JP3256670B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification device for internal combustion engine

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JP3256670B2
JP3256670B2 JP12157097A JP12157097A JP3256670B2 JP 3256670 B2 JP3256670 B2 JP 3256670B2 JP 12157097 A JP12157097 A JP 12157097A JP 12157097 A JP12157097 A JP 12157097A JP 3256670 B2 JP3256670 B2 JP 3256670B2
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exhaust gas
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気ガ
ス浄化装置に関し、特に排気系に窒素酸化物の吸収剤を
内蔵する排気ガス浄化手段を備えた内燃機関の排気ガス
浄化装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine provided with an exhaust gas purifying means having a built-in nitrogen oxide absorbent in an exhaust system.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関に供給する混合気の空燃比を理
論空燃比よりリーン側に設定する(いわゆるリーンバー
ン制御を実行する)と、窒素酸化物(以下「NOx」と
いう)の排出量が増加する傾向があるため、機関の排気
系にNOxを吸収するNOx吸収剤を内蔵する排気ガス
浄化手段を設け、排気ガスの浄化を行う技術が従来より
知られている。このNOx吸収剤は、空燃比が理論空燃
比よりリーン側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が比
較的高い(NOxが多い)状態(以下「排気ガスリーン
状態」という)においては、NOxを吸収する一方、逆
に空燃比が理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気ガ
ス中の酸素濃度が低く、HC、CO成分が多い状態(以
下「排気ガスリッチ状態」という)においては、吸収し
たNOxを放出する特性を有する。このNOx吸収剤を
内蔵する排気ガス浄化手段は、排気ガスリッチ状態にお
いては、NOx吸収剤から放出されるNOxはHC、C
Oにより還元されて、窒素ガスとして排出され、またH
C、COは酸化されて水蒸気及び二酸化炭素として排出
されるように構成されている。
2. Description of the Related Art When the air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to an internal combustion engine is set leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (so-called lean burn control is executed), the emission amount of nitrogen oxides (hereinafter referred to as "NOx") is reduced. Since the exhaust gas tends to increase, a technique for purifying exhaust gas by providing an exhaust gas purifying unit having a built-in NOx absorbent for absorbing NOx in an exhaust system of an engine has been conventionally known. This NOx absorbent absorbs NOx when the air-fuel ratio is set leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and the oxygen concentration in the exhaust gas is relatively high (NOx is large) (hereinafter referred to as "exhaust gas lean state"). On the other hand, when the air-fuel ratio is set to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen concentration in the exhaust gas is low, and the HC and CO components are large (hereinafter, referred to as “exhaust gas rich state”), the absorbed NOx is reduced. Has release properties. In the exhaust gas rich state, the exhaust gas purifying means including the NOx absorbent converts NOx released from the NOx absorbent into HC, C
Reduced by O, discharged as nitrogen gas, and
C and CO are oxidized and discharged as water vapor and carbon dioxide.

【0003】上記NOx吸収剤が、吸収できるNOx量
には当然限界があるため、リーンバーン制御を長時間継
続するとNOxが吸収されなくなり、そのまま大気に放
出される。そで、NOxの吸収能力を回復させるため
に空燃比を一時的にリッチ化し、NOx吸収剤からNO
xを放出させるとともに放出されたNOxを還元するよ
うにした空燃比制御手法が従来より知られている(特開
平6−294319号公報)。以下、この一時的なリッ
チ化を、「還元リッチ化」という。また、この還元リッ
チ化により、NOx吸収剤に吸収されたすべてのNOx
が放出された後は、HC,CO成分を酸化できなくなる
ので、NOx吸収剤からのNOxの放出完了と同時に還
元リッチ化を終了させることが望ましい。
Since the amount of NOx that can be absorbed by the above-mentioned NOx absorbent naturally has a limit, if lean burn control is continued for a long time, NOx will not be absorbed and will be released to the atmosphere as it is. In its This, temporarily enriching the air-fuel ratio in order to recover the absorption capacity of the NOx, NO from the NOx absorbent
An air-fuel ratio control method for releasing x and reducing the released NOx has been conventionally known (Japanese Patent Laid-Open No. 6-294319). Hereinafter, this temporary enrichment is referred to as “reduction enrichment”. In addition, by this reduction enrichment, all the NOx absorbed by the NOx absorbent
After the release of NOx, the HC and CO components cannot be oxidized. Therefore, it is desirable to terminate the reduction enrichment simultaneously with the completion of the release of NOx from the NOx absorbent.

【0004】そこで、排気ガス浄化手段の下流側に空燃
比センサを配置し、このセンサの出力値が急変する時点
を検出して、その時点で還元リッチ化を終了するように
した排気ガス浄化装置が従来より知られている(特開平
8−232646号公報)。
Therefore, an air-fuel ratio sensor is disposed downstream of the exhaust gas purifying means, and the point at which the output value of this sensor suddenly changes is detected, at which point the reduction enrichment is terminated. Is conventionally known (JP-A-8-232646).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、排気ガ
ス浄化手段の下流側に設けた空燃比センサの出力値が急
変する時点を検出する手法では、以下のような問題があ
った。
However, the method for detecting the point at which the output value of the air-fuel ratio sensor provided downstream of the exhaust gas purifying means changes suddenly has the following problems.

【0006】還元リッチ化を開始すると、上記空燃比セ
ンサの出力は、理論空燃比に対応する値に急激に変化し
(第1の急変時点)、その後ほぼその値を維持する状態
が続き(以下この期間を「ストイキ維持期間」とい
う)、その後理論空燃比に対応する値からよりリッチ側
の空燃比を示す値に急激に変化する(第2の急変時
点)。上記従来の装置は、この第2の急変時点を検出す
るものである。ところが、空燃比センサの出力値は、実
際は上記公報に図示されているような波形ではなく、小
刻みな変動を伴うため、ストイキ維持期間中において出
力の急変時点を誤って検出する場合があった。
When the reduction enrichment is started, the output of the air-fuel ratio sensor suddenly changes to a value corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio (first sudden change point), and thereafter, the state where the value is substantially maintained continues (hereinafter, referred to as the following). This period is referred to as a “stoichiometric maintenance period”), after which the value suddenly changes from a value corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio to a value indicating a richer air-fuel ratio (second sudden change time point). The conventional device detects the second sudden change point. However, the output value of the air-fuel ratio sensor does not actually have a waveform as shown in the above-mentioned publication, but rather involves a small fluctuation, so that a sudden change point of the output may be erroneously detected during the stoichiometric maintenance period.

【0007】また、空燃比センサの出力値の変化を検出
するためには、ある時刻tにおける出力値(t)と微少
時間ΔT経過後の出力値(t+ΔT)との差を検出する
が、小刻みな変動の影響を除くためには、微少時間ΔT
を長くする必要がある。そのため、急変時点の検出タイ
ミングが遅れるという問題が発生する。
In order to detect a change in the output value of the air-fuel ratio sensor, the difference between the output value (t) at a certain time t and the output value (t + ΔT) after a lapse of a minute time ΔT is detected. In order to eliminate the influence of a small fluctuation,
Need to be longer. For this reason, a problem occurs that the detection timing at the point of sudden change is delayed.

