JP2006307716A - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、触媒の上流側に設けられたリニア空燃比センサと、触媒の下流側に設けられたサブ酸素センサ(以下、サブO2センサと称する)とを備え、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御とを組み合わせて実行する内燃機関の空燃比制御装置に関し、更に詳しくは、サブO2センサの温度に応じてそのセンサ出力特性を補正することができ、内燃機関を等空燃比に制御することができる内燃機関の空燃比制御装置に関する。 The present invention includes a linear air-fuel ratio sensor provided on the upstream side of the catalyst and a sub oxygen sensor (hereinafter referred to as a sub O 2 sensor) provided on the downstream side of the catalyst, and includes main feedback control and sub feedback control. More specifically, the sensor output characteristic can be corrected according to the temperature of the sub O 2 sensor, and the internal combustion engine can be controlled to an equal air-fuel ratio. The present invention relates to an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine.
従来より、内燃機関の空燃比を制御するために、排気通路に複数の酸素センサを備えた内燃機関の空燃比制御装置が知られている。すなわち、この内燃機関の空燃比制御装置は、排気通路に配置された触媒の上流側に設けられ排気ガス中の酸素濃度を検出するリニア空燃比センサと、上記触媒の下流側に設けられ当該触媒を経た排気ガスの酸素濃度を検出するサブO2センサとを備え、上記リニア空燃比センサの出力に基づいて上記触媒に流入する排気ガスの空燃比を目標空燃比とするためのメインフィードバック制御を行う一方、上記サブO2センサの出力に基づいて上記触媒を経た排気ガスの空燃比を理論空燃比とするためのサブフィードバック制御を行うものである。 2. Description of the Related Art Conventionally, an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine provided with a plurality of oxygen sensors in an exhaust passage in order to control the air-fuel ratio of the internal combustion engine is known. That is, the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine includes a linear air-fuel ratio sensor that detects an oxygen concentration in exhaust gas that is provided upstream of a catalyst disposed in an exhaust passage, and a catalyst that is provided downstream of the catalyst. And a sub-O 2 sensor for detecting the oxygen concentration of the exhaust gas that has passed through the main feedback control for setting the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst to the target air-fuel ratio based on the output of the linear air-fuel ratio sensor. On the other hand, based on the output of the sub O 2 sensor, sub feedback control is performed to set the air-fuel ratio of the exhaust gas that has passed through the catalyst to the stoichiometric air-fuel ratio.
このように、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御とを組み合わせて実行する内燃機関において、メインフィードバック制御が理想的に行われている場合は、触媒の下流にリッチあるいはリーンの排気ガスが流出してくることはない。上記サブフィードバック制御は、触媒の下流に流出してくる排気ガスがリッチあるいはリーンに偏った場合に、その偏りを是正するようにメインフィードバック制御の制御パラメータを補正するための制御である。 Thus, in an internal combustion engine that executes a combination of main feedback control and sub feedback control, when main feedback control is ideally performed, rich or lean exhaust gas flows out downstream of the catalyst. There is nothing. The sub-feedback control is a control for correcting the control parameter of the main feedback control so that the deviation is corrected when the exhaust gas flowing out downstream of the catalyst is rich or lean.
たとえば、制御装置は、リニア空燃比センサの出力やサブO2センサの出力に基づいて所定の補正後空燃比出力を算出し、その補正後空燃比出力が目標空燃比に対応する値となるように燃料噴射量を制御する処理を実行する。サブO2センサは、触媒から流出してくる排気ガスが理論空燃比に対してリッチであるか、あるいはリーンであるかに応じて出力を急変させるセンサであるから、サブフィードバック制御を実行するに際し、サブO2センサの出力電圧とその出力電圧の目標値(以下、サブフィードバック制御目標電圧と称する)との偏差を可能な限り小さくできれば、触媒の下流にリッチまたはリーンの排気ガスが流出することのない理想的なフィードバック制御を実現することができる。 For example, the control device calculates a predetermined corrected air-fuel ratio output based on the output of the linear air-fuel ratio sensor or the output of the sub O 2 sensor, and the corrected air-fuel ratio output becomes a value corresponding to the target air-fuel ratio. A process for controlling the fuel injection amount is executed. The sub O 2 sensor is a sensor that suddenly changes the output depending on whether the exhaust gas flowing out from the catalyst is rich or lean with respect to the stoichiometric air-fuel ratio. If the deviation between the output voltage of the sub O 2 sensor and the target value of the output voltage (hereinafter referred to as the sub feedback control target voltage) can be made as small as possible, the rich or lean exhaust gas flows out downstream of the catalyst. This makes it possible to realize ideal feedback control without any problem.
