JP2015222052A - Internal combustion engine control unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
従来から、内燃機関の排気通路に空燃比センサを設け、この空燃比センサの出力に基づいて内燃機関に供給する燃料量を制御する内燃機関の制御装置が広く知られている。斯かる制御装置としては、機関排気通路に設けられた排気浄化触媒の上流側に空燃比センサを設けると共に、下流側に酸素センサを設けたものが知られている(例えば、特許文献1〜4)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a control device for an internal combustion engine in which an air-fuel ratio sensor is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and the amount of fuel supplied to the internal combustion engine is controlled based on the output of the air-fuel ratio sensor is widely known. As such a control device, an air-fuel ratio sensor provided on the upstream side of an exhaust purification catalyst provided in an engine exhaust passage and an oxygen sensor provided on the downstream side are known (for example,
特に、特許文献1に記載された制御装置では、上流側の空燃比センサによって検出された空燃比に応じて、この空燃比が目標空燃比となるように内燃機関に供給する燃料量を制御するようにしている。加えて、下流側の酸素センサによって検出された酸素濃度に応じて、目標空燃比を補正するようにしている。特許文献1によれば、これにより、上流側の空燃比センサ等に経年劣化や固体バラツキが存在しても、排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を目標値に合致させることができるようになるとされている。
In particular, in the control device described in
ところで、本願の発明者らによれば、上述した特許文献1に記載された制御装置とは異なる制御を行う制御装置が提案されている。この制御装置では、下流側空燃比センサによって検出された空燃比がリッチ判定空燃比(理論空燃比よりも僅かにリッチな空燃比)以下になったときには、目標空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比(以下、「リーン空燃比」という)に設定される。加えて、目標空燃比がリーン空燃比に設定されている間に一度そのリーン度合いが小さくされる。一方、下流側空燃比センサによって検出された空燃比がリーン判定空燃比(理論空燃比よりも僅かにリーンな空燃比)以上になったときには、目標空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比(以下、「リッチ空燃比」という)に設定される。加えて、目標空燃比がリッチ空燃比に設定されている間に一度そのリッチ度合いが小さくされる。すなわち、この制御装置では、目標空燃比がリッチ空燃比とリーン空燃比とに交互に切り替えられる。
By the way, according to the inventors of the present application, a control device that performs control different from the control device described in
このように、目標空燃比をリッチ空燃比とリーン空燃比とに交互に切り替える制御を行っている場合、排気浄化触媒では酸素の吸放出が行われる。ここで、排気浄化触媒の酸素吸蔵量が最大吸蔵可能酸素量に達すると、排気浄化触媒はそれ以上酸素を吸蔵することができなくなる。このため、排気浄化触媒からは酸素及びNOxが流出することになる。また、排気浄化触媒の酸素吸蔵量がゼロに達すると排気浄化触媒ではそれ以上未燃ガスを浄化することができなくなる。このため、排気浄化触媒からは未燃ガスが流出することになる。したがって、排気浄化触媒からNOxや未燃ガスの流出を抑制するためには、排気浄化触媒の最大吸蔵可能酸素量を多く維持して、排気浄化触媒の酸素吸蔵量が最大吸蔵可能酸素量やゼロに達する頻度を低減させることが必要である。 As described above, when the control for alternately switching the target air-fuel ratio between the rich air-fuel ratio and the lean air-fuel ratio is performed, oxygen is absorbed and released in the exhaust purification catalyst. Here, when the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst reaches the maximum storable oxygen amount, the exhaust purification catalyst can no longer store oxygen. For this reason, oxygen and NOx flow out from the exhaust purification catalyst. Further, when the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst reaches zero, the exhaust purification catalyst can no longer purify unburned gas. For this reason, unburned gas flows out from the exhaust purification catalyst. Therefore, in order to suppress the outflow of NOx and unburned gas from the exhaust purification catalyst, the maximum amount of storable oxygen of the exhaust purification catalyst is maintained, and the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst is reduced to the maximum storable oxygen amount or zero. It is necessary to reduce the frequency of reaching.
ところで、機関本体から排出される排気ガス中にはSOx等の硫黄成分が含まれている。排気浄化触媒に斯かる硫黄成分が吸蔵されると、その分だけ排気浄化触媒の最大吸蔵可能酸素量が減少する。したがって、排気浄化触媒の最大吸蔵可能酸素量を高く維持するという観点からは、排気浄化触媒の硫黄成分吸蔵量を低く維持することが必要となる。 By the way, the exhaust gas discharged from the engine body contains sulfur components such as SOx. When such a sulfur component is stored in the exhaust purification catalyst, the maximum storable oxygen amount of the exhaust purification catalyst is reduced by that amount. Therefore, from the viewpoint of keeping the maximum storable oxygen amount of the exhaust purification catalyst high, it is necessary to keep the sulfur component storage amount of the exhaust purification catalyst low.
したがって、上記問題に鑑みて、本発明の目的は、目標空燃比をリッチ空燃比とリーン空燃比とに交互に切り替える制御を行っている内燃機関の制御装置において、排気浄化触媒の硫黄成分吸蔵量を低く維持することにある。 Therefore, in view of the above problems, an object of the present invention is to provide a sulfur component occlusion amount of an exhaust purification catalyst in a control device for an internal combustion engine that performs control to alternately switch a target air-fuel ratio between a rich air-fuel ratio and a lean air-fuel ratio. Is to keep it low.
上記課題を解決するために、第1の発明では、内燃機関の排気通路に配置されると共に酸素を吸蔵可能な排気浄化触媒と、該排気浄化触媒の排気流れ方向下流側に配置されると共に前記排気浄化触媒から流出する排気ガスの空燃比を検出する下流側空燃比センサと、前記排気浄化触媒の温度を検出又は推定する温度検出手段とを具備する内燃機関の制御装置において、前記排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比が目標空燃比となるようにフィードバック制御を行い、前記下流側空燃比センサによって検出された排気空燃比が理論空燃比よりもリッチなリッチ判定空燃比以下になったときに、前記目標空燃比は理論空燃比よりもリーンなリーン設定空燃比に切り替えられ、前記目標空燃比が前記リーン設定空燃比に設定された後であって前記下流側空燃比センサによって検出される排気空燃比が理論空燃比よりもリーンなリーン判定空燃比以上になる前のリーン度合い変更時期から前記下流側空燃比センサによって検出された排気空燃比がリーン判定空燃比以上になるまで、前記目標空燃比は前記リーン設定空燃比よりもリーン度合いの小さいリーン空燃比に設定され、前記下流側空燃比センサによって検出された排気空燃比がリーン判定空燃比以上になったときに、前記目標空燃比は理論空燃比よりもリッチなリッチ設定空燃比に切り替えられ、前記目標空燃比が前記リッチ設定空燃比に設定された後であって前記下流側空燃比センサによって検出される排気空燃比がリッチ判定空燃比以下になる前のリッチ度合い変更時期から前記下流側空燃比センサよって検出された排気空燃比がリッチ判定空燃比以下になるまで、前記目標空燃比は前記リッチ設定空燃比よりもリッチ度合いの小さいリッチ空燃比に設定され、前記温度検出手段によって検出又は推定された前記排気浄化触媒の温度が予め定められた上限温度以下のときには、該上限温度よりも高いときに比べて、前記リーン度合い変更時期以降のリーン空燃比の平均値と理論空燃比との差から、前記リッチ度合い変更時期以降のリッチ空燃比の平均値と理論空燃比との差を減算した変動差を大きくするようにした、内燃機関の制御装置が提供される。 In order to solve the above-described problem, in the first invention, an exhaust purification catalyst that is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine and that can store oxygen, a downstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust flow direction, and the above-described In the control device for an internal combustion engine, comprising: a downstream air-fuel ratio sensor that detects an air-fuel ratio of exhaust gas flowing out from the exhaust purification catalyst; and a temperature detection means that detects or estimates the temperature of the exhaust purification catalyst. The feedback control is performed so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas becomes the target air-fuel ratio, and the exhaust air-fuel ratio detected by the downstream air-fuel ratio sensor has become less than the rich determination air-fuel ratio that is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Sometimes, the target air-fuel ratio is switched to a lean set air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and after the target air-fuel ratio is set to the lean set air-fuel ratio, The exhaust air-fuel ratio detected by the downstream air-fuel ratio sensor is lean-determined from the lean degree change timing before the exhaust air-fuel ratio detected by the downstream air-fuel ratio sensor becomes more than the lean determination air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The target air-fuel ratio is set to a lean air-fuel ratio with a lean degree smaller than the lean set air-fuel ratio until the air-fuel ratio becomes equal to or higher than the air-fuel ratio, and the exhaust air-fuel ratio detected by the downstream air-fuel ratio sensor is equal to or higher than the lean determination air-fuel ratio. The target air-fuel ratio is switched to a rich set air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and after the target air-fuel ratio is set to the rich set air-fuel ratio, the downstream air-fuel ratio sensor Exhaust air detected by the downstream air-fuel ratio sensor from the rich degree change timing before the detected exhaust air-fuel ratio becomes equal to or less than the rich determination air-fuel ratio. The target air-fuel ratio is set to a rich air-fuel ratio that is less rich than the rich set air-fuel ratio until the ratio becomes equal to or less than the rich determination air-fuel ratio, and the temperature of the exhaust purification catalyst detected or estimated by the temperature detecting means Is less than or equal to a predetermined upper limit temperature, compared to when it is higher than the upper limit temperature, the difference between the average value of the lean air-fuel ratio after the lean degree change timing and the stoichiometric air-fuel ratio, and after the rich degree change timing A control device for an internal combustion engine is provided in which the difference in fluctuation obtained by subtracting the difference between the average value of the rich air-fuel ratio and the stoichiometric air-fuel ratio is increased.
