JP2020139492A - Exhaust gas purification system - Google Patents

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圭一郎 青木
Keiichiro Aoki
圭一郎 青木
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Abstract

To suppress exhaust emission which is generated at the detection of an occlusion amount of catalyst oxygen.SOLUTION: An exhaust gas purification system comprises; an exhaust emission purification catalyst; an air-fuel ratio sensor disposed at a downstream side of the exhaust emission purification catalyst; air-fuel ratio active control means which is constructed so as to perform active control; voltage control means which is constructed so as to be variably settable in a sensor application voltage applied to the air-fuel ratio sensor, and also so as to alternately switch the sensor application voltage between a first voltage and a second voltage at the active control; and voltage control means which is constructed so as to correct the first voltage to a high-voltage side when a rich output value of the air-fuel ratio sensor which is detected according to the air-fuel ratio active control means exceeds a preset rich-side threshold to a rich side, and also so as to switch the second voltage to a low-side voltage when a lean output value of the air-fuel ratio sensor which is detected according to the air-fuel ratio active control means exceeds a preset lean-side threshold to a lean side.SELECTED DRAWING: Figure 12

Description

本発明は、排気ガス浄化システムに関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas purification system.

従来、例えば特許第5949957号公報に記載されているように、三元触媒の酸素吸蔵量を検出する技術が知られている。酸素吸蔵量の検出にはいわゆるアクティブ制御が実施される。アクティブ制御とは、空燃比をリッチとリーンとで交互に切り替えることにより三元触媒からの吸蔵酸素放出もしくは三元触媒への酸素吸蔵を行う制御である。 Conventionally, as described in, for example, Japanese Patent No. 5949957, a technique for detecting the oxygen occlusion amount of a three-way catalyst is known. So-called active control is performed to detect the amount of oxygen stored. The active control is a control in which the occluded oxygen is released from the three-way catalyst or the oxygen is stored in the three-way catalyst by alternately switching the air-fuel ratio between rich and lean.

空燃比の切替および酸素の放出と吸蔵の動作は、三元触媒の下流に設けられた空燃比センサによって検出される。空燃比センサには、出力電流がゼロとなるような特定の印加電圧がある。上記特許公報には、空燃比センサへの印加電圧としてリーン空燃比となる電圧とリッチ空燃比となる電圧を交互に印加するように構築された装置が記載されている。 The operation of switching the air-fuel ratio and releasing and storing oxygen is detected by an air-fuel ratio sensor provided downstream of the three-way catalyst. The air-fuel ratio sensor has a specific applied voltage such that the output current is zero. The above patent publication describes a device constructed so as to alternately apply a voltage having a lean air-fuel ratio and a voltage having a rich air-fuel ratio as the voltage applied to the air-fuel ratio sensor.

特許第5949957号公報Japanese Patent No. 5949957

上記従来の技術において、触媒の状態および空燃比センサのバラツキを考慮に入れると、酸素吸蔵量を検出する制御の実行中に排気エミッションを抑制する観点から未だ改善の余地があった。 In the above-mentioned conventional technique, when the state of the catalyst and the variation of the air-fuel ratio sensor are taken into consideration, there is still room for improvement from the viewpoint of suppressing the exhaust emission during the execution of the control for detecting the oxygen storage amount.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、触媒酸素の吸蔵量を検出する際に発生する排気エミッションを抑制することができる排気ガス浄化システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification system capable of suppressing exhaust emissions generated when detecting an occluded amount of catalytic oxygen. To do.

本発明にかかる排気ガス浄化システムは、
内燃機関の排気通路に設けられ酸素吸蔵能力を持つ排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の下流に設けられた空燃比センサと、
前記排気浄化触媒に流れ込む排気ガスの空燃比を予め定めた所定リーン空燃比と予め定めた所定リッチ空燃比とで交互に切り替えるアクティブ制御を実施するように構築された空燃比アクティブ制御手段と、
前記空燃比センサに与えるセンサ印加電圧を可変に設定可能に構築され、前記所定リーン空燃比への切り替えに応じて設定される第一電圧と前記所定リッチ空燃比への切り替えに応じて設定され前記第一電圧より低い第二電圧との間で前記センサ印加電圧を交互に切り替えるように構築された電圧制御手段と、
前記空燃比アクティブ制御手段により前記所定リーン空燃比から前記所定リッチ空燃比への空燃比制御を実施したことに応じて検出された前記空燃比センサのリッチ出力値が予め定めたリッチ側閾値をリッチ側に超過している場合には前記第一電圧を高電圧側に補正し、前記空燃比アクティブ制御手段により前記所定リッチ空燃比から前記所定リーン空燃比への空燃比制御を実施したことに応じて検出された前記空燃比センサのリーン出力値が予め定めたリーン側閾値をリーン側に超過している場合には前記第二電圧を低電圧側に補正するように構築された電圧制御手段と、
を備える。
The exhaust gas purification system according to the present invention is
An exhaust purification catalyst installed in the exhaust passage of an internal combustion engine and having an oxygen storage capacity,
An air-fuel ratio sensor provided downstream of the exhaust gas purification catalyst and
An air-fuel ratio active control means constructed so as to carry out active control for alternately switching the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification catalyst between a predetermined lean air-fuel ratio and a predetermined rich air-fuel ratio.
The voltage applied to the sensor applied to the air-fuel ratio sensor is constructed so as to be variable, and is set according to the switching to the predetermined lean air-fuel ratio and the predetermined rich air-fuel ratio. A voltage control means constructed to alternately switch the voltage applied to the sensor between a second voltage lower than the first voltage and a second voltage.
The rich output value of the air-fuel ratio sensor detected in response to the air-fuel ratio control from the predetermined lean air-fuel ratio to the predetermined rich air-fuel ratio by the air-fuel ratio active control means enriches the predetermined rich side threshold value. If it exceeds the side, the first voltage is corrected to the high voltage side, and the air-fuel ratio control from the predetermined rich air-fuel ratio to the predetermined lean air-fuel ratio is performed by the air-fuel ratio active control means. When the lean output value of the air-fuel ratio sensor detected above exceeds a predetermined lean side threshold on the lean side, the voltage control means is constructed so as to correct the second voltage to the low voltage side. ,
To be equipped.

本発明によれば、前回の印加電圧に応じた空燃比センサ出力値に基づいて、空燃比センサの検知感度を高めるように空燃比センサへの印加電圧を更新することができる。これにより、高感度でリーン空燃比とリッチ空燃比とを検出できるので、排気エミッションを低減することができる。 According to the present invention, the voltage applied to the air-fuel ratio sensor can be updated so as to increase the detection sensitivity of the air-fuel ratio sensor based on the output value of the air-fuel ratio sensor according to the previous applied voltage. As a result, the lean air-fuel ratio and the rich air-fuel ratio can be detected with high sensitivity, so that exhaust emissions can be reduced.

実施の形態にかかる排気ガス浄化システムおよびこれに使用される空燃比センサの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the exhaust gas purification system which concerns on embodiment, and the air-fuel ratio sensor used for this. Cmax法の算出原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calculation principle of the Cmax method. 三元触媒の浄化特性を示す図である。It is a figure which shows the purification property of a three-way catalyst. エンジン排出ガスを浄化するときのOSCの効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect of OSC in purifying engine exhaust gas. 三種類の空燃比状態に応じた空燃比センサ内のガスの移動を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the movement of gas in an air-fuel ratio sensor according to three kinds of air-fuel ratio states. 下流側空燃比センサの印加電圧と電流ゼロでの排気側電極上の酸素濃度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the applied voltage of the downstream air-fuel ratio sensor, and the oxygen concentration on the exhaust side electrode at zero current. 空燃比センサの印加電圧に対する実空燃比と空燃比センサ出力電流との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation of the actual air-fuel ratio with respect to the applied voltage of an air-fuel ratio sensor, and the output current of an air-fuel ratio sensor. 触媒のストイキからのずれを早期検出するための技術アプローチおよびその効果を説明するための図であり、触媒下流がストイキからリッチに切り替わる状態を想定した図である。It is a figure for demonstrating a technical approach for early detection of a deviation from a catalyst from a stove, and its effect, and is a figure assuming a state in which the downstream of a catalyst switches from stoichiometric to rich. 比較例にかかる触媒アクティブOBDの動作を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating the operation of the catalyst active OBD which concerns on a comparative example. 実施の形態にかかる排気ガス浄化システムの第一特徴制御に基づく動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation based on the 1st feature control of the exhaust gas purification system which concerns on embodiment. 実施の形態にかかる排気ガス浄化システムの第二特徴制御に基づく動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation based on the 2nd feature control of the exhaust gas purification system which concerns on embodiment. 実施の形態にかかる排気ガス浄化システムの第三特徴制御に基づく動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation based on the 3rd feature control of the exhaust gas purification system which concerns on embodiment. 実施の形態にかかる排気ガス浄化システムで実行される制御ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the control routine executed by the exhaust gas purification system which concerns on embodiment. 実施の形態にかかる排気ガス浄化システムで実行される制御ルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the control routine executed by the exhaust gas purification system which concerns on embodiment.

実施の形態の概要を説明する。エンジンの排気ガスを浄化する三元触媒の劣化を判定する手法として、いわゆるCmax法が用いられている。Cmax法とは、排気浄化触媒の上流および下流に排気センサを設けて、エンジンへの供給空燃比を変化させて排気浄化触媒の酸素吸蔵量(OSA)を算出する方法である。 The outline of the embodiment will be described. The so-called Cmax method is used as a method for determining the deterioration of the three-way catalyst that purifies the exhaust gas of the engine. The Cmax method is a method in which exhaust sensors are provided upstream and downstream of the exhaust purification catalyst, and the oxygen storage amount (OSA) of the exhaust purification catalyst is calculated by changing the air-fuel ratio supplied to the engine.

