JP2009074397A - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents

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Mitsuru Miyata
充 宮田
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately carry out leanness for early activation of a catalyst in an engine provided with an oxygen sensor capable of detecting only rich/lean to stoichiometric air-fuel ratio. <P>SOLUTION: Air-fuel ratio feedback control changing an air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA by proportional integration action is carried out at first after engine start based on a rich/lean detection result by the oxygen sensor, and correction demand for keeping air fuel ratio at the stoichiometric air fuel ratio is determined. A clamp value for making air-fuel ratio lean by multiplying the correction demand for keeping the stoichiometric air-fuel ratio by a correction coefficient K, and the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is clamped to the clamp value. The air-fuel ratio is kept leaner then stoichiometric air-fuel ratio and activation of the catalyst is accelerated during clamp. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、詳しくは、空燃比を理論空燃比よりもリーン化させることで、排気浄化を行う触媒を早期に活性化させるための技術に関する。   The present invention relates to an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, and more particularly, to a technique for activating a catalyst for purifying exhaust gas at an early stage by making the air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio.

特許文献1には、機関が始動操作されると、そのときの冷却水温度に基づいて触媒活性判定水温を設定し、始動後所定時間が経過するまでは始動後増量を行わせ、その後、空燃比を徐々にリーン化させて所定のリーン状態とし、該所定のリーン状態で水温が触媒活性判定水温に達すると、空燃比を理論空燃比に戻す制御を行う内燃機関の制御装置が開示されている。   In Patent Document 1, when the engine is started, a catalyst activity determination water temperature is set based on the cooling water temperature at that time, and after the start until a predetermined time elapses, an increase after start is performed. A control device for an internal combustion engine is disclosed that performs control to return the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio when the water temperature reaches the catalyst activity determination water temperature in the predetermined lean state by gradually leaning the fuel ratio. Yes.

空燃比を理論空燃比よりもリーン化させると、触媒雰囲気の酸素濃度が高くなり、触媒における酸化反応が促進される結果、触媒温度が高くなって早期活性化が図られることになる。
特開平09−151759号公報
When the air-fuel ratio is made leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen concentration in the catalyst atmosphere becomes high and the oxidation reaction in the catalyst is promoted. As a result, the catalyst temperature rises and early activation is achieved.
JP 09-151759 A

ところで、触媒を早期に活性化させるために、空燃比をリーン化させる場合に、空燃比を過度にリーン化させると、燃焼安定性が損なわれる結果、機関回転速度が大きく変動することになり、また、空燃比のリーン化が不充分であると、触媒が活性するまでの時間が長くなってしまうため、空燃比をリーン化させる精度が要求されることになる。
前記特許文献1の制御装置では、始動時の水温を基本としてリーン化のための燃料減量補正分を決定しており、係る構成では、そのときに使用している燃料の性状や機関状態によっては、リーン空燃比が大きくばらつき、前述した回転変動や触媒活性効果の低下などが発生する可能性がある。
By the way, in order to activate the catalyst at an early stage, when the air-fuel ratio is made lean, if the air-fuel ratio is made excessively lean, the combustion stability is impaired, and as a result, the engine speed greatly fluctuates. Further, if the air-fuel ratio is not sufficiently lean, the time until the catalyst is activated becomes long, so that the accuracy of leaning the air-fuel ratio is required.
In the control device of Patent Document 1, the fuel loss correction amount for leaning is determined based on the water temperature at the start, and in such a configuration, depending on the properties of the fuel used at that time and the engine state There is a possibility that the lean air-fuel ratio varies greatly, and the above-described fluctuation in rotation and a decrease in the catalyst activation effect occur.

一方、空燃比を広域に検出する空燃比センサを備える機関では、該空燃比センサの検出結果に基づくフィードバック制御で目標のリーン空燃比に精度良く制御させることが可能であるが、理論空燃比に対するリッチ・リーンのみを検出できる酸素センサを備えた機関では、理論空燃比を目標空燃比としたフィードバック制御は行えるものの、前記酸素センサは、リーン領域で空燃比変化に応じた出力変化を示さず、どの程度のリーン空燃比であるかを検出できないため、目標リーン空燃比と実際の空燃比との偏差を検出することができず、前記偏差に基づくフィードバック制御が行えないため、フィードホワード制御によって空燃比をリーン化せざるを得ない。   On the other hand, in an engine equipped with an air-fuel ratio sensor that detects the air-fuel ratio in a wide range, it is possible to accurately control the target lean air-fuel ratio by feedback control based on the detection result of the air-fuel ratio sensor. In an engine equipped with an oxygen sensor that can detect only rich and lean, feedback control with the stoichiometric air-fuel ratio as the target air-fuel ratio can be performed, but the oxygen sensor does not show an output change according to the air-fuel ratio change in the lean region, Since it is not possible to detect how much lean air-fuel ratio is, it is not possible to detect a deviation between the target lean air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio, and feedback control based on the deviation cannot be performed. The fuel ratio must be made lean.

しかし、フィードホワード制御では、目標リーン空燃比に精度良く制御することが困難で、過剰にリーン化されることによって燃焼が不安定になって機関回転速度の変動が生じたり、目標リーン空燃比よりもリッチ側に制御されると、触媒活性の効果を充分に得ることができなくなってしまう。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、理論空燃比に対するリッチ・リーンのみを検出できる酸素センサを備えた機関において、触媒を早期活性化させるためのリーン化を高精度に行えるようにすることを目的とする。
However, with feedforward control, it is difficult to accurately control the target lean air-fuel ratio.Excessive leaning causes combustion to become unstable, resulting in fluctuations in engine speed, However, if it is controlled to the rich side, the effect of the catalytic activity cannot be sufficiently obtained.
The present invention has been made in view of the above problems, and in an engine equipped with an oxygen sensor that can detect only the rich lean relative to the stoichiometric air-fuel ratio, the leaning for early activation of the catalyst can be performed with high accuracy. The purpose is to do.

そのため請求項1記載の発明では、酸素センサによるリッチ・リーンの検出結果に基づき実際の空燃比が理論空燃比に近づくように空燃比制御信号を演算して出力する空燃比フィードバック制御手段を備えてなる内燃機関において、内燃機関の始動後に前記空燃比フィードバック制御手段による前記空燃比制御信号の演算・出力が開始されてから第1所定期間での前記空燃比制御信号に基づき、空燃比をリーンに保持するための前記空燃比制御信号のクランプ値を決定し、前記第1所定期間に続く第2所定期間において、前記空燃比制御信号を前記クランプ値にクランプするようにした。   Therefore, the invention described in claim 1 includes air-fuel ratio feedback control means for calculating and outputting an air-fuel ratio control signal so that the actual air-fuel ratio approaches the stoichiometric air-fuel ratio based on the rich / lean detection result by the oxygen sensor. In the internal combustion engine, the air-fuel ratio is made lean based on the air-fuel ratio control signal in the first predetermined period after the calculation and output of the air-fuel ratio control signal by the air-fuel ratio feedback control means is started after the internal combustion engine is started. A clamp value of the air-fuel ratio control signal to be held is determined, and the air-fuel ratio control signal is clamped to the clamp value in a second predetermined period following the first predetermined period.