したがって、サブフィードバック制御目標電圧をサブO2センサの出力特性に応じて正確に設定することが、排気ガスの空燃比を理論空燃比に近づける制御を行う上で重要である。そこで、従来のサブO2センサの構成例について具体的に説明する。 Therefore, accurately setting the sub feedback control target voltage in accordance with the output characteristics of the sub O 2 sensor is important in performing control to bring the air-fuel ratio of the exhaust gas closer to the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, a configuration example of a conventional sub O 2 sensor will be specifically described.
図11は、従来のサブO2センサの排気管への取り付け状態を示す断面図である。図11に示すように、サブO2センサ24は、触媒(図示せず)下流の排気管20に設けられている。このサブO2センサ24は、センサ素子24aが保護カバー24bにより支持され、この保護カバー24bがタルク封止部24dや封止部材24k等を介してハウジング部24cに保持されている。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state in which the conventional sub O 2 sensor is attached to the exhaust pipe. As shown in FIG. 11, the sub O 2 sensor 24 is provided in the
ハウジング部24cは、保護カバー24b先端部を覆うインナカバー24fと、アウタカバー24hを備えている。インナカバー24fには、複数の通気孔24gが設けられ、アウタカバー24hにも複数の通気孔24jが設けられている。ハウジング部24cは、アウタカバー24hが排気管20の内部に突出するように、当該排気管20にワッシャ24eを介して固定されている。
The
なお、関連する従来技術として、酸素センサにおいて、内部抵抗と温度の関係を用い、温度が高いときには目標電圧を高く設定する技術が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 As a related prior art, a technique for setting a high target voltage when the temperature is high in an oxygen sensor using a relationship between internal resistance and temperature has been proposed (for example, see Patent Document 1).
また、濃淡電池素子の内部抵抗と温度の関係を考慮し、濃淡電池素子の温度制御および温度補正を行うことにより、排気ガス中の被検出成分の濃度を高精度に検出する技術が提案されている(たとえば、特許文献2参照)。 In addition, a technology has been proposed for detecting the concentration of a component to be detected in exhaust gas with high accuracy by performing temperature control and temperature correction of the concentration cell element in consideration of the relationship between the internal resistance of the concentration cell element and the temperature. (For example, see Patent Document 2).
従来のサブO2センサ24は、上記のように構成されているので、図11中に丸印で示すように、保護カバー24bとハウジング部24cとの係合箇所において気密漏れが発生し得る。一方、この気密漏れを完全になくすことは困難である。
Since the conventional sub O 2 sensor 24 is configured as described above, as shown by a circle in FIG. 11, an airtight leak may occur at an engagement portion between the
このような箇所で気密漏れが発生すると、たとえば図12に示すように、保護カバー24bとインナカバー24fの間隙に外部からの空気が入り、通気孔24j,24gから入った排気ガスと混合する。このため、排気ガスの酸素濃度が高くなり、サブO2センサ24の排気ガス空燃比に対する出力特性が変化してしまう。ここで、図12は、サブO2センサに対する排気ガスの流れと気密漏れの様子を模式的に示す断面図である。
When an airtight leak occurs at such a location, for example, as shown in FIG. 12, air from the outside enters the gap between the
また、この気密漏れ量は、図13に示すように、サブO2センサ24のハウジング部24cの温度によって変化し、特に高温になるほど気密漏れ量の変化も大きくなる。あるいは、気密漏れ量は、サブO2センサ24のセンサ素子24aの温度や、サブO2センサ24近傍の排気管20の温度によって変化し、これらが高温になるほど大きく変化する。ここで、図13は、サブO2センサのハウジング部の温度と気密漏れ量との関係を示すグラフである。
Further, as shown in FIG. 13, the airtight leakage amount changes depending on the temperature of the
また、図14に示すように、ハウジング部24cの温度の影響による上記気密漏れ量の変化によって、λ(空気過剰率)特性が変化する。すなわち、ハウジング部24cの温度が高い場合を実線で示し、低い場合を一点鎖線で示すと、ストイキ時において、ハウジング部24cの温度が高い場合(点A参照)は、低い場合(点B参照)に比べてサブO2センサ24の出力が下がる。ここで、図14は、ハウジング部の温度がサブO2センサの出力特性に与える影響を示すグラフである。
Further, as shown in FIG. 14, the λ (excess air ratio) characteristic changes due to the change in the amount of airtight leakage due to the influence of the temperature of the
また、図15に示すように、ハウジング部24cの温度にかかわらず上記サブフィードバック(図中においては、サブフF/Bと記す)制御目標電圧をほぼ一定に設定すると(2点鎖線参照)、特に、ハウジング部24cの温度が高温となったときと低温となったときに、実際に設定すべきサブフィードバック制御目標電圧(実線参照)に対して、矢印で示すような大きなズレが生じてしまう。ここで、図15は、ハウジング部の推定温度とサブフィードバック制御目標電圧との関係を示すグラフである。
In addition, as shown in FIG. 15, when the above-mentioned sub feedback (in the figure, indicated as sub F / B) control target voltage is set to be almost constant regardless of the temperature of the
たとえば、上記内燃機関を搭載した車両をアイドル運転のまま放置した場合には、その排気ガスに曝されるサブO2センサ24は比較的低温であるが、高負荷走行後に減速しアイドル運転をした場合には、サブO2センサ24は高温になるので、サブO2センサ24の温度変化も大きくなる。この温度変化が大きくなると、サブO2センサ24の気密漏れ量も大きく変化し、排気ガス空燃比に対する出力特性が変化し易くなってしまう。 For example, when a vehicle equipped with the internal combustion engine is left in idle operation, the sub O 2 sensor 24 exposed to the exhaust gas is at a relatively low temperature, but decelerates after high load traveling and performs idle operation. In this case, since the sub O 2 sensor 24 becomes high temperature, the temperature change of the sub O 2 sensor 24 also becomes large. When this temperature change becomes large, the amount of airtight leakage of the sub O 2 sensor 24 also changes greatly, and the output characteristics with respect to the exhaust gas air-fuel ratio tend to change.