この触媒劣化判定手法では、劣化判定の実施時に触媒下流の排気ガスセンサがリッチからリーンへ変化する挙動あるいはリーンからリッチへ変化する挙動を検知して排気浄化触媒に流入するガスの空燃比を切り替える。このような動作はエミッション特性を低下させる問題がある。Cmax法におけるエミッション特性の低下という問題を解決するために、以下に説明する実施の形態が提供される。 In this catalyst deterioration determination method, when the deterioration determination is performed, the exhaust gas sensor downstream of the catalyst detects the behavior of changing from rich to lean or the behavior of changing from lean to rich, and switches the air-fuel ratio of the gas flowing into the exhaust purification catalyst. Such an operation has a problem of lowering the emission characteristics. In order to solve the problem of deterioration of emission characteristics in the Cmax method, the embodiments described below are provided.

実施の形態にかかる内燃機関システムのシステム構成および空燃比センサの構成は、例えば特開2014−145308号公報に記載されているものと同様であってもよい。特開2014−145308号公報には、三元触媒の上下流にそれぞれ空燃比センサを設けた内燃機関システムおよび1セル限界電流式の空燃比センサが記載されている。 The system configuration of the internal combustion engine system and the configuration of the air-fuel ratio sensor according to the embodiment may be the same as those described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-145308. Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-145308 describes an internal combustion engine system in which air-fuel ratio sensors are provided upstream and downstream of the three-way catalyst, and a one-cell limit current type air-fuel ratio sensor.

なお、内燃機関システムの構成は、例えば国際公開第2014/118892号に記載されたのと同様の、三元触媒の上下流にそれぞれ空燃比センサを設けた排気システムであってもよい。 The configuration of the internal combustion engine system may be, for example, an exhaust system in which air-fuel ratio sensors are provided upstream and downstream of the three-way catalyst, as described in International Publication No. 2014/118892.

<内燃機関システム構成>
実施の形態にかかる内燃機関は複数の気筒を有する火花点火式内燃機関である。使用される燃料は一例として理論空燃比が14.6であるガソリンが用いられる。内燃機関の各気筒の排気ポートは排気マニホルドに連結される。排気マニホルドは、各排気ポート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。
<Internal combustion engine system configuration>
The internal combustion engine according to the embodiment is a spark-ignition type internal combustion engine having a plurality of cylinders. As an example, gasoline having a stoichiometric air-fuel ratio of 14.6 is used as the fuel used. The exhaust port of each cylinder of the internal combustion engine is connected to the exhaust manifold. The exhaust manifold has a plurality of branches connected to each exhaust port and an aggregate portion in which these branches are aggregated.

排気マニホルドの集合部は上流側排気浄化触媒を内蔵した上流側ケーシングに連結される。上流側ケーシングは、排気管を介して下流側排気浄化触媒を内蔵した下流側ケーシングに連結される。排気ポート、排気マニホルド、上流側ケーシング、排気管及び下流側ケーシングは、排気通路を形成する。 The collecting portion of the exhaust manifold is connected to the upstream casing containing the upstream exhaust purification catalyst. The upstream casing is connected to the downstream casing containing the downstream exhaust purification catalyst via an exhaust pipe. The exhaust port, exhaust manifold, upstream casing, exhaust pipe and downstream casing form an exhaust passage.

内燃機関の排気マニホルドの集合部には「上流側空燃比センサ」が配置される。上流側空燃比センサは、排気マニホルド内を流れる排気ガスの空燃比を検出する。排気マニホルド内を流れる排気ガスとは、すなわち、上流側排気浄化触媒に流入する排気ガスである。 An "upstream air-fuel ratio sensor" is arranged at the gathering part of the exhaust manifold of the internal combustion engine. The upstream air-fuel ratio sensor detects the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in the exhaust manifold. The exhaust gas flowing in the exhaust manifold is, that is, the exhaust gas flowing into the upstream exhaust purification catalyst.

排気管内には、「下流側空燃比センサ」が配置される。下流側空燃比センサは、排気管内を流れる排気ガスの空燃比を検出する。排気管内を流れる排気ガスとは、すなわち、上流側排気浄化触媒から流出して下流側排気浄化触媒に流入する排気ガスである。 A "downstream air-fuel ratio sensor" is arranged in the exhaust pipe. The downstream air-fuel ratio sensor detects the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe. The exhaust gas flowing in the exhaust pipe is, that is, the exhaust gas that flows out from the upstream exhaust purification catalyst and flows into the downstream exhaust purification catalyst.

上流側空燃比センサの出力と下流側空燃比センサの出力は、それぞれに対応するAD変換器を介して、電子制御ユニット(ECU)31の入力ポートに入力される。 The output of the upstream air-fuel ratio sensor and the output of the downstream air-fuel ratio sensor are input to the input port of the electronic control unit (ECU) 31 via the corresponding AD converters.

<空燃比センサおよびその周辺回路の構成>
図1は、実施の形態にかかる排気ガス浄化システムおよびこれに使用される下流側空燃比センサ41の構成を示す図である。図1を参照して、本実施形態が適用される下流側空燃比センサ41(以下、単に「空燃比センサ41」とも称する)の構成について説明する。なお、上流側空燃比センサも空燃比センサ41と同様の構造とされてもよい。
<Structure of air-fuel ratio sensor and its peripheral circuits>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an exhaust gas purification system according to an embodiment and a downstream air-fuel ratio sensor 41 used therein. With reference to FIG. 1, the configuration of the downstream air-fuel ratio sensor 41 (hereinafter, also simply referred to as “air-fuel ratio sensor 41”) to which the present embodiment is applied will be described. The upstream air-fuel ratio sensor may have the same structure as the air-fuel ratio sensor 41.

図1は、空燃比センサ41の概略的な断面図である。図1から分かるように、本実施形態における空燃比センサ41は、固体電解質層及び一対の電極から成るセルが1つである1セル型の空燃比センサである。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the air-fuel ratio sensor 41. As can be seen from FIG. 1, the air-fuel ratio sensor 41 in the present embodiment is a one-cell type air-fuel ratio sensor having one cell composed of a solid electrolyte layer and a pair of electrodes.

図1に示したように、空燃比センサ41は、固体電解質層51と、固体電解質層51の一方の側面上に配置された排気側電極(第一電極)52と、固体電解質層51の他方の側面上に配置された大気側電極(第二電極)53と、通過する排気ガスの拡散律速を行う拡散律速層54と、拡散律速層54を保護する保護層55と、空燃比センサ41の加熱を行うヒータ部56とを具備する。 As shown in FIG. 1, the air-fuel ratio sensor 41 includes a solid electrolyte layer 51, an exhaust side electrode (first electrode) 52 arranged on one side surface of the solid electrolyte layer 51, and the other of the solid electrolyte layer 51. An atmospheric side electrode (second electrode) 53 arranged on the side surface of the above, a diffusion rate-determining layer 54 for diffusing and controlling the exhaust gas passing through, a protective layer 55 for protecting the diffusion rate-determining layer 54, and an air-fuel ratio sensor 41. A heater unit 56 for heating is provided.

固体電解質層51の一方の側面上には拡散律速層54が設けられ、拡散律速層54の固体電解質層51側の側面とは反対側の側面上には保護層55が設けられる。本実施形態では、固体電解質層51と拡散律速層54との間には被測ガス室57が形成される。この被測ガス室57には拡散律速層54を介して空燃比センサ41による検出対象であるガス、すなわち排気ガスが導入せしめられる。 A diffusion-controlled layer 54 is provided on one side surface of the solid electrolyte layer 51, and a protective layer 55 is provided on the side surface of the diffusion-controlled layer 54 opposite to the side surface of the solid electrolyte layer 51. In the present embodiment, the gas chamber 57 to be measured is formed between the solid electrolyte layer 51 and the diffusion-controlled layer 54. The gas to be detected by the air-fuel ratio sensor 41, that is, the exhaust gas, is introduced into the gas chamber 57 to be measured via the diffusion-controlled layer 54.

また、排気側電極52は被測ガス室57内に配置され、したがって、排気側電極52は拡散律速層54を介して排気ガスに曝されることになる。なお、被測ガス室57は必ずしも設ける必要はなく、排気側電極52の表面上に拡散律速層54が直接接触するように構成されてもよい。 Further, the exhaust side electrode 52 is arranged in the gas chamber 57 to be measured, and therefore the exhaust side electrode 52 is exposed to the exhaust gas via the diffusion rate-determining layer 54. The gas chamber 57 to be measured does not necessarily have to be provided, and the diffusion-controlled layer 54 may be configured to be in direct contact with the surface of the exhaust side electrode 52.

固体電解質層51の他方の側面上にはヒータ部56が設けられる。固体電解質層51とヒータ部56との間には基準ガス室58が形成され、この基準ガス室58内には基準ガスが導入される。本実施形態では、基準ガス室58は大気に開放されており、よって基準ガス室58内には基準ガスとして大気が導入される。大気側電極53は、基準ガス室58内に配置され、したがって、大気側電極53は、基準ガス(基準雰囲気)に曝される。本実施形態では、基準ガスとして大気が用いられているため、大気側電極53は大気に曝されることになる。 A heater portion 56 is provided on the other side surface of the solid electrolyte layer 51. A reference gas chamber 58 is formed between the solid electrolyte layer 51 and the heater portion 56, and the reference gas is introduced into the reference gas chamber 58. In the present embodiment, the reference gas chamber 58 is open to the atmosphere, so that the atmosphere is introduced into the reference gas chamber 58 as the reference gas. The atmospheric side electrode 53 is arranged in the reference gas chamber 58, and therefore the atmospheric side electrode 53 is exposed to the reference gas (reference atmosphere). In the present embodiment, since the atmosphere is used as the reference gas, the atmosphere side electrode 53 is exposed to the atmosphere.

ヒータ部56には複数のヒータ59が設けられており、これらヒータ59によって空燃比センサ41の温度、特に固体電解質層51の温度を制御することができる。ヒータ部56は、固体電解質層51を活性化するまで加熱するのに十分な発熱容量を有している。 A plurality of heaters 59 are provided in the heater unit 56, and the temperature of the air-fuel ratio sensor 41, particularly the temperature of the solid electrolyte layer 51, can be controlled by these heaters 59. The heater unit 56 has a heat generation capacity sufficient to heat the solid electrolyte layer 51 until it is activated.