本発明によれば、排気浄化触媒の硫黄成分吸蔵量を低く維持することができる。 According to the present invention, the sulfur component storage amount of the exhaust purification catalyst can be kept low.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are assigned to similar components.
<内燃機関全体の説明>
図1は、本発明の制御装置が用いられる内燃機関を概略的に示す図である。図1において、1は機関本体、2はシリンダブロック、3はシリンダブロック2内で往復動するピストン、4はシリンダブロック2上に固定されたシリンダヘッド、5はピストン3とシリンダヘッド4との間に形成された燃焼室、6は吸気弁、7は吸気ポート、8は排気弁、9は排気ポートをそれぞれ示す。吸気弁6は吸気ポート7を開閉し、排気弁8は排気ポート9を開閉する。
<Description of the internal combustion engine as a whole>
FIG. 1 is a diagram schematically showing an internal combustion engine in which a control device of the present invention is used. In FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a piston that reciprocates in the
図1に示したようにシリンダヘッド4の内壁面の中央部には点火プラグ10が配置され、シリンダヘッド4の内壁面周辺部には燃料噴射弁11が配置される。点火プラグ10は、点火信号に応じて火花を発生させるように構成される。また、燃料噴射弁11は、噴射信号に応じて、所定量の燃料を燃焼室5内に噴射する。なお、燃料噴射弁11は、吸気ポート7内に燃料を噴射するように配置されてもよい。また、本実施形態では、燃料として理論空燃比が14.6であるガソリンが用いられる。しかしながら、本実施形態の内燃機関は他の燃料を用いても良い。
As shown in FIG. 1, a
各気筒の吸気ポート7はそれぞれ対応する吸気枝管13を介してサージタンク14に連結され、サージタンク14は吸気管15を介してエアクリーナ16に連結される。吸気ポート7、吸気枝管13、サージタンク14、吸気管15は吸気通路を形成する。また、吸気管15内にはスロットル弁駆動アクチュエータ17によって駆動されるスロットル弁18が配置される。スロットル弁18は、スロットル弁駆動アクチュエータ17によって回動せしめられることで、吸気通路の開口面積を変更することができる。
The
一方、各気筒の排気ポート9は排気マニホルド19に連結される。排気マニホルド19は、各排気ポート9に連結される複数の枝部とこれら枝部が集合した集合部とを有する。排気マニホルド19の集合部は上流側排気浄化触媒20を内蔵した上流側ケーシング21に連結される。上流側ケーシング21は、排気管22を介して下流側排気浄化触媒24を内蔵した下流側ケーシング23に連結される。排気ポート9、排気マニホルド19、上流側ケーシング21、排気管22及び下流側ケーシング23は、排気通路を形成する。
On the other hand, the
電子制御ユニット(ECU)31はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス32を介して相互に接続されたRAM(ランダムアクセスメモリ)33、ROM(リードオンリメモリ)34、CPU(マイクロプロセッサ)35、入力ポート36および出力ポート37を具備する。吸気管15には、吸気管15内を流れる空気流量を検出するためのエアフロメータ39が配置され、このエアフロメータ39の出力は対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。また、排気マニホルド19の集合部には排気マニホルド19内を流れる排気ガス(すなわち、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガス)の空燃比を検出する上流側空燃比センサ40が配置される。加えて、排気管22内には排気管22内を流れる排気ガス(すなわち、上流側排気浄化触媒20から流出して下流側排気浄化触媒24に流入する排気ガス)の空燃比を検出する下流側空燃比センサ41が配置される。これら空燃比センサ40、41の出力も対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。さらに、上流側排気浄化触媒20には、上流側排気浄化触媒20の温度を検出する上流側温度センサ46が配置され、下流側排気浄化触媒24には、下流側排気浄化触媒24の温度を検出する下流側温度センサ47が配置される。これら温度センサ46、47の出力も対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。
An electronic control unit (ECU) 31 comprises a digital computer, and is connected to each other via a
また、アクセルペダル42にはアクセルペダル42の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ43が接続され、負荷センサ43の出力電圧は対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。クランク角センサ44は例えばクランクシャフトが15度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート36に入力される。CPU35ではこのクランク角センサ44の出力パルスから機関回転数が計算される。一方、出力ポート37は対応する駆動回路45を介して点火プラグ10、燃料噴射弁11及びスロットル弁駆動アクチュエータ17に接続される。なお、ECU31は、内燃機関の制御を行う制御装置として機能する。
A
なお、本実施形態に係る内燃機関は、ガソリンを燃料とする無過給内燃機関であるが、本発明に係る内燃機関の構成は、上記構成に限定されるものではない。例えば、本発明に係る内燃機関は、気筒配列、燃料の噴射態様、吸排気系の構成、動弁機構の構成、過給器の有無、及び過給態様等が、上記内燃機関と異なるものであってもよい。 The internal combustion engine according to this embodiment is a non-supercharged internal combustion engine using gasoline as fuel, but the configuration of the internal combustion engine according to the present invention is not limited to the above configuration. For example, an internal combustion engine according to the present invention is different from the above internal combustion engine in terms of cylinder arrangement, fuel injection mode, intake / exhaust system configuration, valve mechanism configuration, presence / absence of a supercharger, and supercharging mode. There may be.
<排気浄化触媒の説明>
上流側排気浄化触媒20及び下流側排気浄化触媒24は、いずれも同様な構成を有する。排気浄化触媒20、24は、酸素吸蔵能力を有する三元触媒である。具体的には、排気浄化触媒20、24は、セラミックから成る基材に、触媒作用を有する貴金属(例えば、白金(Pt))及び酸素吸蔵能力を有する物質(例えば、セリア(CeO2))を担持させたものである。排気浄化触媒20、24は、所定の活性温度に達すると、未燃ガス(HCやCO等)と窒素酸化物(NOx)とを同時に浄化する触媒作用に加えて、酸素吸蔵能力を発揮する。
<Description of exhaust purification catalyst>
Both the upstream side
排気浄化触媒20、24の酸素吸蔵能力によれば、排気浄化触媒20、24は、排気浄化触媒20、24に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン(リーン空燃比)であるときには排気ガス中の酸素を吸蔵する。一方、排気浄化触媒20、24は、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ(リッチ空燃比)であるときには、排気浄化触媒20、24に吸蔵されている酸素を放出する。
According to the oxygen storage capacity of the
排気浄化触媒20、24は、触媒作用及び酸素吸蔵能力を有することにより、酸素吸蔵量に応じてNOx及び未燃ガスの浄化作用を有する。すなわち、排気浄化触媒20、24に流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比である場合、図2(A)に示したように、酸素吸蔵量が少ないときには排気浄化触媒20、24により排気ガス中の酸素が吸蔵される。また、これに伴って、排気ガス中のNOxが還元浄化される。一方、酸素吸蔵量が多くなると、最大吸蔵可能酸素量(上限吸蔵量)Cmax近傍の或る吸蔵量(図中のCuplim)を境に排気浄化触媒20、24から流出する排気ガス中の酸素及びNOxの濃度が急激に上昇する。
The
一方、排気浄化触媒20、24に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比である場合、図2(B)に示したように、酸素吸蔵量が多いときには排気浄化触媒20、24に吸蔵されている酸素が放出され、排気ガス中の未燃ガスは酸化浄化される。一方、酸素吸蔵量が少なくなると、ゼロ(下限吸蔵量)近傍の或る吸蔵量(図中のClowlim)を境に排気浄化触媒20、24から流出する排気ガス中の未燃ガスの濃度が急激に上昇する。
On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the
以上のように、本実施形態において用いられる排気浄化触媒20、24によれば、排気浄化触媒20、24に流入する排気ガスの空燃比及び酸素吸蔵量に応じて排気ガス中のNOx及び未燃ガスの浄化特性が変化する。なお、触媒作用及び酸素吸蔵能力を有していれば、排気浄化触媒20、24は三元触媒とは異なる触媒であってもよい。
As described above, according to the
<空燃比センサの出力特性>
次に、図3及び図4を参照して、本実施形態における空燃比センサ40、41の出力特性について説明する。図3は、本実施形態における空燃比センサ40、41の電圧−電流(V−I)特性を示す図であり、図4は、印加電圧を一定に維持したときの、空燃比センサ40、41周りを流通する排気ガスの空燃比(以下、「排気空燃比」という)と出力電流Iとの関係を示す図である。なお、本実施形態では、両空燃比センサ40、41として同一構成の空燃比センサが用いられる。
<Output characteristics of air-fuel ratio sensor>
Next, output characteristics of the air-
図3からわかるように、本実施形態の空燃比センサ40、41では、出力電流Iは、排気空燃比が高くなるほど(リーンになるほど)、大きくなる。また、各排気空燃比におけるV−I線には、V軸にほぼ平行な領域、すなわちセンサ印加電圧が変化しても出力電流がほとんど変化しない領域が存在する。この電圧領域は限界電流領域と称され、このときの電流は限界電流と称される。図3では、排気空燃比が18であるときの限界電流領域及び限界電流をそれぞれW18、I18で示している。したがって、空燃比センサ40、41は限界電流式の空燃比センサであるということができる。
As can be seen from FIG. 3, in the air-
図4は、印加電圧を0.45V程度で一定にしたときの、排気空燃比と出力電流Iとの関係を示す図である。図4からわかるように、空燃比センサ40、41では、排気空燃比が高くなるほど(すなわち、リーンになるほど)、空燃比センサ40、41からの出力電流Iが大きくなるように、排気空燃比に対して出力電流がリニアに(比例するように)変化する。加えて、空燃比センサ40、41は、排気空燃比が理論空燃比であるときに出力電流Iが零になるように構成される。また、排気空燃比が一定以上に大きくなったとき、或いは一定以下に小さくなったときには、排気空燃比の変化に対する出力電流の変化の割合が小さくなる。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the exhaust air-fuel ratio and the output current I when the applied voltage is kept constant at about 0.45V. As can be seen from FIG. 4, in the air-
なお、上記例では、空燃比センサ40、41として限界電流式の空燃比センサを用いている。しかしながら、排気空燃比に対して出力電流がリニアに変化するものであれば、空燃比センサ40、41として、限界電流式ではない空燃比センサ等、如何なる空燃比センサを用いてもよい。また、両空燃比センサ40、41は互いに異なる構造の空燃比センサであってもよい。
In the above example, limit current type air-fuel ratio sensors are used as the air-
<基本的な空燃比制御の概要>
次に、本発明の内燃機関の制御装置における空燃比制御の概要を説明する。本実施形態では、上流側空燃比センサ40の出力空燃比に基づいて上流側空燃比センサ40の出力空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射弁11からの燃料噴射量を制御するフィードバック制御が行われる。なお、「出力空燃比」は、空燃比センサの出力値に相当する空燃比を意味する。
<Outline of basic air-fuel ratio control>
