JP2012149624A - Exhaust emission control system of internal combustion engine - Google Patents

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亮 冨松
Ichiro Kitamura
一郎 北村
Ryota Ogami
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for controlling an air-fuel ratio, which controls an air-fuel ratio of an air-fuel mixture fed to an engine so that an exhaust gas with an air-fuel ratio that meets a determined air-fuel ratio requirement, flows into a catalyst.SOLUTION: An exhaust emission control system includes: a downstream side air-fuel ratio sensor 56 disposed downstream of a three-way catalyst 43; and a throttle valve 45 disposed downstream of the downstream side air-fuel ratio sensor 56. The system controls the throttle valve 45 to reduce a flow channel cross-sectional area of an exhaust channel, for example, when a variation in intake air volume Ga is accelerated more than a predetermined value. Accordingly, when much NOx (or unburned matter) is generated in the exhaust channel on the upstream side relative to the catalyst 43, the exhaust gas therein is subjected to the catalyst 43 for a longer time, and the NOx (or unburned matter) is more purified, thereby improving the emission.

Description

本発明は、排気通路に三元触媒を備えた内燃機関の排ガス浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine having a three-way catalyst in an exhaust passage.

従来より、内燃機関から排出される排ガスを浄化するために同機関の排気通路に三元触媒が配設されている。三元触媒は、周知のように、その三元触媒に流入する排ガスの成分に応じて酸素を吸蔵又は放出する「酸素吸蔵機能」を有する。以下、三元触媒は単に「触媒」とも称呼され、触媒に流入するガスは「触媒流入ガス」とも称呼される。   Conventionally, in order to purify exhaust gas discharged from an internal combustion engine, a three-way catalyst is disposed in the exhaust passage of the engine. As is well known, the three-way catalyst has an “oxygen storage function” for storing or releasing oxygen in accordance with the components of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst. Hereinafter, the three-way catalyst is also simply referred to as “catalyst”, and the gas flowing into the catalyst is also referred to as “catalyst inflow gas”.

従来の排ガス浄化装置(従来装置)は、機関の排気通路であって触媒の下流に配設された下流側空燃比センサを備える。従来装置は、下流側空燃比センサの出力値に基づいて、リッチ要求及びリーン要求のうちの何れの空燃比要求が発生しているかを判定する。リッチ要求は、前記触媒に理論空燃比よりも小さい空燃比の排ガスを供給すべきであることを示す空燃比についての要求である。リーン要求は、前記触媒に理論空燃比よりも大きい空燃比の排ガスを供給すべきであることを示す空燃比についての要求である。そして、従来装置は、空燃比要求に応じた空燃比の排ガスが前記触媒に供給されるように、機関に供給される混合気の空燃比を制御する(例えば、特許文献1を参照。)。   A conventional exhaust gas purification device (conventional device) includes a downstream air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage of the engine and downstream of the catalyst. The conventional device determines which of the rich request and the lean request is generated based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor. The rich request is a request for an air-fuel ratio indicating that the exhaust gas having an air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio should be supplied to the catalyst. The lean request is a request for an air-fuel ratio indicating that the exhaust gas having an air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio should be supplied to the catalyst. The conventional apparatus controls the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine so that the air-fuel ratio exhaust gas corresponding to the air-fuel ratio requirement is supplied to the catalyst (see, for example, Patent Document 1).

特開平08−158915号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-158915

しかしながら、下流側空燃比センサの出力値は触媒の状態を精度良く表さない場合があり、その結果、空燃比要求が正確にならず、触媒に流入する排ガスの空燃比が不適切となることに起因してエミッションが悪化する場合がある。   However, the output value of the downstream air-fuel ratio sensor may not accurately represent the state of the catalyst. As a result, the air-fuel ratio request is not accurate, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst becomes inappropriate. The emission may deteriorate due to the above.

より具体的に述べると、例えば、下流側空燃比センサの出力値が「理論空燃比よりも小さい空燃比(以下、単に「リッチ空燃比」とも称呼する。)に対応する値」である場合、従来装置は、リーン要求が発生したと判定し、機関の空燃比を「理論空燃比よりも大きい空燃比(以下、単に「リーン空燃比」と称呼する。)」に制御する。   More specifically, for example, when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is “a value corresponding to an air-fuel ratio smaller than the theoretical air-fuel ratio (hereinafter also simply referred to as“ rich air-fuel ratio ”)” The conventional apparatus determines that a lean request has occurred, and controls the air / fuel ratio of the engine to “an air / fuel ratio larger than the theoretical air / fuel ratio (hereinafter simply referred to as“ lean air / fuel ratio ”)”.

その後、下流側空燃比センサの出力値は、「機関の空燃比がリーン空燃比に制御され始めた時点」から所定の時間が経過したときに「リーン空燃比に相当する値」へと変化する。これは、機関から排出された排ガスが下流側空燃比センサに到達するには不可避的な時間(排ガス輸送遅れ時間Td)が必要であること、及び、触媒が排ガス中の過剰な酸素を吸蔵するために触媒の下流に酸素が流出するまでに時間を要すること、等に基づく。   Thereafter, the output value of the downstream air-fuel ratio sensor changes to “a value corresponding to the lean air-fuel ratio” when a predetermined time elapses from “when the air-fuel ratio of the engine starts to be controlled to the lean air-fuel ratio”. . This is because an inevitable time (exhaust gas transport delay time Td) is required for the exhaust gas discharged from the engine to reach the downstream air-fuel ratio sensor, and the catalyst stores excess oxygen in the exhaust gas. Therefore, it takes time for oxygen to flow out downstream of the catalyst.

このため、下流側空燃比センサの出力値がリッチ空燃比に相当する値であるとき(即ち、リーン要求に基づいて機関の空燃比がリーン空燃比に制御されているとき)、機関の運転状態が加速運転状態となることにより吸入空気量(従って、排ガス量)が急激に増大すると、触媒上流の排気通路内に「触媒が吸蔵することができない多量の酸素、及び、触媒が浄化することができない多量のNOx」が存在する状態となる場合が生じる。この結果、触媒から多量のNOxが排出される。   Therefore, when the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is a value corresponding to the rich air-fuel ratio (that is, when the air-fuel ratio of the engine is controlled to the lean air-fuel ratio based on the lean request), the operating state of the engine When the intake air amount (and hence the exhaust gas amount) increases rapidly due to the acceleration operation state, “a large amount of oxygen that cannot be stored by the catalyst and the catalyst can be purified. There may be a case where a large amount of NOx that cannot be obtained exists. As a result, a large amount of NOx is discharged from the catalyst.

本発明はこのような課題に対処するために為されたものであって、その目的の一つは、下流側空燃比センサの下流に絞り弁を配設し、所定の条件が成立したときにその絞り弁を用いて排気通路の流路断面積を減少せしめることにより、触媒における排ガスの浄化作用を促進し、以って、エミッションを改善することが可能な内燃機関の排ガス浄化装置を提供することにある。   The present invention has been made to cope with such problems, and one of the purposes is to provide a throttle valve downstream of the downstream air-fuel ratio sensor and when a predetermined condition is satisfied. Provided is an exhaust gas purifying device for an internal combustion engine that can reduce the flow cross-sectional area of the exhaust passage by using the throttle valve, thereby promoting the exhaust gas purifying action in the catalyst and thereby improving the emission. There is.

上記目的を達成する本発明の内燃機関の排ガス浄化装置は、
内燃機関の排気通路に配設された三元触媒と、
前記排気通路の前記触媒よりも下流に配設された下流側空燃比センサと、
前記下流側空燃比センサの出力値に基づいて、「前記触媒に理論空燃比よりも小さい空燃比(リッチ空燃比)の排ガスを供給すべきリッチ要求」及び「前記触媒に理論空燃比よりも大きい空燃比(リーン空燃比)の排ガスを供給すべきリーン要求」のうちの何れの空燃比要求が発生しているかを判定するとともに、前記判定された空燃比要求に応じた空燃比の排ガスが前記触媒に流入するように、前記機関に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
を備える。
An exhaust gas purifying device for an internal combustion engine of the present invention that achieves the above-mentioned object,
A three-way catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine;
A downstream air-fuel ratio sensor disposed downstream of the catalyst in the exhaust passage;
Based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor, “a rich request to supply exhaust gas having an air-fuel ratio (rich air-fuel ratio) smaller than the stoichiometric air-fuel ratio to the catalyst” and “greater than the stoichiometric air-fuel ratio to the catalyst It is determined which of the air-fuel ratio requests among the “lean requests to supply exhaust gas having an air-fuel ratio (lean air-fuel ratio)”, and the air-fuel ratio exhaust gas corresponding to the determined air-fuel ratio request is Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine so as to flow into the catalyst;
Is provided.

更に、本発明の内燃機関の排ガス浄化装置は、
前記排気通路の前記下流側空燃比センサよりも下流に配設されるとともに前記排気通路の流路断面積を指示信号に応じて変更可能に構成された絞り弁と、
所定の条件が成立したときに前記絞り弁を作動させる指示信号を前記絞り弁に送出する絞り弁開度制御手段と、
を備える。
Furthermore, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the present invention is
A throttle valve that is arranged downstream of the downstream air-fuel ratio sensor of the exhaust passage and is configured to be able to change the flow passage cross-sectional area of the exhaust passage according to an instruction signal;
Throttle valve opening control means for sending an instruction signal for operating the throttle valve to the throttle valve when a predetermined condition is satisfied;
Is provided.

これによれば、例えば、下流側空燃比センサの出力値が触媒の状態(適正な空燃比要求)を精度良く表さない場合等、所定の条件が成立したとき、排気通路の流路断面積を小さくすることができる。これにより、触媒よりも下流の圧力が高くなるので、排ガスが触媒に滞留している時間が長くなる。その結果、未浄化のまま触媒から排出されるNOx又は未燃物の量を減少させることができる。即ち、エミッションを良好にすることができる。更に、下流側空燃比センサに到達している排ガスの空燃比と、「触媒内の排ガス及び触媒よりも上流の排気通路内の排ガス」の空燃比と、の乖離の程度を小さくすることができる。その結果、適正な空燃比要求を発生させることも可能となる。   According to this, when a predetermined condition is satisfied, for example, when the output value of the downstream side air-fuel ratio sensor does not accurately represent the state of the catalyst (appropriate air-fuel ratio request), the flow passage cross-sectional area of the exhaust passage is satisfied. Can be reduced. As a result, the pressure downstream of the catalyst becomes higher, and the time during which the exhaust gas stays in the catalyst becomes longer. As a result, the amount of NOx or unburned matter discharged from the catalyst without purification can be reduced. That is, the emission can be improved. Furthermore, the degree of deviation between the air-fuel ratio of the exhaust gas reaching the downstream air-fuel ratio sensor and the air-fuel ratio of “the exhaust gas in the catalyst and the exhaust gas in the exhaust passage upstream of the catalyst” can be reduced. . As a result, it is possible to generate an appropriate air-fuel ratio request.

本発明による排ガス浄化装置において、
前記所定の条件は前記機関の吸入空気量の単位時間あたりの増加量が所定量以上となったときに成立する条件であり、
前記絞り弁開度制御手段は、前記所定の条件が成立したときに前記排気通路の流路断面積が小さくなるように前記絞り弁を作動させる指示信号を前記絞り弁に送出するように構成される。
In the exhaust gas purification apparatus according to the present invention,
The predetermined condition is a condition that is satisfied when an increase amount per unit time of the intake air amount of the engine becomes a predetermined amount or more,
The throttle valve opening control means is configured to send an instruction signal for operating the throttle valve to the throttle valve so that a flow passage cross-sectional area of the exhaust passage becomes small when the predetermined condition is satisfied. The

前記機関の吸入空気量の単位時間あたりの増加量が所定量以上となったとしても、その時点からある時間が経過するまでの期間、下流側空燃比センサの出力値はリーン空燃比に相当する値又はリッチ空燃比に相当する値から変化しない場合が生じる。よって、その期間において触媒上流の排気通路内に触媒が浄化できない量の「NOx又は未燃物」が機関から排出される。上記構成によれば、前記機関の吸入空気量の単位時間あたりの増加量が所定量以上となったとき、排気通路の流路断面積が減少させられる。よって、触媒上流の排気通路内の排ガスを長時間に渡って触媒内に滞留させることができる。その結果、触媒から未浄化のまま排出される「NOx又は未燃物」の量を減少させることができる。   Even if the increase amount per unit time of the intake air amount of the engine becomes a predetermined amount or more, the output value of the downstream air-fuel ratio sensor corresponds to the lean air-fuel ratio for a period until a certain time elapses from that point. In some cases, the value or the value corresponding to the rich air-fuel ratio does not change. Therefore, during that period, an amount of “NOx or unburned matter” that cannot be purified by the catalyst is exhausted from the engine in the exhaust passage upstream of the catalyst. According to the above configuration, when the increase amount per unit time of the intake air amount of the engine becomes a predetermined amount or more, the flow passage cross-sectional area of the exhaust passage is decreased. Therefore, the exhaust gas in the exhaust passage upstream of the catalyst can be retained in the catalyst for a long time. As a result, the amount of “NOx or unburned matter” discharged from the catalyst without being purified can be reduced.