固体電解質層51は、ZrO(ジルコニア)、HfO、ThO、Bi等にCaO、MgO、Y、Yb等を安定剤として配当した酸素イオン伝導性酸化物の焼結体により形成されている。また、拡散律速層54は、アルミナ、マグネシア、けい石質、スピネル、ムライト等の耐熱性無機物質の多孔質焼結体により形成されている。さらに、排気側電極52及び大気側電極53は、白金等の触媒活性の高い貴金属により形成されている。 The solid electrolyte layer 51, ZrO 2 (zirconia), HfO 2, ThO 2, Bi 2 O 3 or the like CaO, MgO, Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 such as oxygen ion-conducting oxides dividends as stabilizer It is formed of a sintered body of. The diffusion-controlled layer 54 is formed of a porous sintered body of a heat-resistant inorganic substance such as alumina, magnesia, silica stone, spinel, and mullite. Further, the exhaust side electrode 52 and the atmosphere side electrode 53 are formed of a noble metal having high catalytic activity such as platinum.

また、排気側電極52と大気側電極53との間には、ECU31に搭載された電圧印加装置60により印加電圧Vrが印加される。加えて、ECU31には、電圧印加装置60によって印加電圧Vrを印加したときに固体電解質層51を介してこれら電極52、53間に流れる電流(出力電流)を検出する電流検出装置61が設けられる。この電流検出装置61によって検出される電流が空燃比センサ41の出力電流である。 Further, an applied voltage Vr is applied between the exhaust side electrode 52 and the atmosphere side electrode 53 by the voltage applying device 60 mounted on the ECU 31. In addition, the ECU 31 is provided with a current detection device 61 that detects the current (output current) flowing between the electrodes 52 and 53 via the solid electrolyte layer 51 when the applied voltage Vr is applied by the voltage application device 60. .. The current detected by the current detection device 61 is the output current of the air-fuel ratio sensor 41.

以上説明したように、電圧印加装置60によって印加電圧Vrを空燃比センサ41の電極間に印加し、電流検出装置61で電流を検出する定電圧印加電流検出回路が構築される。なお、定電圧印加電流検出回路の回路構成は、アナログ回路あるいはマイコン制御などにより電圧印加装置60が出力する印加電圧Vrを可変に設定できるように構築されている。ECU31によって印加電圧Vrを所望の電圧に制御することができる。 As described above, the constant voltage applied current detection circuit is constructed in which the applied voltage Vr is applied between the electrodes of the air-fuel ratio sensor 41 by the voltage applying device 60 and the current is detected by the current detecting device 61. The circuit configuration of the constant voltage applied current detection circuit is constructed so that the applied voltage Vr output by the voltage applying device 60 can be variably set by an analog circuit or microcomputer control. The applied voltage Vr can be controlled to a desired voltage by the ECU 31.

図2は、Cmax法の算出原理を説明するための図である。一例として、特開平5−106493号公報に記載されたCmax法を紹介する。 FIG. 2 is a diagram for explaining the calculation principle of the Cmax method. As an example, the Cmax method described in JP-A-5-106493 will be introduced.

Cmax法は、触媒のOストレージ能力の特性を考慮して正確な触媒の劣化判定を行うものである。空燃比制御手段が空燃比をリーン側に変化させた時点から、下流側Oセンサ(すなわち酸素センサ)の出力がリッチからリーンに反転するまでの第一時間を第一時間計測手段で計測する。 The Cmax method makes an accurate determination of catalyst deterioration in consideration of the characteristics of the catalyst's O 2 storage capacity. The first time measuring means measures the first time from the time when the air-fuel ratio control means changes the air-fuel ratio to the lean side until the output of the downstream O 2 sensor (that is, the oxygen sensor) reverses from rich to lean. ..

これとともに、空燃比をリッチ側に変化させた時点から、下流側Oセンサの出力がリーンからリッチに反転するまでの第二時間を第二時間計測手段で計測する。触媒劣化判別手段は、第一時間と第二時間の平均値が所定時間よりも短くなったかどうかに基づいて触媒の劣化判定を行う。 At the same time, the second time from the time when the air-fuel ratio is changed to the rich side until the output of the downstream O 2 sensor is reversed from lean to rich is measured by the second time measuring means. The catalyst deterioration determining means determines the deterioration of the catalyst based on whether or not the average value of the first time and the second time becomes shorter than the predetermined time.

Cmax算出方法である空燃比アクティブ制御の内容を説明する。サブOセンサ出力の反転=触媒のOSC限界越えと判断し、サブO出力反転タイミングで目標空燃比を切り替える。酸素素吸蔵量と酸素放出量を両方求め、その平均値をその条件でのOSC最大値と考えてOSCmaxすなわち「Cmax」と称している。 The contents of the air-fuel ratio active control, which is a Cmax calculation method, will be described. It is determined that the inversion of the sub O 2 sensor output = the OSC limit of the catalyst is exceeded, and the target air-fuel ratio is switched at the sub O 2 output inversion timing. Both the oxygen occlusal amount and the oxygen release amount are obtained, and the average value thereof is regarded as the maximum OSC value under the conditions and is referred to as OSCmax, that is, "Cmax".

OSAとは、酸素吸蔵量(O2 Storage Amount)である。OSAは、0から最大までの触媒への流入流出酸素量を積算したものであり、下記の式(1)で算出できる。
OSA=0.23×ΔA/F×燃料噴射量 ・・・(1)
OSA is the amount of oxygen stored (O 2 Storage Amount). The OSA is the sum of the amount of inflow and outflow oxygen to the catalyst from 0 to the maximum, and can be calculated by the following formula (1).
OSA = 0.23 x ΔA / F x fuel injection amount ... (1)

式(1)において、0.23は酸素質量割合である。ΔA/Fは、空燃比センサ出力値からストイキ空燃比を差し引いた値である。Cmaxは図2に示すosafallとosarizeとの平均値である。 In formula (1), 0.23 is the oxygen mass ratio. ΔA / F is a value obtained by subtracting the stoichiometric air-fuel ratio from the air-fuel ratio sensor output value. Cmax is the average value of osafall and osarise shown in FIG.

エンジンの排気ガスを浄化する三元触媒の劣化を判定する手法として、触媒の上流および下流に排気センサを設け、エンジンヘの供給空燃比を変化させて触媒の酸素吸蔵量(OSA)を算出する所謂Cmaxが用いられているが、以下の課題がある。 As a method of determining the deterioration of the three-way catalyst that purifies the exhaust gas of the engine, exhaust sensors are provided upstream and downstream of the catalyst, and the oxygen storage amount (OSA) of the catalyst is calculated by changing the air-fuel ratio supplied to the engine. Although so-called Cmax is used, it has the following problems.

課題は、触媒アクティブOBD実施時の触媒出ガスエミッション特性が低下することである。この課題が発生するケースとして触媒下流に酸素(O)センサを用いた場合が挙げられる。酸素(O)センサは、空燃比(A/F)センサのようにストイキ点を示さない。このため、触媒下流に酸素(O)センサを用いた場合には、完全にリッチあるいはリーンになった状態を検出して触媒入りガスの空燃比を切替える必要がある。その結果、エミッション特性の低下が問題となる。なお、「触媒入りガス」とは、排気浄化触媒に流れ込むガスのことである。 The problem is that the catalytic exhaust gas emission characteristics when the catalyst active OBD is carried out are deteriorated. A case where this problem occurs is a case where an oxygen (O 2 ) sensor is used downstream of the catalyst. Oxygen (O 2 ) sensors do not show stoichiometric points like air-fuel ratio (A / F) sensors. Therefore, when an oxygen (O 2 ) sensor is used downstream of the catalyst, it is necessary to detect a completely rich or lean state and switch the air-fuel ratio of the gas containing the catalyst. As a result, deterioration of emission characteristics becomes a problem. The "catalyst-containing gas" is a gas that flows into the exhaust gas purification catalyst.

二つの空燃比センサを用いるシステムのように触媒下流に空燃比センサを用いた場合は、ストイキ点の検出が応答性良くできる。このため、極カストイキ点に近いところで触媒入りガスの切替えを実施できる。しかしながら、空燃比センサの場合でも、結局ストイキ点からリッチやリーンになった状態を検知してから触媒入りガスを切替えるので、エミッション特性低下が問題となる。さらにA/Fセンサの応答性バラツキ等により更なるエミッション特性低下が問題となる。 When an air-fuel ratio sensor is used downstream of the catalyst as in a system using two air-fuel ratio sensors, the stoichiometric point can be detected with good responsiveness. Therefore, the gas containing the catalyst can be switched near the extreme castoiki point. However, even in the case of the air-fuel ratio sensor, since the gas containing the catalyst is switched after detecting the state of being rich or lean from the stoichiometric point, the deterioration of the emission characteristics becomes a problem. Further, there is a problem that the emission characteristics are further deteriorated due to the responsiveness variation of the A / F sensor.

図3は、三元触媒の浄化特性を示す図である。三元触媒の浄化特性と酸素吸蔵能について説明する。三元触媒(TWC:Three way catalyst)は、一般的に酸素吸蔵能(以下OSC:Oxygen Storage Capacity)を付与されており、触媒入ガスのA/F変動を吸収し触媒浄化能を向上させている。図4の例では、空燃比が14.6近傍に理論空燃比が存在し、浄化率(Conversion)が100%付近を示している。 FIG. 3 is a diagram showing the purification characteristics of the three-way catalyst. The purification characteristics and oxygen storage capacity of the three-way catalyst will be described. The three-way catalyst (TWC) is generally endowed with oxygen storage capacity (hereinafter referred to as OSC: Oxygen Storage Capacity), and absorbs A / F fluctuations of the catalyst-containing gas to improve the catalyst purification capacity. There is. In the example of FIG. 4, the stoichiometric air-fuel ratio exists near 14.6, and the purification rate (Conversion) shows around 100%.

