JP3008770B2

JP3008770B2 - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JP3008770B2
Application number: JP6025777A
Authority: JP
Inventors: 博文土田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-02-24
Filing date: 1994-02-24
Publication date: 2000-02-14
Anticipated expiration: 2015-02-14
Also published as: JPH07233752A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、排気通路に配設した
空燃比センサの出力に基づいて空燃比をフィードバック
制御する内燃機関の空燃比制御装置に関し、特に、排気
中のＮＯｘ低減のために、排気還流装置と触媒コンバー
タとを備えた内燃機関における空燃比制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の排気浄化を図るために、従来
から、排気系に触媒コンバータを介装するとともに、排
気中の残存酸素濃度を検出する空燃比センサを用いて、
空燃比を理論空燃比近傍に精度よくフィードバック制御
するようにした空燃比制御装置が、実用に供されてい
る。

【０００３】一方、排気中のＮＯｘ低減の有効な手段と
して、機関の排気系から吸気系に排気の一部を還流する
ようにした排気還流装置も従来から知られている。ま
た、特開昭６３−８８６２０号公報や特開平１−１２０
６１号公報には、この排気還流装置の異常の有無を診断
するようにした構成が開示されている。この装置では、
吸気系の絞弁下流における吸気管圧力を検出するよう
に、圧力センサが設けられており、排気還流時には、吸
気管内に新気以外に還流排気が流入するため、吸気管内
の圧力が上昇することを利用して、排気還流のＯＮ，Ｏ
ＦＦ制御切換時の圧力変化量から、排気還流装置の実際
の作動状態を判定する構成となっている。なお、この圧
力の変化量を、予め設定したデータテーブルと対比する
ことにより、実際の排気還流量を検出することも可能で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の排気還流装置が
故障して排気の還流がなされない場合、あるいは通路の
目詰まり等により還流量が不十分となっている場合に
は、当然のことながら、内燃機関から排出されるＮＯｘ
が増大する。例えば、図１５は、排気還流率と機関のＮ
Ｏｘ排出量との関係を示したもので、同図に示すよう
に、排気還流率が低下すると、ＮＯｘ排出量は増大す
る。しかしながら、これにも増して問題となるのは、空
燃比センサの上流側でＮＯｘが増加する結果、空燃比フ
ィードバック制御における制御空燃比が理論空燃比（λ
＝１）からリーン側にシフトしてしまい、触媒コンバー
タでのＮＯｘ転化率が著しく低下することである。例え
ば、空燃比センサとして一般に用いられるＯ₂センサ
は、図１４に実線ａで示すように、理論空燃比を境にし
て出力がステップ状に変化する特性を有しているが、機
関出口でのＮＯｘ排出量が増大すると、破線ｂで示すよ
うに、その出力の変化点となる空燃比がリーン側にずれ
てくる。この場合に、空燃比フィードバック制御は、こ
のＯ₂センサの出力変化が生じる空燃比に実空燃比が収
束するように実行されるので、最終的に得られる空燃比
は、リーン側にずれた値となる。この機関出口側でのＮ
Ｏｘ排出量と制御空燃比（つまり実際に収束する空燃
比）との関係を図１６に示すが、この図に示すように、
機関出口側でのＮＯｘ排出量が大であるほど、空燃比が
リーン側にシフトする。そして、触媒コンバータにおけ
るＮＯｘ転化率は、図１７に示すように、空燃比が理論
空燃比よりリーンとなると急激に低下する。従って、理
論空燃比の下では、Ａ点に示す高い転化率が確保できる
のに対し、機関出口側でのＮＯｘ排出量が大となると、
空燃比のリーン化に伴って、例えばＢ点で示すように転
化率が非常に低くなる。

【０００５】要するに、排気還流量の不足により僅かで
もＮＯｘ排出量が増大すると、同時に触媒コンバータの
ＮＯｘ転化率が低下する関係にあるため、最終的に触媒
コンバータ出口から外部に排出されるＮＯｘのレベルが
著しく悪化してしまうのである。