【0008】本発明はこの点に着目してなされたもので
あり、NOx吸収剤からのNOx放出完了時点を精度よ
く、かつ迅速に判定し、良好な排気ガス特性を維持する
ことができる排気ガス浄化装置を提供することを目的と
する。
The present invention has been made by paying attention to this point, and it is possible to accurately and quickly determine the completion time of the release of NOx from the NOx absorbent, and to maintain the excellent exhaust gas characteristics. It is intended to provide a purification device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項1に記載の発明は、内燃機関の排気系に設けら
れ、排気ガスリーン状態において排気ガス中の窒素酸化
物を吸収する窒素酸化物吸収剤を内蔵する排気ガス浄化
手段と、該排気ガス浄化装置の上流側及び下流側に設け
られ、排気ガス中の酸素濃度を検出する第1及び第2の
酸素濃度センサと、前記機関に供給する混合気の空燃比
をリッチ化することにより前記窒素酸化物吸収剤に吸収
された窒素酸化物を還元する還元手段とを備えた排気ガ
ス浄化装置において、前記還元手段は、前記空燃比リッ
チ化開始後、前記第2の酸素濃度センサの出力値が、
記混合気の空燃比を理論空燃比に制御する機関運転状態
において得られた前記第2の酸素濃度センサの出力値
を、前記第1の酸素濃度センサの出力値に応じて補正す
ることにより算出された所定基準値よりリッチ側の値と
なった時点で、前記空燃比リッチ化を終了することを特
徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an exhaust system of an internal combustion engine, wherein the nitrogen oxide absorbs nitrogen oxide in exhaust gas in an exhaust gas lean state. Exhaust gas purifying means containing an absorbent; first and second oxygen concentration sensors provided upstream and downstream of the exhaust gas purifying device for detecting oxygen concentration in exhaust gas; Reducing means for reducing the nitrogen oxides absorbed by the nitrogen oxide absorbent by enriching the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to be performed. after the start, the output value of the second oxygen concentration sensor, before
Engine operating conditions that control the air-fuel ratio of the mixture to the stoichiometric air-fuel ratio
Output value of the second oxygen concentration sensor obtained in
Is corrected according to the output value of the first oxygen concentration sensor.
The air-fuel ratio enrichment is terminated when the air-fuel ratio becomes richer than the predetermined reference value calculated .

【0010】この構成によれば、還元手段による空燃比
リッチ化開始後、第2の酸素濃度センサの出力値が、第
1の酸素濃度センサの出力値に応じて設定される所定基
準値よりリッチ側の値となった時点で、窒素酸化物吸収
剤に吸収された窒素酸化物の放出が完了したと判定して
前記空燃比リッチ化が終了する。なお、前記所定基準値
は、前記混合気の空燃比を理論空燃比に制御する機関運
転状態において得られた前記第2の酸素濃度センサの出
力値を、前記第1の酸素濃度センサの出力値に応じて補
正することにより算出される。
According to this configuration, after the air-fuel ratio enrichment is started by the reducing means, the output value of the second oxygen concentration sensor becomes richer than the predetermined reference value set according to the output value of the first oxygen concentration sensor. At this point, it is determined that the release of the nitrogen oxides absorbed by the nitrogen oxide absorbent has been completed, and the air-fuel ratio enrichment ends. The predetermined reference value
Is an engine operation for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to a stoichiometric air-fuel ratio.
Output of the second oxygen concentration sensor obtained in the rotation state.
The force value is supplemented according to the output value of the first oxygen concentration sensor.
It is calculated by correcting.

【0011】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記所定基準
値は、前記混合気の空燃比を理論空燃比に制御する機関
運転状態において得られた前記第2の酸素濃度センサの
出力値に対してなまし処理を行って算出された値に、
記第2の酸素濃度センサの出力値に応じて算出された補
正値を加算することによって得られる値であることを特
徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect, the predetermined reference value is set in an engine operating state where the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to a stoichiometric air-fuel ratio. A supplementary value calculated according to the output value of the second oxygen concentration sensor is added to a value calculated by performing a smoothing process on the obtained output value of the second oxygen concentration sensor.
It is a value obtained by adding a positive value .

【0012】この構成によれば、前記所定基準値は、前
記混合気の空燃比を理論空燃比に制御する機関運転状態
において得られた前記第2の酸素濃度センサの出力値
対してなまし処理を行って算出された値に、前記第2の
酸素濃度センサの出力値に応じて算出された補正値を加
算することによって得られる値である。
According to this configuration, the predetermined reference value is an output value of the second oxygen concentration sensor obtained in an engine operating state for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to a stoichiometric air-fuel ratio.
A correction value calculated according to the output value of the second oxygen concentration sensor is added to the value calculated by performing the averaging process.
It is a value obtained by calculation.

【0013】請求項3に記載の発明は、請求項1に記載
の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記還元手段
は、前記混合気を理論空燃比よりリーン化するリーン空
燃比制御が所定リーン制御時間継続したとき作動するこ
とを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect, the reducing means performs lean air-fuel ratio control for leaning the air-fuel mixture from a stoichiometric air-fuel ratio. It operates when the control time is continued.

【0014】この構成によれば、機関に供給する混合気
を理論空燃比よりリーン化するリーン空燃比制御が所定
リーン制御時間継続したときに、還元手段による空燃比
のリッチ化が行われる。
According to this configuration, when the lean air-fuel ratio control for leaning the air-fuel mixture supplied to the engine from the stoichiometric air-fuel ratio continues for a predetermined lean control time, the air-fuel ratio is enriched by the reducing means.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】図1は、本発明の実施の一形態に係る内燃
機関(以下「エンジン」という)及びその空燃比制御装
置の全体構成図であり、例えば4気筒のエンジン1の吸
気管2の途中にはスロットル弁3が配されている。スロ
ットル弁3にはスロットル弁開度(θTH)センサ4が
連結されており、当該スロットル弁3の開度に応じた電
気信号を出力してエンジン制御用電子コントロールユニ
ット(以下「ECU」という)5に供給する。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an internal combustion engine (hereinafter, referred to as an “engine”) and an air-fuel ratio control device thereof according to an embodiment of the present invention, for example, in the middle of an intake pipe 2 of a four-cylinder engine 1. Is provided with a throttle valve 3. A throttle valve opening (θTH) sensor 4 is connected to the throttle valve 3, and outputs an electric signal corresponding to the opening of the throttle valve 3 to output an electronic control unit for engine control (hereinafter referred to as “ECU”) 5. To supply.

【0017】燃料噴射弁6はエンジン1とスロットル弁
3との間かつ吸気管2の図示しない吸気弁の少し上流側
に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃
料ポンプに接続されていると共にECU5に電気的に接
続されて当該ECU5からの信号により燃料噴射弁6の
開弁時間が制御される。
A fuel injection valve 6 is provided for each cylinder between the engine 1 and the throttle valve 3 and slightly upstream of an intake valve (not shown) of the intake pipe 2, and each injection valve is connected to a fuel pump (not shown). The ECU 5 is electrically connected to the ECU 5 and controls a valve opening time of the fuel injection valve 6 based on a signal from the ECU 5.

【0018】一方、スロットル弁3の直ぐ下流には吸気
管内絶対圧(PBA)センサ7が設けられており、この
絶対圧センサ7により電気信号に変換された絶対圧信号
は前記ECU5に供給される。また、その下流には吸気
温(TA)センサ8が取付けられており、吸気温TAを
検出して対応する電気信号を出力してECU5に供給す
る。
On the other hand, an intake pipe absolute pressure (PBA) sensor 7 is provided immediately downstream of the throttle valve 3, and the absolute pressure signal converted into an electric signal by the absolute pressure sensor 7 is supplied to the ECU 5. . Further, an intake air temperature (TA) sensor 8 is mounted downstream thereof, detects the intake air temperature TA, outputs a corresponding electric signal, and supplies the electric signal to the ECU 5.