上記発明によると、酸素センサで検出されるリッチ・リーンに基づいて空燃比制御信号を演算・出力した結果、実際の空燃比が理論空燃比を中心に変動するときに、前記空燃比制御信号の平均値(中心値)は、理論空燃比を得るために要求される補正値を示すことになる。
そこで、酸素センサの検出結果に基づく空燃比フィードバックを、第1所定期間だけ行わせることで、現在の状況において実際の空燃比を理論空燃比にするための補正要求を予め知って、理論空燃比とするための補正要求を基準に、リーン空燃比を保持するためのクランプ値を決定することで、クランプ期間である第2所定期間での空燃比を、理論空燃比を基準としたリーンに制御する。
According to the above invention, as a result of calculating / outputting the air / fuel ratio control signal based on the rich / lean detected by the oxygen sensor, when the actual air / fuel ratio fluctuates around the theoretical air / fuel ratio, the air / fuel ratio control signal The average value (center value) indicates a correction value required for obtaining the theoretical air-fuel ratio.
Therefore, the air-fuel ratio feedback based on the detection result of the oxygen sensor is performed only for the first predetermined period, so that the correction request for making the actual air-fuel ratio the stoichiometric air-fuel ratio in the current situation is known in advance, and the stoichiometric air-fuel ratio is obtained. By determining a clamp value for maintaining a lean air-fuel ratio with reference to a correction request to achieve, the air-fuel ratio in the second predetermined period that is the clamp period is controlled to be lean with respect to the theoretical air-fuel ratio. To do.

従って、燃料の性状や機関状態によって同じ空燃比にするための補正要求が異なるとしても、予め理論空燃比にするための補正要求を知って、該補正要求に基づいてリーン化代を決定するので、触媒活性を促進させるためのリーン制御を高精度に行え、回転変動を発生させることかく、触媒活性を最大限に促進させることができる。
請求項2記載の発明では、請求項1記載の発明において、前記第2所定期間において、酸素センサでリッチ状態が検出されると、空燃比制御信号のクランプ値を、空燃比がリーン化する方向に補正するようにした。
Therefore, even if the correction request for the same air-fuel ratio differs depending on the fuel properties and engine conditions, the leaning allowance is determined based on the correction request by knowing the correction request for the theoretical air-fuel ratio in advance. The lean control for promoting the catalyst activity can be performed with high accuracy, and the catalyst activity can be promoted to the maximum by generating the rotation fluctuation.
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, when a rich state is detected by the oxygen sensor in the second predetermined period, the clamp value of the air-fuel ratio control signal is set to a direction in which the air-fuel ratio becomes leaner. It was corrected to.

上記発明によると、空燃比制御信号を前記クランプ値にクランプすることで、理論空燃比よりもリーンに保持されるべき第2所定期間で、理論空燃比よりもリッチになっていることが酸素センサで検出されると、クランプ値を空燃比がリーン化する方向に補正して、リーン状態を実現できるようにする。
従って、たとえ外乱(機関温度の変化による燃料壁流量の変化など)によってクランプ中の空燃比がリッチ化しても、直ちにリーン状態に戻して、触媒活性を促進させることができる。
According to the above invention, the oxygen sensor is characterized by being richer than the stoichiometric air-fuel ratio in the second predetermined period to be held leaner than the stoichiometric air-fuel ratio by clamping the air-fuel ratio control signal to the clamp value. Is detected, the clamp value is corrected in the direction in which the air-fuel ratio becomes lean, so that the lean state can be realized.
Therefore, even if the air-fuel ratio during clamping becomes rich due to disturbance (change in fuel wall flow rate due to changes in engine temperature, etc.), it can immediately return to the lean state and promote catalyst activity.

請求項3記載の発明では、請求項1又は2記載の発明において、内燃機関のアイドル状態であることを条件に前記空燃比制御信号をクランプするようにした。
上記発明によると、アイドル状態で空燃比制御信号をクランプしている途中で、アクセルが開操作されて非アイドル状態に移行すると、クランプがキャンセルされることで、リーン空燃比での運転がキャンセルされる。
In the invention of claim 3, in the invention of claim 1 or 2, the air-fuel ratio control signal is clamped on condition that the internal combustion engine is in an idle state.
According to the above invention, when the accelerator is opened and the engine is shifted to the non-idle state while the air-fuel ratio control signal is clamped in the idle state, the operation at the lean air-fuel ratio is canceled by canceling the clamp. The

従って、非アイドル状態であって触媒活性のためのリーン化が不要であるときに、リーン空燃比で運転されることを回避できる。
請求項4記載の発明では、請求項1〜3のいずれか1つに記載の発明において、前記第1所定期間における最後の1周期における空燃比制御信号の平均値に基づいて前記クランプ値を決定するようにした。
Therefore, it is possible to avoid operating at a lean air-fuel ratio when the engine is in a non-idle state and leaning for catalyst activity is unnecessary.
According to a fourth aspect of the invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the clamp value is determined based on an average value of the air-fuel ratio control signal in the last one cycle in the first predetermined period. I tried to do it.

上記発明によると、空燃比制御信号がクランプされる直前の最後の1周期での平均値を求め、該平均値からクランプ値を設定する。
空燃比フィードバック制御の開始当初は、始動時や冷機時の燃料増量分の影響を受けることになって、そのときの空燃比制御信号から理論空燃比への補正要求を精度良く判断できないので、なるべく空燃比フィードバック制御をクランプする間際の値から、クランプ値を設定させるようにする。
According to the above invention, the average value in the last one cycle immediately before the air-fuel ratio control signal is clamped is obtained, and the clamp value is set from the average value.
At the beginning of air-fuel ratio feedback control, it will be affected by the amount of fuel increase at start-up and cold-down time, and the correction request from the air-fuel ratio control signal at that time to the theoretical air-fuel ratio cannot be judged with high accuracy. The clamp value is set from the value just before clamping the air-fuel ratio feedback control.

更に、リッチ・リーン判定に基づき演算される空燃比フィードバック制御においては、実際の空燃比がリッチ状態とリーン状態とを交互に繰り返して、平均的な空燃比が理論空燃比になるように制御されることになり、このときの空燃比制御信号の平均値が、空燃比を理論空燃比に一致させるための補正要求であると見なすことができるので、最後の1周期での平均値を、理論空燃比に一致させるための補正要求として求め、この補正要求を基準にリーン状態とするためのクランプ値を決定する。   Further, in the air-fuel ratio feedback control calculated based on the rich / lean determination, the actual air-fuel ratio is controlled so that the average air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio by alternately repeating the rich state and the lean state. Therefore, since the average value of the air-fuel ratio control signal at this time can be regarded as a correction request for making the air-fuel ratio coincide with the theoretical air-fuel ratio, the average value in the last one cycle is calculated as the theoretical value. Obtained as a correction request for matching with the air-fuel ratio, and a clamp value for achieving a lean state is determined based on this correction request.

従って、触媒の早期活性化を図るためのリーン運転を実現するためのクランプ値を、高精度に設定でき、前記クランプ値にクランプさせることで、クランプ状態でのリーン空燃比を高精度に制御して、触媒活性を効果的に促進させることができる。
請求項5記載の発明では、請求項1〜4のいずれか1つに記載の発明において、前記第1所定期間の終期を、空燃比のリッチ・リーン反転の回数に基づいて判断するようにした。
Accordingly, the clamp value for realizing lean operation for early activation of the catalyst can be set with high accuracy, and by clamping to the clamp value, the lean air-fuel ratio in the clamped state can be controlled with high accuracy. Thus, the catalytic activity can be effectively promoted.
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the end of the first predetermined period is determined based on the number of rich / lean reversals of the air-fuel ratio. .