図4は、エンジン排出ガスを浄化するときのOSCの効果を説明するための図である。OSCの効果を図4に示す。触媒上流(Upstream)に流れ込む触媒入ガスA/Fがリッチとなった場合は吸蔵されていた酸素の放出(Oxygen discharged)が行われる。逆にリーンとなった場合は酸素の吸蔵(Oxygen occluded)が行われる。これにより触媒内を理論空燃比に保つことができる。ただし、例えば触媒内の酸素が飽和した場合には、図3に示した通りのNOx浄化特性が示されるので、NOx低減には触媒内の酸素飽和の抑制が重要になる。 FIG. 4 is a diagram for explaining the effect of OSC when purifying engine exhaust gas. The effect of OSC is shown in FIG. When the catalyst-filled gas A / F flowing into the upstream of the catalyst becomes rich, the stored oxygen is released (Oxygen discharged). On the contrary, when it becomes lean, oxygen occluded (Oxygen occluded) is performed. As a result, the inside of the catalyst can be maintained at the stoichiometric air-fuel ratio. However, for example, when the oxygen in the catalyst is saturated, the NOx purification characteristics as shown in FIG. 3 are exhibited, so that suppression of oxygen saturation in the catalyst is important for reducing NOx.

図5は、三種類の空燃比状態に応じた空燃比センサ内のガスの移動を説明するための図である。図5および下記の説明は、非特許文献(上野、笹山: T.IEE Japan,Vol.114-C, No 7/8, '94)に記載されている空燃比センサの基本的な駆動回路の動作原理に基づくものである。排気側電極が多孔質ガス拡散律速膜で被覆されるとともに、濃淡電池の排気電極周辺の酸素が白金の触媒能でイオン化されて大気側にポンピングされる。 FIG. 5 is a diagram for explaining the movement of gas in the air-fuel ratio sensor according to the three types of air-fuel ratio states. FIG. 5 and the following description describe the basic drive circuit of the air-fuel ratio sensor described in the non-patent document (Ueno, Sasayama: T.IEE Japan, Vol.114-C, No 7/8, '94). It is based on the operating principle. The exhaust side electrode is coated with a porous gas diffusion rate-determining film, and oxygen around the exhaust electrode of the concentration cell is ionized by the catalytic ability of platinum and pumped to the atmosphere side.

空燃比とガスの移動との関係をまとめると、まず図5のリーン域(Lean range)では、残留酸素が膜内を拡散し、これが濃淡電池内をイオンとして大気側へ流れる。図5の理論空燃比点(Stoichiometric point)では、排気中に未燃成分も残留酸素も存在しない。このため、膜内の拡散も濃淡電池内の酸素イオンの移動も発生しない。図5のリッチ域(Rich range)では、未燃成分が膜内を拡散し、これを酸化するため酸素がイオンとして大気側から流れる。 To summarize the relationship between the air-fuel ratio and the movement of gas, first, in the lean range (Lean range) of FIG. 5, residual oxygen diffuses in the membrane, and this flows to the atmosphere side as ions in the concentration cell. At the stoichiometric point of FIG. 5, there are no unburned components or residual oxygen in the exhaust. Therefore, neither diffusion in the film nor movement of oxygen ions in the concentration cell occurs. In the rich range of FIG. 5, unburned components diffuse in the membrane and oxidize them, so that oxygen flows from the atmosphere side as ions.

図6は、下流側空燃比センサ41(「リアA/Fセンサ41」とも称す)の印加電圧と電流ゼロでの排気側電極上の酸素濃度との関係を示すグラフである。図3で説明した原理により、空燃比センサに印加電圧Vrを印加した際にセンサ出力電流がゼロとなる排気電極側の酸素分圧(濃度)は、図6のような相関を持つ。 FIG. 6 is a graph showing the relationship between the applied voltage of the downstream air-fuel ratio sensor 41 (also referred to as “rear A / F sensor 41”) and the oxygen concentration on the exhaust side electrode at zero current. According to the principle described in FIG. 3, the oxygen partial pressure (concentration) on the exhaust electrode side where the sensor output current becomes zero when the applied voltage Vr is applied to the air-fuel ratio sensor has the correlation as shown in FIG.

図7は、空燃比センサの印加電圧に対する実空燃比と空燃比センサ出力電流との相関を示すグラフである。図6の相関から、0.45Vを基準として印加電圧を高くした場合(例えば0.6V)および印加電圧を低くした場合(例えば0.2V)の空燃比センサの出力電流は、ベース特性(例えば0.45V印加)に対して図7のような特性を持つ。 FIG. 7 is a graph showing the correlation between the actual air-fuel ratio and the output current of the air-fuel ratio sensor with respect to the applied voltage of the air-fuel ratio sensor. From the correlation of FIG. 6, the output current of the air-fuel ratio sensor when the applied voltage is increased (for example, 0.6V) and when the applied voltage is decreased (for example, 0.2V) with reference to 0.45V has a base characteristic (for example, 0.2V). It has the characteristics shown in FIG. 7 with respect to 0.45 V applied).

図7の傾向があるので、空燃比センサへの印加電圧Vrを切替えることで、特に三元触媒下流で空燃比センサが検知するストイキ近傍の低酸素濃度ガスに対し、空燃比センサの感度調整が可能になる。 Since there is a tendency in FIG. 7, by switching the voltage Vr applied to the air-fuel ratio sensor, the sensitivity of the air-fuel ratio sensor can be adjusted especially with respect to the low oxygen concentration gas near the stoichiometric value detected by the air-fuel ratio sensor downstream of the three-way catalyst. It will be possible.

すなわち、0.45Vを印加した一般的な空燃比センサ特性は、センサ電流ゼロでストイキ(空燃比=14.6)を示す。これに対し、例えば0.6Vを印加した空燃比センサは、センサ電流ゼロ時に、0,45Vを印加した一般的な空燃比センサと比べて微小リッチを示す。逆に例えば0.2Vを印加した空燃比センサは、センサ電流ゼロ時に、0.45Vを印加した一般的な空燃比センサと比べて、微小リーン状態を示す。 That is, the general air-fuel ratio sensor characteristic to which 0.45 V is applied shows stoichiometric (air-fuel ratio = 14.6) at zero sensor current. On the other hand, for example, an air-fuel ratio sensor to which 0.6 V is applied exhibits a minute richness as compared with a general air-fuel ratio sensor to which 0.45 V is applied when the sensor current is zero. Conversely, for example, an air-fuel ratio sensor to which 0.2 V is applied exhibits a minute lean state as compared with a general air-fuel ratio sensor to which 0.45 V is applied when the sensor current is zero.

実施の形態では、上記のような印加電圧Vrに応じた特性を利用して、排気浄化システムにおける新規な触媒アクティブOBD手法が提供される。 In the embodiment, a novel catalytic active OBD method in an exhaust gas purification system is provided by utilizing the characteristics depending on the applied voltage Vr as described above.

図8は、触媒のストイキからのずれを早期検出するための技術アプローチおよびその効果を説明するための図であり、触媒下流がストイキからリッチに切り替わる状態を想定した図である。触媒アクティブOBD実行時、触媒入りガス制御目標がリッチであるとき(触媒内酸素脱離状態)には、下流側空燃比センサ41の印加電圧Vrが低電圧値とされる。触媒入りガスの制御目標がリーンであるとき(触媒内酸素吸蔵状態)には、下流側空燃比センサ41の印加電圧Vrが高電圧値とされる。 FIG. 8 is a diagram for explaining a technical approach for early detection of deviation of the catalyst from stoichiometric and its effect, and is a diagram assuming a state in which the downstream of the catalyst switches from stoichiometric to rich. When the catalyst active OBD is executed and the catalyst-containing gas control target is rich (oxygen desorption state in the catalyst), the applied voltage Vr of the downstream air-fuel ratio sensor 41 is set to a low voltage value. When the control target of the gas containing the catalyst is lean (oxygen storage state in the catalyst), the applied voltage Vr of the downstream air-fuel ratio sensor 41 is set to a high voltage value.

これにより、ストイキからリッチ、リーンに切替わった状態を高応答に検出することで、第一効果として触媒アクティブOBD実行時のエミッション低下が極限まで抑えられる。さらに第二効果として空燃比センサ応答遅れによるOSAへのバラツキ影響の低減を図りOBD検出精度も向上する。なお、触媒アクティブOBDの概要が、下記の図9、図10にも例示されている。 As a result, by detecting the state of switching from stoichiometric to rich and lean with high response, the decrease in emissions during catalytic active OBD execution can be suppressed to the utmost as the first effect. Further, as a second effect, the influence of variation on the OSA due to the air-fuel ratio sensor response delay is reduced, and the OBD detection accuracy is also improved. The outline of the catalyst active OBD is also illustrated in FIGS. 9 and 10 below.

図8には、上記第一効果及び第二効果が得られる理由が示されている。センサの印加電圧Vrを操作することの効果を説明する。ストイキからのずれを瞬時に検出しようとしてもセンサ公差分やセンサ応答遅れ分(Ts)が残る。Tsは、ガス到達時間とセンサ反応時間との合計である。 FIG. 8 shows the reasons why the first effect and the second effect can be obtained. The effect of operating the applied voltage Vr of the sensor will be described. Even if an attempt is made to instantly detect a deviation from the stoichiometric value, the sensor tolerance and the sensor response delay (Ts) remain. Ts is the sum of the gas arrival time and the sensor reaction time.

一方、印加電圧Vrを操作することにより、下流側空燃比センサ41のガス感度をコントロールできる。これによりストイキからのずれの応答遅れ分を実質的にゼロとできるほどに改善できる。図8のセンサ出力マイナス(リッチ)は、ストイキからのずれ判定点に対応している。ずれ判定点は、一般的にセンサ構造および回路公差などから決定される。 On the other hand, the gas sensitivity of the downstream air-fuel ratio sensor 41 can be controlled by operating the applied voltage Vr. As a result, the response delay of the deviation from the stoichiometric can be improved to be substantially zero. The sensor output minus (rich) in FIG. 8 corresponds to the deviation determination point from the stoichiometric. The deviation determination point is generally determined from the sensor structure, circuit tolerance, and the like.

ここで、第一補足説明として、上記制御において、ゼロ電流を検出して制御する理由を下記に述べる。第一理由は、センサ電流のゼロ点は電流が流れないので回路等の誤差が小さいからである。 Here, as a first supplementary explanation, the reason for detecting and controlling the zero current in the above control will be described below. The first reason is that the error of the circuit or the like is small because the current does not flow at the zero point of the sensor current.