【0019】エンジン1の本体に装着されたエンジン水
温(TW)センサ9はサーミスタ等から成り、エンジン
水温(冷却水温)TWを検出して対応する温度信号を出
力してECU5に供給する。
An engine water temperature (TW) sensor 9 mounted on the body of the engine 1 is composed of a thermistor or the like, detects an engine water temperature (cooling water temperature) TW, outputs a corresponding temperature signal, and supplies it to the ECU 5.

【0020】エンジン1の図示しないカム軸周囲又はク
ランク軸周囲には、エンジン回転数(NE)センサ10
及び気筒判別(CYL)センサ11が取り付けられてい
る。エンジン回転数センサ10は、エンジン1の各気筒
の吸入行程開始時の上死点(TDC)に関し所定クラン
ク角度前のクランク角度位置で(4気筒エンジンではク
ランク角180゜毎に)TDC信号パルスを出力し、気
筒判別センサ11は、特定の気筒の所定クランク角度位
置で気筒判別信号パルスを出力するものであり、これら
の各信号パルスはECU5に供給される。
An engine speed (NE) sensor 10 is provided around a camshaft or a crankshaft (not shown) of the engine 1.
And a cylinder discrimination (CYL) sensor 11. The engine speed sensor 10 outputs a TDC signal pulse at a crank angle position before a predetermined crank angle with respect to the top dead center (TDC) at the start of the intake stroke of each cylinder of the engine 1 (every 180 ° crank angle in a four-cylinder engine). The cylinder discriminating sensor 11 outputs a cylinder discriminating signal pulse at a predetermined crank angle position of a specific cylinder. These signal pulses are supplied to the ECU 5.

【0021】排気管12には排気ガスを浄化する排気ガ
ス浄化手段16が設けられ、排気ガス浄化手段16は、
NOxを吸収するNOx吸収剤及び酸化、還元作用を有
する触媒を内蔵する。NOx吸収剤は、エンジン1に供
給される混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設
定され、排気ガス中の酸素濃度が比較的高い(NOxが
多い)状態(排気ガスリーン状態)においては、NOx
を吸収する一方、逆にエンジン1に供給される空燃比が
理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気ガス中の酸素
濃度が低く、HC、CO成分が多い状態(排気ガスリッ
チ状態)においては、吸収したNOxを放出する特性を
有する。排気ガス浄化手段16は、排気ガスリーン状態
においては、NOx吸収剤にNOxを吸収させる一方、
排気ガスリッチ状態においては、NOx吸収剤から放出
されるNOxがHC、COにより還元されて、窒素ガス
として排出され、またHC、COは酸化されて水蒸気及
び二酸化炭素として排出されるように構成されている。
NOx吸収剤としては、例えば酸化バリウム(Ba0)
が使用され、触媒としては例えば白金(Pt)が使用さ
れる。このNOx吸収剤は、一般にその温度が高くなる
ほど、吸収したNOxを放出しやすくなる特性を有す
る。なお、NOx吸収剤は、排気ガスリーン状態におい
ても、酸素濃度が低下し、NOxの生成量が減少する
と、NOxの放出を行う。
The exhaust pipe 12 is provided with exhaust gas purifying means 16 for purifying exhaust gas.
It incorporates a NOx absorbent that absorbs NOx and a catalyst that has an oxidizing and reducing action. The NOx absorbent is set such that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine 1 is set leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and the oxygen concentration in the exhaust gas is relatively high (NOx is large) (exhaust gas lean state). , NOx
On the other hand, when the air-fuel ratio supplied to the engine 1 is set to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen concentration in the exhaust gas is low, and the HC and CO components are large (exhaust gas rich state), It has the property of releasing absorbed NOx. In the exhaust gas lean state, the exhaust gas purifying means 16 causes the NOx absorbent to absorb NOx,
In the exhaust gas rich state, NOx released from the NOx absorbent is reduced by HC and CO to be discharged as nitrogen gas, and HC and CO are oxidized and discharged as water vapor and carbon dioxide. I have.
As the NOx absorbent, for example, barium oxide (Ba0)
Is used, and for example, platinum (Pt) is used as the catalyst. This NOx absorbent generally has a characteristic that the higher the temperature, the easier it is to release the absorbed NOx. It should be noted that the NOx absorbent releases NOx when the oxygen concentration decreases and the NOx generation amount decreases even in the exhaust gas lean state.

【0022】NOx吸収剤のNOx吸収能力の限界、す
なわち最大NOx吸収量まで、NOxを吸収すると、そ
れ以上NOxを吸収できなくなるので、NOxを放出さ
せて還元するために空燃比の還元リッチ化を実行する。
この還元リッチ化は、リッチ化の度合が小さすぎると、
放出されたNOxの還元が不十分となる一方、リッチ化
の度合が大きすぎると、HC、COの排出量が増大する
ので、還元リッチ化のリッチ化の度合を適切に制御する
ことにより、良好な排気ガス特性を維持することが可能
となる。
When NOx is absorbed up to the limit of the NOx absorbing capacity of the NOx absorbent, that is, up to the maximum NOx absorption amount, NOx can no longer be absorbed. Therefore, the air-fuel ratio is reduced and enriched to release and reduce NOx. Execute.
This reduction enrichment, if the degree of enrichment is too small,
If the degree of the enrichment is too great while the released NOx is insufficiently reduced, the amount of HC and CO emissions increases, so by appropriately controlling the degree of the enrichment of the reduction enrichment, Exhaust gas characteristics can be maintained.

【0023】排気ガス浄化手段16の上流位置には、第
1の酸素濃度センサとしての比例型空燃比センサ14
(以下「LAFセンサ14」という)が装着されてお
り、このLAFセンサ14は排気ガス中の酸素濃度(空
燃比)にほぼ比例した電気信号を出力し、ECU5に供
給する。なお、本実施形態では、空燃比がリッチ化する
とLAFセンサ14の出力VLAFが増加する設定とし
ている。また、排気ガス浄化手段16の下流位置には、
酸素濃度センサ(第2の酸素濃度センサ)15(以下
「O2センサ15」という)が装着されており、その検
出信号はECU5に供給される。このO2センサ15
は、その出力VO2が理論空燃比の前後において急激に
変化する特性を有し、その出力VO2は理論空燃比より
リッチ側で高レベルとなり、リーン側で低レベルとな
る。
A proportional air-fuel ratio sensor 14 serving as a first oxygen concentration sensor is provided upstream of the exhaust gas purifying means 16.
(Hereinafter referred to as “LAF sensor 14”). The LAF sensor 14 outputs an electric signal substantially proportional to the oxygen concentration (air-fuel ratio) in the exhaust gas and supplies the electric signal to the ECU 5. In this embodiment, the output VLAF of the LAF sensor 14 is set to increase when the air-fuel ratio becomes rich. Further, at a position downstream of the exhaust gas purifying means 16,
An oxygen concentration sensor (second oxygen concentration sensor) 15 (hereinafter referred to as “O2 sensor 15”) is mounted, and a detection signal thereof is supplied to the ECU 5. This O2 sensor 15
Has a characteristic that its output VO2 changes abruptly before and after the stoichiometric air-fuel ratio, and its output VO2 becomes higher on the rich side and lower on the lean side than the stoichiometric air-fuel ratio.