Next, an outline of air-fuel ratio control in the control apparatus for an internal combustion engine of the present invention will be described. In the present embodiment, feedback control for controlling the fuel injection amount from the
また、本実施形態の空燃比制御では、下流側空燃比センサ41の出力空燃比等に基づいて目標空燃比を設定する目標空燃比の設定制御が行われる。目標空燃比の設定制御では、下流側空燃比センサ41の出力空燃比が理論空燃比よりも僅かにリッチなリッチ判定空燃比(例えば、14.55)以下となったときに、下流側空燃比センサ41によって検出された排気ガスの空燃比がリッチ空燃比になったと判断される。このとき、目標空燃比はリーン設定空燃比に設定される。ここで、リーン設定空燃比は、理論空燃比よりも或る程度リーンである予め定められた空燃比であり、例えば、14.65〜20、好ましくは14.65〜18、より好ましくは14.65〜16程度とされる。
Further, in the air-fuel ratio control of the present embodiment, target air-fuel ratio setting control for setting the target air-fuel ratio based on the output air-fuel ratio of the downstream air-
その後、目標空燃比をリーン設定空燃比に設定した状態で、下流側空燃比センサ41の出力空燃比がリッチ判定空燃比よりもリーンな空燃比(リッチ判定空燃比よりも理論空燃比に近い空燃比)になると、下流側空燃比センサ41によって検出された排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比になったと判断される。このとき、目標空燃比は、弱リーン設定空燃比に設定される。ここで、弱リーン設定空燃比は、リーン設定空燃比よりもリーン度合いの小さい(理論空燃比からの差が小さい)リーン空燃比であり、例えば、14.62〜15.7、好ましくは14.63〜15.2、より好ましくは14.65〜14.9程度とされる。
Thereafter, in a state where the target air-fuel ratio is set to the lean set air-fuel ratio, the output air-fuel ratio of the downstream side air-
一方、下流側空燃比センサ41の出力空燃比が理論空燃比よりも僅かにリーンなリーン判定空燃比(例えば、14.65)以上になったときに、下流側空燃比センサ41によって検出された排気ガスの空燃比がリーン空燃比になったと判断される。このとき、目標空燃比はリッチ設定空燃比に設定される。ここで、リッチ設定空燃比は、理論空燃比よりも或る程度リッチである予め定められた空燃比であり、例えば、10〜14.55、好ましくは12〜14.52、より好ましくは13〜14.5程度とされる。
On the other hand, when the output air-fuel ratio of the downstream air-
その後、目標空燃比をリッチ設定空燃比に設定した状態で、下流側空燃比センサ41の出力空燃比がリーン判定空燃比よりもリッチな空燃比(リーン判定空燃比よりも理論空燃比に近い空燃比)になると、下流側空燃比センサ41によって検出された排気ガスの空燃比がほぼ理論空燃比になったと判断される。このとき、目標空燃比は、弱リッチ設定空燃比に設定される。ここで、弱リッチ設定空燃比は、リッチ設定空燃比よりもリッチ度合いの小さい(理論空燃比からの差が小さい)リッチ空燃比であり、例えば、13.5〜14.58、好ましくは14〜14.57、より好ましくは14.3〜14.55程度とされる。
Thereafter, with the target air-fuel ratio set to the rich set air-fuel ratio, the output air-fuel ratio of the downstream air-
この結果、本実施形態では、下流側空燃比センサ41の出力空燃比がリッチ判定空燃比以下になると、まず、目標空燃比がリーン設定空燃比に設定される。その後、下流側空燃比センサ41の出力空燃比がリッチ判定空燃比よりも大きくなると目標空燃比が弱リーン設定空燃比に設定される。一方、下流側空燃比センサ41の出力空燃比がリーン判定空燃比以上になると、まず、目標空燃比がリッチ設定空燃比に設定される。その後、下流側空燃比センサ41の出力空燃比がリーン判定空燃比よりも小さくなると目標空燃比が弱リッチ設定空燃比に設定される。その後、同様な制御が繰り返される。
As a result, in the present embodiment, when the output air-fuel ratio of the downstream air-
なお、リッチ判定空燃比及びリーン判定空燃比は、理論空燃比の1%以内、好ましくは0.5%以内、より好ましくは0.35%以内の空燃比とされる。したがって、リッチ判定空燃比及びリーン判定空燃比の理論空燃比からの差は、理論空燃比が14.6の場合には、0.15以下、好ましくは0.073以下、より好ましくは0.051以下とされる。また、目標空燃比(例えば、弱リッチ設定空燃比やリーン設定空燃比)の理論空燃比からの差は、上述した差よりも大きくなるように設定される。 Note that the rich determination air-fuel ratio and the lean determination air-fuel ratio are those within 1%, preferably within 0.5%, more preferably within 0.35% of the theoretical air-fuel ratio. Therefore, the difference between the rich determination air-fuel ratio and the lean determination air-fuel ratio from the stoichiometric air-fuel ratio is 0.15 or less, preferably 0.073 or less, more preferably 0.051 when the stoichiometric air-fuel ratio is 14.6. It is as follows. Further, the difference between the target air-fuel ratio (for example, the weak rich set air-fuel ratio and the lean set air-fuel ratio) from the theoretical air-fuel ratio is set to be larger than the above-described difference.
<タイムチャートを用いた制御の説明>
図5を参照して、上述したような操作について具体的に説明する。図5は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置による基本的な空燃比制御を行った場合の、目標空燃比AFT、上流側空燃比センサ40の出力空燃比AFup、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSA、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスにおける積算酸素過不足量ΣOED、及び下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnのタイムチャートである。
<Description of control using time chart>
With reference to FIG. 5, the operation as described above will be specifically described. FIG. 5 shows the target air-fuel ratio AFT, the output air-fuel ratio AFup of the upstream air-
図示した例では、時刻t1以前の状態では、目標空燃比AFTが弱リッチ設定空燃比AFTsrに設定されている。これに伴って上流側空燃比センサ40の出力空燃比がリッチ空燃比となっている。上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガス中に含まれている未燃ガスは、上流側排気浄化触媒20で浄化され、これに伴って上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAは徐々に減少していく。一方、上流側排気浄化触媒20における浄化により上流側排気浄化触媒20から流出する排気ガス中には未燃ガスは含まれていないため、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnはほぼ理論空燃比となる。
In the illustrated example, the target air-fuel ratio AFT is set to the weak rich set air-fuel ratio AFTsr before the time t 1 . Accordingly, the output air-fuel ratio of the upstream air-
上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが徐々に減少すると、酸素吸蔵量OSAは時刻t1においてゼロに近づく(例えば、図2のClowlim)。これに伴って、上流側排気浄化触媒20に流入した未燃ガスの一部は上流側排気浄化触媒20で浄化されずに流出し始める。これにより、時刻t1以降、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnが徐々に低下する。その結果、図示した例では、時刻t2において、酸素吸蔵量OSAがほぼゼロになると共に、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリッチ判定空燃比AFrichに到達する。
When the oxygen storage amount OSA of the upstream side
本実施形態では、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリッチ判定空燃比AFrich以下になると、酸素吸蔵量OSAを増大させるべく、目標空燃比AFTがリーン設定空燃比AFTlに切り替えられる。したがって、目標空燃比は、リッチ空燃比からリーン空燃比へと切り替えられる。
In the present embodiment, when the output air-fuel ratio AFdwn of the downstream air-
なお、本実施形態では、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnが理論空燃比からリッチ空燃比に変化してすぐではなく、リッチ判定空燃比AFrichに到達してから、目標空燃比AFTの切替を行っている。これは、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが十分であっても、上流側排気浄化触媒20から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比から極僅かにずれてしまう場合があるためである。逆に言うと、リッチ判定空燃比は、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量が十分であるときには、上流側排気浄化触媒20から流出する排気ガスの空燃比が到達することのないような空燃比とされる。なお、上述したリーン判定空燃比についても同じことがいえる。
In the present embodiment, the output air-fuel ratio AFdwn of the downstream air-
時刻t2において、目標空燃比をリーン空燃比に切り替えると、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比はリッチ空燃比からリーン空燃比に変化する。また、これに伴って、上流側空燃比センサ40の出力空燃比AFupがリーン空燃比となる(実際には、目標空燃比を切り替えてから上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比が変化するまでには遅れが生じるが、図示した例では便宜上同時に変化するものとしている)。時刻t2において上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比に変化すると、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAは増大していく。
In time t 2, the switch the target air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream
このように、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが増大していくと、上流側排気浄化触媒20から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比へ向かって変化する。図5に示した例では、時刻t3において、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリッチ判定空燃比AFrichよりも大きな値となる。すなわち、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがほぼ理論空燃比となる。これは、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが或る程度多くなっていることを意味する。
Thus, as the oxygen storage amount OSA of the upstream side
