JP2008169772A - 空燃比制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】エミッションを悪化させることなく空燃比制御できる空燃比制御装置を提供する。
【解決手段】床下触媒38が配置される排気通路32と、バイパス触媒35が配置されるバイパス通路31とを、排気通路32の分岐部と合流部との間に設置される弁機構37を開閉することで排出ガスの経路を切り換えるエンジンの空燃比制御装置において、弁機構閉弁時には、バイパス通路31に設置される第1空燃比センサ36の出力に基づいて空燃比を制御する第1空燃比制御手段S4と、弁機構開弁時には、弁機構37よりも下流の排気通路32に設置される第2空燃比センサ39の出力に基づいて空燃比を制御する第2空燃比制御手段S9とを備える。そして、弁機構37が閉弁状態から開弁状態へと切り換えられたときは、切り換えから所定期間経過後に第1空燃比制御手段S4による空燃比の制御から第2空燃比制御手段S9による空燃比の制御へと制御モードを切り換える。
【選択図】図3

Description

本発明は、エンジンの空燃比を制御する空燃比制御装置に関する。
車両のエンジンから流出した排気を浄化する床下触媒は、エンジンから離れた位置の排気通路に設置すると、十分な浄化作用が得られるように活性するまでに時間が掛かる。また、この床下触媒を、エンジンに近い位置の排気通路に設置すると、熱劣化によって耐久性が低下するという問題がある。
特許文献1に記載の発明では、排気通路のメイン通路の下流側に床下触媒を設置し、メイン触媒よりも上流側のバイパス通路にバイパス触媒を設置する。また、床下触媒よりも上流側のメイン通路には、排気の流れがメイン通路又はバイパス通路を通るように切り換える切換バルブを設ける。これにより、床下触媒が活性するまでの間は排気をバイパス通路に流し、早期に活性化するバイパス触媒によって排気を浄化することで、車両の排気の浄化効率を向上させることができる。
特開平5−321644号公報
しかしながら、特許文献1に記載の発明では、排気がメイン通路を流れるように切換バルブを開弁すると、切換バルブの近傍のメイン通路内に滞留していた排気(以下「滞留ガス」という。)が下流に流れる。滞留ガスは、エンジンから排出された直後の排気と比較して低温であるので、切換バルブより下流に設置されている空燃比センサを冷却してしまう。その結果、空燃比センサの検出精度が悪化して、その検出値に基づいてエンジンの空燃比を制御すると正確な空燃比制御を行うことができず、エミッションが悪化するという問題が生じる。
そこで、本発明は、切換バルブが開弁した場合でも、エミッションを悪化させることなく空燃比制御できる空燃比制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
本発明は、床下触媒(38)が配置される排気通路(32)と、バイパス触媒(35)が配置され床下触媒上流側の排気通路(32)から分岐して床下触媒下流側に合流するバイパス通路(31)とを、排気通路(32)の分岐部(33)と合流部(34)との間に設置される弁機構(37)を開閉することで排出ガスの経路を切り換えるエンジンの空燃比制御装置において、弁機構(37)の閉弁時には、バイパス通路(31)に設置される第1空燃比センサ(36)の出力に基づいて空燃比を制御する第1空燃比制御手段(S4)と、弁機構(37)の開弁時には、弁機構(37)よりも下流の排気通路(32)に設置される第2空燃比センサ(39)の出力に基づいて空燃比を制御する第2空燃比制御手段(S9)とを備え、弁機構(37)が閉弁状態から開弁状態へと切り換えられたときは、切り換えから所定期間経過後に第1空燃比制御手段(S4)による空燃比の制御から第2空燃比制御手段(S9)による空燃比の制御へと制御モードを切り換える。
本発明によれば、弁機構が開弁してから所定期間経過後に、第1空燃比制御手段による空燃比の制御から第2空燃比制御手段による空燃比の制御へと制御モードを切り換える。そのため、滞留ガスが第2空燃比センサを通過した後に、第2空燃比センサの検出値に基づいてエンジンの空燃比を精度よく制御することができ、エミッションの悪化を抑制することができる。
(第1実施形態)
以下、図面を参照にして本発明の第1の実施の形態を説明する。
図1は、エンジン1の空燃比を制御する空燃比制御装置100の第1実施形態を示す図である。
空燃比制御装置100は、エンジン1、吸気系20及び排気系30を備える。