第二理由は、エンジン始動時等での空燃比センサが冷えた状態において空燃比センサに流れる電流がゼロの状態とされ、この状態で回路誤差の学習制御を実施する技術が提案されており、このような技術と組み合わせることで電流ゼロでの誤差は極めて小さくできるからである。 The second reason is that the current flowing through the air-fuel ratio sensor is set to zero when the air-fuel ratio sensor is cold when the engine is started, and a technique for performing learning control of circuit error in this state has been proposed. This is because the error at zero current can be made extremely small by combining with such a technique.

第三理由は、ストイキを挟んだ微リッチ、微リーン状態を制御可能だからである。空燃比センサにおけるゼロ以外のセンサ電流(つまり所定のA/F)を目標とすると印加電圧で制御可能なストイキ付近の極小な酸素濃度変化ではなく、誤差を含めて大きく酸素濃度が変化するため、触媒下流が完全にリッチ破綻あるいはリーン破綻した状態を検出することとなり触媒下流の排ガスの排出は抑制できない。 The third reason is that it is possible to control the slightly rich and slightly lean states that sandwich the stoichiometric. When the sensor current other than zero (that is, a predetermined A / F) in the air-fuel ratio sensor is targeted, the oxygen concentration changes greatly including an error, not the minimum change in oxygen concentration near the stoichiometric voltage that can be controlled by the applied voltage. A state in which the downstream of the catalyst is completely rich or lean is detected, and the emission of exhaust gas downstream of the catalyst cannot be suppressed.

さらに、第二補足説明として、下流側空燃比センサ41の出力の制御目標について説明する。上記に記載したように下流側空燃比センサ41のゼロ電流をターゲットに制御することが最も良いと考えるが、実際には、空燃比センサや周辺回路の性能に微小な誤差が存在するため、それらの誤差を加味して、下流側空燃比センサ41の出力をアクティブに切替えるときの出力電流をプラス電流あるいは、マイナス電流としても良い。 Further, as a second supplementary explanation, a control target of the output of the downstream air-fuel ratio sensor 41 will be described. As described above, it is best to control the zero current of the downstream air-fuel ratio sensor 41 as a target, but in reality, there are minute errors in the performance of the air-fuel ratio sensor and peripheral circuits, so they are used. The output current when the output of the downstream air-fuel ratio sensor 41 is actively switched may be a positive current or a negative current in consideration of the error of.

図9は、比較例にかかる触媒アクティブOBDの動作を説明するためのタイミングチャートである。比較例ではストイキ点判定のための印加電圧Vrは例えば0.45Vなどに一定とされる。OSAはゼロと最大との間の触媒への流入酸素量および流出酸素量を積算することで求められる。 FIG. 9 is a timing chart for explaining the operation of the catalyst active OBD according to the comparative example. In the comparative example, the applied voltage Vr for determining the stoichiometric point is constant, for example, 0.45V. The OSA is determined by integrating the amount of inflow and outflow of oxygen to the catalyst between zero and maximum.

比較例ではリッチリーン切替え判定時にストイキからずれた状態を検出してから切替えるが、これにより図9の符号Q1、Q2に示すように下流側空燃比センサ41が大きくリッチ、リーンを示す。その結果、エミッション特性が大きく低下するおそれがある。 In the comparative example, the state deviated from the stoichiometric state is detected at the time of the rich lean switching determination, and then the switching is performed. As a result, the downstream air-fuel ratio sensor 41 shows a large richness and leanness as shown by reference numerals Q1 and Q2 in FIG. As a result, the emission characteristics may be significantly reduced.

<実施の形態の装置の動作>
上記図9の比較例では排気エミッション特性が低下してしまう。空燃比センサのストイキ出力値(例えばゼロ電流)は、触媒アクティブOBD実行時における、触媒下流の空燃比センサの触媒OSA(酸素吸蔵量)を算出する基準点である。
<Operation of the device of the embodiment>
In the comparative example of FIG. 9 above, the exhaust emission characteristics are deteriorated. The stoichiometric output value (for example, zero current) of the air-fuel ratio sensor is a reference point for calculating the catalyst OSA (oxygen storage amount) of the air-fuel ratio sensor downstream of the catalyst when the catalyst active OBD is executed.

そこで本実施の形態では、触媒下流の空燃比センサへの印加電圧Vrを操作することで、このストイキ出力値(例えばゼロ電流)におけるガス感度を操作することとしている。これにより、触媒入りガスの空燃比がストイキからリッチあるいはリーンに変化する状態を迅速に検出し、触媒アクティブOBDを実行した時のエミッションを効果的に低減することができる排気ガス浄化システムが提供される。 Therefore, in the present embodiment, the gas sensitivity at this stoichiometric output value (for example, zero current) is manipulated by manipulating the voltage Vr applied to the air-fuel ratio sensor downstream of the catalyst. This provides an exhaust gas purification system that can quickly detect when the air-fuel ratio of the catalyst-containing gas changes from stoichiometric to rich or lean, and effectively reduce emissions when performing catalytic active OBD. To.

(第一特徴制御)
図10は、実施の形態にかかる排気ガス浄化システムの第一特徴制御に基づく動作を説明するための図である。実施の形態の第一特徴制御によれば、触媒入りガスがリーンとなる時は、下流側空燃比センサ41への印加電圧Vrを、高電圧に切り替える(図10の例えば符号Q5参照)。この高電圧は、予め定められた値であり、一例として0.6Vなどでもよい。
(First feature control)
FIG. 10 is a diagram for explaining an operation based on the first feature control of the exhaust gas purification system according to the embodiment. According to the first feature control of the embodiment, when the catalyst-containing gas becomes lean, the voltage Vr applied to the downstream air-fuel ratio sensor 41 is switched to a high voltage (see, for example, reference numeral Q5 in FIG. 10). This high voltage is a predetermined value, and may be 0.6 V or the like as an example.

さらに、実施の形態の第一特徴制御によれば、触媒入りガスがリッチとなる時は、下流側空燃比センサ41への印加電圧Vrを、低電圧に切り替える(図10の例えば符号Q6参照)。この高電圧は、予め定められた値であり、一例として0.2Vなどでもよい。このように、実施の形態の第一特徴制御によれば、印加電圧Vrが予め定めた高電圧と予め定めた低電圧との間を交互に切り替わるように、ECU31が電圧印加装置60を制御する。 Further, according to the first feature control of the embodiment, when the catalyst-containing gas becomes rich, the voltage Vr applied to the downstream air-fuel ratio sensor 41 is switched to a low voltage (see, for example, reference numeral Q6 in FIG. 10). .. This high voltage is a predetermined value, and may be 0.2 V or the like as an example. As described above, according to the first feature control of the embodiment, the ECU 31 controls the voltage application device 60 so that the applied voltage Vr alternately switches between the predetermined high voltage and the predetermined low voltage. ..

この電圧制御による空燃比センサのガス感度制御によって、リッチとリーンとの切替え判定時に、ストイキからずれた状態を逸早く検出して制御内容を切替えることができる。これにより図10の符号Q3、Q4に示すようにストイキからのリッチずれ量およびリーンずれ量を大幅に抑制することができる。従って、エミッション低下を抑制することができる。 By controlling the gas sensitivity of the air-fuel ratio sensor by this voltage control, it is possible to quickly detect a state deviated from the stoichiometric state and switch the control content when switching between rich and lean. As a result, as shown by reference numerals Q3 and Q4 in FIG. 10, the amount of rich deviation and the amount of lean deviation from the stoichiometric can be significantly suppressed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in emissions.

(第二特徴制御)
図11は、実施の形態にかかる排気ガス浄化システムの第二特徴制御に基づく動作を説明するための図である。上記の第一特徴制御により触媒アクティブOBDを実行した際に、印加電圧Vrを切替えた瞬間に空燃比センサ出力の変動が生じる場合がある。なお、空燃比センサの出力が変動する要因を説明すると、空燃比センサ等の電気回路にはR成分(抵抗成分)とC成分(容量成分)とが含まれている。この抵抗成分および容量成分に起因して、印加電圧Vrが切替えられた時に、空燃比センサ出力電流の変化に伴うセンサ出力変動が発生する。
(Second feature control)
FIG. 11 is a diagram for explaining an operation based on the second feature control of the exhaust gas purification system according to the embodiment. When the catalyst active OBD is executed by the above-mentioned first feature control, the air-fuel ratio sensor output may fluctuate at the moment when the applied voltage Vr is switched. Explaining the factors that cause the output of the air-fuel ratio sensor to fluctuate, an electric circuit such as an air-fuel ratio sensor contains an R component (resistance component) and a C component (capacitive component). Due to this resistance component and capacitance component, when the applied voltage Vr is switched, the sensor output fluctuates due to the change in the air-fuel ratio sensor output current.

そこで、実施の形態にかかる第二特徴制御では、印加電圧Vrを切替えてから所定時間(例えば500ms)が経過するまでは、下流側空燃比センサ41の出力を切替え前の値に保持(つまり出力更新を禁止)する(図11の符号Q7)。これとともに、一旦印加電圧Vrを切り替えた後は所定時間が経過するまでは印加電圧Vrの再度の切替えを禁止する(図11の符号Q8)。 Therefore, in the second feature control according to the embodiment, the output of the downstream air-fuel ratio sensor 41 is held at the value before switching (that is, the output) until a predetermined time (for example, 500 ms) elapses after the applied voltage Vr is switched. Update is prohibited) (reference numeral Q7 in FIG. 11). At the same time, once the applied voltage Vr is switched, the re-switching of the applied voltage Vr is prohibited until a predetermined time elapses (reference numeral Q8 in FIG. 11).

印加電圧が切り替わってから所定時間経過した後に、下流側空燃比センサ41の出力変動が収束する。実施の形態の第二特徴制御は、その収束後に下流側空燃比センサ41の出力の読み込みを開始し、印加電圧の切替え制御を許可する。 After a predetermined time has elapsed after the applied voltage is switched, the output fluctuation of the downstream air-fuel ratio sensor 41 converges. The second feature control of the embodiment starts reading the output of the downstream air-fuel ratio sensor 41 after the convergence, and permits switching control of the applied voltage.