そこで、本実施形態では、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリッチ判定空燃比AFrichよりも大きな値に変化したときには、目標空燃比AFTが弱リーン設定空燃比AFTslに切り替えられる。したがって、時刻t3では目標空燃比のリーン度合いが低下せしめられる。以下では、時刻t3をリーン度合い変更時期と称する。
Therefore, in the present embodiment, when the output air-fuel ratio AFdwn of the downstream air-
リーン度合い変更時期である時刻t3において、目標空燃比AFTを弱リーン設定空燃比AFTslに切り替えると、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスのリーン度合いも小さくなる。これに伴って、上流側空燃比センサ40の出力空燃比AFupは小さくなると共に、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAの増加速度が低下する。
At time t 3 is lean degree change timing, switching the target air-fuel ratio AFT to slightly lean set air-fuel ratio AFTsl, leanness of the exhaust gas flowing into the upstream
時刻t3以降においては、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAは、その増加速度が遅いながらも、徐々に増加していく。上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが徐々に増加すると、酸素吸蔵量OSAはやがて最大吸蔵可能酸素量Cmaxに近づく(例えば、図2のCuplim)。時刻t4において酸素吸蔵量OSAが最大吸蔵可能酸素量Cmaxに近づくと、上流側排気浄化触媒20に流入した酸素の一部は上流側排気浄化触媒20で吸蔵されずに流出し始める。これにより、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnが徐々に上昇する。その結果、図示した例では、時刻t5において、酸素吸蔵量OSAが最大吸蔵可能酸素量Cmaxに到達すると共に、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリーン判定空燃比AFleanに到達する。
After the time t 3 , the oxygen storage amount OSA of the upstream side
本実施形態では、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリーン判定空燃比AFlean以上になると、酸素吸蔵量OSAを減少させるべく、目標空燃比AFTがリッチ設定空燃比AFTrに切り替えられる。したがって、目標空燃比は、リーン空燃比からリッチ空燃比へと切り替えられる。
In the present embodiment, when the output air-fuel ratio AFdwn of the downstream air-
時刻t5において、目標空燃比をリッチ空燃比に切り替えると、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比はリーン空燃比からリッチ空燃比に変化する。また、これに伴って、上流側空燃比センサ40の出力空燃比AFupがリッチ空燃比となる(実際には、目標空燃比を切り替えてから上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比が変化するまでには遅れが生じるが、図示した例では便宜上同時に変化するものとしている)。時刻t5において上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比に変化すると、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAは減少していく。
At time t 5, when switching the target air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream
このように、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが減少していくと、上流側排気浄化触媒20から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比へ向かって変化する。図5に示した例では、時刻t6において、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリーン判定空燃比AFleanよりも小さな値となる。すなわち、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがほぼ理論空燃比となる。これは、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが或る程度少なくなっていることを意味する。
Thus, when the oxygen storage amount OSA of the upstream side
そこで、本実施形態では、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリーン判定空燃比AFleanよりも小さな値に変化したときには、目標空燃比AFTがリッチ設定空燃比から弱リッチ設定空燃比AFTsrに切り替えられる。
Therefore, in the present embodiment, when the output air-fuel ratio AFdwn of the downstream air-
時刻t6において、目標空燃比AFTを弱リッチ設定空燃比AFTsrに切り替えると、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比のリッチ度合いも小さくなる。これに伴って、上流側空燃比センサ40の出力空燃比AFupは増大すると共に、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAの減少速度が低下する。
When the target air-fuel ratio AFT is switched to the slightly rich set air-fuel ratio AFTsr at time t 6 , the richness of the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream side
時刻t6以降においては、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAは、その減少速度が遅いながらも、徐々に減少していく。上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが徐々に減少すると、酸素吸蔵量OSAはやがて時刻t7において、時刻t1と同様に、ゼロに近づき、図2のCdwnlimまで減少する。その後、時刻t8において、時刻t2と同様に、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリッチ判定空燃比AFrichに到達する。その後は、時刻t1〜t6の操作と同様な操作が繰り返される。
After time t 6 , the oxygen storage amount OSA of the upstream side
<基本的な制御における利点>
上述した基本的な空燃比制御によれば、時刻t2において目標空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比に変更された直後、及び時刻t5において目標空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比に変更された直後には、目標空燃比の理論空燃比からの差が大きなものとされる(すなわち、リッチ度合い又はリーン度合いが大きいものとされる)。このため、時刻t2において上流側排気浄化触媒20から流出していた未燃ガス及び時刻t5において上流側排気浄化触媒20から流出していたNOxを迅速に減少させることができる。したがって、上流側排気浄化触媒20からの未燃ガス及びNOxの流出を抑制することができる。
<Advantages in basic control>
According to the basic air-fuel ratio control described above, immediately after the target air-fuel ratio is changed from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio at time t 2, the and the target air-fuel ratio from the lean air-fuel ratio at time t 5 to a rich air-fuel ratio Immediately after the change, the difference between the target air-fuel ratio and the stoichiometric air-fuel ratio is made large (that is, the rich degree or lean degree is made large). Therefore, it is possible to reduce the NOx that has been flowing from the upstream
また、本実施形態の空燃比制御によれば、時刻t2において目標空燃比をリーン設定空燃比に設定した後、上流側排気浄化触媒20からの未燃ガスの流出が止まり且つその酸素吸蔵量OSAがある程度回復してから、時刻t3において目標空燃比が弱リーン設定空燃比に切り替えられる。このように目標空燃比のリッチ度合い(理論空燃比からの差)を小さくすることにより、仮に上流側排気浄化触媒20からNOxが流出したとしても、その単位時間当たりの流出量を減少させることができる。特に、上記空燃比制御によれば、時刻t5において上流側排気浄化触媒20からNOxが流出することになるが、このときの流出量を少なく抑えることができる。
Further, according to the air-fuel ratio control of the present embodiment, after setting the target air-fuel ratio to a lean set air-fuel ratio at time t 2, the stops outflow of unburned gas from the upstream
加えて、本実施形態の空燃比制御によれば、時刻t5において目標空燃比をリッチ設定空燃比に設定した後、上流側排気浄化触媒20からのNOx(酸素)の流出が止まり且つその酸素吸蔵量OSAがある程度減少してから、時刻t6において目標空燃比が弱リッチ設定空燃比に切り替えられる。このように目標空燃比のリッチ度合い(理論空燃比からの差)を小さくすることにより、仮に上流側排気浄化触媒20から未燃ガスが流出したとしても、その単位時間当たりの流出量を減少させることができる。特に、上記空燃比制御によれば、時刻t2、t8において、上流側排気浄化触媒20から未燃ガスが流出することになるが、このときにもその流出量を少なく抑えることができる。
In addition, according to the air-fuel ratio control of the present embodiment, after setting the target air-fuel ratio to a rich set air-fuel ratio at time t 5, it stops the outflow of NOx (oxygen) from the upstream
さらに、本実施形態では、下流側にて排気ガスの空燃比を検出するセンサとして、空燃比センサ41を用いている。この空燃比センサ41は、酸素センサと異なり、ヒステリシスを有さない。このため、空燃比センサ41によれば実際の排気空燃比に対して応答性が高く、上流側排気浄化触媒20からの未燃ガス及び酸素(及びNOx)の流出を迅速に検出することができる。したがって、このことによっても、本実施形態によれば、上流側排気浄化触媒20からの未燃ガス及びNOx(及び酸素)の流出を抑制することができる。
Further, in the present embodiment, an air-
また、酸素を吸蔵可能な排気浄化触媒では、その酸素吸蔵量をほぼ一定に維持すると、その酸素吸蔵能力の低下を招く。したがって、酸素吸蔵能力を可能な限り維持するためには、排気浄化触媒の使用時にその酸素吸蔵量を上下に変化させることが必要になる。本実施形態に係る空燃比制御によれば、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAは、ゼロ近傍と最大吸蔵可能酸素量近傍との間で上下に繰り返し変化する。このため、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAをできるだけ高く維持することができる。
Further, in an exhaust purification catalyst capable of storing oxygen, maintaining its oxygen storage amount substantially constant leads to a decrease in its oxygen storage capacity. Therefore, in order to maintain the oxygen storage capacity as much as possible, it is necessary to change the oxygen storage amount up and down when the exhaust purification catalyst is used. According to the air-fuel ratio control according to the present embodiment, the oxygen storage amount OSA of the upstream side