したがって、サブO2センサ24の温度変化に起因する気密漏れ量の変化によってサブO2センサ24の出力特性が変化するのて、内燃機関を等空燃比に制御することが困難であった。この結果、内燃機関のエミッションが悪化する虞があった。 Accordingly, the output characteristics of the sub O 2 sensor 24 by a change in air leakage amount due to a temperature change of the sub-O 2 sensor 24 Te to vary, it is difficult to control the internal combustion engine to equal air. As a result, the internal combustion engine emission may be deteriorated.
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、サブO2センサの温度に応じてその出力特性を補正することができ、内燃機関を等空燃比に制御することができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and it is possible to correct the output characteristics according to the temperature of the sub O 2 sensor, and to control the internal combustion engine to an equal air-fuel ratio. An object of the present invention is to provide a fuel ratio control device.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明の請求項1に係る内燃機関の空燃比制御装置は、排気通路に配置された触媒の上流側に設けられ排気ガス中の酸素濃度を検出するリニア空燃比センサと、前記触媒の下流側に設けられ当該触媒を経た前記排気ガスの酸素濃度を検出するサブ酸素センサと、を備え、前記リニア空燃比センサの出力に基づいて前記触媒に流入する前記排気ガスの空燃比を目標空燃比とするためのメインフィードバック制御を行う一方、前記サブ酸素センサの出力に基づいて前記触媒を経た前記排気ガスの空燃比を理論空燃比とするためのサブフィードバック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置において、前記サブ酸素センサの温度または当該サブ酸素センサ近傍の前記排気通路の温度を検出または推定する温度検出手段と、前記サブフィードバック制御を行うときに、前記温度検出手段によって検出または推定された前記温度が低い場合には、前記サブ酸素センサの目標出力を高く設定し、前記温度検出手段によって検出または推定された前記温度が高い場合には、前記サブ酸素センサの目標出力を低く設定する目標出力設定手段と、を備えたことを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 of the present invention is provided upstream of a catalyst disposed in an exhaust passage, and has an oxygen concentration in exhaust gas. And a sub-oxygen sensor that is provided downstream of the catalyst and detects the oxygen concentration of the exhaust gas that has passed through the catalyst, and based on the output of the linear air-fuel ratio sensor Main feedback control is performed to set the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the engine to a target air-fuel ratio, while the air-fuel ratio of the exhaust gas that has passed through the catalyst is set to the stoichiometric air-fuel ratio based on the output of the sub oxygen sensor In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that performs sub-feedback control, the temperature of the sub oxygen sensor or the temperature of the exhaust passage in the vicinity of the sub oxygen sensor is detected or estimated When the sub-feedback control is performed and the temperature detected or estimated by the temperature detection unit is low, a target output of the sub oxygen sensor is set high, and the temperature detection unit And a target output setting means for setting a target output of the sub oxygen sensor low when the detected or estimated temperature is high.
したがって、この発明によれば、サブフィードバック制御を行うときに、温度検出手段によって検出または推定されたサブ酸素センサの温度または当該サブ酸素センサ近傍の排気通路の温度が低い場合には、サブ酸素センサの目標出力を高く設定する一方、前記温度が高い場合には、サブ酸素センサの目標出力を低く設定する。これにより、サブ酸素センサの温度または当該サブ酸素センサ近傍の排気通路の温度に応じてその出力特性が補正される。 Therefore, according to the present invention, when performing the sub-feedback control, if the temperature of the sub oxygen sensor detected or estimated by the temperature detecting means or the temperature of the exhaust passage near the sub oxygen sensor is low, the sub oxygen sensor On the other hand, when the temperature is high, the target output of the sub oxygen sensor is set low. Thereby, the output characteristic is corrected according to the temperature of the sub oxygen sensor or the temperature of the exhaust passage in the vicinity of the sub oxygen sensor.