【０００６】なお、このような不具合は、単に排気還流
装置の異常による場合のみならず、例えば、排気還流率
を機関の実際の安定度等を監視しつつフィードバック制
御する構成において、実際の排気還流率が基準となる排
気還流率より小さくなった場合にも、同様に発生する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明では、
実際の排気還流量が不足する場合に、空燃比フィードバ
ック制御の目標空燃比をリッチ側に補正することでＮＯ
ｘ増大によるリーン化を相殺し、触媒コンバータにおけ
るＮＯｘ転化率の低下を防止するようにした。すなわ
ち、この発明に係る空燃比制御装置は、図１に示すよう
に、内燃機関１の排気を吸気系に還流する排気還流装置
２と、排気通路に介装された触媒コンバータ３と、この
触媒コンバータ３より上流側において排気通路に配設さ
れ、かつ排気中の酸素濃度を検出する空燃比センサ４
と、この空燃比センサ４の検出信号に基づいて、予め機
関回転数と機関負荷とに基づいて設定された制御定数を
用いて空燃比のフィードバック制御を行う空燃比制御手
段５と、を備えてなる内燃機関において、上記排気還流
装置２により実際に機関１に供給されている実排気還流
量に相当するパラメータを検出もしくは推定する実排気
還流量計測手段６と、機関運転条件に応じて予め設定さ
れた基本排気還流量に相当するパラメータと上記実排気
還流量パラメータとを比較する比較手段７と、この比較
に基づき、排気還流量の過不足に応じて上記フィードバ
ック制御による空燃比をシフトさせるように、上記制御
定数のシフト補正量を設定する補正量設定手段８と、を
備えたことを特徴としている。

【０００８】また請求項２の発明では、上記実排気還流
量計測手段６が、絞弁下流の吸気管圧力を検出する圧力
センサからなり、上記比較手段７が、予め機関運転条件
に応じて設定された基本の吸気管圧力値と検出圧力値と
を比較する構成となっている。

【０００９】また請求項３の発明では、上記比較手段７
が、排気還流装置２に対し実際に与えられる目標排気還
流率と、各運転条件に対し予め設定されている基本排気
還流率とを比較する構成となっている。

【００１０】さらに請求項４の発明では、上記補正量設
定手段８が、上記空燃比制御手段５における空燃比フィ
ードバック補正係数演算時の制御定数を可変的に設定す
る構成となっている。

【００１１】さらに請求項５の発明では、上記補正量設
定手段８が、実排気還流量の不足に対し空燃比がリッチ
側にシフトする方向にシフト補正量を与える構成となっ
ている。

【００１２】

【作用】排気還流装置２により実際に機関１に供給され
ている実排気還流量が基本排気還流量より少ないと、機
関１から排出されるＮＯｘが増大する。そして、これに
伴う空燃比センサ４への影響により空燃比制御手段５で
得られる空燃比がリーン側へずれようとする。これに対
し、比較手段７が実排気還流量パラメータと基本排気還
流量パラメータとを比較し、その比較に基づいて、補正
量設定手段８によってシフト補正量が設定され、空燃比
制御手段５による空燃比がリッチ側へシフトされる。従
って、ＮＯｘ増大に影響されずに、実際の空燃比が所期
の目標空燃比、例えば理論空燃比に維持される。そのた
め、触媒でのＮＯｘ転化率は、高いレベルに保たれる。

【００１３】請求項２の発明では、実排気還流量パラメ
ータとして吸気管圧力が用いられる。つまり、圧力セン
サにより検出される吸気管圧力は、実際の排気還流量に
よって変化するので、これを基本の吸気管圧力値と比較
することで、実際の排気還流量の過不足が判る。

【００１４】また請求項３の発明では、排気還流装置２
に対し与えられる目標排気還流率の値が実排気還流量パ
ラメータとなる。これを、各運転条件に対し予め設定さ
れている基本排気還流率と比較し、この比較に基づいて
空燃比のシフトがなされる。