なお、上記実施形態では、時刻t3において、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリッチ判定空燃比AFrichよりも大きな値になったときに、目標空燃比AFTがリーン設定空燃比AFTlから弱リーン設定空燃比AFTslに切り替えられる。また、上記実施形態では、時刻t6において、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリーン判定空燃比AFleanよりも小さな値になったときに、目標空燃比AFTがリッチ設定空燃比AFTrから弱リッチ設定空燃比AFTsrに切り替えられる。しかしながら、これら目標空燃比AFTを切り替えるタイミングは、必ずしも下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnに基づいて設定されなくてもよく、他のパラメータに基づいて決定されてもよい。
In the above embodiment, when the output air-fuel ratio AFdwn of the downstream air-
例えば、これら目標空燃比AFTを切り替えるタイミングは、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAに基づいて決定されてもよい。例えば、図5に示したように、時刻t2において目標空燃比をリーン空燃比に切り替えてから上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが予め定められた量αに達したときに、目標空燃比AFTが弱リーン設定空燃比AFTslに切り替えられる。また、時刻t5において、目標空燃比をリッチ空燃比に切り替えてから上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが予め定められた量αだけ減少したときに、目標空燃比AFTが弱リッチ設定空燃比AFTsrに切り替えられる。
For example, the timing for switching these target air-fuel ratios AFT may be determined based on the oxygen storage amount OSA of the upstream side
この場合、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAは、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの積算酸素過不足量に基づいて推定される。酸素過不足量は、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比にしようとしたときに過剰となる酸素又は不足する酸素(過剰な未燃ガス等の量)を意味する。特に、目標空燃比がリーン設定空燃比となっているときには上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガス中の酸素は過剰となり、この過剰な酸素は上流側排気浄化触媒20に吸蔵される。したがって、酸素過不足量の積算値(以下、「積算酸素過不足量」という)は、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAを表しているといえる。図5に示したように、本実施形態では、積算酸素過不足量ΣOEDは、目標空燃比が理論空燃比を越えて変化した時にゼロにリセットされる。
In this case, the oxygen storage amount OSA of the upstream side
なお、酸素過不足量は、上流側空燃比センサ40の出力空燃比AFup、及びエアフロメータ39等に基づいて算出される燃焼室5内への吸入空気量の推定値又は燃料噴射弁11からの燃料供給量等に基づいて行われる。具体的には、酸素過不足量OEDは、例えば、下記式(1)により算出される。
OED=0.23・Qi/(AFup−14.6) …(1)
ここで、0.23は空気中の酸素濃度、Qiは燃料噴射量、AFupは上流側空燃比センサ40の出力空燃比をそれぞれ表している。
Note that the oxygen excess / deficiency is the estimated value of the intake air amount into the
OED = 0.23 · Qi / (AFup-14.6) (1)
Here, 0.23 represents the oxygen concentration in the air, Qi represents the fuel injection amount, and AFup represents the output air-fuel ratio of the upstream air-
或いは、目標空燃比AFTを弱リーン設定空燃比AFTslに切り替える時期(リーン度合い変更時期)は、目標空燃比をリーン空燃比に切り替えてから(時刻t2)の経過時間や吸入空気量の積算値等に基づいて決定されてもよい。同様に、目標空燃比AFTを弱リッチ設定空燃比AFTsrに切り替える時期(リッチ度合い変更時期)は、目標空燃比をリッチ空燃比に切り替えてから(時刻t5)の経過時間や吸入空気量の積算値等に基づいて決定されてもよい。 Alternatively, when the target air-fuel ratio AFT is switched to the slightly lean set air-fuel ratio AFTsl (lean degree change timing), the elapsed time after switching the target air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio (time t 2 ) or the integrated value of the intake air amount Etc. may be determined based on the above. Similarly, when the target air-fuel ratio AFT is switched to the slightly rich set air-fuel ratio AFTsr (rich degree change timing), the elapsed time after switching the target air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio (time t 5 ) and the integration of the intake air amount It may be determined based on a value or the like.
このように、リッチ度合い変更時期やリーン度合い変更時期は、様々なパラメータに基づいて決定される。いずれにせよ、リーン度合い変更時期は、目標空燃比がリーン設定空燃比に設定された後であって下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリーン判定空燃比以上になる前の時期とされる。同様に、リッチ度合い変更時期は、目標空燃比がリッチ設定空燃比に設定された後であって下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリッチ判定空燃比以下になる前の時期とされる。
Thus, the rich degree change time and the lean degree change time are determined based on various parameters. In any case, the lean degree change timing is a timing after the target air-fuel ratio is set to the lean set air-fuel ratio and before the output air-fuel ratio AFdwn of the downstream side air-
また、上記実施形態では、時刻t2〜t3において、目標空燃比AFTはリーン設定空燃比AFTlに一定に維持される。しかしながら、斯かる期間中、目標空燃比AFTは必ずしも一定に維持されなくてもよく、徐々に低下(理論空燃比に近づく)するように変化してもよい。同様に、上記実施形態では、時刻t3〜t5において、目標空燃比AFTは弱リーン設定空燃比AFTslに一定に維持される。しかしながら、斯かる期間中、目標空燃比AFTは必ずしも一定に維持されていなくてもよく、例えば、徐々に低下(理論空燃比に近づく)するように変化してもよい。また、時刻t5〜t6、時刻t6〜t8についても、同じ事がいえる。 In the above embodiment, at time t 2 ~t 3, the target air-fuel ratio AFT is maintained constant at the lean set air-fuel ratio AFTl. However, during such a period, the target air-fuel ratio AFT does not necessarily have to be kept constant, and may change so as to gradually decrease (approach the theoretical air-fuel ratio). Similarly, in the above embodiment, the target air-fuel ratio AFT is kept constant at the weak lean set air-fuel ratio AFTsl at times t 3 to t 5 . However, during such a period, the target air-fuel ratio AFT does not necessarily have to be kept constant, and may change so as to gradually decrease (approach the stoichiometric air-fuel ratio), for example. The same can be said for the times t 5 to t 6 and the times t 6 to t 8 .
<硫黄成分の吸蔵に関する特性>
ところで、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量Cmaxは常に一定ではなく、上流側排気浄化触媒20の劣化等により低下する。このように最大吸蔵可能酸素量Cmaxを低下させる一因として、上流側排気浄化触媒20への硫黄成分の吸蔵が挙げられる。
<Characteristics concerning storage of sulfur component>
By the way, the maximum storable oxygen amount Cmax of the upstream side
一般に、燃焼室5から排出される排気ガス中にはSOx等の少量の硫黄成分が含まれており、よって上流側排気浄化触媒20には斯かる硫黄成分を含んだ排気ガスが流入することになる。上流側排気浄化触媒20では、流入する排気ガス中に硫黄成分が含まれていると、上流側排気浄化触媒20の温度等の条件によっては硫黄成分が吸蔵される。このように、上流側排気浄化触媒20に硫黄成分が吸蔵されると、その分だけ上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量Cmaxが減少する。したがって、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量Cmaxを高く維持するためには、上流側排気浄化触媒20の硫黄成分吸蔵量を低く維持することが必要となる。
In general, the exhaust gas discharged from the
ここで、上流側排気浄化触媒20による硫黄成分の吸蔵の有無は、上流側排気浄化触媒20の温度に応じて大きく変化する。上流側排気浄化触媒20の温度が或る一定の硫黄吸蔵上限温度(例えば、600℃)以下であるときには、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比であると、流入する排気ガス中の硫黄成分が上流側排気浄化触媒20に吸蔵せしめられる。他方、このときでも、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比であると、流入する排気ガス中に硫黄成分が含まれていても、上流側排気浄化触媒20には硫黄成分はほとんど吸蔵されない。一方、上流側排気浄化触媒20の温度が硫黄吸蔵上限温度以上であるときには、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比にかかわらず、上流側排気浄化触媒20に硫黄成分は吸蔵されない。
Here, the presence or absence of storage of the sulfur component by the upstream side
<弱リーン設定空燃比の制御>
そこで、本発明の実施形態では、上流側排気浄化触媒20の温度に応じて、弱リーン設定空燃比の理論空燃比からの差(リーン度合い)を変更するようにしている。
<Control of weak lean air-fuel ratio>
Therefore, in the embodiment of the present invention, the difference (lean degree) of the weak lean set air-fuel ratio from the stoichiometric air-fuel ratio is changed according to the temperature of the upstream side
図6は、本実施形態におけるリーン設定空燃比の変更制御を行った際における、目標空燃比AFT等のタイムチャートである。図6に示した例においても、基本的に、図5と同様な空燃比制御が行われている。 FIG. 6 is a time chart of the target air-fuel ratio AFT and the like when the lean set air-fuel ratio change control is performed in the present embodiment. In the example shown in FIG. 6 as well, basically the same air-fuel ratio control as in FIG. 5 is performed.