上記発明によると、空燃比フィードバック制御に伴って空燃比がリッチ状態とリーン状態とを交互に繰り返すようになり、このリッチ・リーンの反転回数が所定回数に達すると、その時点でクランプ値を決定して、空燃比制御信号をクランプする第2所定期間に移行させる。
空燃比のリッチ・リーンを所定回数だけ繰り返させることで、そのときの空燃比制御信号から理論空燃比にするための補正要求を精度良く判定でき、一定のリーン空燃比に制御するためのクランプ値を精度良く設定できる。
According to the above invention, the air-fuel ratio repeats the rich state and the lean state alternately with the air-fuel ratio feedback control, and when the number of inversions of the rich lean reaches a predetermined number, the clamp value is determined at that time. Then, the second predetermined period for clamping the air-fuel ratio control signal is shifted.
By repeating the rich / lean of the air / fuel ratio a predetermined number of times, it is possible to accurately determine a correction request for making the stoichiometric air / fuel ratio from the air / fuel ratio control signal at that time, and a clamp value for controlling to a constant lean air / fuel ratio Can be set with high accuracy.

請求項6記載の発明では、請求項1〜5のいずれか1つに記載の発明において、前記第1所定期間及び第2所定期間において、燃料噴射量の増量補正をキャンセルするようにした。
上記発明によると、燃料噴射量が始動後や冷機状態で増量補正される構成において、第1所定期間で空燃比フィードバック制御を行うときに、前記増量補正がキャンセルされることで、空燃比制御信号が余分にリーン化方向に変化することが避けられ、早期に理論空燃比にするための補正要求を算出させることができる。
According to a sixth aspect of the invention, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, the increase correction of the fuel injection amount is canceled during the first predetermined period and the second predetermined period.
According to the above invention, in the configuration in which the fuel injection amount is corrected to be increased after startup or in a cold state, when the air-fuel ratio feedback control is performed in the first predetermined period, the increase correction is canceled, so that the air-fuel ratio control signal Can be avoided from excessively changing in the leaning direction, and a correction request for achieving the stoichiometric air-fuel ratio at an early stage can be calculated.

従って、第1所定期間を短くして触媒を早期活性化させるためのリーン制御(クランプ)の開始を早めることができるので、触媒の活性をより早めることができる。
更に、クランプを行う第2所定期間で前記増量補正をキャンセルさせれば、クランプ中の空燃比を安定的に制御でき、触媒活性を効果的に促進させることができる。
請求項7記載の発明では、請求項1〜6のいずれか1つに記載の発明において、前記排気浄化触媒の活性化を判断したときに前記クランプを中止させるようにした。
Accordingly, the start of lean control (clamping) for activating the catalyst early by shortening the first predetermined period can be accelerated, so that the activity of the catalyst can be further accelerated.
Furthermore, if the increase correction is canceled in the second predetermined period during which clamping is performed, the air-fuel ratio during clamping can be stably controlled, and catalyst activity can be effectively promoted.
According to a seventh aspect of the invention, in the invention according to any one of the first to sixth aspects, the clamp is stopped when it is determined that the exhaust purification catalyst is activated.

上記発明によると、クランプ開始後に排気浄化触媒の活性化が判断されると、その時点でクランプを中止し、空燃比フィードバック制御を再開させる。
空燃比制御信号のクランプによるリーン化は、排気浄化触媒の活性を促進させることになるが、排気浄化触媒が活性化した後はリーン化が不要であるので、クランプを中止して理論空燃比にフィードバック制御させる。
According to the above invention, when it is determined that the exhaust purification catalyst is activated after the start of clamping, the clamping is stopped at that time and the air-fuel ratio feedback control is resumed.
Leaning by clamping the air-fuel ratio control signal promotes the activity of the exhaust purification catalyst, but leaning is unnecessary after the exhaust purification catalyst is activated, so the clamping is stopped and the stoichiometric air-fuel ratio is reached. Give feedback control.

以下に本発明の実施の形態を説明する。
実施形態における内燃機関の空燃比制御装置のシステム構成を図1に示す。
図1において、内燃機関11は、車両用の火花点火ガソリン機関である。
前記内燃機関11の吸気管12には、吸入空気流量QAを検出するエアフローメータ13、及び、アクセルペダルと連動して吸入空気流量を制御するスロットル弁14が設けられる。
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 shows a system configuration of an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine in the embodiment.
In FIG. 1, an internal combustion engine 11 is a spark ignition gasoline engine for a vehicle.
The intake pipe 12 of the internal combustion engine 11 is provided with an air flow meter 13 for detecting the intake air flow rate QA and a throttle valve 14 for controlling the intake air flow rate in conjunction with an accelerator pedal.

前記スロットル弁14下流の吸気マニホールドには、気筒毎に燃料噴射弁15が設けられる。
前記燃料噴射弁15は、エンジンコントロールユニット50から出力される噴射パルス信号によって開弁駆動され、所定圧力に調整された燃料を吸気ポート内に噴射する。
更に、内燃機関11の冷却ジャケット内の冷却水温度TWを検出する水温センサ16、クランク軸の角度を検出するクランク角センサ20、前記スロットル弁14の開度を検出するスロットルセンサ21などが設けられる。
A fuel injection valve 15 is provided for each cylinder in the intake manifold downstream of the throttle valve 14.
The fuel injection valve 15 is driven to open by an injection pulse signal output from the engine control unit 50, and injects fuel adjusted to a predetermined pressure into the intake port.
Further, a water temperature sensor 16 for detecting the coolant temperature TW in the cooling jacket of the internal combustion engine 11, a crank angle sensor 20 for detecting the angle of the crankshaft, a throttle sensor 21 for detecting the opening of the throttle valve 14, and the like are provided. .

前記エンジンコントロールユニット50では、前記クランク角センサ20から出力される信号に基づいて機関回転速度NEを算出する。
一方、排気管17には、CO,HCの酸化、及び、NOxの還元を行って排気を浄化する三元触媒コンバータ19(排気浄化触媒)が介装されている。前記三元触媒コンバータ19は、例えば、アルミナ担体の表面に、白金PtとロジウムRhを混合した層を設けたものである。
The engine control unit 50 calculates the engine speed NE based on the signal output from the crank angle sensor 20.
On the other hand, the exhaust pipe 17 is provided with a three-way catalytic converter 19 (exhaust purification catalyst) that purifies exhaust gas by oxidizing CO and HC and reducing NOx. The three-way catalytic converter 19 has, for example, a layer obtained by mixing platinum Pt and rhodium Rh on the surface of an alumina carrier.

また、前記三元触媒コンバータ19の上流側の排気管17には、理論空燃比を境に出力が急変する酸素センサ18が設けられる。
前記酸素センサ18は、例えば、ジルコニア管の内外面に電極及び触媒作用をする白金をコーティングしてなり、ジルコニア管の内側(大気側)と外側(排気側)との間に、大気と排気中の酸素濃度との比に応じた起電力を発生する酸素濃淡電池であり、図2に示すように、理論空燃比よりもリッチ側では起電力が高く、理論空燃比よりもリーン側では起電力が低くなる特性のものである。
Further, the exhaust pipe 17 upstream of the three-way catalytic converter 19 is provided with an oxygen sensor 18 whose output changes abruptly at the stoichiometric air-fuel ratio.
The oxygen sensor 18 is formed, for example, by coating the inner and outer surfaces of a zirconia tube with electrodes and platinum that acts as a catalyst. Between the inner side (atmosphere side) and the outer side (exhaust side) of the zirconia tube, the oxygen sensor 18 FIG. 2 shows an oxygen concentration cell that generates an electromotive force according to the ratio to the oxygen concentration. As shown in FIG. 2, the electromotive force is higher on the rich side than the stoichiometric air-fuel ratio, and on the lean side than the stoichiometric air-fuel ratio. Is a characteristic of lowering.