【００１５】請求項４の発明では、空燃比制御手段５に
おいて空燃比フィードバック補正係数を例えば疑似的な
比例積分制御により演算するが、その際の制御定数の一
つあるいは複数のものを可変的に設定することにより、
空燃比のシフトが達成される。

【００１６】請求項５の発明では、補正量設定手段８に
よって、実排気還流量の不足に対しリッチ側にシフトす
る方向にシフト補正量が与えられる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。

【００１８】図２はこの発明の第１実施例の機械的構成
を示す構成説明図であって、１１は内燃機関、１２はそ
の吸気通路、１３は排気通路を示している。上記吸気通
路１２には、各吸気ポートへ向けて燃料を供給する燃料
噴射弁１４が気筒毎に配設されているとともに、吸気コ
レクタ２０より上流にスロットル弁１５が介装されてお
り、その上流側に、吸入空気量を検出する例えば熱線式
のエアフロメータ１６が配設されている。上記スロット
ル弁１５には、その開度ＴＶＯを検出するスロットル開
度センサ２１が設けられている。また、吸気コレクタ２
０には、スロットル弁１５下流の吸気管圧力ＰＲＥＳを
検出する圧力センサ２２が配設されている。

【００１９】上記排気通路１３には、例えば三元触媒を
用いた触媒コンバータ１７が介装されているとともに、
該触媒コンバータ１７よりも上流位置に空燃比センサと
してＯ₂センサ１８が配設されている。この空燃比セン
サとしてのＯ₂センサ１８は、排気中の残存酸素濃度に
応じた起電力を発生するもので、特に、図１４に示すよ
うに、理論空燃比を境に起電力がステップ状に急変する
特性を有している。

【００２０】上記排気通路１３と吸気通路１２との間に
は、排気通路１３から吸気通路１２へ排気の一部を還流
させる排気還流通路２３が形成されている。この排気還
流通路２３には、負圧式ダイヤフラム弁からなる排気還
流制御弁２４が介装されている。そして、この排気還流
制御弁２４の負圧室と吸気通路１２のスロットル弁１５
全閉位置近傍との間に負圧通路２５が設けられていると
ともに、該負圧通路２５を開閉する電磁弁２６が負圧通
路２５に介装されている。上記排気還流制御弁２４は、
電磁弁２６が開作動して負圧が導入されると、排気還流
通路２３を開路する構成となっている。これらの排気還
流通路２３、排気還流制御弁２４、電磁弁２６等によっ
て排気還流装置が構成されている。

【００２１】また、２７は内燃機関の冷却水温を検出す
る水温センサ、２８は機関回転数を検出するために設け
られた所定クランク角毎にパルス信号を発するクランク
角センサを示している。

【００２２】上述した各種センサの検出信号が入力され
るコントロールユニット２９は、所謂マイクロコンピュ
ータシステムを用いたもので、Ｏ₂センサ１８の検出信
号に基づく燃料噴射弁１４の噴射量制御つまりフィード
バック制御方式による空燃比制御を実行するとともに、
電磁弁２６を介した排気還流制御を行っている。

【００２３】次に上記実施例における作用について説明
する。

【００２４】先ず、空燃比制御の概略を説明する。この
空燃比制御は、エアフロメータ１６が検出した吸入空気
量Ｑとクランク角センサ２８が検出した機関回転数Ｎと
から基本パルス幅Ｔｐ（基本噴射量）を、Ｔｐ＝（Ｑ／Ｎ）×ｋ（但し、ｋは定数）として、演算し、かつこれに種々の増量補正やフィード
バック補正を加えて燃料噴射弁１４の駆動パルス幅Ｔｉ
（噴射量）を決定するのであり、具体的には次式によっ
てパルス幅Ｔｉが求められる。

【００２５】Ｔｉ＝Ｔｐ×ＣＯＥＦ×α＋ＴｓここでＣＯＥＦは各種増量補正係数であり、例えば水温
に応じた水温増量補正、高速高負荷時の空燃比補正など
からなる。Ｔｓは、燃料噴射弁１４の無効時間を補償す
るようにバッテリ電圧に応じて付加される電圧補正係数
である。