また、この発明の請求項2に係る内燃機関の空燃比制御装置は、請求項1に記載の発明において、内燃機関の吸入空気量の積算値が所定値を超えた場合に、温度検出手段によってサブ酸素センサの温度または当該サブ酸素センサ近傍の排気通路の温度を検出または推定することを特徴とするものである。 An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to a second aspect of the present invention provides the air-fuel ratio control apparatus according to the first aspect of the present invention by the temperature detection means when the integrated value of the intake air amount of the internal combustion engine exceeds a predetermined value. The temperature of the sub oxygen sensor or the temperature of the exhaust passage in the vicinity of the sub oxygen sensor is detected or estimated.
したがって、この発明によれば、排気ガスの温度と、サブ酸素センサまたは当該サブ酸素センサ近傍の排気通路の温度との差が小さくなり、サブ酸素センサの温度が安定した後に、当該サブ酸素センサ等の温度の検出または推定を行うこととなる。これにより、安定した温度情報に基づいて目標出力設定手段によってサブ酸素センサの目標出力を精度良く設定することができる。 Therefore, according to the present invention, after the difference between the temperature of the exhaust gas and the temperature of the sub oxygen sensor or the exhaust passage in the vicinity of the sub oxygen sensor is reduced and the temperature of the sub oxygen sensor is stabilized, the sub oxygen sensor or the like The temperature is detected or estimated. Thus, the target output of the sub oxygen sensor can be set with high accuracy by the target output setting means based on the stable temperature information.
また、この発明の請求項3に係る内燃機関の空燃比制御装置は、請求項1または2に記載の発明において、サブ酸素センサまたは当該サブ酸素センサ近傍の排気通路には、当該サブ酸素センサを冷却するための冷却手段を備えたことを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the first or second aspect, wherein the sub oxygen sensor is disposed in the sub oxygen sensor or an exhaust passage near the sub oxygen sensor. A cooling means for cooling is provided.
内燃機関を搭載した車両をアイドル運転のまま放置した場合には、その排気ガスに曝されるサブ酸素センサは比較的低温であるが、高負荷走行後に減速しアイドル運転をした場合には、サブ酸素センサは高温になる。このように、サブ酸素センサに温度変化があると、サブ酸素センサの気密漏れ量も変化し、排気ガス空燃比に対する出力特性が変化し易くなる。 When a vehicle equipped with an internal combustion engine is left in idle operation, the sub oxygen sensor exposed to the exhaust gas is at a relatively low temperature, but when the vehicle is decelerated after high load driving and idle operation is performed, The oxygen sensor becomes hot. As described above, when the temperature of the sub oxygen sensor is changed, the airtight leakage amount of the sub oxygen sensor is also changed, and the output characteristic with respect to the exhaust gas air-fuel ratio is easily changed.
そこで、たとえば、サブ酸素センサの筐体を冷却手段で冷却することによりサブ酸素センサを直接的に冷却し、またはサブ酸素センサ近傍の排気通路を冷却手段で冷却することによりサブ酸素センサを間接的に冷却する。 Therefore, for example, the sub oxygen sensor is directly cooled by cooling the casing of the sub oxygen sensor by the cooling means, or the sub oxygen sensor is indirectly cooled by cooling the exhaust passage near the sub oxygen sensor by the cooling means. Cool down.
このように、サブ酸素センサを冷却し、安定した温度状態を維持することにより、サブ酸素センサの気密漏れ量が一定となり、気密漏れ量差によるλ(空気過剰率)特性が安定するので、内燃機関を等空燃比で制御することができる。これにより、内燃機関の制御空燃比がずれることによるエミッションの悪化を抑制することができる。 Thus, by cooling the sub oxygen sensor and maintaining a stable temperature state, the air leak rate of the sub oxygen sensor becomes constant, and the λ (excess air ratio) characteristic due to the air leak rate difference is stabilized. The engine can be controlled with an equal air fuel ratio. Thereby, it is possible to suppress the deterioration of the emission due to the deviation of the control air-fuel ratio of the internal combustion engine.
この発明に係る内燃機関の空燃比制御装置(請求項1)によれば、サブ酸素センサの温度または当該サブ酸素センサ近傍の排気通路の温度に応じてその出力特性を補正することができ、内燃機関を等空燃比に制御することができる。したがって、内燃機関のエミッションの悪化を抑制することができる。 According to the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention (claim 1), the output characteristics can be corrected in accordance with the temperature of the sub oxygen sensor or the temperature of the exhaust passage in the vicinity of the sub oxygen sensor. The engine can be controlled to an equal air fuel ratio. Accordingly, it is possible to suppress the deterioration of the emission of the internal combustion engine.