エンジン1は、外部から取り込んだ吸気を流す吸気ポート12と、エンジン1からの排気を流す排気ポート13とをシリンダヘッド10に形成する。
シリンダヘッド10は、図示しないピストンとシリンダブロックとによって、燃料を燃焼させる燃焼室11を形成する。このシリンダヘッド10には、吸気ポート12内に突出するように燃料噴射弁14が設置される。また、燃焼室11の天井面側のシリンダヘッド10には、燃焼室11の内部に突出するように点火プラグ15が設置される。
燃料噴射弁14は、車両の運転状態に応じて燃料を吸気ポート内に噴射する。そして、この燃料と外部から取り込まれた吸気とによって混合気が形成される。
点火プラグ15は、所定のタイミングで火花放電することによって燃焼室11の内部の混合気に点火し、混合気を燃焼させる。
シリンダヘッド10に形成される吸気ポート12には、外部から新気を取り込む吸気系20の吸気通路21が接続する。吸気通路21は、その途中にスロットルチャンバ22とコレクタタンク23とを備える。
スロットルチャンバ22は、吸気通路21の上流側に設けられる。このスロットルチャンバ22には、吸気通路21を流れる吸気量を制御するためのスロットルバルブ24が設置される。スロットルバルブ24は、車両の運転状態に応じて、その開度を調整することで吸気量を制御する。
スロットルチャンバ22の上流側の吸気通路21には、エアフローメータ25が設置される。エアフローメータ25は、外部から取り込まれる新気の吸気量を検知する。また、スロットルバルブ24の下流側の吸気通路21にはコレクタタンク23が設置される。このコレクタタンク23は、上流から流れてきた吸気を一時的に蓄える。
一方、シリンダヘッド10に形成される排気ポート13には、エンジン1から排出される排気を流す排気系30のメイン通路31が接続する。排気系30は、バイパス通路31及びメイン通路32を備える。
バイパス通路31は、メイン通路32よりも小径の通路であって、メイン通路32の上流側の分岐部33で分岐して下流側の合流部34で再びメイン通路32に合流する。このバイパス通路31は、バイパス触媒35及び空燃比センサ(以下「第1空燃比センサ」という。)36を備える。
バイパス触媒35は、早期に活性するようにエンジン1に近いバイパス通路31の上流側に設置される。バイパス触媒35は、後述する床下触媒38よりも容量が小さい触媒であって、低温活性に優れた触媒等を用いる。
第1空燃比センサ36は、バイパス触媒35よりも上流側のバイパス通路31に設置される。この第1空燃比センサ36は、バイパス通路31の内部を流れる排気中の酸素濃度を検知し、酸素濃度に比例した出力を得ることができる。
一方、メイン通路32は、切換バルブ37、床下触媒38及び空燃比センサ(以下「第2空燃比センサ」という。)39を備える。メイン通路32は、バイパス通路31よりも大径の通路であるため、バイパス通路31よりも排気の流れを阻害する通路抵抗が小さい。
切換バルブ37は、メイン通路32の分岐部33と合流部34との間に設置される。この切換バルブ37は、車両の運転状況に応じてメイン通路32を開閉し、エンジン1から排出される排気が流れる排気通路を切り換える。
床下触媒38は、合流部34よりも下流のメイン通路32に設置される。この床下触媒38は、バイパス触媒35よりも容量が大きい三元触媒であって、メイン通路32を流れる排気を浄化する。
第2空燃比センサ39は、床下触媒38の上流側のメイン通路32に設置される。この第2空燃比センサ39は、バイパス通路31に設置される第1空燃比センサ36と同様に、メイン通路32を流れる排気中の酸素濃度を検知する。
コントローラ40は、CPU、ROM、RAM及びI/Oインタフェースを備える。
コントローラ40には、エアフローメータ25や第1及び第2空燃比センサ36、39等の車両の運転状態を検出する各種センサの出力が入力する。
このコントローラ40は、後述するように、車両の運転状態に応じて切換バルブ37を開閉し、エンジン1から排出される排気が流れる通路をバイパス通路31又はメイン通路32に切り換える。また、コントローラ40は、第1及び第2空燃比センサ36、39の出力値に基づいて、スロットルバルブ24の開度や燃料噴射弁14の燃料噴射量を調整し、エンジン1の空燃比を制御する。
図2は、エンジン1から排出される排気の流れを示す図である。図2(A)は、切換バルブ37が閉弁状態にあるときの排気の流れを示す。また、図2(B)は、切換バルブ37が開弁状態にあるときの排気の流れを示す。なお、排気流れを図中の矢印で示し、排気の流量をその線の太さで示す。