【００２６】また、αはＯ₂センサ１８の検出信号に基
づいて演算されるフィードバック補正係数である。すな
わち、Ｏ₂センサ１８の出力信号を所定のスライスレベ
ル（理論空燃比に対応する）と比較し、かつそのリーン
側およびリッチ側への反転に基づく疑似的な比例積分制
御によって求められる値で、このフィードバック補正係
数αが１以上であればリッチ側へ、１以下であればリー
ン側へ空燃比が制御される。

【００２７】図４の（ａ）は、Ｏ₂センサ１８の出力信
号の一例を示し、（ｂ）はこれに対応するフィードバッ
ク補正係数αの変化を示している。上記フィードバック
補正係数αは、上述したように疑似的な比例積分制御に
より求められるもので、Ｏ₂センサ１８の出力が所定の
スライスレベルを横切ってリッチ側からリーン側へ反転
すると、補正係数αには一定の比例分ＰＬが加算され、
かつ所定の積分定数ＩＬによる傾きで積分分が徐々に加
算されて行く。このフィードバック補正係数αは、前述
したように基本燃料噴射量Ｔｐに乗じられるので、実際
の空燃比は徐々に濃化する。そして、次にＯ₂センサ１
８の出力がリーン側からリッチ側へ反転すると、補正係
数αから一定の比例分ＰＲが減算され、かつ所定の積分
定数ＩＲによる傾きで積分分が徐々に減算されて行く。
このような作用の繰り返しによって、実際の空燃比は、
適宜な周期で変化しつつ略理論空燃比近傍に維持され
る。

【００２８】尚、各制御定数ＰＬ，ＰＲ，ＩＬ，ＩＲ
は、完全な固定値ではなく、予め複数の組み合わせが用
意されており、その中から機関運転条件に応じて選択さ
れるようになっている。

【００２９】また、排気還流を制御する電磁弁２６は、
コントロールユニット２９により、機関回転数と機関負
荷（具体的には基本燃料噴射量Ｔｐが負荷として用いら
れる）とに基づいて開閉制御される。つまり、図３に示
すように、排気還流領域（ＯＮ領域）と排気還流停止領
域（ＯＦＦ領域）とが設定されており、所定の水温（例
えば６０℃）以上であることを前提条件として、機関運
転条件が排気還流領域にあれば、電磁弁２６が開とな
り、排気還流が行われる。

【００３０】次に、図５のフローチャートを参照して、
排気還流量の不足に対する空燃比制御の補正について説
明する。まずステップ１（図中ではＳ１等と略記する）
では、上述したように、機関運転条件に基づいて排気還
流領域であるか否かが判定される。ここで、排気還流停
止領域であった場合には、ステップ７へ進み、後述する
定数補正量Ｐ_EGRを０とする。

【００３１】また、排気還流領域であった場合には、ス
テップ２へ進み、そのときのスロットル開度ＴＶＯと機
関回転数Ｎとを読み込み、かつステップ３で、図６に示
す特性の所定のマップから、そのスロットル開度ＴＶＯ
と機関回転数Ｎとに対応する吸気管圧力ＰＲＥＳ_EGRを
設定する。この図６の特性は、正常に排気還流がなされ
ている場合の各運転条件での測定値を予め割り付けたも
のであり、つまりこれが基本排気還流量に相当するパラ
メータとなる。ステップ４では、実排気還流量パラメー
タとして、圧力センサ２２により検出された実際の吸気
管圧力ＰＲＥＳ_REALの値を読み込む。なお、マップから
設定される吸気管圧力ＰＲＥＳ_EGRおよび実測される吸
気管圧力ＰＲＥＳ_REALのいずれも、負圧値として与えら
れる。そして、ステップ５で、両圧力の差ΔＰＲＥＳ
（＝ＰＲＥＳ_EGR−ＰＲＥＳ_REAL）を算出する。例え
ば、ＰＲＥＳ_EGRが−３００ｍｍＨｇ、実測値ＰＲＥＳ
_REALが−３５０ｍｍＨｇであった場合には、その差ΔＰ
ＲＥＳは、ΔＰＲＥＳ＝ＰＲＥＳ_EGR−ＰＲＥＳ_REAL＝
（−３００）−（−３５０）＝５０（ｍｍＨｇ）とな
る。なお、この例は、排気還流制御弁２４の詰まり等に
より排気還流量が正常時よりも少なくなった場合の圧力
変化に相当する。

