storage amount OSC. When smaller (ΔOs> 0), the target air-fuel ratio λt is lean.
[0033]
In
[0034]
FIG. 6 is a flowchart for calculating the second correction amount HOTi for correcting the detected air-fuel ratio of the A /
This flow is determined if the output characteristic of the A /
[0035]
In FIG. 6, in
In
[0036]
In step 43, it is determined whether the air-fuel ratio detected by the A /
In
[0037]
In step 46, on the basis of the O 2 sensor output voltage FLO, sets the correction amount HOTHOSnew with reference to the table set in advance.
When A /
[0038]
When the O 2 sensor 16 detects rich, the A /
Therefore, when the O 2 sensor 16 detects richness, a correction amount is set such that the air-fuel ratio detected by the A /
[0039]
The table used in this step 46, which has been preset in view of the above, by referring to the table based on the output voltage FLO2 of the O 2 sensor, the output characteristic of the A /
In
[0040]
In
In
HOTRATIO = (HOTHOSnew + HOTild1) / HOTild1
In
[0041]
In
HOTi = HOTRATIO × HOTild2
Here, HOTRATIO is the correction amount change rate calculated in
[0042]
If the operating range changes, the exhaust gas temperature also changes, so that the output (detected air-fuel ratio) of the A /
[0043]
Accordingly, the second correction amount HOTi is stored for each operation region, and the second correction amount is changed in the changed
[0044]
As a result, even when the operating region changes during the calculation of the second correction amount HOTi, the appropriate second correction amount HOTi corresponding to the changed
[0045]
The catalyst upstream-side air-fuel ratio = the air-fuel ratio detected by the A /
In
[0046]
The second correction amount HOTi is calculated after correcting the air-fuel ratio detected by the A /
As described above, according to the present embodiment, the first correction for correcting the air-fuel ratio detected by the A / F sensor 15 (for correcting the deviation of the output characteristics) when the three-way catalyst 13 is in the inactive state. In addition to calculating the amount COLDHOS and calculating the second correction amount HOTi for correcting the detected air-fuel ratio of the A /
[0047]
Thus, in the air-fuel ratio feedback control based on the oxygen storage amount, the oxygen storage amount of the three-way catalyst 13 can be accurately estimated, and the exhaust gas purification performance can be maintained high.
Incidentally, those in the present embodiment, the downstream side of the three-way catalyst 13 is provided with the stoichiometric type oxygen concentration sensor output value is suddenly changed at the stoichiometric air-fuel ratio near (O 2 sensor), limited to this Instead, similarly to the upstream side, a so-called wide-range oxygen concentration sensor (A / F sensor) whose output changes linearly with respect to the air-fuel ratio may be provided.
[0048]
Further, a configuration may be adopted in which only the second correction amount HOTi is calculated without calculating the first correction amount COLHOS. In this case, the second correction amount HOTi makes it possible to correct individual variations of the A /
Further, technical ideas other than the claims that can be grasped from the embodiment will be described below together with their effects.
(A) In the air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to
[0049]
With this configuration, even when the target air-fuel ratio in the air-fuel ratio control is set to a value other than the stoichiometric air-fuel ratio, the actual air-fuel ratio is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio, and the influence of heat or the like is small. Correcting the deviation of the output characteristic of the first air-fuel ratio sensor based on the output (detected air-fuel ratio) of the second air-fuel ratio sensor capable of accurately and stably detecting the fuel ratio (for correcting the detected air-fuel ratio) 4. The air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to
[0050]
According to this configuration, the second correction amount corresponding to the exhaust gas temperature that changes according to the operation range can be read to correct the air-fuel ratio detected by the first air-fuel ratio sensor. The deviation of the output characteristics can be corrected accurately and easily.
(C) In the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to
[0051]
With this configuration, the correction of the air-fuel ratio detected by the first air-fuel ratio sensor is gradually performed, so that accurate correction based on the stoichiometric air-fuel ratio can be performed while preventing overcorrection.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of an engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing air-fuel ratio control before catalyst activation.
FIG. 3 is a flowchart showing calculation of a first correction amount COLDHOS of a detected air-fuel ratio.
FIG. 4 is a timing chart showing calculation of a first correction amount COLDHOS of a detected air-fuel ratio.
FIG. 5 is a flowchart showing air-fuel ratio control based on the oxygen storage amount.
FIG. 6 is a flowchart showing calculation of a second correction amount HOTi of the detected air-fuel ratio.
[Explanation of symbols]
1 ... engine, 3 ... air flow meter, 6 ... fuel injection valve, 12 ... exhaust passage, 13 ... three-way catalyst, 15 ... A / F sensor, 16 ... O 2 sensor, 20 ... control unit
Claims (3)
前記触媒の上流側に設けられ、触媒上流側の空燃比を検出する第1空燃比センサと、
前記触媒の下流側に設けられ、触媒下流側の空燃比を検出する第2空燃比センサと、
前記触媒活性前において、前記第2空燃比センサの出力を基準として前記第1空燃比センサの検出空燃比を補正するための第1補正量を算出する第1補正量算出手段と、
前記触媒活性後において、前記第2空燃比センサの出力を基準として前記第1空燃比センサの検出空燃比を補正するための第2補正量を算出する第2補正量算出手段と、
前記触媒が活性しているときに、前記第1補正量と第2補正量とに基づいて前記第1空燃比センサの検出空燃比を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine that controls an air-fuel ratio upstream of a catalyst interposed in an exhaust passage of the engine,
A first air-fuel ratio sensor provided upstream of the catalyst and detecting an air-fuel ratio upstream of the catalyst;
A second air-fuel ratio sensor provided downstream of the catalyst and detecting an air-fuel ratio downstream of the catalyst;
A first correction amount calculating unit configured to calculate a first correction amount for correcting an air-fuel ratio detected by the first air-fuel ratio sensor based on an output of the second air-fuel ratio sensor before the catalyst activation;
Second correction amount calculating means for calculating a second correction amount for correcting the detected air-fuel ratio of the first air-fuel ratio sensor based on the output of the second air-fuel ratio sensor after the catalyst activation;
Correction means for correcting the detected air-fuel ratio of the first air-fuel ratio sensor based on the first correction amount and the second correction amount when the catalyst is activated;
An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009108757A (en) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Mitsubishi Electric Corp | Engine controller |
-
2002
- 2002-10-04 JP JP2002291884A patent/JP2004124864A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009108757A (en) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Mitsubishi Electric Corp | Engine controller |
JP4607163B2 (en) * | 2007-10-30 | 2011-01-05 | 三菱電機株式会社 | Engine control device |
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