(第三特徴制御)
図12は、実施の形態にかかる排気ガス浄化システムの第三特徴制御に基づく動作を説明するための図である。触媒状態および空燃比センサ特性バラツキなどの要因で、エミッション特性の低下を招く余地がある。
(Third feature control)
FIG. 12 is a diagram for explaining an operation based on the third feature control of the exhaust gas purification system according to the embodiment. There is room for deterioration of emission characteristics due to factors such as catalyst conditions and variations in air-fuel ratio sensor characteristics.

そこで、触媒アクティブOBD実行時に、下流側空燃比センサ41の出力に基づいて触媒入りガス制御空燃比を切り替えた後に、下流側空燃比センサ41の出力が公差を含むストイキ出力値範囲から逸脱したか否かを検出する。ストイキ出力値範囲は、図12の符号Q11に示されたストイキ判定域であり、空燃比センサのストイキ出力公差で決まる範囲である。 Therefore, did the output of the downstream air-fuel ratio sensor 41 deviate from the stoichiometric output value range including the tolerance after switching the catalyst-containing gas-controlled air-fuel ratio based on the output of the downstream air-fuel ratio sensor 41 during the execution of the catalyst active OBD? Detect whether or not. The stoichiometric output value range is the stoichiometric determination range shown by reference numeral Q11 in FIG. 12, and is a range determined by the stoichiometric output tolerance of the air-fuel ratio sensor.

ストイキ判定域Q11からの逸脱が検出されたときには、次回の触媒アクティブ実行時に、ストイキ出力値から外れた側のエミッションを低減するように、印加電圧Vrを補正する。印加電圧Vrの補正は、さらにすばやくストイキずれ検出可能判定可能な側へと印加電圧Vrの電圧値を増加又は減少させることである。 When the deviation from the stoichiometric determination area Q11 is detected, the applied voltage Vr is corrected so as to reduce the emission on the side deviating from the stoichiometric output value at the next catalyst active execution. The correction of the applied voltage Vr is to increase or decrease the voltage value of the applied voltage Vr to the side where the stoichiometric deviation can be detected and determined more quickly.

具体的には、第三特徴制御は、まず、図12の符号Q9および符号Q12に示された制御動作を実現することができる。触媒入りガスをリーンからリッチに切り替えた際に、図12の符号Q9のようにストイキ判定域Q11を超過するほどにリッチなガスの排出があったものとする。この場合には、そのエミッション排出を抑制するために、次の触媒入りガスリーン制御のときに、印加電圧Vrの高電圧の値が、さらに高い電圧値に増加補正される。これにより、図12の符号Q12に示すように、補正後の印加電圧Vrが、前回の印加電圧Vrよりも高い値に設定される。 Specifically, the third feature control can first realize the control operations shown by the reference numerals Q9 and Q12 in FIG. It is assumed that when the catalyst-containing gas is switched from lean to rich, the gas is so rich that it exceeds the stoichiometric determination region Q11 as shown by reference numeral Q9 in FIG. In this case, in order to suppress the emission emission, the high voltage value of the applied voltage Vr is increased and corrected to a higher voltage value at the time of the next gas lean control with a catalyst. As a result, as shown by reference numeral Q12 in FIG. 12, the corrected applied voltage Vr is set to a value higher than the previous applied voltage Vr.

さらに、第三特徴制御は、図12の符号Q10および符号Q13に示された制御動作も実現することができる。触媒入りガスをリッチからリーンに切り替えた際に、図12の符号Q10に示すようにストイキ判定域Q11を超過するほどにリーンなガスの排出があったとする。この場合には、そのエミッション排出を抑制するために、印加電圧Vrの低電圧の値が、さらに低い電圧値に低減補正される。これにより、図12の符号Q13に示すように、補正後の印加電圧Vrが前回の印加電圧Vrよりも低い値に設定される。 Further, the third feature control can also realize the control operation shown by the reference numerals Q10 and Q13 in FIG. It is assumed that when the catalyst-containing gas is switched from rich to lean, the gas is so lean that it exceeds the stoichiometric determination region Q11 as shown by reference numeral Q10 in FIG. In this case, in order to suppress the emission emission, the low voltage value of the applied voltage Vr is reduced and corrected to a lower voltage value. As a result, as shown by reference numeral Q13 in FIG. 12, the corrected applied voltage Vr is set to a value lower than the previous applied voltage Vr.

第三特徴制御によれば、上記のように高電圧値と低電圧値とをそれぞれ補正しつつ、触媒アクティブOBDを実行することができる。図12には、第三特徴制御を実行したときの触媒アクティブOBDの様子が図示されている。 According to the third feature control, the catalyst active OBD can be executed while correcting the high voltage value and the low voltage value as described above. FIG. 12 shows the state of the catalyst active OBD when the third feature control is executed.

なお、変更した印加電圧Vrの値は、所定運転領域毎等での学習値としてECU31に記憶されてもよい。これにより、次回の触媒アクティブOBD実行時の開始時に、学習値を反映させることで直ちにエミッション悪化を抑制することもできる。 The changed applied voltage Vr value may be stored in the ECU 31 as a learning value for each predetermined operating region or the like. As a result, it is possible to immediately suppress the deterioration of emissions by reflecting the learning value at the start of the next catalyst active OBD execution.

<実施の形態の具体的制御>
図13および図14は、実施の形態にかかる排気ガス浄化システムで実行される制御ルーチンのフローチャートである。図13および図14のルーチンは、触媒アクティブOBDを実行するためにECU31によって実行される。
<Specific control of the embodiment>
13 and 14 are flowcharts of the control routine executed in the exhaust gas purification system according to the embodiment. The routines of FIGS. 13 and 14 are executed by the ECU 31 to perform a catalytic active OBD.

図13のルーチンでは、まず、エンジン始動後であり且つセンサが故障していないかが判定される(ステップS100)。エンジン始動後であるか、またはセンサの故障が発見されている場合には、ステップS100の判定結果は否定(NO)となり、今回のルーチンが終了する。 In the routine of FIG. 13, it is first determined whether or not the sensor has failed after the engine has started (step S100). If the engine has been started or a sensor failure has been found, the determination result in step S100 is negative (NO), and the current routine ends.

ステップS100の判定結果が肯定(YES)であった場合には、次に、下流側空燃比センサ41の制御が実施される(ステップS101)。すなわち、ヒータ制御などが実施されて空燃比センサ41が駆動され、通常のA/F制御用の値(例えば0.45Vなど)の印加電圧Vrが空燃比センサ41に印加される。 If the determination result in step S100 is affirmative (YES), then the control of the downstream air-fuel ratio sensor 41 is executed (step S101). That is, heater control or the like is performed to drive the air-fuel ratio sensor 41, and an applied voltage Vr of a normal A / F control value (for example, 0.45 V or the like) is applied to the air-fuel ratio sensor 41.

次に、触媒アクティブOBDの実行条件が成立したか否かが判定される(ステップS102)。この実行条件には、具体例として、エンジンおよび排気浄化触媒の暖気後であるか否かという第一条件と、触媒温度が所定温度範囲内であるか否かという第二条件と、空燃比フィードバック制御中であるか否かという第三条件と、フィーエルカット中ではないか否かという第四条件と、空燃比センサ41が活性状態にあるか否かという第五条件とが含まれる。 Next, it is determined whether or not the execution condition of the catalyst active OBD is satisfied (step S102). Specific examples of this execution condition include a first condition of whether or not the engine and the exhaust gas purification catalyst have been warmed up, a second condition of whether or not the catalyst temperature is within a predetermined temperature range, and an air-fuel ratio feedback. It includes a third condition of whether or not control is in progress, a fourth condition of whether or not feedback is being cut, and a fifth condition of whether or not the air-fuel ratio sensor 41 is in an active state.

例えば上記の第一〜第五条件のすべてが成立している場合に、ステップS102の判定結果が肯定(YES)とされてもよい。上記の複数の条件のうち少なくとも一つが不成立である場合には、ステップS102の判定結果は否定(NO)とされ、今回のルーチンが終了する。 For example, when all of the above first to fifth conditions are satisfied, the determination result in step S102 may be affirmative (YES). If at least one of the above plurality of conditions is unsuccessful, the determination result in step S102 is negated (NO), and the current routine ends.

ステップS102の判定結果が肯定(YES)であった場合には、次に、印加電圧学習値の読み込みが実行される(ステップS103)。このステップでは、下流側空燃比センサ41の印加電圧学習値であるリーン学習値VRAFSLEANGとリッチ学習値VRAFSRICHGとがそれぞれ読み込まれる。印加電圧学習値は、運転条件ごとに区別して読み込まれる。 If the determination result in step S102 is affirmative (YES), then the applied voltage learning value is read (step S103). In this step, the lean learning value VRAFSLEANG and the rich learning value VRAFSRICHG, which are the applied voltage learning values of the downstream air-fuel ratio sensor 41, are read respectively. The applied voltage learning value is read separately for each operating condition.

ここで、リーン側の印加電圧Vrを、印加電圧VRAFSLEANとも称する。リッチ側の印加電圧Vrを、印加電圧VRAFSRICHとも称する。つまり、印加電圧Vrは、リーン側パラメータとリッチ側パラメータとを持つ複数パラメータ保有値である。 Here, the applied voltage Vr on the lean side is also referred to as an applied voltage VRAFSLEAN. The applied voltage Vr on the rich side is also referred to as an applied voltage VRAFSRICH. That is, the applied voltage Vr is a value possessed by a plurality of parameters having a lean side parameter and a rich side parameter.

リーン学習値VRAFSLEANGに基づいて、印加電圧VRAFSLEANが設定される。リーン側印加電圧VRAFSLEANは、触媒入りガスA/Fがリーンであるとき、つまり酸素吸蔵量を計測するときに下流側空燃比センサ41に印加される電圧である。 The applied voltage VRAFSLEAN is set based on the lean learning value VRAFSLEANG. The lean side applied voltage VRAFSLEAN is a voltage applied to the downstream side air-fuel ratio sensor 41 when the catalyst-containing gas A / F is lean, that is, when measuring the oxygen storage amount.

リッチ学習値VRAFSRICHGに基づいて、印加電圧VRAFSRICHが設定される。印加電圧VRAFSRICHは、触媒入りガスA/Fがリッチであるとき、つまり酸素放出(脱離)量を計測するときに下流側空燃比センサ41に印加される電圧である。 The applied voltage VRAFSRICH is set based on the rich learning value VRAFSRICHG. The applied voltage VRAFSRICH is a voltage applied to the downstream air-fuel ratio sensor 41 when the catalyst-containing gas A / F is rich, that is, when measuring the amount of oxygen release (elimination).