また、この発明に係る内燃機関の空燃比制御装置(請求項2)によれば、排気ガスの温度と、サブ酸素センサまたは当該サブ酸素センサ近傍の排気通路の温度との差が小さくなり、サブ酸素センサの温度が安定した後に当該サブ酸素センサ等の温度の検出または推定を行うので、サブ酸素センサの目標出力を精度良く設定することができる。 According to the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention (Claim 2), the difference between the temperature of the exhaust gas and the temperature of the sub oxygen sensor or the exhaust passage in the vicinity of the sub oxygen sensor is reduced. Since the temperature of the sub oxygen sensor or the like is detected or estimated after the temperature of the oxygen sensor is stabilized, the target output of the sub oxygen sensor can be set with high accuracy.
また、この発明に係る内燃機関の空燃比制御装置(請求項3)によれば、サブ酸素センサを冷却し、安定した温度状態を維持することにより、サブ酸素センサの気密漏れ量が一定となり、気密漏れ量差によるλ特性が安定するので、内燃機関を等空燃比で制御することができる。これにより、内燃機関の制御空燃比がずれることによるエミッションの悪化を抑制することができる。 Further, according to the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention (Claim 3), by cooling the sub oxygen sensor and maintaining a stable temperature state, the amount of airtight leakage of the sub oxygen sensor becomes constant, Since the λ characteristic due to the difference in the airtight leakage amount is stabilized, the internal combustion engine can be controlled with an equal air-fuel ratio. Thereby, it is possible to suppress the deterioration of the emission due to the deviation of the control air-fuel ratio of the internal combustion engine.
以下に、この発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
図2は、本実施例1に係る内燃機関の空燃比制御装置を示す模式図である。なお、以下の説明において、すでに説明した部材と同一もしくは相当する部材には、同一の符号を付して重複説明を省略または簡略化する。 FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the air-fuel ratio control apparatus for the internal combustion engine according to the first embodiment. In the following description, members that are the same as or correspond to those already described are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted or simplified.
図2に示すように、内燃機関(以下、適宜、エンジンと称する)10には、吸気管30および排気管(排気通路)20が設けられている。排気管20には、排気ガスを浄化するために、たとえば三元触媒である上流側触媒(触媒)21と下流側触媒22とが直列に配置されている。
As shown in FIG. 2, an internal combustion engine (hereinafter, appropriately referred to as an engine) 10 is provided with an
すなわち、内燃機関10から排出される排気ガスは、先ず上流側触媒21で浄化され、この上流側触媒21で浄化しきれなかった排気ガスが下流側触媒22によって浄化されるようになっている。
That is, exhaust gas discharged from the
これらの触媒21,22は、所定量の酸素を吸蔵することができ、排気ガス中に炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)等の未燃成分が含まれている場合は、吸蔵している酸素を用いてそれらを酸化し、また、排気ガス中に窒素酸化物(NOx)等の酸化成分が含まれている場合には、それらを還元し、放出された酸素を吸蔵することができるように構成されている。
These
また、上流側触媒21の上流には、排気ガス中の酸素濃度を検出するリニア空燃比センサ23が設けられている。すなわち、このリニア空燃比センサ23は、上流側触媒21に流入する排気ガスの酸素濃度に基づいて内燃機関10で燃焼された混合気の空燃比を検出するものである。
A linear air-
また、上流側触媒21の下流には、排気ガス中の酸素濃度検出手段であるサブO2センサ24が設けられている。すなわち、このサブO2センサ24は、上流側触媒21を流出した排気ガスの酸素濃度に基づいて、燃料リッチな排気ガス(HC、COを含む排気ガス)であるか、あるいは燃料リーンな排気ガス(NOxを含む排気ガス)であるか否かを検出するものである。また、上流側触媒21には、排気ガス温度を検出する温度センサ(図示せず)も設けられている。
Further, a sub O 2 sensor 24 serving as a means for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas is provided downstream of the
また、サブO2センサ24の構造とその取り付け構造の詳細は、図11で示したとおりである。温度センサ25は、サブO2センサ24のハウジング部24cの温度またはサブO2センサ24近傍の排気管20の温度を検出するものである。
Further, details of the structure of the sub O 2 sensor 24 and its mounting structure are as shown in FIG.