図6に示した例では、時刻t7以前には、上流側排気浄化触媒20の温度CTが硫黄吸蔵上限温度CTlimよりも高い温度となっている。このときの弱リッチ設定空燃比AFTsr及び弱リーン設定空燃比AFTslは、それぞれ第一弱リッチ設定空燃比AFTsr1及び第一弱リーン設定空燃比AFTsl1に設定されている。ここで、第一弱リッチ設定空燃比AFTsr1の理論空燃比からの差は、第一リッチ度合いΔAFTsr1となっている。また、第一弱リーン設定空燃比AFTsl1の理論空燃比からの差は、第一リーン度合いΔAFTsl1となっている。
In the example shown in FIG. 6, previously at time t 7, the temperature CT of the upstream
したがって、時刻t2等において、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリッチ判定空燃比AFrich以下からリッチ判定空燃比AFrichよりも大きい空燃比に変化すると、目標空燃比AFTが第一弱リーン設定空燃比AFTsl1に切り替えられる。また、時刻t4等において、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリーン判定空燃比AFlean以上からリーン判定空燃比AFleanよりも小さい空燃比に変化すると、目標空燃比AFTが第一弱リッチ設定空燃比AFTsr1に切り替えられる。その後、時刻t7までは、斯かるサイクルが繰り返される。
Therefore, when the output air-fuel ratio AFdwn of the downstream air-
その後、時刻t7において、上流側排気浄化触媒20の温度CTが硫黄吸蔵上限温度CTlim以下になると、弱リーン設定空燃比AFTslの値が変更される。図6に示した例では、時刻t7において、弱リーン設定空燃比AFTslが、第一弱リーン設定空燃比AFTsl1から第二弱リーン設定空燃比AFTsl2へと変更される。第二弱リーン設定空燃比AFTsl2の理論空燃比からの差は、第一リーン度合いΔAFTsl1よりも大きい第二リーン度合いΔAFTsl2となっている。したがって、第二弱リーン設定空燃比AFTsl2は、第一リーン設定空燃比AFTsl1よりも大きい(リーン側の)空燃比となっている。
Then, at time t 7, when the temperature CT of the upstream
ここで、時刻t7以前の第一リーン度合いΔAFTsl1から第一リッチ度合いΔAFTsr1を減算した値を第一変動差ΔLR1とする(ΔLR1=ΔAFTsl1−ΔAFTsr1)。同様に、時刻t7以降の第二リーン度合いΔAFTsl2から第一リッチ度合いΔAFTsr1を減算した値を第二変動差ΔLR2とする(ΔLR2=ΔAFTsl2−ΔAFTsr1)。この場合、本発明の実施形態では、第二変動差ΔLR2は、第一変動差ΔLR1以上の値とされる(ΔLR2≧ΔLR1)。 Here, a value obtained by subtracting the first richness DerutaAFTsr 1 from the time t 7 the first lean degree DerutaAFTsl 1 before the first variation difference ΔLR 1 (ΔLR 1 = ΔAFTsl 1 -ΔAFTsr 1). Similarly, a value obtained by subtracting the first rich degree ΔAFTsr 1 from the second lean degree ΔAFTsl 2 after time t 7 is set as a second fluctuation difference ΔLR 2 (ΔLR 2 = ΔAFTsl 2 −ΔAFTsr 1 ). In this case, in the embodiment of the present invention, the second variation difference ΔLR 2 is set to a value equal to or larger than the first variation difference ΔLR 1 (ΔLR 2 ≧ ΔLR 1 ).
その後、上流側排気浄化触媒20の温度CTが硫黄吸蔵上限温度CTlim以下になっている間は、弱リーン設定空燃比AFTslは第二弱リーン設定空燃比AFTsl2に維持される。そして、上流側排気浄化触媒20の温度CTが再び硫黄吸蔵上限温度CTlimよりも高い温度に変化すると、弱リーン設定空燃比AFTslは第一弱リーン設定空燃比AFTsl1に変更される。
Thereafter, while the temperature CT of the upstream
なお、上記実施形態では、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリッチ判定空燃比AFrich以上になってリッチ判定空燃比AFrichよりも大きくなるまでの間(例えば、時刻t1〜t2、t8〜t9)、目標空燃比AFTは一定に維持されている。すなわち、リーン設定空燃比は一定に維持されている。しかしながら、リーン設定空燃比は必ずしも一定でなくてもよく、或る程度変動してもよい。
In the above embodiment, the time until the output air-fuel ratio AFdwn of the downstream air-
また、上記実施形態では、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリッチ判定空燃比AFrichよりも大きくなってからリーン判定空燃比AFlean以上になるまでの間(例えば、時刻t2〜t3、t9〜t10)、目標空燃比AFTは一定に維持されている。すなわち、弱リーン設定空燃比は一定に維持されている。しかしながら、弱リーン設定空燃比は必ずしも一定でなくてもよく、或る程度変動してもよい。ただし、この場合であっても、時刻t9〜t10における弱リーン設定空燃比の平均値のリーン度合いは、時刻t2〜t3における弱リーン設定空燃比の平均値のリーン度合いよりも大きいものとされる。
In the above-described embodiment, the time from when the output air-fuel ratio AFdwn of the downstream air-
同様に、上記実施形態では、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリーン判定空燃比AFlean以上になってからリーン判定空燃比AFleanよりも小さくなるまでの間(例えば、時刻t3〜t4、t10〜t11)、目標空燃比AFTは一定に維持されている。すなわち、リッチ設定空燃比は一定に維持されている。しかしながら、リッチ設定空燃比も必ずしも一定でなくてもよく、或る程度変動してもよい。
Similarly, in the above-described embodiment, the time from when the output air-fuel ratio AFdwn of the downstream air-
また、上記実施形態では、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリーン判定空燃比AFleanよりも小さくなってからリッチ判定空燃比AFlean以下になるまでの間(例えば、時刻t4〜t5、t11〜t12)、目標空燃比AFTは一定に維持されている。すなわち、弱リッチ設定空燃比は一定に維持されている。しかしながら、弱リッチ設定空燃比は必ずしも一定でなくてもよく、或る程度変動してもよい。
In the above embodiment, during the period from the output air-fuel ratio AFdwn of the downstream air-
また、上記実施形態では、上流側排気浄化触媒20の温度CTが硫黄吸蔵上限温度CTlimを越えたことを境に、リッチ設定空燃比及びリーン設定空燃比を変更している。しかしながら、設定空燃比を切り替えるための温度は、必ずしも硫黄吸蔵上限温度CTlimでなくてもよく、これよりも低い温度であってもよい。また、上流側排気浄化触媒20の温度は、必ずしも上流側温度センサ46を設けて実際に検出せずに、上流側排気浄化触媒20の温度に関連する他のパラメータ(例えば、機関運転状態や吸入空気量等)に基づいて推定してもよい。この場合、例えば、機関運転状態がアイドル運転状態である場合や、吸入空気量が予め定められた空気量以下である場合に、上流側排気浄化触媒20の温度CTが硫黄吸蔵上限温度CTlim以下であると判定される。
In the above embodiment, the rich set air-fuel ratio and the lean set air-fuel ratio are changed when the temperature CT of the upstream side
<フローチャート>
図7は、目標空燃比の算出制御における制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは一定時間間隔の割り込みによって行われる。
<Flowchart>
FIG. 7 is a flowchart showing a control routine in target air-fuel ratio calculation control. The illustrated control routine is performed by interruption at regular time intervals.
図7に示したように、まず、ステップS11において目標空燃比AFTの算出条件が成立しているか否かが判定される。目標空燃比AFTの算出条件が成立している場合とは、通常制御中であること、例えば燃料カット制御中ではないこと等が挙げられる。ステップS11において目標空燃比AFTの算出条件が成立していると判定された場合には、ステップS12へと進む。 As shown in FIG. 7, first, in step S11, it is determined whether a calculation condition for the target air-fuel ratio AFT is satisfied. The case where the calculation condition of the target air-fuel ratio AFT is satisfied includes that normal control is being performed, for example, that fuel cut control is not being performed. If it is determined in step S11 that the target air-fuel ratio AFT calculation condition is satisfied, the process proceeds to step S12.
ステップS12では、リーン設定フラグFlがOFFに設定されているか否かが判定される。リーン設定フラグFlは、目標空燃比がリーン空燃比に設定されているときにはONとされ、それ以外のときにはOFFとされるフラグである。ステップS12においてリーン設定フラグFlがOFFに設定されていると判定された場合には、ステップS13へと進む。ステップS13では、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリッチ判定空燃比AFrich以下であるか否かが判定される。
In step S12, it is determined whether or not the lean setting flag Fl is set to OFF. The lean setting flag Fl is a flag that is turned on when the target air-fuel ratio is set to the lean air-fuel ratio, and is turned off otherwise. If it is determined in step S12 that the lean setting flag Fl is set to OFF, the process proceeds to step S13. In step S13, it is determined whether or not the output air-fuel ratio AFdwn of the downstream air-
ステップS13において、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリッチ判定空燃比AFrichよりも大きいと判定された場合には、ステップS14へと進む。ステップS14では、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリーン判定空燃比AFleanよりも小さいか否かが判定される。出力空燃比AFdwnがリーン判定空燃比AFlean以上であると判定された場合には、ステップS15へと進む。ステップS15では、目標空燃比AFTがリッチ設定空燃比AFTrに設定され、制御ルーチンが終了せしめられる。
If it is determined in step S13 that the output air-fuel ratio AFdwn of the downstream air-
その後、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnが理論空燃比に近づき、リーン判定空燃比AFleanよりも小さくなると、次の制御ルーチンでは、ステップS14からステップS16へと進む。ステップS16では、目標空燃比AFTが弱リッチ設定空燃比AFTsrに設定され、制御ルーチンが終了せしめられる。
Thereafter, when the output air-fuel ratio AFdwn of the downstream air-
その後、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAがほぼゼロになって下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリッチ判定空燃比AFrich以下になると、次の制御ルーチンでは、ステップS13からステップS17へと進む。ステップS17では、目標空燃比AFTがリーン設定空燃比AFTlに設定される。次いで、ステップS18では、リーン設定フラグFlがONにセットされ、制御ルーチンが終了せしめられる。
Thereafter, when the oxygen storage amount OSA of the upstream side
リーン設定フラグFlがONにセットされると、次の制御ルーチンでは、ステップS12からステップS19へと進む。ステップS19では、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリーン判定空燃比AFlean以上であるか否かが判定される。
When the lean setting flag Fl is set to ON, in the next control routine, the process proceeds from step S12 to step S19. In step S19, it is determined whether or not the output air-fuel ratio AFdwn of the downstream air-
ステップS19において、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリーン判定空燃比AFleanよりも小さいと判定された場合には、ステップS20へと進む。ステップS20では、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリッチ判定空燃比AFrichよりも大きいか否かが判定される。出力空燃比AFdwnがリッチ判定空燃比AFrich以下であると判定された場合には、ステップS21へと進む。ステップS21では、目標空燃比AFTが引き続きリーン設定空燃比AFTlに設定され、制御ルーチンが終了せしめられる。
If it is determined in step S19 that the output air-fuel ratio AFdwn of the downstream air-
その後、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnが理論空燃比に近づき、リッチ判定空燃比AFrichよりも大きくなると、次の制御ルーチンでは、ステップS20からステップS22へと進む。ステップS22では、目標空燃比AFTが弱リーン設定空燃比AFTslに設定され、制御ルーチンが終了せしめられる。
Thereafter, when the output air-fuel ratio AFdwn of the downstream air-
その後、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAがほぼ最大吸蔵可能酸素量になって下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリーン判定空燃比AFlean以上になると、次の制御ルーチンでは、ステップS19からステップS23へと進む。ステップS23では、目標空燃比AFTがリッチ設定空燃比AFTrに設定される。次いで、ステップS24では、リーン設定フラグFlがOFFにリセットされ、制御ルーチンが終了せしめられる。
Thereafter, when the oxygen storage amount OSA of the upstream side
図8は、弱リーン設定空燃比の設定制御における制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは一定時間間隔の割り込みによって行われる。 FIG. 8 is a flowchart showing a control routine in the setting control of the weak lean set air-fuel ratio. The illustrated control routine is performed by interruption at regular time intervals.