エンジン1の始動直後等のエンジン温度や排気温度が低い場合には、図2(A)に示すように、切換バルブ37は閉弁されており、メイン通路32は遮断されている。そのため、エンジン1から排出された排気は、その全量が分岐部33からバイパス通路31を通り、バイパス触媒35で浄化される。バイパス触媒35はエンジン1に近い位置に設置されているので、速やかに活性化し、早期に排気を浄化することができる。そして、バイパス触媒35で浄化された排気は、バイパス通路31の下流側へ流れ、合流部34からメイン通路32に流れ込み、外部に放出される。
このように、切換バルブ37が閉弁状態にある場合には、排気はバイパス通路31を流れるので、バイパス通路31に設置された第1空燃比センサ36がバイパス通路31を流れる排気の酸素濃度を検出する。そして、コントローラ40は、第1空燃比センサ36の検出値に基づいてスロットルバルブ開度や燃料噴射量を調整し、エンジン1の運転状態に応じて空燃比を制御する。
一方、床下触媒38がエンジン1からの排気によって昇温され活性した場合や運転者がアクセル操作によってトルク要求して排気量が増加する場合には、図2(B)に示すように、切換バルブ37を開弁する。
切換バルブ37が開弁すると、エンジン1から排出された排気のほとんどはメイン通路32を流れる。排気の一部はバイパス通路31にも流れ込むが、バイパス通路31はメイン通路32よりも通路断面積が小さいので、バイパス通路31を流れる排気の排気流量はメイン通路32よりも少なくなる。そのため、高温の排気がバイパス触媒35を通過することによるバイパス触媒35の熱劣化が抑制される。そして、メイン通路32とバイパス通路31とを流れた排気は、床下触媒38で浄化されて、外部に放出される。
このように、切換バルブ37が開弁している場合には、メイン通路32を流れる排気の排気流量がバイパス通路31よりも大きくなる。そのため、切換バルブ37の開弁時には、バイパス通路31に設置された第1空燃比センサ36からメイン通路32に設置された第2空燃比センサ39に切り換えることで、排気中の酸素濃度を精度よく検出することができる。そして、第2空燃比センサ39の検出値に基づいて、エンジン1の運転状態に応じたスロットルバルブ開度や燃料噴射量に調整し、エンジン1の運転状況に応じて空燃比を制御する。
切換バルブ37が閉弁状態にある場合に、切換バルブ37の近傍のメイン通路32の内部にエンジン1からの排気の一部が滞留する。滞留している排気(滞留ガス)は、その滞留時にメイン通路32や切換バルブ37を介して放熱するため、エンジン1からの排出直後の排気と比較して低温となる。滞留ガスが切換バルブ37などで冷却されると、滞留ガス中の水分が凝縮して切換バルブ37などに付着し、切換バルブ37が開弁した場合には、その水分が下流に流される。この水分が第2空燃比センサ39に付着すると、第2空燃比センサ39は急激に冷却して割れが生じてしまう。そこで、本発明では、第2空燃比センサ39は、上記した水分が付着しにくい位置に設置する。
このように、水分が付着しにくい位置に第2空燃比センサ39を設置しても、切換バルブ37が閉弁状態から開弁されて低温の滞留ガスがメイン通路32の下流の床下触媒38に向けて流れると、第2空燃比センサ39は冷却される。第2空燃比センサ39が冷却されて活性温度以下になると、第2空燃比センサ39の検出精度が悪化してしまい、このような状態で第1空燃比センサ36から第2空燃比センサ39に切り換えると、エンジン1の空燃比を正確に制御することができず、エミッションを悪化させるという問題が生じる。
そこで、本発明では、切換バルブ37がメイン通路32を開弁する場合には、制御モード判定を行った後に、第1空燃比センサ36から第2空燃比センサ39に切り換えることで、滞留ガスに起因するエミッションの悪化を抑制する。
ここで、コントローラ40で行われる第1実施形態の空燃比制御装置100の制御内容について、図3に基づいて説明する。
図3は、第1実施形態の空燃比制御装置100の制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御はエンジン1の運転開始ともに実行され、一定周期、例えば10ミリ秒周期のもとで、第2空燃比センサ39による空燃比制御を開始するまで実施される。
ステップS1において、コントローラ40は、切換バルブ37がメイン通路32を閉弁しているか否かを判断する。ここで、切換バルブ37が閉弁状態にある場合にはステップS2に移り、切換バルブ37が開弁状態にある場合にはステップS7に移る。