但し、酸素センサ18の構造は、前記ジルコニア管を備えるものに限定されず、例えばプレート型のセンサなどであっても良く、更に、ヒータ付とすることができる。
前記エンジンコントロールユニット50は、CPU,ROM,RAM,A/D変換器及び入出力インタフェイス等から構成されるマイクロコンピュータを含んでなり、前述の酸素センサ18、エアフローメータ13、水温センサ16、クランク角センサ20、スロットルセンサ21などからの検出信号を入力し、燃料噴射弁15による燃料噴射量TIを制御する。
However, the structure of the oxygen sensor 18 is not limited to the one provided with the zirconia tube, and may be, for example, a plate-type sensor or the like, and may be provided with a heater.
The engine control unit 50 includes a microcomputer comprising a CPU, a ROM, a RAM, an A / D converter, an input / output interface, and the like. The oxygen sensor 18, the air flow meter 13, the water temperature sensor 16, the crank described above. Detection signals from the angle sensor 20 and the throttle sensor 21 are input to control the fuel injection amount TI by the fuel injection valve 15.

前記燃料噴射量TIは、そのときのシリンダ吸入空気量で理論空燃比の混合気が生成されるように算出される基本燃料噴射量TP、始動時及び始動後増量分,低水温時の増量分,高負荷時の増量分,加減速時の増減補正分などを含んで設定される各種補正係数COEF、バッテリ電圧による開弁遅れを補正するための電圧補正量TS、実際の空燃比を理論空燃比に近づけるための空燃比フィードバック補正係数LAMBDA(空燃比制御信号)に基づいて、TI=TP×COEF×LAMBDA+TSとして算出される。   The fuel injection amount TI is a basic fuel injection amount TP calculated so as to generate a stoichiometric air-fuel mixture with the cylinder intake air amount at that time, an increase amount at start and after start, and an increase amount at low water temperature. , Various correction factors COEF that are set including the increase amount at high load, the increase / decrease correction amount at acceleration / deceleration, the voltage correction amount TS for correcting the valve opening delay due to the battery voltage, and the actual air-fuel ratio Based on an air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA (air-fuel ratio control signal) for approaching the fuel ratio, it is calculated as TI = TP × COEF × LAMBDA + TS.

前記空燃比フィードバック補正係数LAMBDAは、前記酸素センサ18で検出される理論空燃比に対するリッチ・リーンに基づいて算出される。
前記空燃比フィードバック補正係数LAMBDAの演算においては、まず、前記酸素センサ18の出力電圧Vと理論空燃比相当の閾値電圧S/Lとを比較し、前記酸素センサ18の出力電圧Vが前記閾値電圧S/Lよりも高い場合には、空燃比が理論空燃比よりもリッチであると判断し、前記酸素センサ18の出力電圧Vが前記閾値電圧S/Lよりも低い場合には、空燃比が理論空燃比よりもリーンであると判断する(図2参照)。
The air / fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is calculated based on rich / lean relative to the stoichiometric air / fuel ratio detected by the oxygen sensor 18.
In the calculation of the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA, first, the output voltage V of the oxygen sensor 18 is compared with the threshold voltage S / L corresponding to the theoretical air-fuel ratio, and the output voltage V of the oxygen sensor 18 is the threshold voltage. If it is higher than S / L, it is determined that the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. If the output voltage V of the oxygen sensor 18 is lower than the threshold voltage S / L, the air-fuel ratio is It is determined that the air-fuel ratio is leaner than the theoretical air-fuel ratio (see FIG. 2).

そして、図3に示すように、空燃比がリーンからリッチに反転すると(出力電圧Vが閾値電圧S/Lを横切って増大変化すると)、空燃比フィードバック補正係数LAMBDAを、比例分Pだけステップ的に減少変化させ、その後、空燃比がリーンに反転するまで(出力電圧Vが閾値電圧S/Lを横切って減少変化するまで)の間、積分分Iによる傾きで空燃比フィードバック補正係数LAMBDAを徐々に減少変化させる。   As shown in FIG. 3, when the air-fuel ratio reverses from lean to rich (when the output voltage V increases and changes across the threshold voltage S / L), the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is stepped by a proportional amount P. After that, until the air-fuel ratio reverses lean (until the output voltage V changes across the threshold voltage S / L), the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is gradually increased with the slope of the integral I. Change to decrease.

空燃比フィードバック補正係数LAMBDAの減少変化による燃料噴射量TIの減少補正で、空燃比がリッチからリーンに反転すると(出力電圧Vが閾値電圧S/Lを横切って減少変化すると)、今度は、空燃比フィードバック補正係数LAMBDAを、比例分Pだけステップ的に増大変化させ、その後、空燃比がリッチに反転するまで(出力電圧Vが閾値電圧S/Lを横切って増大変化するまで)の間、積分分Iによる傾きで空燃比フィードバック補正係数LAMBDAを徐々に増大変化させる(図3参照)。   When the air-fuel ratio is reversed from rich to lean by reducing the fuel injection amount TI by reducing the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA (when the output voltage V changes across the threshold voltage S / L), this time, The fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is increased and changed stepwise by a proportional amount P, and then integrated until the air-fuel ratio reverses rich (until the output voltage V increases and crosses the threshold voltage S / L). The air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is gradually increased and changed with the slope of the minute I (see FIG. 3).

上記のエンジンコントロールユニット50による、比例積分動作による空燃比フィードバック補正係数LAMBDAの演算機能が、本実施形態における空燃比フィードバック制御手段に相当する。
尚、フィードバックゲインに相当する前記比例分P及び積分分Iは、固定値であっても良いし、機関負荷・機関回転速度などの機関運転状態に応じて可変に設定させることができる。
The calculation function of the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA by the proportional integration operation by the engine control unit 50 corresponds to the air-fuel ratio feedback control means in this embodiment.
The proportional component P and the integral component I corresponding to the feedback gain may be fixed values or can be variably set according to the engine operating state such as the engine load and the engine speed.

また、前記空燃比フィードバック補正係数LAMBDAの基準値(初期値)は、実質的に燃料噴射量の増減補正を行わない1.0に予め設定されている。
ところで、前記三元触媒コンバータ19(排気浄化用触媒)は、機関11が理論空燃比で運転されると、CO,HCの転換率、及び、NOxの転換率が共に高くなるが、触媒温度が所定温度以上になって活性化しないと所期の転換性能を発揮せず、CO,HC,NOxが充分に浄化されずに大気中に排出されることになってしまう。
In addition, the reference value (initial value) of the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is set in advance to 1.0 that does not substantially perform increase / decrease correction of the fuel injection amount.
By the way, the three-way catalytic converter 19 (exhaust gas purification catalyst) increases both the CO and HC conversion rate and the NOx conversion rate when the engine 11 is operated at the stoichiometric air-fuel ratio. If it is not activated when the temperature exceeds a predetermined temperature, the intended conversion performance is not exhibited, and CO, HC and NOx are not sufficiently purified but discharged into the atmosphere.