本発明の第1実施形態に係る排ガス浄化装置(第1装置)を適用した内燃機関の概略図である。1 is a schematic view of an internal combustion engine to which an exhaust gas purification apparatus (first apparatus) according to a first embodiment of the present invention is applied. 図1に示した上流側空燃比センサの出力電圧と空燃比との関係を示したグラフである。2 is a graph showing the relationship between the output voltage of the upstream air-fuel ratio sensor shown in FIG. 1 and the air-fuel ratio. 図1に示した下流側空燃比センサの出力電圧と空燃比との関係を示したグラフである。2 is a graph showing the relationship between the output voltage of the downstream air-fuel ratio sensor shown in FIG. 1 and the air-fuel ratio. 第1装置のCPUが実行する「燃料噴射制御ルーチン」を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the "fuel injection control routine" which CPU of 1st apparatus performs. 第1装置のCPUが実行する「触媒状態判定ルーチン」を示したフローチャートである。7 is a flowchart showing a “catalyst state determination routine” executed by the CPU of the first device. 第1装置のCPUが実行する「絞り弁制御ルーチン(1)」を示したフローチャートである。7 is a flowchart showing a “throttle valve control routine (1)” executed by the CPU of the first device. 第1装置のCPUが実行する「絞り弁制御ルーチン(2)」を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the "throttle valve control routine (2)" which CPU of the 1st device performs. 本発明の第2実施形態に係る排ガス浄化装置(第2装置)のCPUが実行する「絞り弁制御ルーチン(1)」を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the "throttle valve control routine (1)" which CPU of the exhaust gas purification apparatus (2nd apparatus) which concerns on 2nd Embodiment of this invention performs. 第2装置のCPUが実行する「絞り弁制御ルーチン(2)」を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the "throttle valve control routine (2)" which CPU of the 2nd device executes. 本発明の第3実施形態に係る排ガス浄化装置(第3装置)のCPUが実行する「絞り弁制御ルーチン」を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the "throttle valve control routine" which CPU of the exhaust gas purification apparatus (3rd apparatus) which concerns on 3rd Embodiment of this invention performs.

以下、本発明の各実施形態に係る内燃機関の排ガス浄化装置について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

<第1実施形態>
(構成)
図1は、本発明の第1実施形態に係る排ガス浄化装置(以下、「第1装置」とも称呼する。)が適用される内燃機関10の概略構成を示している。機関10は、4サイクル・火花点火式・多気筒(本例において4気筒)・ガソリン燃料機関である。機関10は、本体部20、吸気系統30及び排気系統40を備えている。
<First Embodiment>
(Constitution)
FIG. 1 shows a schematic configuration of an internal combustion engine 10 to which an exhaust gas purifying apparatus (hereinafter also referred to as “first apparatus”) according to a first embodiment of the present invention is applied. The engine 10 is a four-cycle / spark ignition type / multi-cylinder (four cylinders in this example) / gasoline fuel engine. The engine 10 includes a main body 20, an intake system 30, and an exhaust system 40.

本体部20は、シリンダブロック部とシリンダヘッド部とを備えている。本体部20は、ピストン頂面、シリンダ壁面及びシリンダヘッド部の下面からなる複数(4個)の燃焼室(第1気筒#1乃至第4気筒#4)21を備えている。   The main body portion 20 includes a cylinder block portion and a cylinder head portion. The main body portion 20 includes a plurality (four) of combustion chambers (first cylinder # 1 to fourth cylinder # 4) 21 including a piston top surface, a cylinder wall surface, and a lower surface of the cylinder head portion.

シリンダヘッド部には、各燃焼室(各気筒)21に「空気及び燃料からなる混合気」を供給するための吸気ポート22と、各燃焼室21から排ガス(既燃ガス)を排出するための排気ポート23と、が形成されている。吸気ポート22は図示しない吸気弁により開閉され、排気ポート23は図示しない排気弁により開閉されるようになっている。   In the cylinder head portion, an intake port 22 for supplying “a mixture of air and fuel” to each combustion chamber (each cylinder) 21, and an exhaust gas (burned gas) from each combustion chamber 21 are discharged. An exhaust port 23 is formed. The intake port 22 is opened and closed by an unillustrated intake valve, and the exhaust port 23 is opened and closed by an unillustrated exhaust valve.

シリンダヘッド部には複数(4個)の点火プラグ24が固定されている。各点火プラグ24は、その火花発生部が各燃焼室21の中央部であってシリンダヘッド部の下面近傍位置に露呈するように配設されている。各点火プラグ24は、点火信号に応答して火花発生部から点火用火花を発生するようになっている。   A plurality (four) of spark plugs 24 are fixed to the cylinder head portion. Each spark plug 24 is disposed such that its spark generating part is exposed at the center of each combustion chamber 21 and in the vicinity of the lower surface of the cylinder head part. Each spark plug 24 generates an ignition spark from the spark generating portion in response to the ignition signal.

シリンダヘッド部には更に複数(4個)の燃料噴射弁(インジェクタ)25が固定されている。燃料噴射弁25は、各吸気ポート22に一つずつ(即ち、一つの気筒に対して一つ)設けられている。燃料噴射弁25は、噴射指示信号に応答し、「その噴射指示信号に含まれる指示噴射量の燃料」を対応する吸気ポート22内に噴射するようになっている。   A plurality (four) of fuel injection valves (injectors) 25 are further fixed to the cylinder head portion. One fuel injection valve 25 is provided for each intake port 22 (that is, one for each cylinder). In response to the injection instruction signal, the fuel injection valve 25 injects “the fuel of the indicated injection amount included in the injection instruction signal” into the corresponding intake port 22.

更に、シリンダヘッド部には、吸気弁制御装置26が設けられている。この吸気弁制御装置26は、インテークカムシャフト(図示せず)とインテークカム(図示せず)との相対回転角度(位相角度)を油圧により調整・制御する周知の構成を備えている。吸気弁制御装置26は、指示信号(駆動信号)に基いて作動し、吸気弁の開弁タイミング(吸気弁開弁タイミング)を変更することができるようになっている。   Further, an intake valve control device 26 is provided in the cylinder head portion. The intake valve control device 26 has a known configuration that adjusts and controls the relative rotation angle (phase angle) between an intake camshaft (not shown) and an intake cam (not shown) by hydraulic pressure. The intake valve control device 26 operates based on an instruction signal (drive signal), and can change the valve opening timing (intake valve opening timing) of the intake valve.

吸気系統30は、インテークマニホールド31、吸気管32、エアフィルタ33、スロットル弁34及びスロットル弁アクチュエータ34aを備えている。   The intake system 30 includes an intake manifold 31, an intake pipe 32, an air filter 33, a throttle valve 34, and a throttle valve actuator 34a.

インテークマニホールド31は、各吸気ポート22に接続された複数の枝部と、それらの枝部が集合したサージタンク部と、を備えている。吸気管32はサージタンク部に接続されている。インテークマニホールド31、吸気管32及び複数の吸気ポート22は、吸気通路を構成している。エアフィルタ33は吸気管32の端部に設けられている。   The intake manifold 31 includes a plurality of branch portions connected to each intake port 22 and a surge tank portion in which the branch portions are gathered. The intake pipe 32 is connected to the surge tank portion. The intake manifold 31, the intake pipe 32, and the plurality of intake ports 22 constitute an intake passage. The air filter 33 is provided at the end of the intake pipe 32.

スロットル弁34はエアフィルタ33とインテークマニホールド31との間の位置において吸気管32に回動可能に取り付けられている。スロットル弁34は、回動することにより吸気管32が形成する吸気通路の流路断面積(開口断面積)を変更するようになっている。スロットル弁アクチュエータ34aは、DCモータからなり、指示信号(駆動信号)に応答してスロットル弁34を回動させるようになっている。   The throttle valve 34 is rotatably attached to the intake pipe 32 at a position between the air filter 33 and the intake manifold 31. The throttle valve 34 is configured to change the flow passage cross-sectional area (opening cross-sectional area) of the intake passage formed by the intake pipe 32 by rotating. The throttle valve actuator 34a is formed of a DC motor, and rotates the throttle valve 34 in response to an instruction signal (drive signal).

排気系統40は、エキゾーストマニホールド41、エキゾーストパイプ(排気管)42、上流側触媒43、下流側触媒44、絞り弁(排気絞り弁)45及び絞り弁アクチュエータ45aを備えている。   The exhaust system 40 includes an exhaust manifold 41, an exhaust pipe (exhaust pipe) 42, an upstream catalyst 43, a downstream catalyst 44, a throttle valve (exhaust throttle valve) 45, and a throttle valve actuator 45a.

エキゾーストマニホールド41は、各排気ポート23に接続された複数の枝部41aと、それらの枝部41aが集合した集合部(排気集合部)41bと、からなっている。エキゾーストパイプ42は、エキゾーストマニホールド41の集合部41bに接続されている。エキゾーストマニホールド41、エキゾーストパイプ42及び複数の排気ポート23は、排ガスが通過する通路(排気通路)を構成している。   The exhaust manifold 41 includes a plurality of branch portions 41a connected to each exhaust port 23, and a collection portion (exhaust collection portion) 41b in which the branch portions 41a are gathered. The exhaust pipe 42 is connected to a collective portion 41 b of the exhaust manifold 41. The exhaust manifold 41, the exhaust pipe 42, and the plurality of exhaust ports 23 constitute a passage (exhaust passage) through which exhaust gas passes.

上流側触媒43は、セラミックからなる担持体に「触媒物質である貴金属(パラジウムPd及び白金Pt、ロジウムRd等)」及び「酸素吸蔵材であるセリア(CeO2)」を担持していて、酸素吸蔵・放出機能(酸素吸蔵機能)を有する三元触媒である。上流側触媒43はエキゾーストパイプ42に配設(介装)されている。上流側触媒43は所定の活性温度に到達すると、「未燃物(HC、CO及びH等)と窒素酸化物(NOx)とを同時に浄化する触媒機能」及び「酸素吸蔵機能」を発揮する。上流側触媒43は、スタート・キャタリティック・コンバータ(SC)又は第1触媒とも称呼される。 The upstream catalyst 43 supports “noble metals (palladium Pd and platinum Pt, rhodium Rd, etc.)” and “ceria (CeO 2 ) as an oxygen storage material” on a support made of ceramic. It is a three-way catalyst having a storage / release function (oxygen storage function). The upstream catalyst 43 is disposed (intervened) in the exhaust pipe 42. When the upstream catalyst 43 reaches a predetermined activation temperature, it exhibits a “catalytic function for simultaneously purifying unburned substances (HC, CO, H 2, etc.) and nitrogen oxides (NOx)” and “oxygen storage function”. . The upstream catalyst 43 is also referred to as a start catalytic converter (SC) or a first catalyst.

下流側触媒44は、上流側触媒43と同様の三元触媒である。下流側触媒44は、上流側触媒43よりも下流においてエキゾーストパイプ42に配設(介装)されている。下流側触媒44は、車両のフロア下方に配設されているため、アンダ・フロア・キャタリティック・コンバータ(UFC)又は第2触媒とも称呼される。なお、本明細書において、単に「触媒」と言うとき、その「触媒」は上流側触媒43を意味する。   The downstream catalyst 44 is a three-way catalyst similar to the upstream catalyst 43. The downstream catalyst 44 is disposed (intervened) in the exhaust pipe 42 downstream of the upstream catalyst 43. Since the downstream side catalyst 44 is disposed below the floor of the vehicle, it is also referred to as an under-floor catalytic converter (UFC) or a second catalyst. In the present specification, when the term “catalyst” is simply used, the “catalyst” means the upstream catalyst 43.

絞り弁(排気絞り弁)45は、下流側空燃比センサ56及び下流側触媒44よりも下流においてエキゾーストパイプ42に回動可能に取り付けられている。絞り弁45は、回動することによりエキゾーストパイプ42が形成する排気通路の流路断面積(開口断面積)を変更するようになっている。絞り弁アクチュエータ45aは、DCモータからなり、指示信号(駆動信号)に応答して絞り弁45を回動させるようになっている。   The throttle valve (exhaust throttle valve) 45 is rotatably attached to the exhaust pipe 42 downstream of the downstream side air-fuel ratio sensor 56 and the downstream side catalyst 44. The throttle valve 45 changes the flow passage cross-sectional area (opening cross-sectional area) of the exhaust passage formed by the exhaust pipe 42 by rotating. The throttle valve actuator 45a is formed of a DC motor, and rotates the throttle valve 45 in response to an instruction signal (drive signal).

第1装置は、熱線式エアフローメータ51、スロットルポジションセンサ52、機関回転速度センサ53、水温センサ54、上流側空燃比センサ55、下流側空燃比センサ56及びアクセル開度センサ57を備えている。   The first device includes a hot-wire air flow meter 51, a throttle position sensor 52, an engine speed sensor 53, a water temperature sensor 54, an upstream air-fuel ratio sensor 55, a downstream air-fuel ratio sensor 56, and an accelerator opening sensor 57.