ステップS2において、コントローラ40は、第1空燃比センサ36と第2空燃比センサ39を昇温する各ヒータへの通電をONにする。このヒータによって第1及び第2空燃比センサ36、39を活性温度まで昇温させ、ステップS3に移る。
ステップS3において、コントローラ40は、バイパス通路31に設置された第1空燃比センサ36が活性したか否かを判断する。この活性判定は、空燃比センサ36のセンサ素子温度に基づいて判断する。第1空燃比センサ36が活性していると判断した場合にはステップS4に移る。第1空燃比センサ36が活性していないと判断した場合には、第1及び第2空燃比センサ36、39のヒータをONにしたまま、この処理を一旦抜ける。
ステップS4において、コントローラ40は、第1空燃比センサ36の検出値に基づいてエンジン1の空燃比を制御する。つまり、切換バルブ37が閉弁している場合には、燃焼室11からの排気はバイパス通路31を流れるので、ステップS4ではバイパス通路31に設置された第1空燃比センサ36によって、バイパス通路31を流れる排気の酸素濃度を検出し、この検出値に基づいてエンジン1の運転状態に応じた空燃比に制御する。
ステップS5において、コントローラ40は、床下触媒38が活性しているか否かを、触媒温度に基づいて判断する。
バイパス通路31を流れた排気は、バイパス触媒35で浄化されて、合流部34でメイン通路32に流れ込む。そして、メイン通路に流れ込んだ排気は、メイン通路32の下流に設置された床下触媒38を通過するので、床下触媒38は触媒活性温度まで徐々に昇温される。ここで、床下触媒38が活性温度にまで達している場合にはステップS6に移り、床下触媒38が活性温度にまで達していない場合には、この処理を一旦抜ける。
床下触媒38が活性している場合には、ステップS6において、コントローラ40は、切換バルブ37を閉弁状態から開弁し、排気が流れる通路を切り換える。なお、床下触媒38が活性した場合だけでなく、運転者がアクセル操作によってトルク要求して排気量が増加する場合に切換バルブ37を開弁するようにしてもよい。
ステップ7において、コントローラ40は、第1空燃比センサ36でエンジン1の空燃比を制御する第1空燃比モードであるのか、第2空燃比センサ39でエンジン1の空燃比を制御する第2空燃比制御モードであるのかを判定する。この制御モード判定の詳細については後述する。
ステップS8において、コントローラ40は、第2空燃比センサ制御モードか否かを判断する。ここで、第1空燃比センサ制御モードの場合には、ステップS10に移る。ステップS10では、コントローラ40は第1空燃比センサ36の検出値に基づいてエンジン1の空燃比をフィードバック制御する。一方、第2空燃比センサ制御モードである場合には、ステップS9に移る。
ステップS9において、コントローラ40は、第2空燃比センサ39の検出値に基づいてスロットルバルブ開度及び燃料噴射量に調整し、エンジン1の運転状態に応じて空燃比を制御する。
第2空燃比センサ39によってエンジン1の空燃比制御を開始した後は、ステップS11において、第1空燃比センサ36のヒータをOFFにして処理を終了する。
次に、図4に従って制御モード判定について説明する。
図4は、ステップS7における制御モード判定の制御ルーチンを示すフローチャートである。
ステップS71において、コントローラ40は、切換バルブ37の開弁後に、低温の滞留ガスがメイン通路32に設置された空燃比センサ39を通過したか否かを判断する。この判断は、切換バルブ37が開弁してから、所定の基準値である滞留ガス通過時間を経過したか否かで判断する。基準値となる滞留ガス通過時間は、エンジン回転速度やエンジン負荷に基づいてメイン通路32内の排気の排気流速を算出することによって決定する。
ここで、滞留ガス通過時間が経過している場合にはステップS72に移る。また、滞留ガス経過時間が経過していない場合には、ステップS75に移り、第1空燃比センサ制御モードに設定する。
ステップS72において、コントローラ40は、第2空燃比センサ39が活性しているか否かを判断する。第2空燃比センサ39の活性は、センサ素子温度に基づいて判断する。そして、第2空燃比センサ39が活性している場合には、ステップS73に移る。また、活性していない場合には、ステップS75に移り、第1空燃比センサ制御モードに設定する。
ステップS73において、コントローラ40は、第1空燃比センサ36の検出値(AF1)と第2空燃比センサ39の検出値(AF2)とを比較する。