そこで、機関11の冷間始動時には、早期に三元触媒コンバータ19を活性化することが望まれ、本実施形態では、三元触媒コンバータ19の早期活性化を図るために、空燃比を理論空燃比よりもリーン化させて触媒雰囲気の酸素濃度を高め、触媒における酸化反応を促進させる制御を行う。
以下、前記エンジンコントロールユニット50による触媒早期活性のためのリーン化制御(クランプ手段としての機能)を、図4及び図5のフローチャートに従って詳細に説明する。
Therefore, at the time of cold start of the engine 11, it is desired to activate the three-way catalytic converter 19 at an early stage. In this embodiment, in order to activate the three-way catalytic converter 19 at an early stage, the air-fuel ratio is set to the theoretical sky. A control is performed to increase the oxygen concentration in the catalyst atmosphere by making the fuel leaner than the fuel ratio and to promote the oxidation reaction in the catalyst.
Hereinafter, lean control (function as a clamping means) for early catalyst activation by the engine control unit 50 will be described in detail with reference to the flowcharts of FIGS.

図4のフローチャートに示すルーチンは、イグニッションスイッチのONによって開始され、まず、ステップS101では、空燃比フィードバック制御の開始条件が成立しているか否かを判断する。
前記空燃比フィードバック制御の開始条件として、機関11の始動時でないこと、及び、酸素センサ18が活性化していることを判定する。
The routine shown in the flowchart of FIG. 4 is started when the ignition switch is turned on. First, in step S101, it is determined whether a start condition for air-fuel ratio feedback control is satisfied.
As start conditions for the air-fuel ratio feedback control, it is determined that the engine 11 is not being started and that the oxygen sensor 18 is activated.

ここで、酸素センサ18の出力が所定値以上のリッチ出力を発生している場合や、冷却水温度(機関温度)が所定温度以上であるときに、酸素センサ18の活性状態を推定することができる。
尚、本実施形態では、機関11の始動時でなく、かつ、酸素センサ18が活性化しているときに、空燃比フィードバックの開始条件の成立を判断するが、これに限定されるものではなく、また、複数条件の全ての成立をもって空燃比フィードバックの実行条件の成立を判断させるのではなく、複数条件のうちの一部が成立しているときに空燃比フィードバックの実行条件の成立を判断させることができる。
Here, when the output of the oxygen sensor 18 generates a rich output of a predetermined value or more, or when the coolant temperature (engine temperature) is equal to or higher than the predetermined temperature, the active state of the oxygen sensor 18 can be estimated. it can.
In the present embodiment, the start condition of the air-fuel ratio feedback is determined not when the engine 11 is started and when the oxygen sensor 18 is activated. However, the present invention is not limited to this. In addition, it is not determined that the execution condition of the air-fuel ratio feedback is satisfied when all of the multiple conditions are satisfied, but is determined that the execution condition of the air-fuel ratio feedback is satisfied when a part of the multiple conditions is satisfied. Can do.

前記空燃比フィードバック制御の開始条件が成立するまでは、ステップS101の判定を繰り返すことで、始動時及び始動後増量分,低水温時の増量分などを含んで設定される各種補正係数COEFによって、燃料噴射量を理論空燃比相当量よりも増量補正して、理論空燃比よりもリッチ空燃比で運転させる(図6参照)。
尚、空燃比フィードバック制御が開始されるまでの間、前記空燃比フィードバック補正係数LAMBDAは、基準値である1.0に保持される。
Until the start condition of the air-fuel ratio feedback control is satisfied, by repeating the determination in step S101, by various correction coefficients COEF set including an increase amount at the start and after the start, an increase amount at the low water temperature, etc. The fuel injection amount is corrected so as to increase more than the stoichiometric air-fuel ratio equivalent amount, and the engine is operated at a rich air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio (see FIG. 6).
Until the air-fuel ratio feedback control is started, the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is held at the reference value of 1.0.

一方、機関11の始動後に酸素センサ18が活性化し、空燃比フィードバック制御の開始条件の成立が判断されると、ステップS102へ進み、酸素センサ18の出力に基づいて理論空燃比に対するリッチ・リーンを判定し、該判定結果に基づいて空燃比フィードバック補正係数LAMBDAを比例積分動作によって変化させる空燃比フィードバック制御を実行させる。   On the other hand, when the oxygen sensor 18 is activated after the engine 11 is started and it is determined that the start condition of the air-fuel ratio feedback control is satisfied, the process proceeds to step S102, and rich / lean with respect to the stoichiometric air-fuel ratio is calculated based on the output of the oxygen sensor 18. An air-fuel ratio feedback control is performed in which the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is changed by a proportional integration operation based on the determination result.

尚、空燃比フィードバック制御を実行させるときには、前記各種補正係数COEFを予め記憶される値にまで低下させて通常の増量補正をキャンセルし、その値を後述するクランプの終了まで保持させるようにする(図6参照)。
これは、各種補正係数COEFによる増量補正状態で、空燃比を理論空燃比にフィードバック制御しようとすると、理論空燃比付近に収束するのに時間がかかり、また、空燃比フィードバック制御のクランプ状態での空燃比制御精度が低下するためである。
When the air-fuel ratio feedback control is executed, the various correction coefficients COEF are lowered to values stored in advance to cancel the normal increase correction, and the values are held until the end of the clamp described later ( (See FIG. 6).
This is because when the air-fuel ratio is feedback-controlled to the stoichiometric air-fuel ratio in the increase correction state with various correction factors COEF, it takes time to converge to the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio, and the air-fuel ratio feedback control in the clamped state This is because the air-fuel ratio control accuracy decreases.

また、酸素センサ18の活性直後は、酸素センサ18の出力特性が不安定であることなどから、リッチ・リーン判定の閾値電圧S/Lとして専用の閾値電圧を用いるようにすることが好ましい。
前記空燃比フィードバック制御の開始後は、ステップS103において、前記空燃比フィードバック補正係数LAMBDAをクランプしてオープン制御状態とする条件(クランプ条件)が成立したか否かを判断する。
Moreover, it is preferable to use a dedicated threshold voltage as the threshold voltage S / L for rich / lean determination because the output characteristics of the oxygen sensor 18 are unstable immediately after the activation of the oxygen sensor 18.
After the start of the air-fuel ratio feedback control, it is determined in step S103 whether or not a condition (clamping condition) for clamping the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA to enter the open control state is satisfied.

ここでは、始動から所定時間が経過していること、機関11のアイドル運転中(アクセル全閉)であること、前記空燃比フィードバック制御開始後から所定回数以上空燃比が反転していること(空燃比フィードバック補正係数LAMBDAが所定回数以上増減変化を繰り返していること)の全てが成立しているときに、前記クランプ条件が成立していると判断させる。   Here, a predetermined time has elapsed since the start, the engine 11 is idling (accelerator fully closed), and the air-fuel ratio has been reversed a predetermined number of times after the start of the air-fuel ratio feedback control. When the fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is repeatedly increased or decreased a predetermined number of times), it is determined that the clamp condition is satisfied.

尚、クランプ条件を前記3条件に限定するものではなく、また、前記3条件のうちの少なくとも1つのみが成立したときに、クランプを実行させることができる。
空燃比フィードバック開始後からクランプ条件が成立するまでの期間(第1所定期間)では、酸素センサ18の出力に基づく空燃比フィードバック制御(空燃比フィードバック補正係数LAMBDAの比例・積分動作による演算・出力)を継続させ、クランプ条件が成立すると、ステップS104へ進む。
The clamping condition is not limited to the three conditions, and the clamping can be executed when only at least one of the three conditions is satisfied.
During the period (first predetermined period) after the start of air-fuel ratio feedback until the clamp condition is satisfied, air-fuel ratio feedback control based on the output of the oxygen sensor 18 (calculation / output by proportional / integral operation of the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA) If the clamping condition is satisfied, the process proceeds to step S104.