熱線式エアフローメータ51は、吸気管32内を流れる吸入空気の質量流量を検出し、その質量流量(機関10の単位時間あたりの吸入空気量)Gaを表す信号を出力するようになっている。   The hot-wire air flow meter 51 detects the mass flow rate of the intake air flowing through the intake pipe 32 and outputs a signal representing the mass flow rate (intake air amount per unit time of the engine 10) Ga.

スロットルポジションセンサ52は、スロットル弁34の開度を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。   The throttle position sensor 52 detects the opening degree of the throttle valve 34 and outputs a signal representing the throttle valve opening degree TA.

機関回転速度センサ53は、インテークカムシャフトが5°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともにインテークカムシャフトが360°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。機関回転速度センサ53から出力される信号は後述する電気制御装置60により機関回転速度NEを表す信号に変換されるようになっている。更に、電気制御装置60は、機関回転速度センサ53及び図示しないクランク角センサからの信号に基いて、機関10のクランク角度(絶対クランク角)を取得するようになっている。   The engine rotational speed sensor 53 outputs a signal having a narrow pulse every time the intake camshaft rotates 5 ° and a wide pulse every time the intake camshaft rotates 360 °. A signal output from the engine rotational speed sensor 53 is converted into a signal representing the engine rotational speed NE by an electric control device 60 described later. Further, the electric control device 60 acquires the crank angle (absolute crank angle) of the engine 10 based on signals from the engine rotation speed sensor 53 and a crank angle sensor (not shown).

水温センサ54は、内燃機関10の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。   The water temperature sensor 54 detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 10 and outputs a signal representing the cooling water temperature THW.

上流側空燃比センサ55は、エキゾーストマニホールド41の集合部41bと上流側触媒43との間の位置においてエキゾーストマニホールド41及びエキゾーストパイプ42の何れか(即ち、排気通路)に配設されている。上流側空燃比センサ55は、例えば、特開平11−72473号公報、特開2000−65782号公報及び特開2004−69547号公報等に開示された「拡散抵抗層を備える限界電流式広域空燃比センサ」である。   The upstream air-fuel ratio sensor 55 is disposed in either the exhaust manifold 41 or the exhaust pipe 42 (that is, the exhaust passage) at a position between the collecting portion 41 b of the exhaust manifold 41 and the upstream catalyst 43. The upstream air-fuel ratio sensor 55 is disclosed in, for example, “limit current type wide area air-fuel ratio including a diffusion resistance layer” disclosed in JP-A-11-72473, JP-A-2000-65782, JP-A-2004-69547, and the like. Sensor ".

上流側空燃比センサ55は、図2に示したように、上流側空燃比センサ55の配設位置を流れる排ガスの空燃比(触媒43に流入するガスである「触媒流入ガス」の空燃比、検出上流側空燃比abyfs)に応じた出力値Vabyfsを出力する。出力値Vabyfsは触媒流入ガスの空燃比が大きくなるほど(即ち、触媒流入ガスの空燃比がリーン側の空燃比になるほど)増大する。   As shown in FIG. 2, the upstream air-fuel ratio sensor 55 is an air-fuel ratio of exhaust gas flowing through the position where the upstream air-fuel ratio sensor 55 is disposed (the air-fuel ratio of “catalyst inflow gas” which is a gas flowing into the catalyst 43, The output value Vabyfs corresponding to the detected upstream air-fuel ratio abyfs) is output. The output value Vabyfs increases as the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas increases (that is, as the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes leaner).

電気制御装置60は、図2に示した空燃比変換テーブル(マップ)Mapabyfsを記憶している。電気制御装置60は、出力値Vabyfsを空燃比変換テーブルMapabyfsに適用することにより、実際の上流側空燃比abyfsを検出する(検出上流側空燃比abyfsを取得する)ようになっている。   The electric control device 60 stores the air-fuel ratio conversion table (map) Mapabyfs shown in FIG. The electric control device 60 detects the actual upstream air-fuel ratio abyfs (obtains the detected upstream air-fuel ratio abyfs) by applying the output value Vabyfs to the air-fuel ratio conversion table Mapabyfs.

再び、図1を参照すると、下流側空燃比センサ56は、上流側触媒43と下流側触媒44との間の位置においてエキゾーストパイプ42(即ち、排気通路)に配設されている。下流側空燃比センサ56は、周知の濃淡電池型の酸素濃度センサ(Oセンサ)である。下流側空燃比センサ56は、下流側空燃比センサ56の配設位置を流れる排ガス(即ち、触媒43から流出するガスである「触媒流出ガス」)の空燃比(下流側空燃比afdown)に応じた出力値Voxsを出力するようになっている。 Referring again to FIG. 1, the downstream air-fuel ratio sensor 56 is disposed in the exhaust pipe 42 (that is, the exhaust passage) at a position between the upstream catalyst 43 and the downstream catalyst 44. The downstream air-fuel ratio sensor 56 is a well-known concentration cell type oxygen concentration sensor (O 2 sensor). The downstream air-fuel ratio sensor 56 is responsive to the air-fuel ratio (downstream air-fuel ratio afdown) of the exhaust gas flowing through the position where the downstream air-fuel ratio sensor 56 is disposed (that is, the “catalyst outflow gas” that is the gas flowing out from the catalyst 43). The output value Voxs is output.

下流側空燃比センサ56の出力値Voxsは、図3に示したように、触媒流出ガス(被検出ガス)の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比であって、触媒流出ガスの酸化平衡後のガスの酸素分圧が小さいとき最大出力値max(例えば、約0.9〜1.0V)となる。即ち、下流側空燃比センサ56は、触媒流出ガスに過剰の酸素が含まれていないときに最大出力値maxを出力する。   As shown in FIG. 3, the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is such that the air-fuel ratio of the catalyst outflow gas (detected gas) is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, When the oxygen partial pressure of the gas after oxidation equilibrium is small, the maximum output value max (for example, about 0.9 to 1.0 V) is obtained. That is, the downstream air-fuel ratio sensor 56 outputs the maximum output value max when the catalyst outflow gas does not contain excessive oxygen.

また、出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン側の空燃比であって、触媒流出ガスの酸化平衡後のガスの酸素分圧が大きいとき最小出力値min(例えば、約0〜0.1V)となる。即ち、下流側空燃比センサ56は触媒流出ガスに過剰の酸素が含まれているとき最小出力値minを出力する   The output value Voxs is the minimum output value min (for example, when the air-fuel ratio of the catalyst outflow gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and the oxygen partial pressure of the gas after oxidation equilibrium of the catalyst outflow gas is large) , About 0 to 0.1 V). That is, the downstream air-fuel ratio sensor 56 outputs the minimum output value min when the catalyst outflow gas contains excessive oxygen.

更に、この出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比からリーン側の空燃比へと変化する際に最大出力値maxから最小出力値minへと急激に減少する。逆に、出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン側の空燃比からリッチ側の空燃比へと変化する際に最小出力値minから最大出力値maxへと急激に増大する。なお、最小出力値minと最大出力値maxとの平均値は中央値Vmid(=(max+min)/2)と称呼される。中央値Vmidは理論空燃比相当電圧Vstとも称呼される。   Further, this output value Voxs is suddenly changed from the maximum output value max to the minimum output value min when the air-fuel ratio of the catalyst outflow gas changes from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio with respect to the stoichiometric air-fuel ratio. Decrease. Conversely, the output value Voxs is abruptly changed from the minimum output value min to the maximum output value max when the air-fuel ratio of the catalyst outflow gas changes from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio. Increase. The average value of the minimum output value min and the maximum output value max is referred to as a median value Vmid (= (max + min) / 2). Median value Vmid is also referred to as stoichiometric air-fuel ratio equivalent voltage Vst.

図1に示したアクセル開度センサ57は、運転者によって操作されるアクセルペダルAPの操作量を検出し、アクセルペダルAPの操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。   The accelerator opening sensor 57 shown in FIG. 1 detects the operation amount of the accelerator pedal AP operated by the driver, and outputs a signal indicating the operation amount Accp of the accelerator pedal AP.

電気制御装置60は、「CPU、ROM、RAM、バックアップRAM、並びに、ADコンバータを含むインターフェース等」からなる「周知のマイクロコンピュータ」を含む電子回路である。   The electric control device 60 is an electronic circuit including a “well-known microcomputer” including “an interface including a CPU, a ROM, a RAM, a backup RAM, and an AD converter”.

電気制御装置60が備えるバックアップRAMは、機関10を搭載した車両の図示しないイグニッション・キー・スイッチの位置(オフ位置、始動位置及びオン位置等の何れか)に関わらず、車両に搭載されたバッテリから電力の供給を受けるようになっている。バックアップRAMは、バッテリから電力の供給を受けている場合、CPUの指示に応じてデータを格納する(データが書き込まれる)とともに、そのデータを読み出し可能となるように保持(記憶)する。バックアップRAMは、バッテリが車両から取り外される等によりバッテリからの電力供給が遮断されると、データを保持することができない。即ち、それまでに保持していたデータが消失(破壊)される。   The backup RAM included in the electric control device 60 is a battery mounted on the vehicle regardless of the position of an ignition key switch (not shown) of the vehicle on which the engine 10 is mounted (any one of an off position, a start position, an on position, etc.). It is supposed to receive power supply from. When receiving power from the battery, the backup RAM stores data according to an instruction from the CPU (data is written) and holds (stores) the data so that the data can be read. The backup RAM cannot retain data when the power supply from the battery is interrupted, for example, when the battery is removed from the vehicle. In other words, the data held so far is lost (destroyed).

電気制御装置60のインターフェースは、前記センサ51〜57と接続され、CPUにセンサ51〜57からの信号を供給するようになっている。更に、そのインターフェースは、CPUの指示に応じて、各気筒の点火プラグ24、各気筒の燃料噴射弁25、吸気弁制御装置26、スロットル弁アクチュエータ34a及び絞り弁アクチュエータ45a等に指示信号(駆動信号)等を送出するようになっている。なお、電気制御装置60は、取得されたアクセルペダルの操作量Accpが大きくなるほどスロットル弁開度TAが大きくなるように、スロットル弁アクチュエータ34aに指示信号を送出するようになっている。   The interface of the electric control device 60 is connected to the sensors 51 to 57 so as to supply signals from the sensors 51 to 57 to the CPU. Further, in accordance with an instruction from the CPU, the interface sends an instruction signal (drive signal) to the ignition plug 24 of each cylinder, the fuel injection valve 25 of each cylinder, the intake valve control device 26, the throttle valve actuator 34a, the throttle valve actuator 45a, and the like. ) Etc. are sent out. The electric control device 60 sends an instruction signal to the throttle valve actuator 34a so that the throttle valve opening TA increases as the acquired accelerator pedal operation amount Accp increases.

(作動)
次に、本装置の実際の作動の詳細について説明する。
<燃料噴射制御>
CPUは、図4にフローチャートにより示した燃料噴射制御ルーチンを、任意の気筒のクランク角がその任意の気筒の吸気上死点前の所定クランク角度(例えば、BTDC90°CA)となる毎に、繰り返し実行するようになっている。従って、任意の気筒のクランク角度が上記所定クランク角度になると、CPUはステップ400から処理を開始し、ステップ410にてフューエルカットフラグXFCの値が「0」であるか否かを判定する。
(Operation)
Next, details of the actual operation of the apparatus will be described.
<Fuel injection control>
The CPU repeats the fuel injection control routine shown in the flowchart of FIG. 4 every time the crank angle of an arbitrary cylinder reaches a predetermined crank angle before the intake top dead center of the arbitrary cylinder (for example, BTDC 90 ° CA). It is supposed to run. Therefore, when the crank angle of any cylinder reaches the predetermined crank angle, the CPU starts the process from step 400, and determines whether or not the value of the fuel cut flag XFC is “0” in step 410.

フューエルカットフラグXFCの値は、図示しないフューエルカット条件判定ルーチンにより、フューエルカット条件(燃料供給遮断条件、フューエルカット開始条件)が成立したときに「1」に設定され、フューエルカットフラグXFCの値が「1」であるときにフューエルカット終了条件が成立すると「0」に設定される。フューエルカットフラグXFCの値は、イニシャルルーチンにおいて「0」に設定されるようになっている。イニシャルルーチンは、機関10が搭載された車両のイグニッション・キー・スイッチがオフからオンに変更されたときにCPUにより実行されるルーチンである。   The value of the fuel cut flag XFC is set to “1” when a fuel cut condition (fuel supply cutoff condition, fuel cut start condition) is satisfied by a fuel cut condition determination routine (not shown), and the value of the fuel cut flag XFC is If the fuel cut end condition is satisfied when it is “1”, it is set to “0”. The value of the fuel cut flag XFC is set to “0” in the initial routine. The initial routine is a routine executed by the CPU when the ignition key switch of the vehicle on which the engine 10 is mounted is changed from OFF to ON.