次に、触媒入りガスの制御A/Fをリーンに切り替える処理が実行される(ステップS104)。このステップでは、触媒入りガスの制御A/Fが触媒アクティブ実行時の所定リーンA/Fに切り替えられる。この所定リーンA/Fは例えば15.1であってもよい。 Next, a process of switching the control A / F of the catalyst-containing gas to lean is executed (step S104). In this step, the control A / F of the catalyst-containing gas is switched to a predetermined lean A / F at the time of executing the catalyst active. This predetermined lean A / F may be, for example, 15.1.

次に、印加電圧Vrの切り替えが実施される(ステップS105)。このステップでは、印加電圧切り替えが行われる直前の下流側空燃比センサ41の出力値AFSOが取得される。学習値VRAFSLEANGに基づいて、印加電圧VRAFSLEANが例えば0.6Vに設定される。 Next, switching of the applied voltage Vr is performed (step S105). In this step, the output value AFSO of the downstream air-fuel ratio sensor 41 immediately before the applied voltage switching is performed is acquired. Based on the learned value VRAFSLEANG, the applied voltage VRAFSLEAN is set to, for example, 0.6V.

次に、印加電圧Vrの切り替えが行われてから、所定時間が経過したか否かが判定される(ステップS106)。所定時間は、予め定められた値であり、例えば500msであってもよい。 Next, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the applied voltage Vr was switched (step S106). The predetermined time is a predetermined value, and may be, for example, 500 ms.

ステップS106において所定時間が経過していないと判定された場合には、処理はステップS108に移行する。ステップS108では、下流側空燃比センサ41の出力値が固定されるとともに、印加電圧Vrの切り替えが禁止される。例えば出力固定フラグと電圧切替禁止フラグとが準備され、ステップS108ではこれらのフラグがオンに立ち上がるような処理が構築されてもよい。これにより前述した第二特徴制御が実現される。所定時間が経過するまではステップS106とステップS108とで処理がループする。 If it is determined in step S106 that the predetermined time has not elapsed, the process proceeds to step S108. In step S108, the output value of the downstream air-fuel ratio sensor 41 is fixed, and switching of the applied voltage Vr is prohibited. For example, a fixed output flag and a voltage switching prohibition flag are prepared, and in step S108, a process may be constructed such that these flags are turned on. As a result, the above-mentioned second feature control is realized. The process loops in steps S106 and S108 until the predetermined time elapses.

ステップS106で所定時間が経過したと判定された場合には、次に、下流側空燃比センサ41の出力更新が許可されるとともに、印加電圧Vrの切り替えも許可される(ステップS107)。例えば上述した出力固定フラグと電圧切替禁止フラグとがオフとされ、出力固定と電圧切替禁止が解除される。 When it is determined in step S106 that the predetermined time has elapsed, next, the output update of the downstream air-fuel ratio sensor 41 is permitted, and the switching of the applied voltage Vr is also permitted (step S107). For example, the above-mentioned output fixing flag and voltage switching prohibition flag are turned off, and the output fixing and voltage switching prohibition are canceled.

次に、下流側空燃比センサ41の出力の最小値を随時更新する処理が実行される(ステップS109)。このステップでは、下流側空燃比センサ41の印加電圧Vrの切替が行われた後、出力更新が許可された時点から次に印加電圧Vrを切り替えるまでの下流側空燃比センサ41の出力の最小値AFSOMNが取得され、随時更新されていく。 Next, a process of updating the minimum value of the output of the downstream air-fuel ratio sensor 41 at any time is executed (step S109). In this step, after the applied voltage Vr of the downstream air-fuel ratio sensor 41 is switched, the minimum value of the output of the downstream air-fuel ratio sensor 41 from the time when the output update is permitted to the next switching of the applied voltage Vr. AFSOMN is acquired and will be updated from time to time.

次に、下流側空燃比センサ41の出力値がリーン出力を示したか否かが判定される(ステップS110)。このステップでは、空燃比が、公差を含めたストイキ出力値範囲であるストイキ判定域Q11(図12参照)からリーン側に外れたか否かが判定される。ステップS110の条件が不成立であるときには処理はステップS111に進む。ステップS110の条件が不成立であるかぎり、ステップS111におけるOSAの積算が継続される。 Next, it is determined whether or not the output value of the downstream air-fuel ratio sensor 41 indicates a lean output (step S110). In this step, it is determined whether or not the air-fuel ratio deviates to the lean side from the stoichiometric determination region Q11 (see FIG. 12), which is the stoichiometric output value range including the tolerance. When the condition of step S110 is not satisfied, the process proceeds to step S111. As long as the condition of step S110 is not satisfied, the OSA integration in step S111 is continued.

ステップS110の判定結果が肯定(YES)となった場合には、OSAの積算が終了となり、積算値がOSARISEとしてECU31の記憶領域に格納される(ステップS112)。 If the determination result in step S110 is affirmative (YES), the integration of OSA is completed, and the integrated value is stored in the storage area of the ECU 31 as OSARISE (step S112).

次に、ステップS109で随時更新により取得された下流側空燃比センサ41の出力の最小値AFSOMNが、リッチ出力を示したか否かが判定される(ステップS113)。具体的には、最小値AFSOMNが、ストイキ判定域Q11のリッチ側境界値をリッチ側に超過しているか否かが判定される。 Next, it is determined whether or not the minimum value AFSOMN of the output of the downstream air-fuel ratio sensor 41 acquired by updating at any time in step S109 shows a rich output (step S113). Specifically, it is determined whether or not the minimum value AFSOMN exceeds the rich side boundary value of the stoichiometric determination area Q11 on the rich side.

ステップS113の条件が不成立であれば、処理は図14のステップS115へと進む。 If the condition of step S113 is not satisfied, the process proceeds to step S115 of FIG.

ステップS113の条件が成立している場合には、現在の印加電圧Vrに対して補正が施され、これが学習値として格納される(ステップS114)。すなわち、現在の印加電圧VRAFSRICHを、下記の式(2)に従って低電圧側に補正したうえで補正後の学習値VRAFSRICHGとして格納する処理が実行される。式(2)の所定値VRR0は、予め定めた値であり、例えば0.02Vであってもよい。その後、処理は図14のステップS115へと進む。
VRAFSRICHG ← VRAFSRICH − VRR0 ・・・(2)
When the condition of step S113 is satisfied, the current applied voltage Vr is corrected and stored as a learning value (step S114). That is, a process is executed in which the current applied voltage VRAFSRICH is corrected to the low voltage side according to the following equation (2) and then stored as the corrected learning value VRAFSRICHG. The predetermined value VRR0 in the formula (2) is a predetermined value, and may be, for example, 0.02V. After that, the process proceeds to step S115 of FIG.
VRAFSRICHG ← VRAFSRICH-VRR0 ... (2)

図14のステップS115では、触媒入りガスの制御A/Fの切り替えが実施される。このステップでは、触媒入りガスの制御A/Fが触媒アクティブ実行時の所定リッチA/Fに切り替えられる。この所定リッチA/Fは例えば14.1であってもよい。 In step S115 of FIG. 14, the control A / F of the catalyst-containing gas is switched. In this step, the control A / F of the catalyst-containing gas is switched to the predetermined rich A / F at the time of executing the catalyst active. The predetermined rich A / F may be, for example, 14.1.

次に、下流側空燃比センサ41の出力の取得、および印加電圧Vrの切り替えが実施される(ステップS116)。このステップでは、印加電圧の切り替えが行われる直前の下流側空燃比センサ41の出力値AFSOが取得される。学習値VRAFSRICHGに基づいて印加電圧Vrが切り替えられ、印加電圧VRAFSRICHの初期値は例えば0.2Vであってもよい。 Next, the output of the downstream air-fuel ratio sensor 41 is acquired and the applied voltage Vr is switched (step S116). In this step, the output value AFSO of the downstream air-fuel ratio sensor 41 immediately before the switching of the applied voltage is performed is acquired. The applied voltage Vr is switched based on the learned value VRAFSTRICHG, and the initial value of the applied voltage VRAFSTRICH may be, for example, 0.2V.

次に、印加電圧Vrの切り替えが行われてから、所定時間が経過したか否かが判定される(ステップS117)。所定時間は、予め定められた値であり、例えば500msであってもよい。 Next, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the applied voltage Vr was switched (step S117). The predetermined time is a predetermined value, and may be, for example, 500 ms.

ステップS117において所定時間が経過していないと判定された場合には、処理はステップS118に移行する。ステップS118では、下流側空燃比センサ41の出力値がステップS116で取得した値AFSOのままで固定(マスク)され、その更新が禁止される。 If it is determined in step S117 that the predetermined time has not elapsed, the process proceeds to step S118. In step S118, the output value of the downstream air-fuel ratio sensor 41 is fixed (masked) as the value AFSO acquired in step S116, and its update is prohibited.

更新禁止とともに、印加電圧Vrの切り替えが禁止される。例えば出力固定フラグと電圧切替禁止フラグとが準備され、ステップS118ではこれらのフラグがオンに立ち上がる。これにより前述した第二特徴制御が実現される。所定時間が経過するまではステップS117とステップS118とで処理がループする。 With the update prohibition, the switching of the applied voltage Vr is prohibited. For example, a fixed output flag and a voltage switching prohibition flag are prepared, and in step S118, these flags are turned on. As a result, the above-mentioned second feature control is realized. The process loops in steps S117 and S118 until the predetermined time elapses.

ステップS117で所定時間が経過したと判定された場合には、次に、下流側空燃比センサ41の出力更新が許可されるとともに、印加電圧Vrの切り替えも許可される(ステップS119)。例えばステップS118で例示した出力固定フラグと電圧切替禁止フラグとがオフとされ、出力固定と電圧切替禁止が解除される。 When it is determined in step S117 that the predetermined time has elapsed, next, the output update of the downstream air-fuel ratio sensor 41 is permitted, and the switching of the applied voltage Vr is also permitted (step S119). For example, the fixed output flag and the voltage switching prohibition flag illustrated in step S118 are turned off, and the fixed output and the voltage switching prohibition are canceled.