バイパス通路31とメイン通路32とは通路面積が異なるので、バイパス通路31とメイン通路32を流れる排気の排気流量も異なる。そのため、加減速時などエンジン1の空燃比変動が大きい場合には、AF1とAF2の差が大きく異なることがあり、この状態で第1空燃比センサ36から第2空燃比センサ39に切り換えてエンジン1の空燃比を制御すると、空燃比が急激に変化してエミッションが悪化する。
そのため、ステップS73では、(1)式に示すように、AF1とAF2の差の絶対値が、エミッションを悪化させないような値に設定された所定値(AFR)以下であるかを判定する。
|AF1−AF2|≦AFR・・・(1)
AF1:第1空燃比センサ36の検出値
AF2:第2空燃比センサ39の検出値
AFR:所定値
そして、(1)式を満たす状態が一定時間継続している場合には、エンジン1の空燃比変動が安定しており、第1空燃比センサ36から第2空燃比センサ39に切り換えてもエミッションが悪化しないと判断し、ステップS74に移って第2空燃比センサ制御モードに設定する。また、(1)式を満たす状態が一定時間継続しない場合には、空燃比センサを切り換えるとエミッションが悪化すると判断し、ステップS75に移って第1空燃比センサ制御モードに設定する。
なお、上記した所定値(AFR)は、車両の運転状態に応じて設定するようにしてもよい。例えば、切換バルブ37が、車速変動が小さく空燃比変動が小さくなるような車両のアイドル時や定常走行時等に開弁される場合には第1の所定値(AFR1)を設定し、車速変動量が大きく空燃比変動が大きくなるような車両の加減速時等に開弁される場合には第1の所定値よりも大きい第2の所定値(AFR2)を選定するようにしてもよい。
そして、ステップ71からステップ75までにおいて制御モード判定を実行した後に、図3に示すステップS8に移る。
以上により、第1実施形態の空燃比制御装置100は下記の効果を得ることができる。
切換バルブ37の開弁時には、切換バルブ37の近傍のメイン通路32内に滞留していた低温の滞留ガスが第2空燃比センサ39に向けて流れる。この滞留ガスは、エンジン1からの排出直後の排気と比べ低温であるので、滞留ガスの通過時に第2空燃比センサ39のセンサ温度が低下し、第2空燃比センサ39の検出精度が悪化する。このように第2空燃比センサの検出精度が悪化した状態で、エンジン1の空燃比を制御するとエミッションが悪化する。
第1実施形態では、切換バルブ37が開弁された時に第1空燃比センサ36から第2空燃比センサ39に切り換えるために制御モード判定を行う。制御モード判定のステップS72では、滞留ガスが通過した後に第2空燃比センサ39が活性しているか否かを判定し、第2空燃比センサ39が活性している場合に、第1空燃比センサ36から第2空燃比センサ39に切り換える。そのため、活性状態にある第2空燃比センサ39の検出値に基づいてエンジン1の空燃比を正確に制御することができ、エミッションの悪化を抑制することができる。
また、滞留ガスが第2空燃比センサ39を通過する前に、第1空燃比センサ36から第2空燃比センサ39に切り換えると、第2空燃比センサ39はエンジン1の運転状況に対応していない滞留ガスの酸素濃度を検出してしまう。滞留ガスの酸素濃度に基づいてエンジン1の空燃比を制御すると、正確な空燃比制御ができず、エミッションが悪化する。第1実施形態の制御モード判定のステップS71では、滞留ガスが空燃比センサ39を通過した後に第1空燃比センサ36から第2空燃比センサ39に切り換えるので、第2空燃比センサ39が滞留ガスの酸素濃度を検出することはない。そのため、第2空燃比センサ39の検出値に基づいてエンジン1の空燃比を正確に制御することができ、エミッションの悪化を抑制することができる。
さらに、滞留ガスが第2空燃比センサ39を通過し、第2空燃比センサ39が活性した後であっても、エンジン1の空燃比変動が大きい場合などには、第1空燃比センサ36と第2空燃比センサの検出値の差が大きく異なることがある。このような状態で第1空燃比センサ36から第2空燃比センサ39に切り換えると、エンジン1の空燃比が急激に変化し、エミッションが悪化するだけでなくトルクショックが生じてしまう。第1実施形態の制御モード判定のステップS73では、第1及び第2空燃比センサ36、39の検出値の差の絶対値が所定値以下であって、その状態が一定時間継続した場合に、第1空燃比センサ36から第2空燃比センサ39に切り換える。そのため、空燃比センサを第2空燃比センサ39に切り換えたことによるエミッションの悪化を抑制することができ、さらに空燃比の急激な変化によるトルクショックを抑制することができる。