前記第1所定期間は、酸素センサ18のリッチ・リーン出力が、凡そ理論空燃比を中心に安定して繰り返されるようになるのに充分な期間であり、実機検証やシミュレーションなどによって予め定められる。
ステップS104では、空燃比フィードバック補正係数LAMBDAをクランプするときのクランプ値の演算を行う。
The first predetermined period is a period sufficient for the rich / lean output of the oxygen sensor 18 to be stably repeated centering around the theoretical air-fuel ratio, and is predetermined by actual machine verification, simulation, or the like.
In step S104, the clamp value for clamping the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is calculated.

具体的には、クランプ条件が成立する直前の最後の1周期における空燃比フィードバック補正係数LAMBDAの平均値に、予め記憶された補正係数K(<1.0)を乗算し、その結果をクランプ値とする(クランプ値=LAMBDAの平均値×補正係数K)。
前記平均値の演算においては、前記空燃比フィードバック補正係数LAMBDAが比例動作によって増大補正される直前の値を最小値、比例動作によって減少補正される直前の値を最大値として逐次更新記憶させ、クランプ条件が成立した時点での最大・最小値の平均値(平均値=(最大値+最小値)/2)を、最後の1周期における空燃比フィードバック補正係数LAMBDAの平均値(中心値)として求める。
Specifically, the average value of the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA in the last one cycle immediately before the clamp condition is satisfied is multiplied by a previously stored correction coefficient K (<1.0), and the result is used as the clamp value. (Clamp value = average value of LAMBDA × correction coefficient K).
In the calculation of the average value, the value immediately before the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is corrected to be increased by the proportional operation is successively updated and stored as the minimum value, and the value immediately before the decrease correction by the proportional operation is set as the maximum value. The average value of the maximum and minimum values (average value = (maximum value + minimum value) / 2) when the condition is satisfied is obtained as the average value (center value) of the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA in the last one cycle. .

前記空燃比フィードバック補正係数LAMBDAの平均値は、実際の空燃比を理論空燃比に一致させるための補正要求を示すことになり、空燃比フィードバック補正係数LAMBDAを前記平均値にクランプすることで、実際の空燃比を略理論空燃比に一致させることができる。
そして、前記平均値に補正係数Kを乗算することで減少補正した値をクランプ値とし、該クランプ値に空燃比フィードバック補正係数LAMBDAをクランプすれば、理論空燃比から一定割合だけ空燃比をリーン化させることになる。
The average value of the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA indicates a correction request for making the actual air-fuel ratio coincide with the theoretical air-fuel ratio, and the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is actually clamped to the average value. It is possible to make the air / fuel ratio substantially equal to the theoretical air / fuel ratio.
Then, if the average value is multiplied by the correction coefficient K and the value corrected to decrease is used as the clamp value, and the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is clamped to the clamp value, the air-fuel ratio is made lean by a certain percentage from the theoretical air-fuel ratio. I will let you.

例えば、空燃比フィードバック補正係数LAMBDAのクランプ値を予め決定した固定値とする場合、燃料性状の違いなどによって前記固定値で得られる空燃比はばらつくことになってしまう。
しかし、前述のように、理論空燃比に一致させるための補正要求を知って、該補正要求を基準にクランプ値を決定すれば、理論空燃比に一致させるための補正要求は燃料性状の違いなどによって変化することになるから、クランプ値は、燃料性状の違いなどに影響されることなく略一定のリーン空燃比に制御できる値になる。
For example, when the clamp value of the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is set to a predetermined fixed value, the air-fuel ratio obtained with the fixed value varies depending on the difference in fuel properties.
However, as described above, if the correction request for matching the stoichiometric air-fuel ratio is known, and the clamp value is determined based on the correction request, the correction request for matching the stoichiometric air-fuel ratio is the difference in fuel properties, etc. Therefore, the clamp value is a value that can be controlled to a substantially constant lean air-fuel ratio without being affected by differences in fuel properties.

空燃比を広域に検出できる空燃比センサを備える場合には、空燃比をリーン状態にして触媒の早期活性化を図るときには、リーン空燃比を目標空燃比としてフィードバック制御を行わせることができる。
これに対して、本実施形態のように、酸素センサ18を用いて空燃比フィードバック制御を行う機関11では、目標空燃比をリーン空燃比としてのフィードバック制御を行えないが、理論空燃比にフィードバック制御させたときの空燃比フィードバック補正係数LAMBDAに基づいてリーン状態とするためのクランプ値を決定する構成としたことで、必要充分な精度でリーン空燃比に制御させることができる。
When the air-fuel ratio sensor capable of detecting the air-fuel ratio in a wide range is provided, when the catalyst is activated early with the air-fuel ratio in the lean state, feedback control can be performed with the lean air-fuel ratio as the target air-fuel ratio.
In contrast to this, in the engine 11 that performs air-fuel ratio feedback control using the oxygen sensor 18 as in this embodiment, feedback control with the target air-fuel ratio as the lean air-fuel ratio cannot be performed, but feedback control to the stoichiometric air-fuel ratio is possible. With the configuration in which the clamp value for setting the lean state is determined based on the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA at the time, the lean air-fuel ratio can be controlled with necessary and sufficient accuracy.

ステップS104でクランプ値を決定すると、次のステップS105では、空燃比フィードバック補正係数LAMBDAを前記クランプ値にクランプして、空燃比制御をオープン制御状態(フィードバック制御の停止状態)とする(図6参照)。
即ち、始動後所定期間(第1所定期間)だけ空燃比フィードバック制御を開始させ、このときの空燃比フィードバック補正係数LAMBDAからクランプ値を決定し、空燃比フィードバック制御の実行期間に続く所定期間(第2所定期間)で、空燃比フィードバック補正係数LAMBDAを前記クランプ値にクランプし、クランプ期間(第2所定期間)で空燃比をリーンに制御させる。
When the clamp value is determined in step S104, the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is clamped to the clamp value in the next step S105, and the air-fuel ratio control is set to the open control state (feedback control stop state) (see FIG. 6). ).
That is, the air-fuel ratio feedback control is started only for a predetermined period after the start (first predetermined period), the clamp value is determined from the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA at this time, and the predetermined period (the first period following the execution period of the air-fuel ratio feedback control) 2), the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is clamped to the clamp value, and the air-fuel ratio is controlled to be lean during the clamp period (second predetermined period).

そして、空燃比がリーンに制御されるクランプ期間(第2所定期間)では、三元触媒コンバータ19の雰囲気(流入排気)における酸素濃度が高まり、触媒における酸化反応が促進されて触媒温度が上昇することで、理論空燃比での運転に比べて触媒活性が早められる。
三元触媒コンバータ19が早期に活性化すれば、始動後の早い時期から高い転換率でCO,HC,NOxを浄化させることができ、始動時におけるCO,HC,NOxの排出量を少なくできる。
In the clamp period (second predetermined period) in which the air-fuel ratio is controlled to be lean, the oxygen concentration in the atmosphere (inflow exhaust) of the three-way catalytic converter 19 increases, the oxidation reaction in the catalyst is promoted, and the catalyst temperature rises. As a result, the catalyst activity is accelerated compared to the operation at the stoichiometric air-fuel ratio.
If the three-way catalytic converter 19 is activated early, CO, HC and NOx can be purified at a high conversion rate from an early stage after the start, and the amount of CO, HC and NOx discharged at the start can be reduced.