【0024】エンジン1は、吸気弁及び排気弁のバルブ
タイミングを、エンジンの高速回転領域に適した高速バ
ルブタイミングと、低速回転領域に適した低速バルブタ
イミングとの2段階に切換可能なバルブタイミング切換
機構30を有する。このバルブタイミングの切換は、弁
リフト量の切換も含み、さらに低速バルブタイミング選
択時は2つに吸気弁のうちの一方を休止させて、空燃比
を理論空燃比よりリーン化する場合においても安定した
燃焼を確保するようにしている。
In the engine 1, the valve timing of the intake valve and the exhaust valve can be switched between a high-speed valve timing suitable for a high-speed rotation region of the engine and a low-speed valve timing suitable for a low-speed rotation region of the engine. It has a mechanism 30. The switching of the valve timing includes the switching of the valve lift amount. Further, when the low-speed valve timing is selected, one of the two intake valves is stopped to stabilize the air-fuel ratio even when the air-fuel ratio becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. We have tried to ensure the combustion that we did.

【0025】バルブタイミング切換機構30は、バルブ
タイミングの切換を油圧を介して行うものであり、この
油圧切換を行う電磁弁及び油圧センサがECU5接続さ
れている。油圧センサの検出信号はECU5に供給さ
れ、ECU5は電磁弁を制御してエンジン1の運転状態
に応じたバルブタイミングの切換制御を行う。
The valve timing switching mechanism 30 switches the valve timing via hydraulic pressure, and an electromagnetic valve and a hydraulic pressure sensor for switching the hydraulic pressure are connected to the ECU 5. The detection signal of the oil pressure sensor is supplied to the ECU 5, and the ECU 5 controls the solenoid valve to control the switching of the valve timing according to the operating state of the engine 1.

【0026】ECU5は、各種センサからの入力信号波
形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナロ
グ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する
入力回路5a、中央演算処理回路(以下「CPU」とい
う)5b、CPU5bで実行される各種演算プログラム
及び演算結果等を記憶する記憶手段5c、前記燃料噴射
弁6に駆動信号を供給する出力回路5d等から構成され
る。
The ECU 5 shapes input signal waveforms from various sensors, corrects a voltage level to a predetermined level, and converts an analog signal value into a digital signal value. The CPU 5b includes a storage unit 5c for storing various calculation programs executed by the CPU 5b, calculation results, and the like, an output circuit 5d for supplying a drive signal to the fuel injection valve 6, and the like.

【0027】CPU5bは、上述の各種エンジンパラメ
ータ信号に基づいて、後述するように、空燃比フィード
バック制御領域や空燃比フィードバック制御を行わない
複数の特定運転領域の種々のエンジン運転状態を判別す
るとともに、該判別されたエンジン運転状態に応じて、
次式(1)に基づき、前記TDC信号パルスに同期する
燃料噴射弁6の燃料噴射時間TOUTを演算する。
The CPU 5b determines various engine operating states in the air-fuel ratio feedback control region and a plurality of specific operation regions in which the air-fuel ratio feedback control is not performed, as described later, based on the various engine parameter signals. According to the determined engine operating state,
Based on the following equation (1), a fuel injection time TOUT of the fuel injection valve 6 synchronized with the TDC signal pulse is calculated.

【0028】 TOUT=TI×KCMDM×KLAF×K1+K2…(1) ここに、TIは燃料噴射弁5の基本燃料噴射時間であ
り、エンジン回転数NE及び吸気管内絶対圧PBAに応
じて決定される。
TOUT = TI × KCMDM × KLAF × K1 + K2 (1) Here, TI is a basic fuel injection time of the fuel injector 5 and is determined according to the engine speed NE and the intake pipe absolute pressure PBA.

【0029】KCMDMは最終目標空燃比係数であり、
後述するようにエンジン回転数NE、吸気管内絶対圧P
BA、エンジン水温TW等のエンジン運転パラメータに
応じて設定される目標空燃比係数KCMDに対して燃料
冷却補正を行って算出される。目標空燃比係数KCMD
は、空燃比A/Fの逆数、すなわち燃空比F/Aに比例
し、理論空燃比のとき値1.0をとるので、目標当量比
ともいう。
KCMDM is a final target air-fuel ratio coefficient,
As described later, the engine speed NE and the intake pipe absolute pressure P
The target air-fuel ratio coefficient KCMD, which is set according to the engine operating parameters such as BA and engine water temperature TW, is calculated by performing fuel cooling correction. Target air-fuel ratio coefficient KCMD
Is proportional to the reciprocal of the air-fuel ratio A / F, that is, the fuel-air ratio F / A, and takes a value of 1.0 at the stoichiometric air-fuel ratio.

【0030】KLAFは、LAFセンサ14の検出値か
ら算出される検出当量比KACTが目標当量比KCMD
に一致するようにPID制御により算出される空燃比補
正係数である。
The detected equivalent ratio KACT calculated from the detected value of the LAF sensor 14 is equal to the target equivalent ratio KCMD.
Is an air-fuel ratio correction coefficient calculated by PID control so as to coincide with

【0031】K1及びK2は夫々各種エンジンパラメー
タ信号に応じて演算される他の補正係数および補正変数
であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン
加速特性等の諸特性の最適化が図れるような所定値に決
定される。
K1 and K2 are other correction coefficients and correction variables calculated according to various engine parameter signals, respectively, so that various characteristics such as fuel consumption characteristics and engine acceleration characteristics can be optimized according to the engine operating state. Is determined to be a predetermined value.

【0032】CPU5bは上述のようにして求めた燃料
噴射時間TOUTに基づいて燃料噴射弁6を開弁させる
駆動信号を出力回路5dを介して燃料噴射弁6に供給す
る。
The CPU 5b supplies a drive signal for opening the fuel injection valve 6 to the fuel injection valve 6 via the output circuit 5d based on the fuel injection time TOUT obtained as described above.

【0033】本実施形態では、ECU5及び燃料噴射弁
6により還元手段が構成される。
In this embodiment, the ECU 5 and the fuel injection valve 6 constitute a reduction means.

【0034】図2は、目標当量比KCMDを算出し、検
出当量比KACTが目標当量比KCMDに一致するよう
にPID制御により空燃比補正係数KLAFを算出する
処理のフローチャートである。この処理は、例えばTD
C信号パルスの発生に同期して実行される。
FIG. 2 is a flowchart of a process for calculating the target equivalent ratio KCMD and calculating the air-fuel ratio correction coefficient KLAF by PID control such that the detected equivalent ratio KACT matches the target equivalent ratio KCMD. This processing is performed by, for example, TD
This is executed in synchronization with the generation of the C signal pulse.

【0035】先ずステップS1では、目標当量比KCM
Dを算出する。目標当量比KCMDは、基本的には、エ
ンジン回転数NE及び吸気管内絶対圧PBAに応じて算
出し、エンジン水温TWの低温状態や所定の高負荷運転
状態では、それらの運転状態に応じた値に変更される。
First, in step S1, the target equivalent ratio KCM
Calculate D. The target equivalence ratio KCMD is basically calculated according to the engine speed NE and the intake pipe absolute pressure PBA, and in a low temperature state of the engine coolant temperature TW or a predetermined high load operation state, a value corresponding to those operation states. Is changed to

【0036】ステップS2では、下記式により目標当量
比KCMDの燃料冷却補正を行い、最終目標空燃比係数
KCMDMを算出する。
In step S2, fuel cooling correction of the target equivalent ratio KCMD is performed by the following equation to calculate a final target air-fuel ratio coefficient KCMDM.