なお、この温度センサ25は、後述する図1のステップS13,S14にて示すように、サブO2センサ24の温度等を推定できれば、必ずしも必要ではない。
The
吸気管30には、エアフィルタ31、吸気温度を検出する吸気温センサ32、吸気量を検出するエアフロメータ33、スロットルバルブ34、スロットル開度を検出するスロットルセンサ35、スロットルバルブ34の全閉状態を検出するアイドルスイッチ36、サージタンク37、燃料噴射弁38等が設けられている。
The
また、電子制御装置(以下、ECUと称する)41は、上記リニア空燃比センサ23、サブO2センサ24や車速センサ39、冷却水温センサ40等の各種センサが接続され、これらのセンサ出力値に基づいて内燃機関10の空燃比を制御し、運転するように構成されている。
The electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 41 is connected to various sensors such as the linear air-
また、このECU41は、上述した従来技術の制御と同様に、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御とを組み合わせて実行する。
In addition, the
また、このECU41は、サブO2センサ24の温度を検出または推定する温度検出手段として機能するものである。
Further, the
更に、このECU41は、サブフィードバック制御を行うときに、上記推定温度が低い場合には、サブO2センサ24のサブフィードバック制御目標電圧を高く設定し、上記推定温度が高い場合には、サブフィードバック制御目標電圧を低く設定する目標出力設定手段として機能するものである。
Further, when performing the sub-feedback control, the
以下に、本実施例1に係る制御動作について図1に基づいて説明する。ここで、図1は、この発明の実施例1に係る制御動作を示すフローチャートである。以下の制御は、上記ECU41によって実行される。
The control operation according to the first embodiment will be described below with reference to FIG. Here, FIG. 1 is a flowchart showing a control operation according to Embodiment 1 of the present invention. The following control is executed by the
図1に示すように、先ず、サブフィードバック制御(図1中では、サブF/B制御と記す)の実行条件が成立しているか否かを判断する(ステップS10)。実行条件が成立していないならば(ステップS10否定)、本制御の対象外であるので制御終了する。一方、実行条件が成立しているならば(ステップS10肯定)、つぎのステップS11に移行する。 As shown in FIG. 1, first, it is determined whether or not an execution condition for sub feedback control (referred to as sub F / B control in FIG. 1) is satisfied (step S10). If the execution condition is not satisfied (No at Step S10), the control ends because it is out of the scope of this control. On the other hand, if the execution condition is satisfied (Yes at Step S10), the process proceeds to the next Step S11.
ステップS11では、エアフロメータ33により検出される吸入空気量を積算することにより、積算吸入空気量を算出する。そして、つぎに、この積算吸入空気量が所定値を超えているか否かを判断する(ステップS12)。
In step S11, the integrated intake air amount is calculated by integrating the intake air amount detected by the
この所定値は、内燃機関10が所定時間運転されることにより、排気ガスの温度と、サブO2センサ24もしくはハウジング部24cの温度との差が小さくなり、サブO2センサ24の温度が安定したことを判断するための閾値であり、予め実験等により求めたものである。
This predetermined value is such that, when the
このように判断することにより、つぎのステップS13〜S14において、ハウジング部24cの安定した温度を推定することができ、これにより、後述するステップS15において、安定した温度情報に基づいてサブO2センサ24のサブフィードバック制御目標電圧を精度良く設定することができる。
By determining in this way, it is possible to estimate the stable temperature of the
積算吸入空気量が所定値を超えているならば(ステップS12肯定)、サブO2センサ24の温度が安定したと判断できるので、つぎのステップS13に移行する。このステップS13では、上記各センサ情報等に基づいてエンジン回転数、エンジン負荷率、エンジン冷却水温、点火時期、燃料噴射量等を読み込み、内燃機関10に供給された熱量を算出する。
If the integrated intake air amount exceeds the predetermined value (Yes at Step S12), it can be determined that the temperature of the sub O 2 sensor 24 is stable, and the process proceeds to the next Step S13. In step S13, the engine speed, the engine load factor, the engine coolant temperature, the ignition timing, the fuel injection amount, etc. are read based on the sensor information and the like, and the amount of heat supplied to the
つぎに、上記ステップS13にて算出された供給熱量に基づいて、サブO2センサ24のハウジング部24cの温度を算出し、推定する(ステップS14)。この供給熱量とハウジング部24cの温度との関係は、予め実験等によりマップとして作成することができ、このマップを参照することにより、ハウジング部24cの温度を推定することができる。
Next, based on the supplied heat quantity calculated in step S13, the temperature of the
そして、ステップS15では、上記ステップS14にて算出されたハウジング部24cの推定温度を用いて、サブフィードバック制御目標電圧を算出する。すなわち、ハウジング部24cの推定温度とサブフィードバック制御目標電圧との関係は、図3に示すようなマップ(テーブル)を予め実験等により作成することができるので、このマップを参照することにより、サブフィードバック制御目標電圧を算出することができる。
In step S15, the sub feedback control target voltage is calculated using the estimated temperature of the