いま、フューエルカットフラグXFCの値が「0」であると仮定する。この場合、CPUはステップ410にて「Yes」と判定してステップ420に進み、テーブルMapMc(Ga,NE)に基づいて「今回の吸気行程を迎える気筒」に吸入される筒内吸入空気量Mc(k)を取得(推定・決定)する。今回の吸気行程を迎える気筒は「燃料噴射気筒」とも称呼される。Gaは、エアフローメータ51が計測している吸入空気量である。NEは、別途求められている機関回転速度である。筒内吸入空気量Mc(k)は、各気筒の吸気行程に対応されながらRAMに記憶されていく。なお、CPUは周知の「空気モデル」を用いて筒内吸入空気量Mc(k)を推定してもよい。   Assume that the value of the fuel cut flag XFC is “0”. In this case, the CPU makes a “Yes” determination at step 410 to proceed to step 420, where the in-cylinder intake air amount Mc that is drawn into the “cylinder that reaches the current intake stroke” based on the table MapMc (Ga, NE). (K) is acquired (estimated / determined). The cylinder that reaches this intake stroke is also referred to as a “fuel injection cylinder”. Ga is the intake air amount measured by the air flow meter 51. NE is an engine speed that is separately required. The in-cylinder intake air amount Mc (k) is stored in the RAM while corresponding to the intake stroke of each cylinder. The CPU may estimate the in-cylinder intake air amount Mc (k) using a known “air model”.

次に、CPUはステップ430に進み、サブフィードバック制御フラグXSFBの値が「1」であるか否かを判定する。サブフィードバック制御フラグXSFBの値は、サブフィードバック制御条件が成立しているときに「1」に設定され、サブフィードバック制御条件が不成立であるときに「0」に設定される。サブフィードバック制御条件は、以下の総ての条件が成立したときに成立し、以下の条件の少なくとも一つが不成立であるとき不成立となる。
(S1)メインフィードバック制御条件が成立している。
(S2)下流側空燃比センサ56が活性化している。
Next, the CPU proceeds to step 430 to determine whether or not the value of the sub feedback control flag XSFB is “1”. The value of the sub feedback control flag XSFB is set to “1” when the sub feedback control condition is satisfied, and is set to “0” when the sub feedback control condition is not satisfied. The sub-feedback control condition is satisfied when all of the following conditions are satisfied, and is not satisfied when at least one of the following conditions is not satisfied.
(S1) The main feedback control condition is satisfied.
(S2) The downstream air-fuel ratio sensor 56 is activated.

なお。メインフィードバック制御条件は以下の総ての条件が成立したときに成立し、以下の条件の少なくとも一つが不成立であるとき不成立となる。
(M1)上流側空燃比センサ55が活性化している。
(M2)機関の負荷(負荷率)KLが閾値KLth以下である。
(M3)フューエルカット中でない。
Note that. The main feedback control condition is satisfied when all of the following conditions are satisfied, and is not satisfied when at least one of the following conditions is not satisfied.
(M1) The upstream air-fuel ratio sensor 55 is activated.
(M2) The engine load (load factor) KL is less than or equal to the threshold KLth.
(M3) Fuel cut is not in progress.

負荷率KLは、KL=(Mc(k)/(ρ・L/4))・100%なる式により求められる。この式において、Mc(k)は筒内吸入空気量であり、ρは空気密度(単位は(g/l))、Lは機関10の排気量(単位は(l))、「4」は機関10の気筒数である。なお、機関の負荷として、負荷率KLに代え、アクセルペダル操作量Accpが用いられても良い。   The load factor KL is obtained by an equation of KL = (Mc (k) / (ρ · L / 4)) · 100%. In this equation, Mc (k) is the in-cylinder intake air amount, ρ is the air density (unit is (g / l)), L is the displacement of the engine 10 (unit is (l)), and “4” is The number of cylinders of the engine 10. Note that the accelerator pedal operation amount Accp may be used as the engine load instead of the load factor KL.

サブフィードバック制御条件が成立していないと、サブフィードバック制御フラグXSFBの値は「0」である。従って、この場合、CPUはステップ430にて「No」と判定してステップ440に進み、筒内吸入空気量Mc(k)を理論空燃比stoich(本例においては14.7)で除することにより、機関の空燃比を理論空燃比stoichに一致させるための基本燃料噴射量Fbを求める。換言すると、CPUは、目標空燃比abyfrを理論空燃比stoichに設定する。その後、CPUはステップ480に進む。   If the sub feedback control condition is not satisfied, the value of the sub feedback control flag XSFB is “0”. Therefore, in this case, the CPU makes a “No” determination at step 430 to proceed to step 440 to divide the in-cylinder intake air amount Mc (k) by the theoretical air-fuel ratio stoich (14.7 in this example). Thus, the basic fuel injection amount Fb for making the air-fuel ratio of the engine coincide with the stoichiometric air-fuel ratio stoich is obtained. In other words, the CPU sets the target air-fuel ratio abyfr to the stoichiometric air-fuel ratio stoich. Thereafter, the CPU proceeds to step 480.

これに対し、CPUがステップ430の処理を実行する時点において、サブフィードバック制御条件が成立していると、サブフィードバック制御フラグXSFBの値は「1」である。従って、この場合、CPUはステップ430にて「Yes」と判定してステップ450に進み、リッチ要求フラグXRichreqの値が「1」であるか否かを判定する。リッチ要求フラグXRichreqの値は上述したイニシャルルーチンにおいて「1」に設定されるようになっている。   On the other hand, if the sub feedback control condition is satisfied at the time when the CPU executes the process of step 430, the value of the sub feedback control flag XSFB is “1”. Accordingly, in this case, the CPU makes a “Yes” determination at step 430 to proceed to step 450 to determine whether or not the value of the rich request flag XRichreq is “1”. The value of the rich request flag XRichreq is set to “1” in the above-described initial routine.

更に、リッチ要求フラグXRichreqの値は、図5のルーチンにより設定される。即ち、CPUは、所定時間が経過する毎に図5にフローチャートにより示した「触媒状態判定ルーチン(空燃比要求判定ルーチン)」を実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、CPUは図5のステップ500から処理を開始してステップ510に進み、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが理論空燃比相当電圧Vstよりも小さいか否かを判定する。換言すると、CPUは出力値Voxsにより示される空燃比(下流側空燃比)が理論空燃比stoichよりも大きい(リーンな)空燃比であるか否かを判定する。   Further, the value of the rich request flag XRichreq is set by the routine of FIG. That is, the CPU executes the “catalyst state determination routine (air-fuel ratio request determination routine)” shown in the flowchart of FIG. 5 every time a predetermined time elapses. Accordingly, when the predetermined timing comes, the CPU starts the process from step 500 in FIG. 5 and proceeds to step 510 to determine whether or not the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is smaller than the theoretical air-fuel ratio equivalent voltage Vst. judge. In other words, the CPU determines whether or not the air-fuel ratio (downstream air-fuel ratio) indicated by the output value Voxs is larger (lean) than the stoichiometric air-fuel ratio stoich.

そして、CPUは、出力値Voxsが理論空燃比相当電圧Vstよりも小さい場合、触媒43の状態が酸素過剰状態(リーン状態)であると判定し、よって、リッチ要求が発生していると判定する。即ち、出力値Voxsが理論空燃比相当電圧Vstよりも小さい場合、CPUは、ステップ510にて「Yes」と判定してステップ520に進み、リッチ要求フラグXRichreqの値を「1」に設定し、その後、ステップ595に進んで本ルーチンを一旦終了する。   When the output value Voxs is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio equivalent voltage Vst, the CPU determines that the state of the catalyst 43 is an oxygen excess state (lean state), and thus determines that a rich request has occurred. . That is, when the output value Voxs is smaller than the theoretical air-fuel ratio equivalent voltage Vst, the CPU makes a “Yes” determination at step 510 to proceed to step 520, sets the value of the rich request flag XRichreq to “1”, Thereafter, the routine proceeds to step 595, where the present routine is temporarily terminated.

これに対し、CPUは、出力値Voxsが理論空燃比相当電圧Vst以上である場合、触媒43の状態が酸素不足状態(リッチ状態)であると判定し、よって、リーン要求が発生していると判定する。即ち、出力値Voxsが理論空燃比相当電圧Vst以上である場合、CPUは、ステップ510にて「No」と判定してステップ530に進み、リッチ要求フラグXRichreqの値を「0」に設定し、その後、ステップ595に進んで本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, when the output value Voxs is equal to or higher than the theoretical air-fuel ratio equivalent voltage Vst, the CPU determines that the state of the catalyst 43 is in an oxygen-deficient state (rich state), and accordingly, a lean request is generated. judge. That is, when the output value Voxs is equal to or higher than the theoretical air-fuel ratio equivalent voltage Vst, the CPU makes a “No” determination at step 510 to proceed to step 530 to set the value of the rich request flag XRichreq to “0”. Thereafter, the routine proceeds to step 595, where the present routine is temporarily terminated.

このように、リッチ要求フラグXRichreqの値は、触媒43の状態が酸素過剰状態である(触媒43にリッチ空燃比の排ガスを流入すべき状態にある)ときに「1」に設定され、触媒43の状態が酸素不足状態である(触媒43にリーン空燃比の排ガスを流入すべき状態にある)とき「0」に設定される。   As described above, the value of the rich request flag XRichreq is set to “1” when the state of the catalyst 43 is in an excessive oxygen state (a state in which exhaust gas having a rich air-fuel ratio should flow into the catalyst 43). Is an oxygen-deficient state (a state in which a lean air-fuel ratio exhaust gas should flow into the catalyst 43).

リッチ要求フラグXRichreqの値が「1」に設定されている場合、CPUは図4のステップ450にて「Yes」と判定してステップ460に進み、筒内吸入空気量Mc(k)を所定リッチ空燃比afRich(本例においては14.2)で除することにより、機関の空燃比を所定リッチ空燃比afRichに一致させるための基本燃料噴射量Fbを求める。換言すると、CPUは、目標空燃比abyfrを所定リッチ空燃比afRichに設定する。所定リッチ空燃比afRichは理論空燃比よりも小さい。その後、CPUはステップ480に進む。   When the value of the rich request flag XRichreq is set to “1”, the CPU makes a “Yes” determination at step 450 in FIG. 4 and proceeds to step 460 to set the in-cylinder intake air amount Mc (k) to a predetermined rich value. By dividing by the air-fuel ratio afRich (14.2 in this example), the basic fuel injection amount Fb for making the engine air-fuel ratio coincide with the predetermined rich air-fuel ratio afRich is obtained. In other words, the CPU sets the target air-fuel ratio abyfr to the predetermined rich air-fuel ratio afRich. The predetermined rich air-fuel ratio afRich is smaller than the theoretical air-fuel ratio. Thereafter, the CPU proceeds to step 480.

これに対し、リッチ要求フラグXRichreqの値が「0」に設定されている場合、CPUは図4のステップ450にて「No」と判定してステップ470に進み、筒内吸入空気量Mc(k)を所定リーン空燃比afLean(本例においては15.2)で除することにより、機関の空燃比を所定リーン空燃比afLeanに一致させるための基本燃料噴射量Fbを求める。換言すると、CPUは、目標空燃比abyfrを所定リーン空燃比afLeanに設定する。所定リーン空燃比afLeanは理論空燃比よりも大きい。その後、CPUはステップ480に進む。   On the other hand, if the value of the rich request flag XRichreq is set to “0”, the CPU makes a “No” determination at step 450 in FIG. 4 to proceed to step 470, where the in-cylinder intake air amount Mc (k ) Is divided by a predetermined lean air-fuel ratio afLean (15.2 in this example) to obtain a basic fuel injection amount Fb for making the air-fuel ratio of the engine coincide with the predetermined lean air-fuel ratio afLean. In other words, the CPU sets the target air-fuel ratio abyfr to the predetermined lean air-fuel ratio afLean. The predetermined lean air-fuel ratio afLean is larger than the theoretical air-fuel ratio. Thereafter, the CPU proceeds to step 480.

CPUは、ステップ480に進んだとき、ステップ440、ステップ460及びステップ470の何れかのステップにて算出された基本燃料噴射量Fbにメインフィードバック量KFmainを乗じる(基本燃料噴射量Fbをメインフィードバック量KFmainにより補正する)ことによって指示燃料噴射量Fiを算出する。   When the CPU proceeds to step 480, the CPU multiplies the basic fuel injection amount Fb calculated in any one of steps 440, 460, and 470 by the main feedback amount KFmain (the basic fuel injection amount Fb is used as the main feedback amount). The commanded fuel injection amount Fi is calculated by correcting with KFmain.

メインフィードバック量KFmainは、上述したメインフィードバック制御条件が成立しているとき、上流側空燃比センサ55の出力値Vabyfsに基づいて決定される。より具体的に述べると、メインフィードバック量KFmainは、以下のようにして決定される。   The main feedback amount KFmain is determined based on the output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 55 when the main feedback control condition described above is satisfied. More specifically, the main feedback amount KFmain is determined as follows.