(第2実施形態)
図5に従って、空燃比制御装置100の第2実施形態を説明する。
第2実施形態の構成は、第1実施形態と基本構成はほぼ同様であるが、制御モード判定において一部相違する。つまり、車両が所定の運転状態にある場合には強制的に空燃比センサを切り換えるフェールセーフ機能を備えるようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
図5は、第2実施形態における制御モード判定の制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、ステップS71からS75の制御は、第1実施形態と同様であるため説明の便宜上省略する。
ステップS73において、第1実施形態と同様に、第1空燃比センサ36の検出値と第2空燃比センサ39の検出値とを比較し、(1)式を満たす状態が所定時間経過したか否かを判断する。(1)式を満たす状態が所定時間継続する場合には、ステップS75に移り、第2空燃比センサモードに設定する。しかし、(1)式を満たす状態が一定時間継続しない場合には、ステップS76に移る。
ステップ76において、コントローラ40は、強制切換条件を満たしているか否かを判断する。
第1実施形態では、(1)式を満たす状態が所定時間継続しない場合には、第1空燃比センサ36の検出値に基づいてエンジン1の空燃比を制御する。しかし、切換バルブ37の開弁時には、エンジン1からの排気のほとんどはメイン通路32を流れ、バイパス通路31を流れる排気は少ないので、空燃比の変動が大きい運転状態において、排気流量の少ないバイパス通路31に設置された第1空燃比センサ36では空燃比の変動を精度よく検出することができないことがある。
そこで、第2実施形態では、所定時間の経過後においても(1)式を満たす状態が一定時間継続していない場合には、ステップS76で強制的に第1空燃比センサ36から第2空燃比センサ39に切り換えるフェールセーフ機能を備える。
(1)式を満たさない状態、つまり空燃比センサ36の検出値と空燃比センサ39の検出値との差が大きい場合には、第1空燃比センサ36から第2空燃比センサ39に切り換えると、空燃比が急激に変化し、この空燃比の変化によってトルクショックが生じるので乗り心地が悪化する。そのため、第2実施形態では、(1)式を満たしていなくても、所定時間経過後、車両の車速変動が大きい加減速時、ロックアップクラッチの開放時や車両が高負荷運転領域にある時等の運転者がトルクショックを感じにくい運転条件を選んで空燃比センサの強制切換を行う。
このように、ステップS34において、コントローラ40が強制切換条件を満たしていると判断した場合には、ステップS75に移る。また、強制切換条件を満たしていない場合には、ステップS74に移る。
ステップS35では、コントローラ40は、第2空燃比センサ制御モードに設定する。また、ステップS36では、コントローラ40は、第1空燃比センサ制御モードに設定する。
以上により、第2実施形態の空燃比制御装置100は下記の効果を得ることができる。
第2実施形態では、切換バルブ37が開弁された時に第1空燃比センサ36から第2空燃比センサ39に切り換える制御モード判定を行うので、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、制御モード判定において、(1)式を満たす条件が所定時間継続していない場合であっても、トルクショックが検知されにくい運転条件において強制的に第1空燃比センサ36から第2空燃比センサ39に切り換える。そのため、第1及び第2空燃比センサ36、39の検出値の差が大きい場合であっても、空燃比センサの切り換えに起因する乗り心地の悪化を抑制することができる。
本発明は上記した実施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得ることは明白である。
例えば、第1実施形態及び第2実施形態において、空燃比センサ36、39ではなく、酸素センサによって排気中の酸素濃度を検出し、その検出値に基づいてエンジン1の空燃比を制御するようにしてもよい。
エンジンの空燃比を制御する空燃比制御装置の第1実施形態を示す図である エンジンの燃焼室から排出される排気の流れを示す図である。 空燃比制御装置の制御を示すフローチャートである。 制御モード判定を示すフローチャートである。 第2実施形態の制御モード判定を示すフローチャートである。