【0037】KCMDM=KCMD×KETC KETCは、燃料冷却補正係数であり、KCMD値が増
加するほど増加するように設定される。燃料冷却補正
は、KCMD値が増加し、燃料噴射量が増加するほど噴
射による燃料冷却効果が大きくなることを考慮して行う
ものである。
KCMDM = KCMD × KETC KETC is a fuel cooling correction coefficient, and is set so as to increase as the KCMD value increases. The fuel cooling correction is performed in consideration of the fact that the fuel cooling effect by the injection increases as the KCMD value increases and the fuel injection amount increases.

【0038】ステップS3では、後述する図3及び4の
還元リッチ化制御処理を実行し、ステップS4では、L
AFセンサ14の検出値を当量比に換算して、検出当量
比KACTを算出する。続くステップS5では、検出当
量比KACTと目標当量比KCMDの偏差に基づくPI
D制御により、検出当量比KACTが目標当量比KCM
Dに一致するように空燃比補正係数KLAFを算出す
る。
In step S3, a reduction enrichment control process shown in FIGS. 3 and 4 to be described later is executed.
The detection value of the AF sensor 14 is converted into an equivalent ratio to calculate a detected equivalent ratio KACT. In the following step S5, PI based on the deviation between the detected equivalent ratio KACT and the target equivalent ratio KCMD
By the D control, the detected equivalent ratio KACT is changed to the target equivalent ratio KCM.
The air-fuel ratio correction coefficient KLAF is calculated so as to match D.

【0039】図3及び4は、図2のステップS3で実行
される還元リッチ化制御処理のフローチャートである。
FIGS. 3 and 4 are flowcharts of the reduction enrichment control process executed in step S3 of FIG.

【0040】図3のステップS11では、エンジン1が
LAFセンサ14の検出値に応じたフィードバック制御
を実行する運転状態にあることを「1」で示すフィード
バック制御フラグFLAFFBが「1」か否かを判別
し、FLAFFB=1であってフィードバック制御を実
行する運転状態にあるときは、空燃比を理論空燃比より
リーン側に設定するリーンバーン制御を実行する運転状
態であることを「0」で示すリーンバーン制御フラグF
KBSMJGが「0」か否かを判別し(ステップS1
2)、FKBSMJG=0であってリーンバーン制御を
実行する運転状態であるときは、目標当量比KCMD
が、理論空燃比より若干リーン側の値に設定される所定
当量比KCMDLB(例えば、0.98)以下か否かを
判別する(ステップS13)。
In step S11 of FIG. 3, it is determined whether or not a feedback control flag FLAFFB indicating "1" indicates that the engine 1 is in an operation state in which feedback control is performed in accordance with a value detected by the LAF sensor 14. If FLAFFB = 1 and the operation state in which the feedback control is executed is determined, "0" indicates that the operation state is the operation state in which the lean burn control for setting the air-fuel ratio to the lean side of the stoichiometric air-fuel ratio is executed. Lean burn control flag F
It is determined whether or not KBSMJG is "0" (step S1).
2) When FKBSMJG = 0 and the operation state in which the lean burn control is executed, the target equivalent ratio KCMD
Is equal to or less than a predetermined equivalent ratio KCMDLB (for example, 0.98) set to a value slightly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (step S13).

【0041】そして、ステップS11〜S13のいずれ
かの答が否定(NO)であるときは、還元リッチ化の実
行中であることを「1」で示す還元リッチ化フラグFR
ROKを「0」に設定するとともに、カウンタCTRR
に第1の所定値CTRRINT1(図6(b)参照)を
設定して(ステップS14)、還元リッチ化を実行する
ことなく本処理を終了する。
If any one of the steps S11 to S13 is negative (NO), the reduction enrichment flag FR indicating "1" indicates that the reduction enrichment is being executed.
ROK is set to “0” and the counter CTRR
Is set to the first predetermined value CTRINT1 (see FIG. 6B) (step S14), and the process is terminated without executing the reduction enrichment.

【0042】ステップS11〜S13の答が全て肯定
(YES)である状態、すなわちリーンバーン制御の実
行条件が成立しているときは、ステップS15に進み、
図5(a)に示すCTSVマップの検索を行い、カウン
タCTRRの増分値CTSVを算出する。CTSVマッ
プは、エンジン回転数NE及び吸気管内絶対圧PBAに
応じて増分値CTSVが設定されたマップであり、エン
ジン回転数NEが増加するほど、また吸気管内絶対圧P
BAが増加するほど、CTSV値が増加するように設定
されている。続くステップS16では、カウンタCTR
Rの値を増分値CTSVだけインクリメントし、次いで
カウンタCTRRの値が前記第1の所定値CTRRIN
T1より小さい所定閾値CTRRACT(図6()参
照)以上か否かを判別する(ステップS17)。リーン
バーン制御実行条件が成立した直後は、カウンタCTR
Rは、第1の所定値CTRRINT1に設定されている
(ステップS14)ため、CTRR≧CTRRACTで
あり、ステップS18に進む。
When all of the answers of steps S11 to S13 are affirmative (YES), that is, when the condition for executing the lean burn control is satisfied, the process proceeds to step S15.
The CTSV map shown in FIG. 5A is searched to calculate the increment CTSV of the counter CTRR. The CTSV map is a map in which the increment value CTSV is set according to the engine speed NE and the intake pipe absolute pressure PBA. As the engine speed NE increases, the intake pipe absolute pressure P
The CTSV value is set to increase as the BA increases. In the following step S16, the counter CTR
The value of R is incremented by the increment value CTSV, and then the value of the counter CTRR is increased to the first predetermined value CTRRIN.
It is determined whether it is equal to or more than a predetermined threshold value CTRACT (see FIG. 6B ) smaller than T1 (step S17). Immediately after the lean burn control execution condition is satisfied, the counter CTR
Since R is set to the first predetermined value CTRINT1 (step S14), CTRR ≧ CTRACT, and the process proceeds to step S18.

【0043】ステップS18では、還元リッチ化フラグ
FRROKが「1」か否かを判別する。最初は、FRR
OK=0であるので、これを「1」に設定し(ステップ
S19)、ステップS24に進んで、図5(b)に示す
KCMDRRマップを検索して還元リッチ化目標当量比
KCMDRRを算出する。次いで最終目標空燃比係数K
CMDMを還元リッチ化目標当量比KCMDRRに設定
して(ステップS25)、本処理を終了する。
In step S18, it is determined whether or not the reduction enrichment flag FRROK is "1". At first, FRR
Since OK = 0, this is set to "1" (step S19), and the process proceeds to step S24 to search the KCMDRR map shown in FIG. 5B to calculate the reduction enrichment target equivalent ratio KCMDRR. Next, the final target air-fuel ratio coefficient K
The CMDM is set to the reduction enrichment target equivalent ratio KCMDRR (step S25), and the process ends.

【0044】KCMDRRマップは、エンジン回転数N
E及び吸気管内絶対圧PBAに応じて還元リッチ化目標
当量比KCMDRRが設定されたマップであり、エンジ
ン回転数NEが増加するほど、また吸気管内絶対圧PB
Aが増加するほど、KCMDRR値が増加するように設
定されている。なお、すべての設定値は1.0より大き
い値である。
The KCMDRR map indicates the engine speed N
Is a map in which the reduction-enrichment target equivalent ratio KCMDRR is set in accordance with E and the intake pipe absolute pressure PBA. As the engine speed NE increases, the intake pipe absolute pressure PB
It is set so that the KCMDRR value increases as A increases. Note that all the set values are values larger than 1.0.