(1)サブフィードバック制御フラグXSFBの値が「0」である場合(即ち、基本燃料噴射量Fbが、筒内吸入空気量Mc(k)を理論空燃比stoichにより除した値である場合)、メインフィードバック量KFmainは、上流側空燃比センサ55の出力値Vabyfsにより表される上流側空燃比abyfsが理論空燃比stoichよりも小さい(リッチである)とき減少させられ、上流側空燃比abyfsが理論空燃比stoichよりも大きい(リーンである)とき増大させられる。   (1) When the value of the sub feedback control flag XSFB is “0” (that is, when the basic fuel injection amount Fb is a value obtained by dividing the in-cylinder intake air amount Mc (k) by the stoichiometric air-fuel ratio stoich). The main feedback amount KFmain is decreased when the upstream air-fuel ratio abyfs expressed by the output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 55 is smaller (rich) than the stoichiometric air-fuel ratio stoich, and the upstream air-fuel ratio abyfs is theoretically decreased. Increased when air-fuel ratio is greater than stoich (lean).

(2)サブフィードバック制御フラグXSFBの値が「1」であり、且つ、リッチ要求フラグXRichreqの値が「1」である場合(即ち、基本燃料噴射量Fbが、筒内吸入空気量Mc(k)を所定リッチ空燃比afRichにより除した値である場合)、メインフィードバック量KFmainは、上流側空燃比abyfsが所定リッチ空燃比afRichよりも小さい(リッチである)とき減少させられ、上流側空燃比abyfsが所定リッチ空燃比afRichよりも大きい(リーンである)とき増大させられる。   (2) When the value of the sub feedback control flag XSFB is “1” and the value of the rich request flag XRichreq is “1” (that is, the basic fuel injection amount Fb is the in-cylinder intake air amount Mc (k ) Is divided by the predetermined rich air-fuel ratio afRich), the main feedback amount KFmain is decreased when the upstream air-fuel ratio abyfs is smaller (rich) than the predetermined rich air-fuel ratio afRich, and the upstream air-fuel ratio Increased when abyfs is greater (lean) than the predetermined rich air-fuel ratio afRich.

(3)サブフィードバック制御フラグXSFBの値が「1」であり、且つ、リッチ要求フラグXRichreqの値が「0」である場合(即ち、基本燃料噴射量Fbが、筒内吸入空気量Mc(k)を所定リーン空燃比afLeanした値である場合)、メインフィードバック量KFmainは、上流側空燃比abyfsが所定リーン空燃比afLeanよりも小さい(リッチである)とき減少させられ、上流側空燃比abyfsが所定リーン空燃比afLeanよりも大きい(リーンである)とき増大させられる。   (3) When the value of the sub feedback control flag XSFB is “1” and the value of the rich request flag XRichreq is “0” (that is, the basic fuel injection amount Fb is the in-cylinder intake air amount Mc (k The main feedback amount KFmain is decreased when the upstream air-fuel ratio abyfs is smaller (rich) than the predetermined lean air-fuel ratio afLean, and the upstream air-fuel ratio abyfs is It is increased when it is larger than the predetermined lean air-fuel ratio afLean (is lean).

(4)メインフィードバック制御条件が不成立であるとき、メインフィードバック量KFmainは「1」に設定される。
このように、メインフィードバック量KFmain、実際の上流側空燃比abyfsが目標空燃比abyfrよりも小さいとき減少され、実際の上流側空燃比abyfsが目標空燃比abyfrよりも大きいとき増大される。
(4) When the main feedback control condition is not satisfied, the main feedback amount KFmain is set to “1”.
Thus, the main feedback amount KFmain is decreased when the actual upstream air-fuel ratio abyfs is smaller than the target air-fuel ratio abyfr, and is increased when the actual upstream air-fuel ratio abyfs is larger than the target air-fuel ratio abyfr.

次に、CPUはステップ490に進み、指示燃料噴射量Fiの燃料が燃料噴射気筒に対する燃料噴射弁25から噴射されるように、その燃料噴射弁25に対して燃料の噴射指示を行う。その後、CPUはステップ495に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU proceeds to step 490, and instructs the fuel injection valve 25 to inject fuel so that the fuel of the indicated fuel injection amount Fi is injected from the fuel injection valve 25 for the fuel injection cylinder. Thereafter, the CPU proceeds to step 495 to end the present routine tentatively.

一方、CPUがステップ410の処理を行う時点において、フューエルカットフラグXFCの値が「1」であると、CPUはそのステップ410にて「No」と判定し、ステップ495に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。よって、ステップ490の処理が実行されないので、フューエルカット運転が実行される。   On the other hand, if the value of the fuel cut flag XFC is “1” at the time when the CPU performs the process of step 410, the CPU makes a “No” determination at step 410 and proceeds directly to step 495 to execute this routine. Exit once. Therefore, since the process of step 490 is not executed, the fuel cut operation is executed.

更に、CPUは、所定時間が経過する毎に図6にフローチャートにより示した「絞り弁制御ルーチン(1)」を実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、CPUは図6のステップ600から処理を開始してステップ610に進み、吸入空気量Gaを読み込む。   Further, the CPU executes the “throttle valve control routine (1)” shown by the flowchart in FIG. 6 every time a predetermined time elapses. Therefore, at the predetermined timing, the CPU starts the process from step 600 in FIG. 6 and proceeds to step 610 to read the intake air amount Ga.

次に、CPUはステップ620に進み、ステップ610にて読み込んだ「現時点の吸入空気量Ga」から「所定時間前(前回)の吸入空気量Gaold」を減じた値ΔGaを算出する。値ΔGaは「吸入空気変化量ΔGa、又は、吸入空気増加量ΔGa」とも称呼される。次いで、CPUはステップ630に進み、ステップ610にて読み込んだ「現時点の吸入空気量Ga」を「所定時間前(前回)の吸入空気量Gaold」として格納する。   Next, the CPU proceeds to step 620 to calculate a value ΔGa obtained by subtracting “the intake air amount Gaold of a predetermined time before (previous)” from the “current intake air amount Ga” read in step 610. The value ΔGa is also referred to as “intake air change amount ΔGa or intake air increase amount ΔGa”. Next, the CPU proceeds to step 630 to store “the current intake air amount Ga” read in step 610 as “the intake air amount Gaold before (previous) a predetermined time”.

次に、CPUはステップ640に進み、絞り弁制御実行フラグXCの値が「0」であるか否かを判定する。絞り弁制御実行フラグXCの値は上述したイニシャルルーチンにおいて「0」に設定されるようになっている。従って、ここでは、絞り弁制御実行フラグXCの値が「0」であると仮定する。   Next, the CPU proceeds to step 640 to determine whether or not the value of the throttle valve control execution flag XC is “0”. The value of the throttle valve control execution flag XC is set to “0” in the above-described initial routine. Therefore, it is assumed here that the value of the throttle valve control execution flag XC is “0”.

この場合、CPUはステップ640にて「Yes」と判定してステップ650に進み、吸入空気変化量ΔGaが吸入空気変化量閾値ΔGathよりも大きいか否かを判定する。このとき、吸入空気変化量ΔGaが吸入空気変化量閾値ΔGath以下であると仮定する。この場合、CPUはステップ650にて「No」と判定し、ステップ695に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。よって、絞り弁制御実行フラグXCの値は「0」に維持される。   In this case, the CPU makes a “Yes” determination at step 640 to proceed to step 650 to determine whether or not the intake air change amount ΔGa is larger than the intake air change amount threshold value ΔGath. At this time, it is assumed that the intake air change amount ΔGa is equal to or less than the intake air change amount threshold value ΔGath. In this case, the CPU makes a “No” determination at step 650 to directly proceed to step 695 to end the present routine tentatively. Therefore, the value of the throttle valve control execution flag XC is maintained at “0”.

更に、CPUは、所定時間が経過する毎に図7にフローチャートにより示した「絞り弁制御ルーチン(2)」を実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、CPUは図7のステップ700から処理を開始してステップ710に進み、絞り弁制御実行フラグXCの値が「1」であるか否かを判定する。   Furthermore, the CPU executes the “throttle valve control routine (2)” shown by the flowchart in FIG. 7 every time a predetermined time elapses. Therefore, when the predetermined timing comes, the CPU starts the process from step 700 of FIG. 7 and proceeds to step 710 to determine whether or not the value of the throttle valve control execution flag XC is “1”.

現時点において、絞り弁制御実行フラグXCの値は「0」に維持されている。従って、CPUはステップ705にて「No」と判定し、ステップ795に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。   At the present time, the value of the throttle valve control execution flag XC is maintained at “0”. Accordingly, the CPU makes a “No” determination at step 705 to directly proceed to step 795 to end the present routine tentatively.

かかる状態において、加速操作が行われ、吸入空気変化量ΔGaが吸入空気変化量閾値ΔGathよりも大きくなると、CPUは図6のステップ650にて「Yes」と判定してステップ660に進む。そして、CPUは、ステップ660にて絞り弁制御実行フラグXCの値を「1」に設定し、ステップ670に進んで加速後時間カウンタCCLの値を「0」に設定する。その後、CPUはステップ695に進んで本ルーチンを一旦終了する。   In this state, when the acceleration operation is performed and the intake air change amount ΔGa becomes larger than the intake air change amount threshold value ΔGath, the CPU determines “Yes” in step 650 of FIG. 6 and proceeds to step 660. In step 660, the CPU sets the value of the throttle valve control execution flag XC to “1”, proceeds to step 670, and sets the value of the post-acceleration time counter CCL to “0”. Thereafter, the CPU proceeds to step 695 to end the present routine tentatively.

この状態において、CPUが図7のステップ705に進むと、CPUはそのステップ705にて「Yes」と判定してステップ710に進み、加速後時間カウンタCCLの値を「1」だけ増大する。次に、CPUはステップ715に進み、加速後時間カウンタCCLの値がカウンタ閾値CCLth以下であるか否かを判定する。カウンタ閾値CCLthは「2」以上の所定値に設定されている。   In this state, when the CPU proceeds to step 705 in FIG. 7, the CPU makes a “Yes” determination at step 705 to proceed to step 710, and increases the value of the post-acceleration time counter CCL by “1”. Next, the CPU proceeds to step 715 to determine whether or not the value of the post-acceleration time counter CCL is equal to or less than the counter threshold value CCLth. The counter threshold CCLth is set to a predetermined value of “2” or more.

現時点は、加速後時間カウンタCCLの値が「0」から「1」だけ増大された直後である。従って、CPUはステップ715にて「Yes」と判定してステップ720に進み、吸入空気量Gaに基づいて排ガス輸送遅れ時間tdを算出する。排ガス輸送遅れ時間tdは、吸入空気量Gaが大きいほど小さくなるように算出される。   The present time is immediately after the value of the post-acceleration time counter CCL is increased from “0” by “1”. Therefore, the CPU makes a “Yes” determination at step 715 to proceed to step 720 to calculate the exhaust gas transport delay time td based on the intake air amount Ga. The exhaust gas transport delay time td is calculated so as to decrease as the intake air amount Ga increases.

次に、CPUはステップ725に進み、排ガス輸送遅れ時間tdに基づいて絞り弁45の絞り量CLOSEを決定する。より具体的に述べると、CPUは、排ガス輸送遅れ時間tdが所定時間tdth以下のとき、絞り量CLOSEを「0」に設定する。更に、CPUは、排ガス輸送遅れ時間tdが所定時間tdth以上であるとき、排ガス輸送遅れ時間tdが大きくなるほど絞り量CLOSEが大きくなるように、絞り量CLOSEを決定する。なお、絞り量CLOSEが大きいほど、絞り弁45は大きい角度だけ回転させられ、それにより、エキゾーストパイプ42が形成する排気通路の流路断面積がより小さくなる。但し、絞り量CLOSEが最大絞り量CLmaxに一致した場合であっても、エキゾーストパイプ42が形成する排気通路の流路断面積は「0」にはならない。   Next, the CPU proceeds to step 725 to determine the throttle amount CLOSE of the throttle valve 45 based on the exhaust gas transport delay time td. More specifically, the CPU sets the throttle amount CLOSE to “0” when the exhaust gas transport delay time td is equal to or shorter than the predetermined time tdth. Further, the CPU determines the throttle amount CLOSE so that when the exhaust gas transport delay time td is equal to or longer than the predetermined time tdth, the throttle amount CLOSE increases as the exhaust gas transport delay time td increases. The larger the throttle amount CLOSE, the more the throttle valve 45 is rotated by a larger angle, so that the cross-sectional area of the exhaust passage formed by the exhaust pipe 42 becomes smaller. However, even if the throttle amount CLOSE matches the maximum throttle amount CLmax, the flow passage cross-sectional area of the exhaust passage formed by the exhaust pipe 42 does not become “0”.