【００３２】ステップ６では、このステップ５で算出し
た差ΔＰＲＥＳを用いて、これに対応する定数補正量Ｐ
_EGRを、図７に示す特性のテーブルから求める。この図
７から明らかなように、差ΔＰＲＥＳが大きいほど定数
補正量Ｐ_EGRも大となる。

【００３３】このようにしてステップ７もしくはステッ
プ６で定数補正量Ｐ_EGRを決定した後、ステップ８に進
み、機関回転数Ｎおよび負荷に相当する基本燃料噴射量
Ｔｐを読み込む。そして、この機関回転数Ｎと基本燃料
噴射量Ｔｐに基づき、制御定数の各比例分ＰＬ，ＰＲが
決定される。これは、例えば図８に示すような予め与え
られたマップに基づいて、対応する値が設定される。

【００３４】次に、ステップ９に進み、上記の各比例分
ＰＬ，ＰＲに、上記定数補正量Ｐ_EGRを用いてリッチ側
への補正を行う。具体的には、リーン時の比例分ＰＬ
を、ＰＬ＝ＰＬ＋Ｐ_EGRとし、逆にリッチ時の比例分Ｐ
Ｒを、ＰＲ＝ＰＲ−Ｐ_EGRとする。そして、最後に、ス
テップ１０で、この比例分ＰＬ，ＰＲを用いて、上述し
た空燃比フィードバック制御を実行する。ここで、図４
を参照すれば判るように、定数補正量Ｐ_EGRが大きいほ
ど、フィードバック補正係数αが大となり、リッチ側へ
向けて補正される。つまり、この実施例では、各比例分
ＰＬ，ＰＲを対象とする定数補正量±Ｐ_EGRがシフト補
正量として可変的に設定されるのである。

【００３５】このように本実施例では、圧力センサ２２
によって実排気還流量が検出され、これが基本排気還流
量より少ない場合には、その不足の程度に応じた形で、
空燃比フィードバック制御の空燃比がリッチ側に向けて
シフト補正される。一方、排気還流量が低下すれば、前
述したように、それだけＮＯｘの排出量が増大（図１５
参照）し、かつこのＮＯｘの増大に伴ってＯ₂センサ１
８の出力変化点となる空燃比が理論空燃比からリーン側
へずれる。従って、そのままでは触媒コンバータ１７に
おけるＮＯｘ転化率が低下するが、上記のように空燃比
フィードバック制御の空燃比がリッチ側に向けて補正さ
れる結果、両者の影響が相殺され、最終的な空燃比が、
所期の目標空燃比つまり略理論空燃比に維持される。そ
のため、触媒コンバータ１７におけるＮＯｘ転化率が、
図１７のＡ点のように高く保たれる。つまり、触媒コン
バータ１７を経て実際に外部に排出されるＮＯｘを十分
に低レベルに保つことができ、排気還流装置の異常によ
るＮＯｘの増大を最小限に止めることができる。

【００３６】次に、図９は、この発明の第２実施例を示
している。

【００３７】この実施例においては、排気還流装置を構
成する排気還流通路２３に、ステップモータ３２のステ
ップ数によって開度を連続的に可変制御可能な排気還流
制御弁３１が介装されている。上記ステップモータ３２
のステップ数は、機関運転条件に応じてコントロールユ
ニット２９により制御されている。具体的には、機関運
転条件に応じて目標排気還流率が逐次設定され、この目
標排気還流率に沿うようにステップ数が制御される。そ
して、上記目標排気還流率は、図１２に示す特性のマッ
プに基づいて、機関回転数Ｎと基本燃料噴射量Ｔｐとに
対応する値が基本排気還流率として与えられるととも
に、内燃機関１１の安定度を検出して、所定の安定度が
保たれるように基本排気還流率を補正することにより、
最終的な目標排気還流率が決定されるようになってい
る。従って、機関の安定度が低下して目標排気還流率が
低く補正されると、ＮＯｘ排出量が設計値よりも一時的
に増大し、空燃比のリーン化ひいては触媒コンバータ１
７におけるＮＯｘ転化率の低下を招くことになる。そこ
で、本発明では、その際に空燃比をリッチ側に向けてシ
フト補正し、実際の空燃比を略理論空燃比近傍に維持し
て、ＮＯｘ転化率の低下を抑制するようにしている。