【0045】還元リッチ化フラグFRROKがステップ
S19で「1」に設定され、還元リッチ化が開始される
と、以後はステップS18の答が肯定(YES)とな
り、ステップS21に進んで、LAFセンサ14の出力
VLAFに応じて補正項DVO2REFを算出する。補
正項DVO2REFは、VLAF値が増加する(還元リ
ッチ化のリッチ化度合が増加する)ほど小さな値に設定
される。
When the reduction enrichment flag FRROK is set to "1" in step S19 and the reduction enrichment is started, the answer in step S18 becomes affirmative (YES) thereafter, and the process proceeds to step S21, where the LAF sensor 14 The correction term DVO2REF is calculated according to the output VLAF. The correction term DVO2REF is set to a smaller value as the VLAF value increases (the degree of reduction enrichment increases ) .

【0046】続くステップS22では、下記式(2)に
より所定基準値VO2REFを算出する。
In the following step S22, a predetermined reference value VO2REF is calculated by the following equation (2).

【0047】 VO2REF=VO2REF0+DVO2REF …(2) ここで、VO2REF0は、目標当量比KCMD=1.
0である運転状態におけるO2センサ15の出力値VO
2に対して、下記式(3)によりなまし処理を行って得
られる基本基準値である。
VO2REF = VO2REF0 + DVO2REF (2) Here, VO2REF0 is the target equivalent ratio KCMD = 1.
The output value VO of the O2 sensor 15 in the operating state of 0
2 is a basic reference value obtained by performing an averaging process according to the following equation (3).

【0048】 VO2REF0=a×VO2+(1−a)×VO2REF0 …(3) ここで、aは、0から1の間の値に設定されるなまし係
数であり、右辺のVO2REF0は、前回の算出値であ
る。
VO2REF0 = a × VO2 + (1−a) × VO2REF0 (3) Here, a is a smoothing coefficient set to a value between 0 and 1, and VO2REF0 on the right side is the value of the previous calculation. Value.

【0049】次いでO2センサ15の出力値VO2が所
定基準値VO2REFより高いか否かを判別する。還元
リッチ化開始当初は、VO2<VO2REFであるの
で、前記ステップS24に進み、VO2>VO2REF
となると、NOx吸収剤からのNOxの放出が完了した
と判定し、還元リッチ化フラグFRROKを「0」に設
定する(ステップS26)とともに、カウンタCTRR
を所定閾値CTRRACTより小さい第2の所定値CT
RRINT2(例えば0)に設定して(ステップS2
7)、還元リッチ化を終了する。ステップS26、S2
7を実行する場合は、最終目標空燃比係数KCMDMは
図2のステップS2で算出された値が保持されるので、
リーンバーン制御が開始される。
Next, it is determined whether or not the output value VO2 of the O2 sensor 15 is higher than a predetermined reference value VO2REF. Since VO2 <VO2REF at the beginning of the reduction enrichment, the process proceeds to step S24, where VO2> VO2REF.
Then, it is determined that the release of NOx from the NOx absorbent is completed, the reduction enrichment flag FRROK is set to “0” (step S26), and the counter CTRR is set.
To a second predetermined value CT smaller than the predetermined threshold value CTRACT
RRINT2 (for example, 0) (step S2
7), the reduction enrichment ends. Step S26, S2
7 is performed, the final target air-fuel ratio coefficient KCMDM holds the value calculated in step S2 of FIG.
Lean burn control is started.

【0050】以後は、ステップS16及びS17が繰り
返し実行され、すなわちリーンバーン制御が実行され、
カウンタCTRRの値が所定閾値CTRRACTに達す
ると(図6、時刻t3)、ステップS18以下に進んで
還元リッチ化を実行する。
Thereafter, steps S16 and S17 are repeatedly executed, that is, lean burn control is executed, and
When the value of the counter CTRR reaches the predetermined threshold value CTRACT (FIG. 6, time t3), the process proceeds to step S18 and thereafter to execute the reduction enrichment.

【0051】図6は、図3及び4の処理を説明するため
のタイムチャートであり、図6(a)(b)は、それぞ
れ最終目標空燃比係数KCMDM及びカウンタCTRR
の値の推移を示し、同図(a)のKCMDM0は理論空
燃比相当の値(1.0)であり、KCMDMLは、例え
ばA/F=22相当の値である。図6は、時刻t1にお
いてリーンバーン制御実行条件が不成立の状態から成立
の状態に移行した場合の動作例を示している。リーンバ
ーン制御実行条件が成立すると、先ず還元リッチ化処理
が時刻t1からt2まで実行され、その後リーンバーン
制御が開始される。このとき、カウンタCTRRは、第
2の所定値CTRRINT2に設定される。ここで、還
元リッチ化目標当量比KCMDRRは、エンジン回転数
NEが高いほど、また吸気管内絶対圧PBAが高いほど
大きな値に設定されるので、リッチ化の度合は、エンジ
ン回転数NEが高いほど、また吸気管内絶対圧PBAが
高いほど大きくなるように制御される。エンジン回転数
NEが高いほど、また吸気管内絶対圧PBAが高いほ
ど、排気ガス流量(体積/時間)または排気ガス流速
(体積/(時間・断面積))は増加するので、本実施形
態では、排気ガス流量または排気ガス流速が増加するほ
ど、還元リッチ化の度合が大きくなるように制御され
る。
FIG. 6 is a time chart for explaining the processing of FIGS. 3 and 4. FIGS. 6A and 6B show the final target air-fuel ratio coefficient KCMDM and the counter CTRR, respectively.
KCMDM0 in FIG. 9A is a value (1.0) corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio, and KCMDML is a value equivalent to A / F = 22, for example. FIG. 6 shows an operation example in the case where the lean burn control execution condition shifts from the unsatisfied state to the satisfied state at time t1. When the lean burn control execution condition is satisfied, first, the reduction enrichment process is executed from time t1 to t2, and then lean burn control is started. At this time, the counter CTRR is set to a second predetermined value CTRINT2. Here, the reduction enrichment target equivalent ratio KCMDRR is set to a larger value as the engine speed NE is higher and the intake pipe absolute pressure PBA is higher. Therefore, the degree of enrichment is higher as the engine speed NE is higher. , And is controlled to increase as the intake pipe absolute pressure PBA increases. As the engine speed NE increases and the intake pipe absolute pressure PBA increases, the exhaust gas flow rate (volume / hour) or the exhaust gas flow rate (volume / (time / cross-sectional area)) increases. The control is performed so that the degree of the reduction enrichment increases as the exhaust gas flow rate or the exhaust gas flow rate increases.

【0052】したがって、理論空燃比または理論空燃比
よりリッチ側の空燃比に制御するエンジン運転状態から
リーンバーン制御を実行するエンジン運転状態に移行し
たときは、先ず還元リッチ化が実行され、その後リーン
バーン制御が実行される。しかも、還元リッチ化の度合
は、エンジン回転数NEが高いほど、また吸気管内絶対
圧PBAが高いほど、大きくなるように制御されるの
で、エンジン運転状態に応じた適切な還元リッチ化を行
うことができ、NOxまたはHC,COの排出量を増加
させることなく、良好な排気ガス特性を維持することが
できる。
Therefore, when the engine shifts from the engine operating state in which the stoichiometric air-fuel ratio or the air-fuel ratio is controlled to a richer side than the stoichiometric air-fuel ratio to the engine operating state in which the lean burn control is executed, first, the reduction enrichment is executed, and then the lean operation is performed. Burn control is performed. In addition, the degree of the reduction enrichment is controlled so as to increase as the engine speed NE increases and as the absolute pressure PBA in the intake pipe increases, so that appropriate reduction enrichment according to the engine operating state is performed. And good exhaust gas characteristics can be maintained without increasing the amount of NOx or HC and CO emissions.