ここで、図3は、ハウジング部24cの推定温度に基づいてサブフィードバック制御目標電圧を補正するためのマップである。図3に示すマップは、ハウジング部24cの推定温度が低い場合には、サブO2センサ24のサブフィードバック制御目標電圧を高く設定し、当該推定温度が高い場合には、サブフィードバック制御目標電圧を低く設定するようになっている。
Here, FIG. 3 is a map for correcting the sub-feedback control target voltage based on the estimated temperature of the
以上のように制御することにより、サブO2センサ24のハウジング部24cの温度に応じて、上述の図15にて示したサブフィードバック制御目標電圧のズレを補正してサブフィードバック制御を精度良く実行することができるので、内燃機関10を等空燃比に制御することができる。この結果、内燃機関10のエミッションの悪化を抑制することができる。
By performing the control as described above, the deviation of the sub feedback control target voltage shown in FIG. 15 is corrected according to the temperature of the
なお、上記実施例1では、図1に示すステップS14において、サブO2センサ24のハウジング部24cの温度を推定するものとして説明したが、これに限定されず、たとえば、ハウジング部24cの温度を温度センサ25によって直接測定して検出してもよい。
In the first embodiment, the temperature of the
また、サブO2センサ24近傍の排気管20の温度を温度センサ25によって直接測定して検出し、あるいは当該温度を推定してもよい。
Further, the temperature of the
図4は、この発明の実施例2に係るサブO2センサ24近傍の排気管20に設けた水冷配管を示す断面図、図5は、水冷配管を示す平面図である。
4 is a cross-sectional view showing a water-cooled pipe provided in the
図4および図5に示すように、水冷配管(冷却手段)50は、サブO2センサ24の近傍を円弧状に囲むように排気管20に設けられている。水冷配管50への冷却水は、たとえば、内燃機関10のエンジン冷却水を用いることができるが、これとは独立した冷却系統を設けることもできる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the water cooling pipe (cooling means) 50 is provided in the
このように構成された水冷配管50に冷却水を流すことにより、水冷配管50が設置された排気管20が冷却され、その結果、サブO2センサ24のハウジング部24cが冷却される。
By flowing cooling water through the
ハウジング部24cが水冷により冷却されると、ハウジング部24cの温度変化域が小さくなるため、図6に示すように、従来の気密漏れ量の変化域が大きいのに対して、水冷では気密漏れ量の変化域をかなり小さくすることができる。ここで、図6は、ハウジング部24cの温度変化域と気密漏れ量の変化域が小さくなる効果を示すグラフである。
When the
以上のように、この実施例2によれば、気密漏れ量の変化域を小さくできるので、サブO2センサ24の出力特性を安定化することができる。 As described above, according to the second embodiment, since the change range of the airtight leakage amount can be reduced, the output characteristics of the sub O 2 sensor 24 can be stabilized.
本実施例2は、上記実施例1と独立で実施することもできるが、本実施例2の構成を上記実施例1の構成に付加することにより、サブフィードバック制御を更に精度良く実行することができる。 The second embodiment can be implemented independently of the first embodiment, but by adding the configuration of the second embodiment to the configuration of the first embodiment, the sub-feedback control can be executed with higher accuracy. it can.
なお、上記実施例2においては、水冷配管50を、サブO2センサ24の近傍を円弧状に囲むように排気管20に設けるものとして説明したが、これに限定されず、たとえば、図7に示すように、サブO2センサ24の近傍をコ字状に囲むように排気管20に設けてもよい。ここで、図7は、他の水冷配管50を示す平面図である。また、水冷配管50の形状は、角形でなくその他の形状であってもよい。
In the second embodiment, the
図8は、この発明の実施例3に係るサブO2センサ24近傍の排気管20に設けた空冷フィンを示す断面図、図9は、空冷フィンを示す平面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing air cooling fins provided in the
図8および図9に示すように、空冷フィン(冷却手段)55は、サブO2センサ24の近傍を同心円状に囲んで排気管20に設けられている。このように構成された空冷フィン55に走行風が当たることにより、排気管20が冷却され、その結果、サブO2センサ24のハウジング部24cが冷却される。
As shown in FIGS. 8 and 9, the air cooling fins (cooling means) 55 are provided in the
ハウジング部24cが空冷により冷却されると、上記実施例2に係る水冷の場合ほどではないものの、ハウジング部24cの温度変化域が小さくなるため、上述した図6に示すように、従来の気密漏れ量の変化域が大きいのに対して、この変化域を小さくすることができる。
When the
以上のように、この実施例3によれば、気密漏れ量の変化域を小さくできるので、サブO2センサ24の出力特性を安定化することができる。 As described above, according to the third embodiment, the change range of the airtight leakage amount can be reduced, so that the output characteristics of the sub O 2 sensor 24 can be stabilized.
本実施例3は、上記実施例1と独立で実施することもできるが、本実施例3の構成を上記実施例1の構成に付加することにより、サブフィードバック制御を更に精度良く実行することができる。 The third embodiment can be implemented independently of the first embodiment, but by adding the configuration of the third embodiment to the configuration of the first embodiment, the sub-feedback control can be executed with higher accuracy. it can.