【００３８】図１０および図１１は、この実施例におけ
る排気還流率の制御および空燃比のシフト制御の処理の
流れを示すフローチャートであり、以下、このフローチ
ャートに基づいて上記実施例の作用を説明する。

【００３９】まず、ステップ２１では、機関運転条件に
基づいて排気還流領域であるか否かを判定する。ここ
で、排気還流停止領域であった場合には、ステップ２２
へ進み、シフト補正量となる定数補正量Ｐ_EGRを０とす
る。

【００４０】また、排気還流領域であった場合には、ス
テップ２３へ進み、機関回転数Ｎと基本燃料噴射量Ｔｐ
とを読み込むとともに、ステップ２４で、その機関回転
数Ｎと基本燃料噴射量Ｔｐとに対応する基本排気還流率
ＥＧＲ_BASEを、図１２のマップに基づいて設定する。こ
の基本排気還流率ＥＧＲ_BASEは、基本排気還流量に相当
するパラメータとなる。さらに、ステップ２５では、後
述するステップ３３で前回メモリされていた排気還流率
補正値ＥＧＲ_HOSEIを読み込む。この排気還流率補正値
ＥＧＲ_HOSEIは、基本排気還流率ＥＧＲ_BASEを増減補正
する値であり、後述するようにステップ２８〜ステップ
３２によって機関安定度に基づき逐次修正される。

【００４１】ステップ２６では、そのときの排気還流率
補正値ＥＧＲ_HOSEIと基本排気還流率ＥＧＲ_BASEとによ
って、目標排気還流率ＥＧＲ_SETを算出する。つまり、
ＥＧＲ_SET＝ＥＧＲ_BASE＋ＥＧＲ_HOSEIとする。そして、
ステップ２７で、この目標排気還流率ＥＧＲ_SETに応じ
たバルブ開度となるように、排気還流制御弁３１のステ
ップモータ３２を駆動する。これによって、内燃機関１
１の吸気系には、目標排気還流率ＥＧＲ_SETに沿った量
の排気が還流される。従って、本実施例では、目標排気
還流率ＥＧＲ_SETが、実排気還流率を示すパラメータと
して用いられる。

【００４２】この排気の還流によって、内燃機関１１の
燃焼は不安定となるので、ステップ２８で、クランク角
センサ２８の検出信号から微小時間単位での回転変動率
σ_NEを演算する。この回転変動率σ_NEは、内燃機関１１
の安定度を示すパラメータとなり、これが大きいほど不
安定となる。従って、ステップ２９で、この回転変動率
σ_NEを所定の上限値Ａと比較し、上限値Ａより大きい場
合には、ステップ３０へ進んで、排気還流率補正値ＥＧ
Ｒ_HOSEIの値を所定量ΔＥＧＲだけ減少させる。つま
り、ＥＧＲ_HOSEI＝ＥＧＲ_HOSEI−ΔＥＧＲとする。ま
た、ステップ３１では、この回転変動率σ_NEを所定の下
限値Ｂと比較し、下限値Ｂより小さい場合には、ステッ
プ３２へ進んで、排気還流率補正値ＥＧＲ_HOSEIの値を
所定量ΔＥＧＲだけ増加させる。つまり、ＥＧＲ_HOSEI
＝ＥＧＲ_HOSEI＋ΔＥＧＲとする。これらの修正は、ス
テップ２６で目標排気還流率ＥＧＲ_SETに反映する。そ
のため、やがて回転変動率σ_NEは、Ａ〜Ｂの範囲内に収
束する。このときの排気還流率補正値ＥＧＲ_HOSEIが、
ステップ３３でメモリされる。