【0053】そして、リーンバーン制御の実行中にカウ
ンタCTRRの値が所定閾値CTRRACTに達すると
(図6、t3)、そのときのエンジン回転数NE及び吸
気管内絶対圧PBAに応じて還元リッチ化目標当量比K
CMDRRが設定され、還元リッチ化が開始される。そ
の後、O2センサ15の出力VO2が所定基準値VO2
REFを越えると(図6及び図7、t4)、還元リッチ
化を終了し、カウンタCTRRの値が第2の所定値CT
RRINT2の戻される。以後、リーンバーン制御実行
条件が成立していれば、時刻t4以後も時刻t2からt
4までと同様の動作が繰り返される。
When the value of the counter CTRR reaches the predetermined threshold value CTRACT during execution of the lean burn control (t3 in FIG. 6), the reduction enrichment target is set in accordance with the engine speed NE and the intake pipe absolute pressure PBA at that time. Equivalent ratio K
CCMDR is set, and reduction enrichment is started. Thereafter, the output VO2 of the O2 sensor 15 is changed to a predetermined reference value VO2.
When REF is exceeded (t4 in FIGS. 6 and 7), the reduction enrichment is terminated, and the value of the counter CTRL becomes the second predetermined value CT.
RRINT2 is returned. Thereafter, if the condition for executing the lean burn control is satisfied, the time t2 to the time t2 after the time t4 is satisfied.
The same operation as described above up to 4 is repeated.

【0054】このようにリーンバーン制御がカウンタC
TRRの値と所定閾値CTRRACTで決まる所定リー
ン制御時間(TL1、TL2、TL3、…)継続したと
きは、還元リッチ化が実行され、しかも還元リッチ化の
度合は、エンジン回転数NEが高いほど、また吸気管内
絶対圧PBAが高いほど、大きくなるように制御される
ので、エンジン運転状態に応じた適切な還元リッチ化を
行うことができ、NOxまたはHC,COの排出量を増
加させることなく、良好な排気ガス特性を維持すること
ができる。
As described above, the lean burn control is performed by the counter C
When the predetermined lean control time (TL1, TL2, TL3,...) Determined by the value of TRR and the predetermined threshold value CTRACT continues, the reduction enrichment is executed, and the degree of the reduction enrichment increases as the engine speed NE increases. In addition, since the control is performed so as to increase as the intake pipe absolute pressure PBA becomes higher, it is possible to perform appropriate reduction enrichment according to the engine operating state, and without increasing the emission amount of NOx or HC and CO. Good exhaust gas characteristics can be maintained.

【0055】ここで、リーン空燃比制御が所定リーン制
御時間継続したことをカウンタCTRRが所定閾値CT
RRACTに達したことにより判定し、該カウンタCT
RRの増分値CTSVは、エンジン回転数NEが高いほ
ど、また吸気管内絶対圧PBAが高いほど、大きな値に
設定され、この増分値CTSVの値が大きくなるほどリ
ーンバーン制御の継続される前記所定リーン制御時間
(TL1、TL2、TL3、…)が短くなる。したがっ
て、排気ガス流量の増加に対応して還元リッチ化の時間
的割合も増加し、エンジン運転状態に応じた適切な還元
リッチ化を行うことができる。
Here, the counter CTRR determines that the lean air-fuel ratio control has continued for a predetermined lean control time by a predetermined threshold CT.
Judgment is made by reaching RRACT, and the counter CT
The increment value CTSV of the RR is set to a larger value as the engine speed NE is higher and the absolute pressure PBA in the intake pipe is higher, and the leaner burn control is continued as the value of the increment value CTSV increases. The control time (TL1, TL2, TL3,...) Becomes shorter. Therefore, the time ratio of the reduction enrichment also increases in response to the increase in the flow rate of the exhaust gas, so that the appropriate reduction enrichment can be performed according to the engine operating state.

【0056】なお、図6は、図3及び4の処理を説明す
るために示すものであり、わかりやすくするために、リ
ーンバーン制御の時間的割合(=TL/(TR+T
L))が実際より小さく、換言すれば還元リッチ化を実
行する時間的割合(=TR/(TR+TL))が実際よ
り大きく示されている。また、カウンタCTRRの増分
値CTSVは、エンジン運転状態に応じて変化するの
で、カウンタCTRRの値は、必ずしも図6に示すよう
に直線的に増加するとは限らない。
FIG. 6 is shown for explaining the processing of FIGS. 3 and 4. For the sake of simplicity, the time ratio of the lean burn control (= TL / (TR + T
L)) is smaller than the actual value, in other words, the time ratio (= TR / (TR + TL)) for executing the reduction enrichment is larger than the actual value. Further, since the increment value CTSV of the counter CTRR changes according to the engine operating state, the value of the counter CTRR does not always increase linearly as shown in FIG.

【0057】図7は、図6の時刻t3から還元リッチ化
を実行したときの、LAFセンサ14の出力VLAF及
びO2センサ15の出力VO2の推移を示す図であり、
時刻t3より若干遅れた時刻t3’においてLAFセン
サ出力VLAFが、リッチ空燃比を示す値に変化し、さ
らに時刻t3’より若干遅れてO2センサ出力VO2が
増加し始める。そして、時刻t4にO2センサ出力VO
2が、所定基準値VO2REFを越えると、還元リッチ
化が終了し、リーンバーン制御が開始される。したがっ
て、LAFセンサ出力VLAF及びO2センサ出力VO
2は、時刻t4より少し遅れて、リーン空燃比を示す値
へ変化する。
FIG. 7 is a diagram showing transitions of the output VLAF of the LAF sensor 14 and the output VO2 of the O2 sensor 15 when the reduction enrichment is executed from the time t3 in FIG.
At time t3 ', which is slightly later than time t3, the LAF sensor output VLAF changes to a value indicating the rich air-fuel ratio, and further slightly after time t3', the O2 sensor output VO2 starts increasing. Then, at time t4, the O2 sensor output VO
When 2 exceeds the predetermined reference value VO2REF, the reduction enrichment ends and lean burn control is started. Therefore, the LAF sensor output VLAF and the O2 sensor output VO
2 changes to a value indicating the lean air-fuel ratio a little later than the time t4.

【0058】以上のように、本実施形態では、排気ガス
浄化手段16の上流側に設けたLAFセンサ14の出力
VLAFに応じて所定基準電圧VO2REFを設定し
(ステップS21、S22)、O2センサ出力VO2が
所定基準電圧VO2REFを越えたとき(所定基準電圧
VO2REFに相当する空燃比よりリッチ側の空燃比を
示す値となったとき)、還元リッチ化を終了するように
したので、NOx吸収剤からのNOxの放出完了時点を
精度よく判定することができ、良好な排気ガス特性を維
持することができる。しかも、所定基準値VO2REF
は、基本基準値VO2REF0に基づいて設定されるの
で、O2センサ15の特性のばらつきや経時変化の影響
を受けることなく、精度の高い判定を行うことができ
る。
As described above, in this embodiment, the predetermined reference voltage VO2REF is set according to the output VLAF of the LAF sensor 14 provided on the upstream side of the exhaust gas purifying means 16 (steps S21 and S22), and the output of the O2 sensor is set. When VO2 exceeds a predetermined reference voltage VO2REF (when it becomes a value indicating an air-fuel ratio richer than the air-fuel ratio corresponding to the predetermined reference voltage VO2REF), the reduction enrichment is terminated. Can be determined with high accuracy, and good exhaust gas characteristics can be maintained. Moreover, the predetermined reference value VO2REF
Is set based on the basic reference value VO2REF0, it is possible to make a highly accurate determination without being affected by variations in the characteristics of the O2 sensor 15 or changes over time.