次に、下流側空燃比センサ41の出力の最大値を随時更新する処理が実行される(ステップS120)。このステップでは、下流側空燃比センサ41の印加電圧Vrの切替が行われた後、出力更新が許可された時点から次に印加電圧Vrを切り替えるまでの下流側空燃比センサ41の出力の最大値AFSOMXが取得され、随時更新されていく。 Next, a process of updating the maximum value of the output of the downstream air-fuel ratio sensor 41 at any time is executed (step S120). In this step, after the applied voltage Vr of the downstream air-fuel ratio sensor 41 is switched, the maximum value of the output of the downstream air-fuel ratio sensor 41 from the time when the output update is permitted to the next switching of the applied voltage Vr. AFSOMX is acquired and will be updated from time to time.

次に、下流側空燃比センサ41の出力値がリッチ出力を示したか否かが判定される(ステップS121)。このステップでは、下流側空燃比センサ41で検出された空燃比が、公差を含めたストイキ出力値範囲であるストイキ判定域Q11(図12参照)からリッチ側に外れたか否かが判定される。ステップS121の条件が不成立であるときには、処理はステップS122に進む。ステップS121の条件が不成立であるかぎり、ステップS122におけるOSAの積算が継続される。 Next, it is determined whether or not the output value of the downstream air-fuel ratio sensor 41 shows a rich output (step S121). In this step, it is determined whether or not the air-fuel ratio detected by the downstream air-fuel ratio sensor 41 deviates from the stoichiometric determination region Q11 (see FIG. 12), which is the stoichiometric output value range including the tolerance, to the rich side. When the condition of step S121 is not satisfied, the process proceeds to step S122. As long as the condition of step S121 is not satisfied, the OSA integration in step S122 is continued.

ステップS121の判定結果が肯定(YES)となった場合には、OSAの積算が終了となり、積算値がOSAFALLとしてECU31の記憶領域に格納される(ステップS123)。 If the determination result in step S121 is affirmative (YES), the OSA integration is completed, and the integrated value is stored as OSAFALL in the storage area of the ECU 31 (step S123).

次に、ステップS120で随時更新により取得された下流側空燃比センサ41の出力の最大値AFSOMXが、リーン出力を示したか否かが判定される(ステップS124)。具体的には、最大値AFSOMXが、ストイキ判定域Q11のリーン側境界値をリーン側に超過しているか否かが判定される。 Next, it is determined whether or not the maximum value AFSOMX of the output of the downstream air-fuel ratio sensor 41 acquired by updating at any time in step S120 indicates a lean output (step S124). Specifically, it is determined whether or not the maximum value AFSOMX exceeds the lean side boundary value of the stoichiometric determination area Q11 to the lean side.

ステップS124の条件が不成立であれば、処理はステップS126へと進む。 If the condition of step S124 is not satisfied, the process proceeds to step S126.

ステップS124で最大値AFSOMXがストイキ判定域Q11からリーン側に外れている場合には、ステップS124の条件が成立しているので、現在の印加電圧Vrに対して補正が施され、これが学習値として格納される(ステップS125)。 When the maximum value AFSOMX deviates from the stoichiometric determination area Q11 to the lean side in step S124, the condition of step S124 is satisfied, so that the current applied voltage Vr is corrected, and this is used as the learning value. It is stored (step S125).

すなわち、現在の印加電圧VRAFSLEANを、下記の式(3)に従って高電圧側に補正したうえで補正後の学習値VRAFSLEANGとして格納する処理が実行される。式(3)の所定値VRL0は、予め定めた値であり、例えば0.02Vであってもよい。その後、処理はステップS126へと進む。
VRAFSLEANG ← VRAFSLEAN + VRL0 ・・・(3)
That is, a process is executed in which the current applied voltage VRAFSLEAN is corrected to the high voltage side according to the following equation (3) and then stored as the corrected learning value VRAFSLEANG. The predetermined value VRL0 of the formula (3) is a predetermined value, and may be, for example, 0.02V. After that, the process proceeds to step S126.
VRAFSLEANG ← VRAFSLEAN + VRL0 ・ ・ ・ (3)

ステップS126では、OSARISEとOSAFALLが所定回数だけ算出されたか否かが判定される。所定回数は予め定めた値であり、例えば3回ずつOSARISEとOSAFALLとが算出されたことを条件としても良い。 In step S126, it is determined whether or not OSARISE and OSAFALL are calculated a predetermined number of times. The predetermined number of times is a predetermined value, and may be a condition that OSARISE and OSAFALL are calculated three times each.

ステップS126の判定結果が否定(NO)であれば、処理は図13のステップS103へとジャンプする。ステップS126の判定結果が肯定(YES)であれば、処理はステップS127に進む。 If the determination result in step S126 is negative (NO), the process jumps to step S103 in FIG. If the determination result in step S126 is affirmative (YES), the process proceeds to step S127.

ステップS127では、印加電圧の切替が行われ、フィードバック制御が開始される。すなわち、下流側空燃比センサ41の印加電圧Vrが、通常のA/F制御用の印加電圧(例えば0.45V)に切り替えられる。次に、所定時間だけセンサ出力がマスクされるとともに、サブF/B制御が停止される。所定時間の経過後にフィードバック制御が開始される。 In step S127, the applied voltage is switched and the feedback control is started. That is, the applied voltage Vr of the downstream air-fuel ratio sensor 41 is switched to the applied voltage for normal A / F control (for example, 0.45 V). Next, the sensor output is masked for a predetermined time, and the sub F / B control is stopped. Feedback control is started after a lapse of a predetermined time.

次に、Cmax値の算出が行われる(ステップS128)。具体的には、1回目の値を除いた残り2回のアクティブ制御で算出されたOSARISEとOSAFALLとの平均値から、Cmax値が算出される。 Next, the Cmax value is calculated (step S128). Specifically, the Cmax value is calculated from the average value of OSARISE and OSAFALL calculated by the remaining two active controls excluding the first value.

次に、Cmax値から触媒の故障判断が実施される(ステップS129)。その後、今回のルーチンが終了する。 Next, the failure determination of the catalyst is carried out from the Cmax value (step S129). After that, this routine ends.

31 電子制御ユニット(ECU)
41 空燃比センサ(下流側空燃比センサ)
51 固体電解質層
52 排気側電極
53 大気側電極
54 拡散律速層
55 保護層
56 ヒータ部
57 被測ガス室
58 基準ガス室
59 ヒータ
60 電圧印加装置
61 電流検出装置
Q11 ストイキ判定域
Vr 印加電圧
VRAFSLEAN 印加電圧(リーン)
VRAFSRICH 印加電圧(リッチ)
VRAFSLEANG リーン学習値
VRAFSRICHG リッチ学習値
31 Electronic control unit (ECU)
41 Air-fuel ratio sensor (downstream air-fuel ratio sensor)
51 Solid electrolyte layer 52 Exhaust side electrode 53 Atmosphere side electrode 54 Diffusion rate control layer 55 Protective layer 56 Heater part 57 Measured gas chamber 58 Reference gas chamber 59 Heater 60 Voltage application device 61 Current detector Q11 Stoiki judgment area Vr Applied voltage VRAFSLEAN Voltage (lean)
VRAFSRICH applied voltage (rich)
VRAFSLEANG lean learning value VRAFSRICHG rich learning value

Claims (1)

内燃機関の排気通路に設けられ酸素吸蔵能力を持つ排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の下流に設けられた空燃比センサと、
前記排気浄化触媒に流れ込む排気ガスの空燃比を予め定めた所定リーン空燃比と予め定めた所定リッチ空燃比とで交互に切り替えるアクティブ制御を実施するように構築された空燃比アクティブ制御手段と、
前記空燃比センサに与えるセンサ印加電圧を可変に設定可能に構築され、前記所定リーン空燃比への切り替えに応じて設定される第一電圧と前記所定リッチ空燃比への切り替えに応じて設定され前記第一電圧より低い第二電圧との間で前記センサ印加電圧を交互に切り替えるように構築された電圧制御手段と、
前記空燃比アクティブ制御手段により前記所定リーン空燃比から前記所定リッチ空燃比への空燃比制御を実施したことに応じて検出された前記空燃比センサのリッチ出力値が予め定めたリッチ側閾値をリッチ側に超過している場合には前記第一電圧を高電圧側に補正し、前記空燃比アクティブ制御手段により前記所定リッチ空燃比から前記所定リーン空燃比への空燃比制御を実施したことに応じて検出された前記空燃比センサのリーン出力値が予め定めたリーン側閾値をリーン側に超過している場合には前記第二電圧を低電圧側に補正するように構築された電圧制御手段と、
を備える排気ガス浄化システム。
An exhaust purification catalyst installed in the exhaust passage of an internal combustion engine and having an oxygen storage capacity,
An air-fuel ratio sensor provided downstream of the exhaust gas purification catalyst and
An air-fuel ratio active control means constructed so as to carry out active control in which the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification catalyst is alternately switched between a predetermined lean air-fuel ratio and a predetermined rich air-fuel ratio.
The voltage applied to the sensor applied to the air-fuel ratio sensor is variably constructed so as to be set according to the switching to the predetermined lean air-fuel ratio and the first voltage set according to the switching to the predetermined rich air-fuel ratio. A voltage control means constructed so as to alternately switch the voltage applied to the sensor between a second voltage lower than the first voltage and a second voltage.
The rich output value of the air-fuel ratio sensor detected in response to the air-fuel ratio control from the predetermined lean air-fuel ratio to the predetermined rich air-fuel ratio by the air-fuel ratio active control means enriches the predetermined rich side threshold value. If it exceeds the side, the first voltage is corrected to the high voltage side, and the air-fuel ratio control from the predetermined rich air-fuel ratio to the predetermined lean air-fuel ratio is performed by the air-fuel ratio active control means. When the lean output value of the air-fuel ratio sensor detected above exceeds a predetermined lean side threshold on the lean side, the voltage control means is constructed so as to correct the second voltage to the low voltage side. ,
Exhaust gas purification system equipped with.
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