尚、前記第2所定期間は、三元触媒コンバータ19が活性したと推定されれば終了させることができ、触媒活性を判定することで終期を判定したり、実機やシミュレーションから予め定めた所定値としたりすることができる。
前記クランプ中は、ステップS104で算出したクランプ値にクランプすることを基本とするが、本実施形態では、クランプ中に外乱によって空燃比がリッチ化した場合に、クランプ値を補正してリーン状態に戻すようになっており、係るクランプ値の補正制御を図5のフローチャートに従って説明する。
The second predetermined period can be terminated if it is estimated that the three-way catalytic converter 19 has been activated, and the end period can be determined by determining the catalyst activity, or a predetermined value determined in advance from an actual machine or simulation. It can be done.
During the clamping, it is basically clamped to the clamp value calculated in step S104. However, in this embodiment, when the air-fuel ratio becomes rich due to disturbance during clamping, the clamp value is corrected to a lean state. The clamp value correction control will be described with reference to the flowchart of FIG.

尚、図5のフローチャートに示すルーチンは、図4のフローチャートのステップS105での処理内容を詳細に示すものである。
図5のフローチャートにおいて、ステップS201では、空燃比フィードバック補正係数LAMBDAのクランプ状態で、酸素センサ18の出力電圧Vが閾値電圧S/Lを超え、リッチ判定されたか否かを判断する。
Note that the routine shown in the flowchart of FIG. 5 shows the details of the processing in step S105 of the flowchart of FIG.
In the flowchart of FIG. 5, in step S201, it is determined whether the output voltage V of the oxygen sensor 18 exceeds the threshold voltage S / L and the rich determination is made in the clamped state of the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA.

そして、リッチ判定されるとステップS202へ進み、クランプ値を一定速度で減少変化させる補正、即ち、空燃比をリーン化方向に変化させる補正を開始させ、次のステップS203では、前記クランプ値の減少補正によって酸素センサ18の出力電圧Vが閾値電圧S/Lを下回るようになったか否か、換言すれば、リーン状態に戻ったか否かを判断する。   When the rich determination is made, the process proceeds to step S202, where correction for decreasing the clamp value at a constant speed, that is, correction for changing the air-fuel ratio in the leaning direction is started. In the next step S203, the decrease of the clamp value is started. It is determined whether or not the output voltage V of the oxygen sensor 18 has fallen below the threshold voltage S / L due to the correction, in other words, whether or not it has returned to the lean state.

空燃比がリーン状態に戻るまでは、クランプ値の減少補正を継続させ、リーン状態に戻ったことが検出されると、ステップS204へ進んで、クランプ値の減少補正を停止させ、その時点でのクランプ値を以後保持させる。
上記のように、クランプ中に何らかの外乱で空燃比が理論空燃比よりもリッチになったときに、クランプ値を減少補正してリーン状態に戻すようにすれば、外乱によってリッチになったまま放置されることがなく、リーン運転による触媒活性の早期化を確実に図ることができる。
Until the air-fuel ratio returns to the lean state, the clamp value decrease correction is continued. When it is detected that the lean state has been returned, the process proceeds to step S204 to stop the clamp value decrease correction. The clamp value is held thereafter.
As described above, if the air / fuel ratio becomes richer than the stoichiometric air / fuel ratio due to some disturbance during clamping, if the clamp value is corrected to decrease and returned to the lean state, it will remain rich due to the disturbance. Thus, the catalyst activity can be reliably accelerated by lean operation.

ステップS106では、空燃比フィードバック補正係数LAMBDAのクランプの中止条件が成立したか否かを判断する。
ここでは、機関回転速度の変動が所定以上になった、機関回転速度が所定値以上に低下した、アイドル運転状態を脱して走行状態になった、冷却水温度が所定温度以上になった(触媒の活性化が推定された)などのクランプ中止条件のうちの1つでも成立すると、ステップS108へ進んで通常制御(空燃比フィードバック制御)を開始させ、クランプを中止させる。
In step S106, it is determined whether or not the condition for stopping the clamping of the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is satisfied.
Here, the fluctuation of the engine rotation speed has become a predetermined value or more, the engine rotation speed has decreased to a predetermined value or more, the idling operation state has been removed, and the cooling water temperature has exceeded the predetermined temperature (catalyst) If any one of the clamp stop conditions such as (estimated activation) is satisfied, the process proceeds to step S108 to start normal control (air-fuel ratio feedback control) and stop the clamp.

機関回転速度に基づくクランプの中止条件は、リーン運転による燃焼安定性の低下などによって回転が不安定になった場合に、理論空燃比での運転に戻して機関運転の安定性を確保するものである。
また、アイドル運転を脱することによるクランプの中止は、機関11が中・高負荷で運転されることで、排気流量・排気温度が上がり、これが触媒活性を促進させることになり、リーン運転を継続させる必要性がないためである。
The condition for stopping the clamp based on the engine rotation speed is to ensure the stability of the engine operation by returning to the operation at the stoichiometric air-fuel ratio when the rotation becomes unstable due to the deterioration of the combustion stability due to the lean operation. is there.
In addition, when the engine 11 is operated at a medium or high load, the exhaust flow rate / exhaust temperature is increased and the catalyst activity is promoted and the lean operation is continued. This is because there is no need to make them.

更に、冷却水温度が所定温度以上になって触媒が活性化したものと推定される場合には、活性促進の必要性がなくなったことになるので、クランプを中止させる。
尚、触媒活性の判断は、冷却水温度に基づいて行える他、触媒の温度を直接温度センサで検出することによっても行える。
一方、クランプの中止条件が成立していない場合には、ステップS107へ進んで、クランプの終了条件が成立しているか否かを判断する。
Further, when it is estimated that the cooling water temperature is higher than the predetermined temperature and the catalyst is activated, the necessity for promoting the activity is eliminated, so that the clamping is stopped.
The catalyst activity can be determined based on the cooling water temperature or by directly detecting the catalyst temperature with a temperature sensor.
On the other hand, if the clamp stop condition is not satisfied, the process proceeds to step S107 to determine whether the clamp end condition is satisfied.

例えば、クランプ開始からの経過時間が所定時間に達しいている場合に、クランプ終了条件の成立を判断し、ステップS108へ進んで通常制御(空燃比フィードバック制御)を開始させることで、クランプを終了させる。
即ち、空燃比フィードバック補正係数LAMBDAのクランプは、所定時間だけ行わせるようになっているが、所定時間に達する前に、前記中止条件が成立した場合には、所定時間に達する前にクランプを中止するようになっており、クランプ開始後、中止又は終了判定されるまでの期間(第2所定期間)において空燃比フィードバック補正係数LAMBDAをクランプすることで、空燃比をリーン状態に保持させ、触媒の早期活性化が図れる。
For example, when the elapsed time from the start of the clamp has reached a predetermined time, it is determined that the clamp end condition is satisfied, and the process proceeds to step S108 to start normal control (air-fuel ratio feedback control), thereby terminating the clamp. .
In other words, the clamp of the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA is performed for a predetermined time, but if the stop condition is satisfied before the predetermined time is reached, the clamp is stopped before the predetermined time is reached. By clamping the air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA in the period (second predetermined period) after the start of clamping until the stop or end determination is made, the air-fuel ratio is maintained in a lean state, and the catalyst Early activation can be achieved.

尚、上記リーン運転によって触媒の早期活性化を図る制御は、酸素センサ18の活性化に対して触媒活性が遅れる機関において特に有効であり、例えばV型又は水平対向機関で各バンクの排気マニホールドの集合部に酸素センサが配置され、触媒が、各バンクの排気管が合流した後に配置されるような場合に、酸素センサの活性に対して触媒活性が遅れることになる。   The control for early activation of the catalyst by the lean operation is particularly effective in an engine in which the catalyst activity is delayed with respect to the activation of the oxygen sensor 18. For example, in the V-type or horizontally opposed engine, the exhaust manifold of each bank is controlled. When the oxygen sensor is arranged at the gathering portion and the catalyst is arranged after the exhaust pipes of the banks merge, the catalyst activity is delayed with respect to the activity of the oxygen sensor.

ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
(イ)前記クランプ手段が、前記平均値に補正係数(<1.0)を乗算した結果を、前記クランプ値に決定することを特徴とする請求項4記載の内燃機関の空燃比制御装置。
上記発明によると、空燃比制御信号の平均値は、理論空燃比に一致させるための補正要求を示し、この平均値に補正係数(<1.0)を乗算することで、理論空燃比を基準に一定割合だけ空燃比をリーン化させるクランプ値が設定されることになる。
Here, technical ideas other than the claims that can be grasped from the above embodiment will be described together with the effects thereof.
(B) The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the clamp means determines the clamp value as a result of multiplying the average value by a correction coefficient (<1.0).
According to the above invention, the average value of the air-fuel ratio control signal indicates a correction request for matching the stoichiometric air-fuel ratio, and this average value is multiplied by a correction coefficient (<1.0) so that it is constant based on the stoichiometric air-fuel ratio. A clamp value for leaning the air-fuel ratio by a ratio is set.

従って、理論空燃比にするための補正要求にバラツキがあっても、クランプ中の空燃比を一定のリーン空燃比に制御することができる。
(ロ)前記クランプ手段が、機関回転速度が所定以上に変動するようになったときに、前記クランプを中止させることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
Therefore, even if there is variation in the correction request for obtaining the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio during clamping can be controlled to a constant lean air-fuel ratio.
(B) The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the clamping means stops the clamping when the engine rotational speed fluctuates more than a predetermined value. Air-fuel ratio control device.

上記発明によると、空燃比制御信号をクランプしてリーンに制御しているときに、機関回転速度が所定以上に変動するようになったときには、空燃比のリーン化によって燃焼安定性が低下しているものと推定されるので、クランプを中止させて理論空燃比での運転に戻すことで、燃焼安定性を回復させる。
従って、リーンクランプによって燃焼安定性が低下したときにそのまま放置されることがなく、機関運転の安定性を確保することができる。
According to the invention, when the air-fuel ratio control signal is clamped and controlled to be lean, if the engine rotational speed fluctuates more than a predetermined value, the combustion stability is reduced due to the lean air-fuel ratio. Therefore, the stability of combustion is recovered by stopping the clamp and returning to the operation at the stoichiometric air-fuel ratio.
Therefore, when the combustion stability is lowered by the lean clamp, it is not left as it is, and the stability of the engine operation can be ensured.

実施形態における内燃機関のシステム構成図。1 is a system configuration diagram of an internal combustion engine in an embodiment. 実施形態における空燃比と酸素センサの出力との相関を示す線図。The diagram which shows the correlation with the air fuel ratio in embodiment, and the output of an oxygen sensor. 実施形態における理論空燃比に対するリッチ・リーン判定に基づく比例積分制御の基本特性を示すタイミングチャート。6 is a timing chart showing basic characteristics of proportional-integral control based on rich / lean determination with respect to the theoretical air-fuel ratio in the embodiment. 実施形態における触媒の早期活性化のための空燃比制御の様子を示すフローチャート。The flowchart which shows the mode of the air fuel ratio control for the early activation of the catalyst in embodiment. 実施形態におけるクランプ中のクランプ値の補正制御を示すフローチャート。The flowchart which shows correction | amendment control of the clamp value in the clamp in embodiment. 実施形態における空燃比フィードバック制御期間とそれに続くクランプ期間での空燃比フィードバック補正係数LAMBDAの様子を示すタイムチャート。4 is a time chart showing the state of an air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA in an air-fuel ratio feedback control period and a subsequent clamp period in the embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

11…内燃機関、13…エアフローメータ、15…燃料噴射弁、18…酸素センサ、19…三元触媒コンバータ、50…コントロールユニット   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Internal combustion engine, 13 ... Air flow meter, 15 ... Fuel injection valve, 18 ... Oxygen sensor, 19 ... Three-way catalytic converter, 50 ... Control unit

Claims (7)

内燃機関の排気管に配置され、理論空燃比に対するリッチ・リーンを検出する酸素センサと、
前記酸素センサの下流側の排気管に配置される排気浄化触媒と、
前記酸素センサで検出されるリッチ・リーンに基づき、実際の空燃比が理論空燃比に近づくように空燃比制御信号を演算して出力する空燃比フィードバック制御手段と、
内燃機関の始動後に前記空燃比フィードバック制御手段による前記空燃比制御信号の演算・出力が開始されてから第1所定期間での前記空燃比制御信号に基づき、空燃比をリーンに保持するための前記空燃比制御信号のクランプ値を決定し、前記第1所定期間に続く第2所定期間において、前記空燃比制御信号を前記クランプ値にクランプするクランプ手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
An oxygen sensor disposed in an exhaust pipe of an internal combustion engine for detecting rich / lean relative to the stoichiometric air-fuel ratio;
An exhaust purification catalyst disposed in an exhaust pipe downstream of the oxygen sensor;
An air-fuel ratio feedback control means for calculating and outputting an air-fuel ratio control signal so that the actual air-fuel ratio approaches the stoichiometric air-fuel ratio based on rich lean detected by the oxygen sensor;
The air-fuel ratio for maintaining the air-fuel ratio lean based on the air-fuel ratio control signal in a first predetermined period after the calculation / output of the air-fuel ratio control signal by the air-fuel ratio feedback control means is started after the internal combustion engine is started. Clamping means for determining a clamp value of the air-fuel ratio control signal and clamping the air-fuel ratio control signal to the clamp value in a second predetermined period following the first predetermined period;
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, comprising:
前記クランプ手段が、前記第2所定期間において、前記酸素センサでリッチ状態が検出されると、前記クランプ値を、空燃比がリーン化する方向に補正することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の空燃比制御装置。   2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein, when the oxygen sensor detects a rich state in the second predetermined period, the clamp unit corrects the clamp value in a direction in which the air-fuel ratio becomes leaner. Engine air-fuel ratio control device. 前記クランプ手段が、内燃機関のアイドル状態であることを条件に前記空燃比制御信号をクランプすることを特徴とする請求項1又は2記載の内燃機関の空燃比制御装置。   3. The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the clamping means clamps the air-fuel ratio control signal on condition that the internal combustion engine is in an idle state. 前記クランプ手段が、前記第1所定期間における最後の1周期における空燃比制御信号の平均値に基づいて前記クランプ値を決定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。   The said clamp means determines the said clamp value based on the average value of the air fuel ratio control signal in the last 1 period in the said 1st predetermined period, The one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine. 前記クランプ手段が、前記第1所定期間の終期を、空燃比のリッチ・リーン反転の回数に基づいて判断することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。   5. The internal combustion engine air condition according to claim 1, wherein the clamping means determines the end of the first predetermined period based on the number of times of rich-lean reversal of the air-fuel ratio. Fuel ratio control device. 前記クランプ手段が、前記第1所定期間及び第2所定期間において、燃料噴射量の増量補正をキャンセルすることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。   6. The air-fuel ratio control for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the clamping means cancels the increase correction of the fuel injection amount during the first predetermined period and the second predetermined period. apparatus. 前記クランプ手段が、前記排気浄化触媒の活性化を判断したときに前記クランプを中止させることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。   The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the clamp means stops the clamp when it is determined that the exhaust purification catalyst is activated.
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