【００４３】以上の処理により、排気還流率が常に所定
の機関安定度をもたらすようにフィードバック制御され
ることになる。

【００４４】次に、ステップ３４では、この排気還流率
補正値ＥＧＲ_HOSEIを用いて、これに対応する定数補正
量Ｐ_EGRを、図１３に示す特性のテーブルから求める。
この図１３から明らかなように、排気還流率補正値ＥＧ
Ｒ_HOSEIが小さいほど定数補正量Ｐ_EGRは大となる。

【００４５】このようにしてステップ２２もしくはステ
ップ３４で定数補正量Ｐ_EGRを決定した後、ステップ３
５に進み、機関回転数Ｎおよび負荷に相当する基本燃料
噴射量Ｔｐを読み込む。そして、ステップ３６で、この
機関回転数Ｎと基本燃料噴射量Ｔｐに基づき、制御定数
の各比例分ＰＬ，ＰＲを決定する。これは、前述したよ
うに、例えば図８に示すような予め与えられたマップに
基づいて、対応する値が設定される。

【００４６】次に、ステップ３７に進み、上記の各比例
分ＰＬ，ＰＲに、上記定数補正量Ｐ_EGRを用いて補正を
行う。具体的には、リーン時の比例分ＰＬを、ＰＬ＝Ｐ
Ｌ＋Ｐ_EGRとし、逆にリッチ時の比例分ＰＲを、ＰＲ＝
ＰＲ−Ｐ_EGRとする。そして、最後に、ステップ３８
で、この比例分ＰＬ，ＰＲを用いて、上述した空燃比フ
ィードバック制御を実行する。ここで、図４を参照すれ
ば判るように、定数補正量Ｐ_EGRが大きいほど、フィー
ドバック補正係数αが大となり、つまりリッチ側へ向け
て補正される。なお、目標排気還流率ＥＧＲ_SETが基本
排気還流率ＥＧＲ_BASEを上回る場合には、上記定数補正
量Ｐ_EGRの値が負となり、この場合には、リーン側へ向
けて補正がなされる。

【００４７】従って、この実施例においては、排気還流
率を機関安定度が所定範囲内となるように可変制御した
結果、基本排気還流率よりも低くなった場合でも、ＮＯ
ｘの増大による空燃比のリーン化ひいては触媒コンバー
タ１７でのＮＯｘ転化率の低下を防止できる。つまり、
触媒コンバータ１７のＮＯｘ転化率を常に最大限に維持
でき、排気還流率の可変制御により一層良好にＮＯｘ低
減が図れる。

【００４８】なお、上記各実施例では、制御定数として
比例分ＰＬ，ＰＲ双方の値を補正して空燃比を変化させ
ているが、いずれか一方を補正することによっても空燃
比を変化させることが可能である。また、積分分ＩＬ，
ＩＲにシフト補正量として可変的に求めた補正量Ｉ_EGR
を加減算するようにしても同様に空燃比のシフト補正が
達成できる。また、Ｏ₂センサ１８の出力信号を比較す
るスライスレベルを変化させるように該スライスレベル
に対しシフト補正量を与えても空燃比をシフトさせるこ
とができる。あるいは、リッチ，リーンの反転の検出か
ら比例分ＰＬ，ＰＲを与えるまでの遅れ時間にシフト補
正量を与えても空燃比をシフトさせることができる。但
し、上記実施例のように比例分ＰＬ，ＰＲを補正するこ
とが、応答性等の点で最も現実的である。

【００４９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
に係る内燃機関の空燃比制御装置によれば、排気還流装
置により実際に機関に供給されている排気還流量が、何
らかの異常あるいは積極的な制御等により所定の基本排
気還流量より少なくなった場合に、ＮＯｘ増大に起因す
る空燃比のリーン化を防止でき、空燃比を所期の目標空
燃比に維持して、触媒コンバータのＮＯｘ転化率の低下
を回避できる。従って、機関で発生するＮＯｘが多少増
大したとしても、触媒コンバータを経て実際に外部へ排
出されるＮＯｘの大幅な増大を防止することができる。