符号の説明
100 空燃比制御装置
1 エンジン
10 シリンダヘッド
11 燃焼室
12 吸気ポート
13 排気ポート
20 吸気系
23 スロットルバルブ
30 排気系
31 バイパス通路
32 メイン通路(排気通路)
33 分岐部
34 合流部
35 バイパス触媒
36 第1空燃比センサ
37 切換バルブ
38 床下触媒
39 第2空燃比センサ
40 コントローラ
ステップS4 第1空燃比制御手段
ステップS73 継続時間判定手段
ステップS76 条件判定手段
ステップS9 第2空燃比制御手段

Claims (10)

  1. 床下触媒が配置される排気通路と、バイパス触媒が配置され前記床下触媒上流側の排気通路から分岐して前記床下触媒下流側に合流するバイパス通路とを、前記排気通路の分岐部と合流部との間に設置される弁機構を開閉することで排出ガスの経路を切り換えるエンジンの空燃比制御装置において、
    前記弁機構の閉弁時には、前記バイパス通路に設置される第1空燃比センサの出力に基づいて空燃比を制御する第1空燃比制御手段と、
    前記弁機構の開弁時には、前記弁機構よりも下流の排気通路に設置される第2空燃比センサの出力に基づいて空燃比を制御する第2空燃比制御手段とを備え、
    前記弁機構が閉弁状態から開弁状態へと切り換えられたときは、前記切り換えから所定期間経過後に前記第1空燃比制御手段による空燃比の制御から前記第2空燃比制御手段による空燃比の制御へと制御モードを切り換えることを特徴とする空燃比制御装置。
  2. 前記所定期間は、前記弁機構閉弁時に前記分岐部から前記弁機構までの排気通路に滞留していた排出ガスが前記第2空燃比センサを通過するまでの期間であることを特徴とする請求項1に記載の空燃比制御装置。
  3. 前記弁機構が閉弁状態から開弁状態へと切り換えられ、かつ前記所定期間経過後に前記第2空燃比センサの活性判定を行う活性判定手段を備え、
    前記弁機構が閉弁状態から開弁状態へと切り換えられたときは、前記切り換えから所定期間経過後であって、かつ前記第2空燃比センサが活性したときに前記第1空燃比制御手段による空燃比の制御から前記第2空燃比制御手段による空燃比の制御へと制御モードを切り換えることを特徴とする請求項1又は2に記載の空燃比制御装置。
  4. 前記活性判定の後に、第1空燃比センサ及び第2空燃比センサの検出値の差の絶対値が一定時間継続して所定値以下となっているか否かを判定する継続時間判定手段をさらに備え、
    前記第2空燃比センサが活性しており、第1空燃比センサ及び第2空燃比センサの検出値の差の絶対値が一定時間継続して所定値以下となっている場合に、前記第1空燃比制御手段による空燃比の制御から前記第2空燃比制御手段による空燃比の制御へと制御モードを切り換えることを特徴とする請求項3に記載の空燃比制御装置。
  5. 前記継続時間判定手段は、前記所定値として、車速変動が小さい場合に第1の所定値を設定し、車速変動量が大きい場合には第1の所定値よりも大きい第2の所定値を設定する、
    ことを特徴とする請求項4に記載の空燃比制御装置。
  6. 前記継続時間判定手段による判定後から所定時間経過し、車両が所定の運転状態にあるか否かを判定する条件判定手段をさらに備え、
    前記継続時間判定手段による判定後から所定時間経過し、かつ車両が所定の運転状態にある場合には、第1空燃比センサ及び第2空燃比センサの検出値の差の絶対値が一定時間継続して所定値以下となっていない場合であっても強制的に前記第1空燃比制御手段による空燃比の制御から前記第2空燃比制御手段による空燃比の制御へと制御モードを切り換える、
    ことを特徴とする請求項4又は5に記載の空燃比制御装置。
  7. 前記所定の運転状態は、車速変動が大きい場合である、
    ことを特徴とする請求項6に記載の空燃比制御装置。
  8. 前記所定の運転状態は、ロックアップクラッチが開放されている場合である、
    ことを特徴とする請求項6又は7に記載の空燃比制御装置。
  9. 前記所定の運転状態は、高負荷運転時である、
    ことを特徴とする請求項6から8のいずれか一つに記載の空燃比制御装置。
  10. 前記第1及び第2空燃比センサは、酸素センサである、
    ことを特徴とする請求項1から9のいずれか一つに記載の空燃比制御装置。
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