次に、CPUはステップ730に進み、絞り弁45を絞り量CLOSEに応じた角度だけ回転させるように絞り弁アクチュエータ45aに指示信号を送出し、それによって、エキゾーストパイプ42が形成する排気通路の流路断面積を変更する。その後、CPUはステップ795に進み、本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU proceeds to step 730 and sends an instruction signal to the throttle valve actuator 45a so as to rotate the throttle valve 45 by an angle corresponding to the throttle amount CLOSE, thereby causing the flow of the exhaust passage formed by the exhaust pipe 42 to flow. Change the road cross-sectional area. Thereafter, the CPU proceeds to step 795 to end the present routine tentatively.

この状態において、CPUが図6のステップ640に進むと、CPUはそのステップ640にて「No」と判定し、ステップ695に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。更に、この状態において、CPUが図7のステップ705に進むと、CPUはそのステップ705にて「Yes」と判定してステップ710及びステップ715に進む。従って、加速後時間カウンタCCLの値がカウンタ閾値CCLthよりも大きくなるまで、ステップ720乃至ステップ730の処理が繰り返し実行される。   When the CPU proceeds to step 640 in FIG. 6 in this state, the CPU makes a “No” determination at step 640 to directly proceed to step 695 to end the present routine tentatively. Further, in this state, when the CPU proceeds to step 705 in FIG. 7, the CPU makes a “Yes” determination at step 705 to proceed to step 710 and step 715. Accordingly, the processing from step 720 to step 730 is repeatedly executed until the value of the post-acceleration time counter CCL becomes larger than the counter threshold CCLth.

その後、加速後時間カウンタCCLの値がカウンタ閾値CCLthよりも大きくなると、CPUはステップ715にて「No」と判定してステップ735に進み、絞り量CLOSEを一定量dCだけ小さくする。次に、CPUはステップ740に進み、絞り量CLOSEが「0」以下であるか否かを判定する。このとき、絞り量CLOSEが「0」より大きいと、CPUはステップ740にて「No」と判定し、ステップ730に直接進む。   Thereafter, when the value of the post-acceleration time counter CCL becomes larger than the counter threshold CCLth, the CPU makes a “No” determination at step 715 to proceed to step 735 to decrease the aperture amount CLOSE by a certain amount dC. Next, the CPU proceeds to step 740 to determine whether or not the aperture amount CLOSE is “0” or less. At this time, if the aperture amount CLOSE is larger than “0”, the CPU makes a “No” determination at step 740 to directly proceed to step 730.

これに対し、CPUがステップ740の処理を実行する時点において、絞り量CLOSEが「0」以下であると、CPUはそのステップ740にて「Yes」と判定してステップ745に進み、絞り量CLOSEを「0」に設定する。更に、CPUはステップ750に進み、絞り弁制御実行フラグXCの値を「0」に設定する。その後、CPUはステップ730に進む。   On the other hand, if the aperture amount CLOSE is equal to or less than “0” at the time when the CPU executes the process of step 740, the CPU makes a “Yes” determination at step 740 to proceed to step 745, and the aperture amount CLOSE. Is set to “0”. Further, the CPU proceeds to step 750 to set the value of the throttle valve control execution flag XC to “0”. Thereafter, the CPU proceeds to step 730.

以上、説明したように、第1装置は、
下流側空燃比センサ56の出力値Voxsに基づいて、「触媒43に理論空燃比よりも小さい空燃比の排ガスを供給すべきリッチ要求」及び「触媒43に理論空燃比よりも大きい空燃比の排ガスを供給すべきリーン要求」のうちの何れの空燃比要求が発生しているかを判定するとともに(図5のルーチンを参照。)、前記判定された空燃比要求に応じた空燃比の排ガスが前記触媒に流入するように、機関10に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段(図4のステップ450乃至490を参照。)と、
機関10の排気通路の下流側空燃比センサ56よりも下流に配設されるとともに前記排気通路の流路断面積を指示信号に応じて変更可能に構成された絞り弁(45、45a)と、
所定の条件が成立したときに前記絞り弁を作動させる指示信号を前記絞り弁に送出する絞り弁開度制御手段(図6及び図7のルーチンを参照。)と、
を備える。
As described above, the first device is
Based on the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56, “a rich request to supply exhaust gas having an air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio to the catalyst 43” and “exhaust gas having an air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio to the catalyst 43 It is determined which air-fuel ratio request among the "lean requests to supply" is generated (see the routine of FIG. 5), and the exhaust gas of the air-fuel ratio corresponding to the determined air-fuel ratio request is Air-fuel ratio control means (see steps 450 to 490 in FIG. 4) for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine 10 so as to flow into the catalyst;
A throttle valve (45, 45a) disposed downstream of the air-fuel ratio sensor 56 on the downstream side of the exhaust passage of the engine 10 and configured to be able to change the cross-sectional area of the exhaust passage according to an instruction signal;
Throttle valve opening control means (see the routines of FIGS. 6 and 7) for sending an instruction signal for operating the throttle valve to the throttle valve when a predetermined condition is satisfied;
Is provided.

更に、前記絞り弁開度制御手段は、
前記機関の吸入空気量の単位時間あたりの増加量(吸入空気変化量ΔGa)が所定量(吸入空気変化量閾値ΔGath)以上となったとき前記排気通路の流路断面積が小さくなるように前記絞り弁を作動させる指示信号を前記絞り弁に送出するように構成されている(図6のステップ650及びステップ660、及び、図7のステップ705での「Yes」との判定を参照。)。更に、前記絞り弁開度制御手段は、吸入空気変化量ΔGaが吸入空気変化量閾値ΔGath以上となった時点から所定の時間が経過するまで、前記絞り弁を作動させる指示信号を前記絞り弁に送出するように構成されている(図7のステップ715乃至ステップ750を参照。)。
Further, the throttle valve opening control means includes:
When the increase amount (intake air change amount ΔGa) per unit time of the intake air amount of the engine exceeds a predetermined amount (intake air change amount threshold value ΔGath), the flow passage cross-sectional area of the exhaust passage is reduced. An instruction signal for operating the throttle valve is sent to the throttle valve (see Steps 650 and 660 in FIG. 6 and “Yes” determination in Step 705 in FIG. 7). Further, the throttle valve opening control means sends an instruction signal for operating the throttle valve to the throttle valve until a predetermined time elapses after the intake air change amount ΔGa becomes equal to or greater than the intake air change amount threshold value ΔGath. It is configured to send (see step 715 to step 750 in FIG. 7).

この結果、リーン要求が発生している場合に吸入空気量Gaが急増し、多量のNOxが触媒43の上流の排気通路内に排出された場合、触媒43(及び下流側触媒44)内に排ガスを長時間滞留させることができる。従って、排ガス中のNOxが触媒43(及び下流側触媒44)内においてより浄化されるので、NOxの大気中への放出量を低減することができる。   As a result, when the lean request is generated, the intake air amount Ga increases rapidly, and when a large amount of NOx is exhausted into the exhaust passage upstream of the catalyst 43, the exhaust gas enters the catalyst 43 (and the downstream catalyst 44). Can be retained for a long time. Therefore, since NOx in the exhaust gas is further purified in the catalyst 43 (and the downstream catalyst 44), the amount of NOx released into the atmosphere can be reduced.

或いは、リッチ要求が発生している場合に吸入空気量Gaが急増し、多量の未燃物が触媒43の上流の排気通路内に排出された場合、触媒43(及び下流側触媒44)内に排ガスを長時間滞留させることができる。従って、排ガス中の未燃物が触媒43(及び下流側触媒44)内においてより浄化されるので、未燃物の大気中への放出量を低減することができる。   Alternatively, when the rich request is generated, the intake air amount Ga increases rapidly, and when a large amount of unburned matter is discharged into the exhaust passage upstream of the catalyst 43, the catalyst 43 (and the downstream catalyst 44) enters. The exhaust gas can be retained for a long time. Therefore, the unburned matter in the exhaust gas is further purified in the catalyst 43 (and the downstream catalyst 44), so the amount of unburned matter released into the atmosphere can be reduced.

なお、CPUは、図6のステップ650とステップ660との間に、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが理論空燃比相当電圧Vstよりも大きいか否かを判定するステップ、及び、リッチ要求フラグXRichreqが「0」であるか否かを判定するステップ、の何れかを追加してもよい。この場合、CPUは、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが理論空燃比相当電圧Vstよりも大きいとき(即ち、リーン要求が発生しているとき)ステップ660に進み、出力値Voxsが理論空燃比相当電圧Vst以下であるとき(リッチ要求が発生しているとき)ステップ695に直接進むように構成される。これによれば、NOxが排出される可能性が高い場合にのみ、絞り弁45が閉じられるので、NOxの排出量を低減することができる。   The CPU determines whether or not the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is greater than the theoretical air-fuel ratio equivalent voltage Vst between step 650 and step 660 of FIG. Any of the steps of determining whether or not the flag XRichreq is “0” may be added. In this case, the CPU proceeds to step 660 when the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is larger than the theoretical air-fuel ratio equivalent voltage Vst (that is, when a lean request is generated), and the output value Voxs is the theoretical air-fuel ratio. When it is equal to or lower than the fuel ratio equivalent voltage Vst (when a rich request is generated), the process proceeds directly to step 695. According to this, the throttle valve 45 is closed only when there is a high possibility that NOx will be discharged, so the amount of NOx discharged can be reduced.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る排ガス浄化装置(以下、「第2装置」とも称呼する。)について説明する。第2装置は、CPUが「図6及び図7」に代わる「図8及び図9」にフローチャートにより示した「絞り弁制御ルーチン(1)及び(2)」を実行するようになっている点のみにおいて、第1装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明する。なお、図8及び図9に示したルーチンのステップのうち、既に説明したステップと同一の処理を行うステップには、そのようなステップに付された符号と同一の符合が付されている。
Second Embodiment
Next, an exhaust gas purification apparatus (hereinafter also referred to as “second apparatus”) according to a second embodiment of the present invention will be described. The second device is such that the CPU executes “throttle valve control routines (1) and (2)” shown in the flowcharts in “FIGS. 8 and 9” instead of “FIGS. 6 and 7”. Only in the first device. Therefore, hereinafter, this difference will be mainly described. Of the steps of the routines shown in FIGS. 8 and 9, steps that perform the same processing as the steps already described are assigned the same reference numerals as those given to those steps.

図8に示したルーチンは、ステップ670の次にステップ810が追加されている点のみにおいて図6に示したルーチンと相違する。即ち、CPUはステップ670の処理を終了するとステップ810に進み、吸入空気量Gaに基づいてカウンタ閾値CCLthを算出する。カウンタ閾値CCLthは、吸入空気量Gaが大きいほど小さくなるように決定される。換言すると、カウンタ閾値CCLthは、「吸入空気変化量ΔGaが吸入空気変化量閾値ΔGathよりも大きくなった時点」からカウンタ閾値CCLthに相当する時間が経過したとき、吸入空気急増時における空燃比要求とは反対の空燃比要求が発生するであろう値となるように設定されている。   The routine shown in FIG. 8 differs from the routine shown in FIG. 6 only in that step 810 is added after step 670. That is, when the CPU ends the process of step 670, the process proceeds to step 810, and calculates the counter threshold value CCLth based on the intake air amount Ga. The counter threshold CCLth is determined so as to decrease as the intake air amount Ga increases. In other words, the counter threshold CCLth is equal to the air-fuel ratio request at the time of sudden increase in intake air when a time corresponding to the counter threshold CCLth has elapsed from “when the intake air change amount ΔGa becomes larger than the intake air change amount threshold ΔGath”. Is set to a value at which an opposite air-fuel ratio requirement will occur.

即ち、「吸入空気変化量ΔGaが吸入空気変化量閾値ΔGathよりも大きくなった時点」において、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが理論空燃比相当電圧Vstよりも大きい場合(リーン要求が発生している場合)、「吸入空気変化量ΔGaが吸入空気変化量閾値ΔGathよりも大きくなった時点」からカウンタ閾値CCLthに相当する時間が経過すると出力値Voxsは理論空燃比相当電圧Vstよりも小さくなる(リッチ要求が発生する)。同様に、「吸入空気変化量ΔGaが吸入空気変化量閾値ΔGathよりも大きくなった時点」において、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが理論空燃比相当電圧Vstよりも小さい場合(リッチ要求が発生している場合)、「吸入空気変化量ΔGaが吸入空気変化量閾値ΔGathよりも大きくなった時点」からカウンタ閾値CCLthに相当する時間が経過すると出力値Voxsは理論空燃比相当電圧Vstよりも大きくなる(リーン要求が発生する)。その後、CPUはステップ895に進み、本ルーチンを一旦終了する。   In other words, when the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is greater than the theoretical air-fuel ratio equivalent voltage Vst at “when the intake air change amount ΔGa becomes larger than the intake air change amount threshold value ΔGath” (a lean request is generated). When the time corresponding to the counter threshold CCLth elapses from “when the intake air change amount ΔGa becomes larger than the intake air change amount threshold value ΔGath”, the output value Voxs becomes smaller than the theoretical air-fuel ratio equivalent voltage Vst. (Rich request occurs) Similarly, when the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio equivalent voltage Vst at “when the intake air change amount ΔGa becomes larger than the intake air change amount threshold value ΔGath” (the rich request is When the time corresponding to the counter threshold value CCLth has elapsed from “when the intake air change amount ΔGa becomes larger than the intake air change amount threshold value ΔGath”, the output value Voxs becomes lower than the theoretical air-fuel ratio equivalent voltage Vst. It becomes large (a lean request occurs). Thereafter, the CPU proceeds to step 895 to end the present routine tentatively.