【００５０】特に、請求項２のように圧力センサを用い
た構成では、排気還流装置の故障や目詰まりによる排気
還流量の不足に確実に対処することができる。

【００５１】また請求項３の構成では、排気還流率の可
変制御に伴うＮＯｘ転化率の低下を回避できる。

【００５２】また請求項４の発明では、制御定数を補正
することにより、空燃比のシフト補正を容易に実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る空燃比制御装置の構成を示すク
レーム対応図。

【図２】この発明に係る空燃比制御装置の第１実施例の
機械的構成を示す構成説明図。

【図３】排気還流領域を示す特性図。

【図４】Ｏ₂センサの出力信号とフィードバック補正係
数αとを対比して示す波形図。

【図５】空燃比制御の流れを示すフローチャート。

【図６】運転条件に対応する正常時の吸気管圧力ＰＲＥ
Ｓ_EGRの特性を示す特性図。

【図７】ΔＰＲＥＳと定数補正量Ｐ_EGRとの関係を示す
特性図。

【図８】運転条件に対する比例分ＰＬ，ＰＲの値を示す
説明図。

【図９】この発明の第２実施例の機械的構成を示す構成
説明図。

【図１０】この第２実施例における制御の流れを示すフ
ローチャート。

【図１１】図１０に続くフローチャート。

【図１２】この第２実施例における基本排気還流率の特
性を示す特性図。

【図１３】排気還流率補正値ＥＧＲ_HOSEIと定数補正量
Ｐ_EGRとの関係を示す特性図。

【図１４】Ｏ₂センサの空燃比に対する出力の特性を示
す特性図。

【図１５】排気還流率と機関のＮＯｘ排出量との関係を
示す特性図。

【図１６】従来におけるＮＯｘ排出量と制御空燃比との
関係を示す特性図。

【図１７】空燃比と触媒コンバータのＮＯｘ転化率との
関係を示す特性図。

【符号の説明】

１…内燃機関２…排気還流装置３…触媒コンバータ４…空燃比センサ５…空燃比制御手段６…実排気還流量計測手段７…比較手段８…補正量設定手段

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気を吸気系に還流する排気
還流装置と、排気通路に介装された触媒コンバータと、
この触媒コンバータより上流側において排気通路に配設
され、かつ排気中の酸素濃度を検出する空燃比センサ
と、この空燃比センサの検出信号に基づいて、予め機関
回転数と機関負荷とに基づいて設定された制御定数を用
いて空燃比のフィードバック制御を行う空燃比制御手段
と、を備えてなる内燃機関において、上記排気還流装置により実際に機関に供給されている実
排気還流量に相当するパラメータを検出もしくは推定す
る実排気還流量計測手段と、機関運転条件に応じて予め
設定された基本排気還流量に相当するパラメータと上記
実排気還流量パラメータとを比較する比較手段と、この
比較に基づき、排気還流量の過不足に応じて上記フィー
ドバック制御による空燃比をシフトさせるように、上記
制御定数のシフト補正量を設定する補正量設定手段とを
備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】上記実排気還流量計測手段は、絞弁下流
の吸気管圧力を検出する圧力センサからなり、上記比較
手段は、予め機関運転条件に応じて設定された基本の吸
気管圧力値と検出圧力値とを比較することを特徴とする
請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】上記比較手段は、排気還流装置に対し実
際に与えられる目標排気還流率と、各運転条件に対し予
め設定されている基本排気還流率とを比較することを特
徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】上記補正量設定手段は、上記空燃比制御
手段における空燃比フィードバック補正係数演算時の制
御定数を可変的に設定することを特徴とする請求項１〜
３のいずれかに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】上記補正量設定手段は、実排気還流量の
不足に対し空燃比がリッチ側にシフトする方向にシフト
補正量を与えることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
かに記載の内燃機関の空燃比制御装置。