まず、ステップS31において、上流側温度センサ46によって検出された上流側排気浄化触媒20の温度CTが硫黄吸蔵上限温度CTlim以下であるか否かが判定される。温度CTが硫黄吸蔵上限温度CTlimよりも高いと判定された場合には、ステップS32へと進む。ステップS32では、弱リーン設定空燃比AFTslが第一弱リーン設定空燃比AFTsl1に設定され、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップS31において、温度CTが硫黄吸蔵上限温度CTlim以下であると判定された場合には、ステップS33へと進む。ステップS33では、弱リーン設定空燃比AFTslが第二弱リーン設定空燃比AFTsl2に設定され、制御ルーチンが終了せしめられる。
First, in step S31, it is determined whether or not the temperature CT of the upstream side
<設定空燃比制御の効果>
このように、本実施形態では、上流側排気浄化触媒20の温度CTが硫黄吸蔵上限温度CTlim以下のときには、硫黄吸蔵上限温度CTlimよりも高いときに比べて、弱リーン設定空燃比のリーン度合いから弱リッチ設定空燃比のリッチ度合いを減算した変動差ΔLRが大きくされる(特に、弱リーン設定空燃比や弱リッチ設定空燃比が変動することを考慮すると、本実施形態では、リーン度合い変更時期以降のリーン空燃比の平均値のリーン度合いから、リッチ度合い変更時期以降のリッチ空燃比の平均値のリッチ度合いを減算した変動差が大きくされるといえる)。以下では、弱リッチ設定空燃比及び弱リーン設定空燃比をこのように制御することの効果について説明する。
<Effect of set air-fuel ratio control>
Thus, in the present embodiment, when the temperature CT of the upstream side
図6に示したように、上流側排気浄化触媒20の温度CTが硫黄吸蔵上限温度CTlimよりも高いときに、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリッチ判定空燃比AFrich以下になってからリーン判定空燃比AFlean以上になるまでの時間をT1とする(例えば、時刻t1〜t3)。同様に、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリーン判定空燃比AFlean以上になってからリッチ判定空燃比AFrich以下になるまでの時間をT2とする(例えば、時刻t3〜t5)。したがって、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリッチ判定空燃比AFrichに達してから再度リッチ判定空燃比AFrichに達するまでの1サイクルにかかる時間はT1+T2で表せる(例えば、時刻t1〜t5)。
As shown in FIG. 6, when the temperature CT of the upstream side
一方、上流側排気浄化触媒20の温度CTが硫黄吸蔵上限温度CTlim以下のときに、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリッチ判定空燃比AFrich以下になってからリーン判定空燃比AFlean以上になるまでの時間をT3とする(例えば、時刻t8〜t10)。同様に、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリーン判定空燃比AFlean以上になってからリッチ判定空燃比AFrich以下になるまでの時間をT4とする(例えば、時刻t10〜t12)。したがって、下流側空燃比センサ41の出力空燃比AFdwnがリッチ判定空燃比AFrichに達してから再度リッチ判定空燃比AFrichに達するまでの1サイクルにかかる時間はT3+T4で表せる(例えば、時刻t8〜t12)。
On the other hand, when the temperature CT of the upstream side
図6からわかるように、本実施形態では、上流側排気浄化触媒20の温度が高いとき(図中の時刻t7以前)には、1サイクルの時間(T1+T2)における時間T1の比率はそれほど低くない。すなわち、1サイクルの時間のうち上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比である時間(以下、「リーン時間」という)はそれほど短くない。これに対して、上流側排気浄化触媒20の温度が低いとき(図中の時刻t7以降)には、1サイクルの時間(T3+T4)における時間T3の比率は低くなる。すなわち、1サイクルの時間のうちリーン時間が短くなる。これは、上流側排気浄化触媒20の温度CTが低いときに変動差ΔLRが大きくされるためである。
As can be seen from FIG. 6, in the present embodiment, when the temperature of the upstream
ここで、上述したように、上流側排気浄化触媒20では、その温度CTが硫黄吸蔵上限温度CTlim以下になると、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比のときに硫黄成分が吸蔵される。本実施形態では、上流側排気浄化触媒20の温度が低いときには、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比である時間が短くなるため、上流側排気浄化触媒20に硫黄成分が吸蔵されるのが抑制される。
Here, as described above, in the upstream side
一方、本実施形態では、上流側排気浄化触媒20の温度が高いときには、1サイクルの時間のうちリーン時間はそれほど短くない。しかしながら、上述したように、上流側排気浄化触媒20では、その温度CTが硫黄吸蔵上限温度CTlimよりも高い場合には、排気ガスの空燃比がリーン空燃比であっても上流側排気浄化触媒20には硫黄成分はほとんど吸蔵されない。したがって、排気ガスの空燃比がリーン空燃比である時間がそれほど短くなくても、上流側排気浄化触媒20には硫黄成分はほとんど吸蔵されない。以上より、本実施形態によれば、上流側排気浄化触媒20への硫黄成分の吸蔵を抑制することができ、よって上流側排気浄化触媒20の硫黄成分吸蔵量を低く維持することができる。
On the other hand, in this embodiment, when the temperature of the upstream side
これに関する実験結果を、図9に示す。図9は、1サイクルの時間におけるリッチ時間の比率(例えば、T2/(T1+T2)、T4/(T3+T4))とCmax比率との関係を表すグラフである。図9に示したグラフは、新触の排気浄化触媒を用いて1サイクルにおけるリッチ時間の比率を一定に維持して内燃機関の運転を行い、その結果、最大吸蔵可能酸素量Cmaxがどのように変化したかを表している。図中のCmax比率は、排気浄化触媒が新品である場合の最大吸蔵可能酸素量Cmaxを1としたときの最大吸蔵可能酸素量Cmaxの比率を表している。 The experimental result regarding this is shown in FIG. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the ratio of rich time in one cycle time (for example, T 2 / (T 1 + T 2 ), T 4 / (T 3 + T 4 )) and the Cmax ratio. The graph shown in FIG. 9 shows how the maximum storable oxygen amount Cmax is obtained by operating the internal combustion engine while maintaining the ratio of the rich time in one cycle constant using a new exhaust purification catalyst. It shows how it has changed. The Cmax ratio in the figure represents the ratio of the maximum storable oxygen amount Cmax when the maximum storable oxygen amount Cmax is 1 when the exhaust purification catalyst is new.