図9に示したルーチンは、図7のステップ720及びステップ725を、ステップ910乃至ステップ930に置換した点のみにおいて図7に示したルーチンと相違する。即ち、CPUはステップ715にて「Yes」と判定するとステップ910に進み、絞り量CLOSEを一定量dCだけ大きくする。次に、CPUはステップ920に進み、絞り量CLOSEが最大絞り量CLmax以上であるか否かを判定する。このとき、絞り量CLOSEが最大絞り量CLmax未満であると、CPUはステップ920にて「No」と判定し、ステップ730に直接進む。   The routine shown in FIG. 9 is different from the routine shown in FIG. 7 only in that Steps 720 and 725 in FIG. 7 are replaced with Steps 910 to 930. That is, if the CPU makes a “Yes” determination at step 715, the CPU proceeds to step 910 to increase the aperture amount CLOSE by a fixed amount dC. Next, the CPU proceeds to step 920 to determine whether or not the aperture amount CLOSE is greater than or equal to the maximum aperture amount CLmax. At this time, if the aperture amount CLOSE is less than the maximum aperture amount CLmax, the CPU makes a “No” determination at step 920 to directly proceed to step 730.

これに対し、CPUがステップ920の処理を実行する時点において、絞り量CLOSEが最大絞り量CLmax以上であると、CPUはそのステップ920にて「Yes」と判定してステップ930に進み、絞り量CLOSEを最大絞り量CLmaxに設定する。その後、CPUはステップ730に進む。   On the other hand, when the CPU executes the process of step 920, if the aperture amount CLOSE is equal to or larger than the maximum aperture amount CLmax, the CPU makes a “Yes” determination at step 920 to proceed to step 930, and the aperture amount CLOSE is set to the maximum aperture amount CLmax. Thereafter, the CPU proceeds to step 730.

この結果、絞り量CLOSEは、「吸入空気変化量ΔGaが吸入空気変化量閾値ΔGathよりも大きくなった時点」から「所定時間が経過する時点(即ち、加速後時間カウンタCCLがカウンタ閾値CCLthに到達する時点)」までの期間において「0」から次第に増大する。   As a result, the throttle amount CLOSE is “the time when the predetermined time has elapsed from the time when the intake air change amount ΔGa becomes larger than the intake air change amount threshold ΔGath” (that is, the post-acceleration time counter CCL reaches the counter threshold CCLth). It gradually increases from “0” during the period until “

更に、絞り量CLOSEは、ステップ715、ステップ735乃至ステップ750の処理により、「前記所定時間が経過する時点(即ち、加速後時間カウンタCCLがカウンタ閾値CCLthに到達する時点)」以降において次第に減少する。更に、前記所定時間は吸入空気量Gaが大きいほど短くなる(図8のステップ810と、図9のステップ715と、を参照。)。   Further, the aperture amount CLOSE gradually decreases after “the time when the predetermined time elapses (that is, the time when the post-acceleration time counter CCL reaches the counter threshold CCLth)” by the processing of step 715 and steps 735 to 750. . Further, the predetermined time becomes shorter as the intake air amount Ga is larger (see step 810 in FIG. 8 and step 715 in FIG. 9).

この結果、リーン要求が発生している場合に吸入空気量Gaが急増し、多量のNOxが触媒43の上流の排気通路内に排出された場合、排出されたNOxの量が大きいほどより長い時間に渡って触媒43(及び下流側触媒44)内に排ガスを滞留させることができる。従って、排ガス中のNOxが触媒43及び(及び下流側触媒44)内においてより浄化されるので、NOxの大気中への放出量を低減することができる。   As a result, when the lean request is generated, the intake air amount Ga increases rapidly, and when a large amount of NOx is discharged into the exhaust passage upstream of the catalyst 43, the longer the amount of NOx discharged, the longer the time. The exhaust gas can stay in the catalyst 43 (and the downstream catalyst 44). Therefore, since NOx in the exhaust gas is further purified in the catalyst 43 and (and the downstream catalyst 44), the amount of NOx released into the atmosphere can be reduced.

或いは、リッチ要求が発生している場合に吸入空気量Gaが急増し、多量の未燃物が触媒43の上流の排気通路内に排出された場合、排出された未燃物の量が大きいほどより長い時間に渡って触媒43(及び下流側触媒44)内に排ガスを滞留させることができる。従って、排ガス中の未燃物が触媒43及び(及び下流側触媒44)内においてより浄化されるので、未燃物の大気中への放出量を低減することができる。   Alternatively, when the rich request is generated, the intake air amount Ga increases rapidly, and when a large amount of unburned material is discharged into the exhaust passage upstream of the catalyst 43, the larger the amount of discharged unburned material, The exhaust gas can stay in the catalyst 43 (and the downstream catalyst 44) for a longer time. Therefore, the unburned matter in the exhaust gas is further purified in the catalyst 43 and (and the downstream catalyst 44), so that the amount of unburned matter released into the atmosphere can be reduced.

<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る排ガス浄化装置(以下、「第3装置」とも称呼する。)について説明する。第3装置は、CPUが「図6及び図7」に代わる図10にフローチャートにより示した「絞り弁制御ルーチン」を所定時間が経過する毎に実行するようになっている点のみにおいて、第1装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明する。
<Third Embodiment>
Next, an exhaust gas purification apparatus (hereinafter, also referred to as “third apparatus”) according to a third embodiment of the present invention will be described. The third device is different from the first device only in that the “throttle valve control routine” shown in the flowchart of FIG. 10 instead of “FIGS. 6 and 7” is executed every time a predetermined time elapses. It is different from the device. Therefore, hereinafter, this difference will be mainly described.

所定のタイミングになると、CPUは図10のステップ1000から処理を開始してステップ1010に進み、下記の(1)式に従って単位時間あたりの「酸素変化量DOSA」を算出する。酸素変化量DOSAは、触媒43よりも上流の排気通路内に機関10から排出された酸素の単位時間あたりの変化量である。下記の(1)式において、値「0.23」は大気中に含まれる酸素の重量割合である。SFiは前記単位時間内に噴射された燃料噴射量(指示燃料噴射量Fi)の合計である。abyfrは、リッチ要求フラグXRichreqの値が「1」であるとき上記所定リッチ空燃比afRich(本例においては14.2)であり、リッチ要求フラグXRichreqの値が「0」であるとき上記所定リーン空燃比afLean(本例においては15.2)である。stoichは理論空燃比である。

DOSA=0.23・SFi・(abyfr−stoich) …(1)
When the predetermined timing is reached, the CPU starts processing from step 1000 in FIG. 10 and proceeds to step 1010 to calculate “oxygen change amount DOSA” per unit time according to the following equation (1). The oxygen change amount DOSA is a change amount per unit time of oxygen discharged from the engine 10 in the exhaust passage upstream of the catalyst 43. In the following formula (1), the value “0.23” is the weight ratio of oxygen contained in the atmosphere. SFi is the total fuel injection amount (indicated fuel injection amount Fi) injected within the unit time. abyfr is the predetermined rich air-fuel ratio afRich (14.2 in this example) when the value of the rich request flag XRichreq is “1”, and the predetermined lean when the value of the rich request flag XRichreq is “0”. The air-fuel ratio is afLean (15.2 in this example). stoich is the stoichiometric air-fuel ratio.

DOSA = 0.23 · SFi · (abyfr-stoich) (1)

なお、(1)式におけるabyfrはabyfsに置換されてもよい。abyfsは、上流側空燃比センサ55の出力値Vabyfsを図2に示した空燃比変換テーブルMapabyfs(Vabyfs)に適用することにより求められた上流側空燃比abyfsである。   Note that abyfr in equation (1) may be replaced with abyfs. abyfs is the upstream air-fuel ratio abyfs obtained by applying the output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 55 to the air-fuel ratio conversion table Mapabyfs (Vabyfs) shown in FIG.

次に、CPUはステップ1020に進み、その時点の排気通路内酸素量OSAに変化量DOSAを加えることにより排気通路内酸素量OSAを更新する。次いで、CPUはステップ1030に進み、排気通路内酸素量OSAが最大酸素吸蔵量Cmax以上であるか否かを判定する。   Next, the CPU proceeds to step 1020 to update the exhaust passage oxygen amount OSA by adding the change amount DOSA to the exhaust passage oxygen amount OSA at that time. Next, the CPU proceeds to step 1030 to determine whether or not the exhaust passage oxygen amount OSA is equal to or greater than the maximum oxygen storage amount Cmax.

最大酸素吸蔵量Cmaxは、上流側触媒43が吸蔵し得る酸素の量の最大値であり、所謂「アクティブ空燃比制御」によって別途取得されている。アクティブ空燃比制御は、例えば、特開平5−133264号公報等に記載された周知の制御である。例えば、最大酸素吸蔵量Cmaxは、次のようにして取得される。   The maximum oxygen storage amount Cmax is the maximum value of the amount of oxygen that can be stored by the upstream catalyst 43, and is acquired separately by so-called “active air-fuel ratio control”. The active air-fuel ratio control is a well-known control described in, for example, JP-A-5-133264. For example, the maximum oxygen storage amount Cmax is acquired as follows.

・CPUは、上流側触媒43に理論空燃比stoichよりもリッチな空燃比の排ガスを流入し続け、上流側触媒43の酸素吸蔵量を「0」に一致させる。このとき、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsは最大出力値maxとなる。 The CPU keeps the exhaust gas having an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio stoich flowing into the upstream catalyst 43, and matches the oxygen storage amount of the upstream catalyst 43 to “0”. At this time, the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 becomes the maximum output value max.

・CPUは、その時点から上流側触媒43に理論空燃比stoichよりもリーンな空燃比の排ガスを流入し続け、その時点から下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが理論空燃比相当電圧Vstよりも小さい値となる時点までの期間において「単位時間あたりの酸素吸蔵量変化量ΔOSA」を算出し、その酸素吸蔵量変化量ΔOSAを積算することにより最大酸素吸蔵量Cmaxを求める。酸素吸蔵量変化量ΔOSAは、SFi(単位時間あたりの燃料量)・0.23・(abyfs−stoich)により算出される。 The CPU continues to flow the exhaust gas having an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio stoich from that time onward, and the output value Voxs of the downstream-side air-fuel ratio sensor 56 from the time point becomes higher than the stoichiometric air-fuel ratio equivalent voltage Vst. “Oxygen storage amount change amount ΔOSA per unit time” is calculated in a period up to the time point when the value becomes smaller, and the maximum oxygen storage amount Cmax is obtained by integrating the oxygen storage amount change amount ΔOSA. The oxygen storage amount change amount ΔOSA is calculated by SFi (fuel amount per unit time) · 0.23 · (abyfs−stoich).

CPUがステップ1030の処理を実行する時点において、排気通路内酸素量OSAが最大酸素吸蔵量Cmax以上である場合、触媒43は排気通路内の酸素を総て吸蔵することができず、同時に排気通路内のNOxを十分に浄化できない。従って、この場合、CPUはステップ1030にて「Yes」と判定してステップ1040に進み、排気通路内酸素量OSAから最大酸素吸蔵量Cmaxを減じた値に正の定数kを乗じた値k・(OSA−Cmax)を絞り弁45の絞り量CLOSEとして設定する。   When the CPU executes the process of step 1030, if the oxygen amount OSA in the exhaust passage is equal to or greater than the maximum oxygen storage amount Cmax, the catalyst 43 cannot store all the oxygen in the exhaust passage, and at the same time, the exhaust passage. The inside NOx cannot be sufficiently purified. Therefore, in this case, the CPU makes a “Yes” determination at step 1030 to proceed to step 1040, where the value k · obtained by multiplying the value obtained by subtracting the maximum oxygen storage amount Cmax from the oxygen amount OSA in the exhaust passage is multiplied by a positive constant k. (OSA-Cmax) is set as the throttle amount CLOSE of the throttle valve 45.

次いで、CPUはステップ1050に進み、絞り量CLOSEが最大絞り量CLmax以上であるか否かを判定する。このとき、絞り量CLOSEが最大絞り量CLmax未満であると、CPUはステップ1050にて「No」と判定し、ステップ1070に直接進む。   Next, the CPU proceeds to step 1050 to determine whether or not the aperture amount CLOSE is greater than or equal to the maximum aperture amount CLmax. At this time, if the aperture amount CLOSE is less than the maximum aperture amount CLmax, the CPU makes a “No” determination at step 1050 to directly proceed to step 1070.