なお、上記実施例3においては、空冷フィン55を、サブO2センサ24の近傍を同心円状に囲んで排気管20に設けるものとして説明したが、これに限定されず、たとえば、図10に示すように、サブO2センサ24近傍の排気管20外周に沿って平行に設けてもよい。ここで、図10は、他の空冷フィン55を示す平面図である。
In the third embodiment, the
また、図示例を省略するが、空冷フィン55を、サブO2センサ24近傍の排気管20外周に沿って螺旋状に設けてもよい。
Although not shown in the figure, the
以上のように、この発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、触媒の上流側に設けられたリニア空燃比センサと、触媒の下流側に設けられたサブO2センサとを備え、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御とを組み合わせて実行する内燃機関に有用であり、特に、サブO2センサの温度に応じてそのセンサ出力特性を補正することができ、内燃機関を等空燃比に制御することを目指す制御装置に適している。 As described above, the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes the linear air-fuel ratio sensor provided on the upstream side of the catalyst and the sub O 2 sensor provided on the downstream side of the catalyst, and the main feedback This is useful for an internal combustion engine that executes a combination of control and sub-feedback control. In particular, the sensor output characteristic can be corrected in accordance with the temperature of the sub O 2 sensor, and the internal combustion engine is controlled to an equal air-fuel ratio. Suitable for control devices aiming for.
10 内燃機関
20 排気管(排気通路)
21 上流側触媒(触媒)
22 下流側触媒
23 リニア空燃比センサ
24 サブO2センサ(サブ酸素センサ)
41 ECU(空燃比制御装置、温度検出手段、目標出力設定手段)
50 水冷配管(冷却手段)
55 空冷フィン(冷却手段)
10
21 Upstream catalyst (catalyst)
22
41 ECU (air-fuel ratio control device, temperature detection means, target output setting means)
50 Water-cooled piping (cooling means)
55 Air cooling fin (cooling means)
Claims (3)
前記触媒の下流側に設けられ当該触媒を経た前記排気ガスの酸素濃度を検出するサブ酸素センサと、
を備え、
前記リニア空燃比センサの出力に基づいて前記触媒に流入する前記排気ガスの空燃比を目標空燃比とするためのメインフィードバック制御を行う一方、
前記サブ酸素センサの出力に基づいて前記触媒を経た前記排気ガスの空燃比を理論空燃比とするためのサブフィードバック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置において、
前記サブ酸素センサの温度または当該サブ酸素センサ近傍の前記排気通路の温度を検出または推定する温度検出手段と、
前記サブフィードバック制御を行うときに、前記温度検出手段によって検出または推定された前記温度が低い場合には、前記サブ酸素センサの目標出力を高く設定し、
前記温度検出手段によって検出または推定された前記温度が高い場合には、前記サブ酸素センサの目標出力を低く設定する目標出力設定手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 A linear air-fuel ratio sensor which is provided upstream of the catalyst disposed in the exhaust passage and detects the oxygen concentration in the exhaust gas;
A sub oxygen sensor that is provided downstream of the catalyst and detects an oxygen concentration of the exhaust gas that has passed through the catalyst;
With
While performing a main feedback control for setting the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst to the target air-fuel ratio based on the output of the linear air-fuel ratio sensor,
In the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that performs sub-feedback control for setting the air-fuel ratio of the exhaust gas that has passed through the catalyst to the stoichiometric air-fuel ratio based on the output of the sub-oxygen sensor,
Temperature detecting means for detecting or estimating the temperature of the sub oxygen sensor or the temperature of the exhaust passage in the vicinity of the sub oxygen sensor;
When the sub-feedback control is performed, if the temperature detected or estimated by the temperature detection means is low, the target output of the sub oxygen sensor is set high,
When the temperature detected or estimated by the temperature detection means is high, target output setting means for setting the target output of the sub oxygen sensor low;
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005130132A JP2006307716A (en) | 2005-04-27 | 2005-04-27 | Air-fuel ratio control device for internal combustion engine |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009281342A (en) * | 2008-05-26 | 2009-12-03 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | Anomaly determination device for nox sensor |
JP2013133795A (en) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Yanmar Co Ltd | Engine device |
JP2015172545A (en) * | 2014-03-12 | 2015-10-01 | 日本特殊陶業株式会社 | Method for evaluating gas sensor |
CN112947621A (en) * | 2020-09-30 | 2021-06-11 | 北京空间机电研究所 | High-precision temperature measurement and control method based on double feedback |
-
2005
- 2005-04-27 JP JP2005130132A patent/JP2006307716A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009281342A (en) * | 2008-05-26 | 2009-12-03 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | Anomaly determination device for nox sensor |
JP2013133795A (en) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Yanmar Co Ltd | Engine device |
JP2015172545A (en) * | 2014-03-12 | 2015-10-01 | 日本特殊陶業株式会社 | Method for evaluating gas sensor |
CN112947621A (en) * | 2020-09-30 | 2021-06-11 | 北京空间机电研究所 | High-precision temperature measurement and control method based on double feedback |
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