図9からわかるように、排気浄化触媒の温度が低いとき(400℃)には、リッチ時間の比率が大きくなると、すなわちリーン時間の比率が小さくなるとCmax比率が増大する。これは、リーン時間の比率が小さくなるほど、排気浄化触媒に硫黄成分が吸蔵されにくくなっていることを裏付けるものである。一方、排気浄化触媒の温度が高いとき(700℃)には、Cmax比率は、排気浄化触媒の温度が低いときに比べて高いと共に、リッチ時間の比率に無関係にほぼ一定となっている。したがって、図9に示したグラフからも、本実施形態によれば、上流側排気浄化触媒20への硫黄成分の吸蔵を抑制することができることが裏付けられる。
As can be seen from FIG. 9, when the temperature of the exhaust purification catalyst is low (400 ° C.), the Cmax ratio increases as the rich time ratio increases, that is, as the lean time ratio decreases. This confirms that the sulfur component is less likely to be stored in the exhaust purification catalyst as the lean time ratio decreases. On the other hand, when the temperature of the exhaust purification catalyst is high (700 ° C.), the Cmax ratio is higher than when the temperature of the exhaust purification catalyst is low, and is almost constant regardless of the ratio of the rich time. Therefore, the graph shown in FIG. 9 also supports that according to the present embodiment, the storage of the sulfur component in the upstream side
また、図6に示した実施形態では、上流側排気浄化触媒20の温度が低いときには、実質的に弱リーン設定空燃比AFTslのみを変更している。したがって、排気浄化触媒の温度が低くても、リーン設定空燃比AFTl及びリッチ設定空燃比AFTrは変更していない。
Further, in the embodiment shown in FIG. 6, when the temperature of the upstream side
ここで、上述したように、リッチ設定空燃比AFTrやリーン設定空燃比AFTlは、弱リッチ設定空燃比AFTsrや弱リーン設定空燃比AFTslに比べて、そのリッチ度合いやリーン度合いが比較的大きなものとされる。これは上述したように、図6の時刻t1及び時刻t3において上流側排気浄化触媒20から流出していた未燃ガス及びNOxを迅速に減少させるためである。このため、仮に上流側排気浄化触媒20の温度が低下したときにリッチ設定空燃比AFTrのリッチ度合い及びリーン設定空燃比AFTlのリーン度合いを小さくすると、上流側排気浄化触媒20から流出していた未燃ガス及びNOxを迅速に減少させることができなくなってしまう。
Here, as described above, the rich set air-fuel ratio AFTr and the lean set air-fuel ratio AFTl have a relatively large richness and lean degree compared to the weak rich set air-fuel ratio AFTsr and the weak lean set air-fuel ratio AFTsl. Is done. This is because the unburned gas and NOx flowing out from the upstream side
これに対して、上記実施形態によれば、上流側排気浄化触媒20の温度が低いときであっても、リーン設定空燃比AFTl及びリッチ設定空燃比AFTrは変更されない。このため、本実施形態によれば、上流側排気浄化触媒20から流出していた未燃ガス及びNOxを迅速に減少させることができる。
On the other hand, according to the above embodiment, even when the temperature of the upstream side
なお、上流側排気浄化触媒20の温度が低いときには、リーン設定空燃比AFTl及びリッチ設定空燃比AFTrを変更するようにしてもよい。この場合、例えば、図10に示したように、上流側排気浄化触媒20の温度CTが硫黄吸蔵上限温度CTlimよりも高いときには、リーン設定空燃比AFTlが第一リーン設定空燃比AFTl1に設定される。加えて、上流側排気浄化触媒20の温度CTが硫黄吸蔵上限温度CTlim以下のときには、リーン設定空燃比AFTlは第二リーン設定空燃比AFTl2に設定される。ここで、第二リーン設定空燃比AFTl2の理論空燃比からの差(リッチ度合い)は、第一リーン設定空燃比AFTl1の理論空燃比からの差(リッチ度合い)よりも大きなものとなっている。
Note that when the temperature of the upstream side
したがって、図10に示した例では、リーン設定空燃比AFTlと理論空燃比との差からリッチ設定空燃比AFTrと理論空燃比との差を減算したものを変動差とすると、時刻t7以前に比べて時刻t7以降の方が変動差が大きくされているといえる。上流側排気浄化触媒20の温度CTが硫黄吸蔵上限温度CTlim以下であるときには、これよりも高いときに比べて、斯かる変動差を大きくすることができれば、リッチ設定空燃比AFTr及びリーン設定空燃比AFTlはどのように変更してもよい。
Thus, in the example shown in FIG. 10, when the minus the difference between the rich set air-fuel ratio AFTr and the theoretical air-fuel ratio from the difference between the lean set air-fuel ratio AFTl and the theoretical air-fuel ratio variation difference, time t 7 the previously In comparison, it can be said that the fluctuation difference after time t 7 is larger. When the temperature CT of the upstream side
さらに、図6に示した実施形態では、上流側排気浄化触媒20の温度が低いときには、温度が高いときに比べて、弱リーン設定空燃比AFTslのリーン度合いを大きくしている。しかしながら、弱リッチ設定空燃比AFTsrのリッチ度合いは、上流側排気浄化触媒20の温度CTが硫黄吸蔵上限温度CTlimを越えて変化しても、そのまま維持される。
Further, in the embodiment shown in FIG. 6, when the temperature of the upstream side
ここで、上述したように、第二変動差ΔLR2を第一変動差ΔLR1以上の値にするという観点からは、上流側排気浄化触媒20の温度が低いときには、温度が高いときに比べて、弱リッチ設定空燃比AFTsrのリッチ度合いを小さくすることが考えられる。しかしながら、例えば上流側空燃比センサ40の出力空燃比に僅かながら誤差がある場合、弱リッチ設定空燃比AFTsrのリッチ度合いを必要以上に小さくすると、目標空燃比がリッチ空燃比であるのに実際に上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比やリーン空燃比になってしまう可能性がある。そこで、上記実施形態では、弱リッチ設定空燃比AFTsrのリッチ度合いは、上流側排気浄化触媒20の温度CTが硫黄吸蔵上限温度CTlimを越えて変化しても、そのまま維持される。
Here, as described above, from the viewpoint of setting the second fluctuation difference ΔLR 2 to a value equal to or larger than the first fluctuation difference ΔLR 1 , the temperature of the upstream side
なお、図11に示したように、上流側排気浄化触媒20の温度が高いときの弱リッチ設定空燃比AFTsr1のリッチ度合いが比較的大きいような場合、上流側排気浄化触媒20の温度CTが硫黄吸蔵上限温度CTlim以下であるときには、硫黄吸蔵上限温度CTlimよりも高いときに比べて、弱リッチ設定空燃比AFTsrのリッチ度合いを小さくしてもよい(図11中の弱リッチ設定空燃比AFTsr2)。
As shown in FIG. 11, when the rich degree of the weak rich set air-fuel ratio AFTsr 1 when the temperature of the upstream side
1 機関本体
5 燃焼室
7 吸気ポート
9 排気ポート
19 排気マニホルド
20 上流側排気浄化触媒
24 下流側排気浄化触媒
31 ECU
40 上流側空燃比センサ
41 下流側空燃比センサ
46 温度センサ
47 温度センサ
DESCRIPTION OF
40 upstream air-
Claims (1)
前記排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比が目標空燃比となるようにフィードバック制御を行い、
前記下流側空燃比センサによって検出された排気空燃比が理論空燃比よりもリッチなリッチ判定空燃比以下になったときに、前記目標空燃比は理論空燃比よりもリーンなリーン設定空燃比に切り替えられ、
前記目標空燃比が前記リーン設定空燃比に設定された後であって前記下流側空燃比センサによって検出される排気空燃比が理論空燃比よりもリーンなリーン判定空燃比以上になる前のリーン度合い変更時期から前記下流側空燃比センサによって検出された排気空燃比がリーン判定空燃比以上になるまで、前記目標空燃比は前記リーン設定空燃比よりもリーン度合いの小さいリーン空燃比に設定され、
前記下流側空燃比センサによって検出された排気空燃比がリーン判定空燃比以上になったときに、前記目標空燃比は理論空燃比よりもリッチなリッチ設定空燃比に切り替えられ、
前記目標空燃比が前記リッチ設定空燃比に設定された後であって前記下流側空燃比センサによって検出される排気空燃比がリッチ判定空燃比以下になる前のリッチ度合い変更時期から前記下流側空燃比センサよって検出された排気空燃比がリッチ判定空燃比以下になるまで、前記目標空燃比は前記リッチ設定空燃比よりもリッチ度合いの小さいリッチ空燃比に設定され、
前記温度検出手段によって検出又は推定された前記排気浄化触媒の温度が予め定められた上限温度以下のときには、該上限温度よりも高いときに比べて、前記リーン度合い変更時期以降のリーン空燃比の平均値と理論空燃比との差から、前記リッチ度合い変更時期以降のリッチ空燃比の平均値と理論空燃比との差を減算した変動差を大きくするようにした、内燃機関の制御装置。 An exhaust purification catalyst that is disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine and can store oxygen, and an air-fuel ratio of the exhaust gas that is disposed downstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust flow direction and flows out of the exhaust purification catalyst. In a control device for an internal combustion engine comprising a downstream air-fuel ratio sensor and temperature detection means for detecting or estimating the temperature of the exhaust purification catalyst,
Perform feedback control so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst becomes the target air-fuel ratio,
When the exhaust air-fuel ratio detected by the downstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or less than the rich determination air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the target air-fuel ratio is switched to a lean set air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. And
The degree of lean after the target air-fuel ratio is set to the lean set air-fuel ratio and before the exhaust air-fuel ratio detected by the downstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or higher than the lean determination air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio The target air-fuel ratio is set to a lean air-fuel ratio that is smaller than the lean set air-fuel ratio until the exhaust air-fuel ratio detected by the downstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or higher than the lean determination air-fuel ratio from the change timing,
When the exhaust air-fuel ratio detected by the downstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or higher than the lean determination air-fuel ratio, the target air-fuel ratio is switched to a rich set air-fuel ratio that is richer than the stoichiometric air-fuel ratio,
After the target air-fuel ratio is set to the rich set air-fuel ratio, the downstream air-fuel ratio is changed from the rich degree change timing before the exhaust air-fuel ratio detected by the downstream air-fuel ratio sensor becomes equal to or less than the rich determination air-fuel ratio. The target air-fuel ratio is set to a rich air-fuel ratio that is less rich than the rich set air-fuel ratio until the exhaust air-fuel ratio detected by the fuel ratio sensor becomes equal to or less than the rich determination air-fuel ratio,
When the temperature of the exhaust purification catalyst detected or estimated by the temperature detection means is equal to or lower than a predetermined upper limit temperature, the average of the lean air-fuel ratio after the lean degree change timing is higher than when the temperature is higher than the upper limit temperature. A control device for an internal combustion engine, wherein a fluctuation difference obtained by subtracting a difference between an average value of the rich air-fuel ratio after the rich degree change timing and the theoretical air-fuel ratio from the difference between the value and the theoretical air-fuel ratio is increased.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112855368A (en) * | 2019-11-28 | 2021-05-28 | 罗伯特·博世有限公司 | Method for diagnosing a plurality of oxygen sensors |
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2014
- 2014-05-23 JP JP2014107049A patent/JP2015222052A/en active Pending
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