これに対し、CPUがステップ1050の処理を実行する時点において、絞り量CLOSEが最大絞り量CLmax以上であると、CPUはそのステップ1050にて「Yes」と判定してステップ1060に進み、絞り量CLOSEを最大絞り量CLmaxに設定する。その後、CPUはステップ1070に進む。   On the other hand, when the CPU executes the process of step 1050 and the aperture amount CLOSE is equal to or larger than the maximum aperture amount CLmax, the CPU makes a “Yes” determination at step 1050 to proceed to step 1060, and the aperture amount CLOSE is set to the maximum aperture amount CLmax. Thereafter, the CPU proceeds to step 1070.

次に、CPUはステップ1070にて、絞り弁45を絞り量CLOSEに応じた角度だけ回転させるように絞り弁アクチュエータ45aに指示信号を送出し、それによって、エキゾーストパイプ42が形成する排気通路の流路断面積を変更する。その後、CPUはステップ1095に進み、本ルーチンを一旦終了する。   Next, in step 1070, the CPU sends an instruction signal to the throttle valve actuator 45a so as to rotate the throttle valve 45 by an angle corresponding to the throttle amount CLOSE, thereby causing the flow of the exhaust passage formed by the exhaust pipe 42 to flow. Change the road cross-sectional area. Thereafter, the CPU proceeds to step 1095 to end the present routine tentatively.

この結果、触媒43よりも上流の排気通路内の排気通路内酸素量OSAが最大酸素吸蔵量Cmax以上となった場合、「排気通路内酸素量OSAから最大酸素吸蔵量Cmaxを減じた値」が大きくなるほど排気通路の流路断面積が小さくなる。   As a result, when the oxygen amount OSA in the exhaust passage in the exhaust passage upstream of the catalyst 43 becomes equal to or greater than the maximum oxygen storage amount Cmax, “the value obtained by subtracting the maximum oxygen storage amount Cmax from the oxygen amount OSA in the exhaust passage” is The larger the size, the smaller the cross-sectional area of the exhaust passage.

一方、CPUがステップ1030の処理を行う時点において、排気通路内酸素量OSAが最大酸素吸蔵量Cmax未満である場合、CPUはステップ1030にて「No」と判定してステップ1080に進み、排気通路内酸素量OSAが「0」よりも小さいか否かを判定する。   On the other hand, when the CPU performs the process of step 1030, if the oxygen amount OSA in the exhaust passage is less than the maximum oxygen storage amount Cmax, the CPU makes a “No” determination at step 1030 to proceed to step 1080, where the exhaust passage It is determined whether or not the internal oxygen amount OSA is smaller than “0”.

排気通路内酸素量OSAが「0」よりも小さい場合、触媒43は排気通路内の未燃物を十分に浄化できない。従って、この場合、CPUはステップ1080にて「Yes」と判定してステップ1085に進み、排気通路内酸素量OSAの絶対値|OSA|に定数kを乗じた値k・|OSA|を絞り弁45の絞り量CLOSEとして設定する。その後、CPUはステップ1050以降に進む。   When the oxygen amount OSA in the exhaust passage is smaller than “0”, the catalyst 43 cannot sufficiently purify the unburned matter in the exhaust passage. Therefore, in this case, the CPU makes a “Yes” determination at step 1080 to proceed to step 1085, where the throttle valve is set to a value k · | OSA | obtained by multiplying the absolute value | OSA | A diaphragm amount CLOSE of 45 is set. Thereafter, the CPU proceeds to step 1050 and thereafter.

これに対し、CPUがステップ1080の処理を行う時点において、排気通路内酸素量OSAが「0」以上である場合、CPUはステップ1080にて「No」と判定してステップ1090に進み、絞り量CLOSEを「0」に設定する。その後、CPUはステップ1050以降に進む。   On the other hand, when the CPU performs the process of step 1080 and the oxygen amount OSA in the exhaust passage is equal to or greater than “0”, the CPU determines “No” in step 1080 and proceeds to step 1090. Set CLOSE to "0". Thereafter, the CPU proceeds to step 1050 and thereafter.

この結果、触媒43よりも上流の排気通路内の排気通路内酸素量OSAが「0」未満である場合、「排気通路内酸素量OSA」の絶対値|OSA|が大きくなるほど排気通路の流路断面積が小さくなる。   As a result, when the oxygen amount OSA in the exhaust passage in the exhaust passage upstream of the catalyst 43 is less than “0”, the flow rate of the exhaust passage increases as the absolute value | OSA | of the “oxygen amount in exhaust passage OSA” increases. The cross-sectional area becomes smaller.

以上、説明したように、本発明の各実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置は、所定の条件が成立した場合、絞り弁45を回動して排気通路の流路断面積を減少させる。その結果、排ガスが触媒43及び下流側触媒44に滞留する時間が長くなるので、エミッションを良好にすることができる。   As described above, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to each embodiment of the present invention reduces the flow passage cross-sectional area of the exhaust passage by rotating the throttle valve 45 when a predetermined condition is satisfied. As a result, the time during which the exhaust gas stays in the catalyst 43 and the downstream catalyst 44 becomes longer, so that the emission can be improved.

本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、絞り弁45は、下流側空燃比センサ56と下流側触媒44との間のエキゾーストパイプ42(排気通路)に配設されてもよい。   The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, the throttle valve 45 may be disposed in the exhaust pipe 42 (exhaust passage) between the downstream air-fuel ratio sensor 56 and the downstream catalyst 44.

更に、各排気浄化装置は、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsを下流側目標値Voxsref(通常、理論空燃比相当電圧Vst)に一致させるための周知のサブフィードバック制御を行うように構成されてもよい。即ち、各排気浄化装置は、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsと下流側目標値Voxsrefとの偏差をPID制御によって小さくするようにサブフィードバック量KSFBを決定し、理論空燃比stoichからサブフィードバック量KSFBを減じた値を目標空燃比abyfrとして設定するように構成され得る。   Further, each exhaust purification device is configured to perform known sub-feedback control for making the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 coincide with the downstream target value Voxsref (usually the theoretical air-fuel ratio equivalent voltage Vst). May be. That is, each exhaust purification device determines the sub feedback amount KSFB so that the deviation between the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 and the downstream target value Voxsref is reduced by PID control, and sub-feedback from the stoichiometric air-fuel ratio stoich. A value obtained by subtracting the amount KSFB may be set as the target air-fuel ratio abyfr.

この場合、出力値Voxsが下流側目標値Voxsrefよりも小さければサブフィードバック量KSFBは増大させられる。その結果、目標空燃比abyfrは理論空燃比stoichよりも小さくなる(リッチ空燃比に設定される)。一方、出力値Voxsが下流側目標値Voxsrefよりも大きければサブフィードバック量KSFBは減少させられ、負の値になる。その結果、目標空燃比abyfrは理論空燃比stoichよりも大きくなる(リーン空燃比に設定される)。   In this case, if the output value Voxs is smaller than the downstream target value Voxsref, the sub feedback amount KSFB is increased. As a result, the target air-fuel ratio abyfr becomes smaller than the stoichiometric air-fuel ratio stoich (set to a rich air-fuel ratio). On the other hand, if the output value Voxs is larger than the downstream target value Voxsref, the sub feedback amount KSFB is decreased and becomes a negative value. As a result, the target air-fuel ratio abyfr becomes larger than the stoichiometric air-fuel ratio stoich (set to a lean air-fuel ratio).

この場合、各装置は、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsに基いて「リッチ要求及びリーン要求」の何れの空燃比要求が発生しているのかを自動的且つ実質的に判定し、その空燃比要求に応じて機関の空燃比を制御していると言うことができる。   In this case, each device automatically and substantially determines which of the “rich request and lean request” air-fuel ratio is generated based on the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56, It can be said that the air-fuel ratio of the engine is controlled according to the air-fuel ratio request.

更に、各装置は、機関10のドライバビリティを優先させるべき所定条件が成立したとき、絞り弁45による排気通路の流路断面積の減少を直ちに停止する(絞り量CLOSEを「0」に設定することにより絞り弁45を全開にする)ように構成され得る。ドライバビリティを優先させるべき所定条件の一例は、機関10が減速運転される場合である。機関10が減速運転される場合に絞り弁45によって排気通路の流路断面積が減少させられていると、排気通路内の圧力が気筒内の圧力より高くなり、排ガスが気筒内に逆流して燃焼が不安定となり、機関10のドライバビリティが低下する。更に、一般に、絞り弁アクチュエータ45aの動作速度には一定のディレイが組み込まれている(絞り弁45の回転速度がある値以下となるように構成されている)が、機関10のドライバビリティを優先させるべき所定条件が成立したときには係るディレイを最小にして、排気通路の流路断面積の減少を直ちに停止することが望ましい。   Furthermore, each device immediately stops the reduction of the cross-sectional area of the exhaust passage by the throttle valve 45 when the predetermined condition that gives priority to the drivability of the engine 10 is satisfied (the throttle amount CLOSE is set to “0”). Thus, the throttle valve 45 can be fully opened. An example of the predetermined condition that prioritizes drivability is when the engine 10 is decelerated. If the cross-sectional area of the exhaust passage is reduced by the throttle valve 45 when the engine 10 is decelerated, the pressure in the exhaust passage becomes higher than the pressure in the cylinder, and the exhaust gas flows back into the cylinder. Combustion becomes unstable and the drivability of the engine 10 decreases. Furthermore, in general, a constant delay is incorporated in the operating speed of the throttle valve actuator 45a (configured so that the rotational speed of the throttle valve 45 is below a certain value), but priority is given to the drivability of the engine 10. When a predetermined condition to be satisfied is satisfied, it is desirable to minimize the delay and immediately stop the reduction of the flow passage cross-sectional area of the exhaust passage.

10…内燃機関、21…燃焼室、23…排気ポート、25…燃料噴射弁、40…排気系統、41…エキゾーストマニホールド、41a…枝部、41b…集合部、42…エキゾーストパイプ、43…上流側触媒、44…下流側触媒、45…絞り弁、45a…絞り弁アクチュエータ、55…上流側空燃比センサ、56…下流側空燃比センサ、60…電気制御装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 21 ... Combustion chamber, 23 ... Exhaust port, 25 ... Fuel injection valve, 40 ... Exhaust system, 41 ... Exhaust manifold, 41a ... Branch part, 41b ... Collecting part, 42 ... Exhaust pipe, 43 ... Upstream side Catalyst, 44 ... downstream catalyst, 45 ... throttle valve, 45a ... throttle valve actuator, 55 ... upstream air-fuel ratio sensor, 56 ... downstream air-fuel ratio sensor, 60 ... electric control device.

Claims (2)

内燃機関の排気通路に配設された三元触媒と、
前記排気通路の前記触媒よりも下流に配設された下流側空燃比センサと、
前記下流側空燃比センサの出力値に基づいて、前記触媒に理論空燃比よりも小さい空燃比の排ガスを供給すべきリッチ要求及び前記触媒に理論空燃比よりも大きい空燃比の排ガスを供給すべきリーン要求のうちの何れの空燃比要求が発生しているかを判定するとともに、前記判定された空燃比要求に応じた空燃比の排ガスが前記触媒に流入するように、前記機関に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
を備えた内燃機関の排ガス浄化装置であって、
前記排気通路の前記下流側空燃比センサよりも下流に配設されるとともに前記排気通路の流路断面積を指示信号に応じて変更可能に構成された絞り弁と、
所定の条件が成立したときに前記絞り弁を作動させる指示信号を前記絞り弁に送出する絞り弁開度制御手段と、
を備えた排ガス浄化装置。
A three-way catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine;
A downstream air-fuel ratio sensor disposed downstream of the catalyst in the exhaust passage;
Based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor, a rich request to supply an exhaust gas with an air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio to the catalyst and an exhaust gas with an air-fuel ratio greater than the stoichiometric air-fuel ratio to the catalyst should be supplied It is determined which air-fuel ratio request among the lean requests is generated, and mixing that is supplied to the engine so that exhaust gas having an air-fuel ratio corresponding to the determined air-fuel ratio request flows into the catalyst Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the air;
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine comprising:
A throttle valve that is arranged downstream of the downstream air-fuel ratio sensor of the exhaust passage and is configured to be able to change the flow passage cross-sectional area of the exhaust passage according to an instruction signal;
Throttle valve opening control means for sending an instruction signal for operating the throttle valve to the throttle valve when a predetermined condition is satisfied;
Exhaust gas purification device with
請求項1に記載の排ガス浄化装置において、
前記所定の条件は前記機関の吸入空気量の単位時間あたりの増加量が所定量以上となったときに成立する条件であり、
前記絞り弁開度制御手段は、前記所定の条件が成立したときに前記排気通路の流路断面積が小さくなるように前記絞り弁を作動させる指示信号を前記絞り弁に送出するように構成された排ガス浄化装置。
The exhaust gas purification apparatus according to claim 1,
The predetermined condition is a condition that is satisfied when an increase amount per unit time of the intake air amount of the engine becomes a predetermined amount or more,
The throttle valve opening control means is configured to send an instruction signal for operating the throttle valve to the throttle valve so that a flow passage cross-sectional area of the exhaust passage becomes small when the predetermined condition is satisfied. Exhaust gas purification device.
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