【0059】なお本発明は上述した実施形態に限るもの
ではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した
実施形態では、式(2)に適用する基本基準値VO2R
EF0は、式(3)によって算出される、理論空燃比に
対応するなまし値としたが、VO2REF0=VO2R
EF0−ΔVという演算により、基本基準値VO2RE
Fを理論空燃比より若干リーン側の空燃比(例えばA/
F=15)に対応する値に変更して、式(2)に適用す
るようにしてもよい。これにより、吸気管に噴射された
燃料が排気系に到達するまでの遅れにより、還元リッチ
化処理の終了が最適のタイミングより遅れて、HC、C
Oの排出量が増加することを防止することができる。
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, the basic reference value VO2R applied to the equation (2)
EF0 is a smoothing value corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio calculated by the equation (3), but VO2REF0 = VO2R
By the calculation of EF0-ΔV, the basic reference value VO2RE
F is the air-fuel ratio slightly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (for example, A /
F = 15), and may be applied to equation (2). Accordingly, due to the delay until the fuel injected into the intake pipe reaches the exhaust system, the end of the reduction enrichment process is delayed from the optimal timing, and HC, C
An increase in the amount of O discharged can be prevented.

【0060】また、上述した実施形態では、補正項DV
O2REFは、LAFセンサ14の出力VLAFに応じ
て算出するようにしたが、検出当量比KACTに応じて
算出するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the correction term DV
Although O2REF is calculated according to the output VLAF of the LAF sensor 14, it may be calculated according to the detected equivalent ratio KACT.

【0061】また上述した実施形態では、排気ガス浄化
手段16の上流側に比例型空燃比センサを設け、下流側
に理論空燃比の前後で出力が急変する二値型の酸素濃度
センサを設けるようにしたが、逆に上流側に二値型の酸
素濃度センサを設け、下流側に比例型空燃比センサを設
けてもよく、あるいは両方とも比例型空燃比センサと
し、若しくは両方とも二値型酸素濃度センサとしてもよ
い。
In the above-described embodiment, a proportional type air-fuel ratio sensor is provided upstream of the exhaust gas purifying means 16, and a binary oxygen concentration sensor whose output changes rapidly before and after the stoichiometric air-fuel ratio is provided downstream. However, conversely, a binary oxygen concentration sensor may be provided on the upstream side and a proportional air-fuel ratio sensor may be provided on the downstream side, or both may be provided as proportional air-fuel ratio sensors, or both may be provided as binary oxygen concentration sensors. It may be a density sensor.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上詳述したように請求項1に記載の発
明によれば、還元手段による空燃比リッチ化開始後、第
2の酸素濃度センサの出力値が、第1の酸素濃度センサ
の出力値に応じて設定される所定基準値よりリッチ側の
値となった時点で、窒素酸化物吸収剤に吸収された窒素
酸化物の放出が完了したと判定して前記空燃比リッチ化
が終了するので、還元リッチ化におけるリッチ化の度合
に拘わらず窒素酸化物の放出完了時点を精度よく、かつ
迅速に判定し、良好な排気ガス特性を維持することがで
きる。
As described above in detail, according to the first aspect of the present invention, after the air-fuel ratio enrichment is started by the reducing means, the output value of the second oxygen concentration sensor is changed to the output value of the first oxygen concentration sensor. At the time when the air-fuel ratio becomes richer than a predetermined reference value set in accordance with the output value, it is determined that the release of the nitrogen oxides absorbed by the nitrogen oxide absorbent is completed, and the air-fuel ratio enrichment ends. Therefore, it is possible to accurately and promptly determine the completion point of the release of the nitrogen oxide regardless of the degree of the enrichment in the reduction enrichment, and to maintain good exhaust gas characteristics.

【0063】なお、前記所定基準値は、混合気の空燃比
を理論空燃比に制御する機関運転状態において得られた
第2の酸素濃度センサの出力値を、第1の酸素濃度セン
サの出力値に応じて補正することにより算出されるの
で、第2の酸素濃度センサの特性のばらつきや経時変化
の影響を受けることなく、精度の高い判定を行うことが
できる。
[0063] The predetermined reference value, the output value of the second oxygen concentration sensor obtained in the engine operating condition for controlling the air-fuel ratio of the mixture to the stoichiometric air-fuel ratio, the output value of the first oxygen concentration sensor Therefore, the determination can be made with high accuracy without being affected by variations in the characteristics of the second oxygen concentration sensor and changes with time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の一形態にかかる内燃エンジン及
びその空燃比制御装置の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an internal combustion engine and an air-fuel ratio control device thereof according to an embodiment of the present invention.

【図2】空燃比センサの出力に応じた空燃比フィードバ
ック制御を実行する処理のフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart of a process for executing air-fuel ratio feedback control according to an output of an air-fuel ratio sensor.

【図3】還元リッチ化を実行する処理のフローチャート
である。
FIG. 3 is a flowchart of a process for executing return enrichment.

【図4】還元リッチ化を実行する処理のフローチャート
である。
FIG. 4 is a flowchart of a process for executing return enrichment.

【図5】図3及び4の処理で使用するマップを示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a map used in the processing of FIGS. 3 and 4;

【図6】図3及び4の処理で使用されるパラメータ値の
推移を示すタイムチャートである。
FIG. 6 is a time chart showing transition of parameter values used in the processes of FIGS. 3 and 4;

【図7】空燃比センサ出力及び酸素濃度センサ出力の推
移を示すタイムチャートである。
FIG. 7 is a time chart showing changes in an air-fuel ratio sensor output and an oxygen concentration sensor output.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 内燃エンジン 5 電子コントロールユニット(還元手段) 6 燃料噴射弁(還元手段) 12 排気管 14 空燃比センサ(第1の酸素濃度センサ) 15 酸素濃度センサ(第2の酸素濃度センサ) 16 排気ガス浄化手段 Reference Signs List 1 internal combustion engine 5 electronic control unit (reducing means) 6 fuel injection valve (reducing means) 12 exhaust pipe 14 air-fuel ratio sensor (first oxygen concentration sensor) 15 oxygen concentration sensor (second oxygen concentration sensor) 16 exhaust gas purification means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02D 45/00 368 F02D 45/00 368F (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/24 F01N 3/08 F02D 41/04 F02D 45/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI F02D 45/00 368 F02D 45/00 368F (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F01N 3/24 F01N 3 / 08 F02D 41/04 F02D 45/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 内燃機関の排気系に設けられ、排気ガス
リーン状態において排気ガス中の窒素酸化物を吸収する
窒素酸化物吸収剤を内蔵する排気ガス浄化手段と、該排
気ガス浄化装置の上流側及び下流側に設けられ、排気ガ
ス中の酸素濃度を検出する第1及び第2の酸素濃度セン
サと、前記機関に供給する混合気の空燃比をリッチ化す
ることにより前記窒素酸化物吸収剤に吸収された窒素酸
化物を還元する還元手段とを備えた排気ガス浄化装置に
おいて、 前記還元手段は、前記空燃比リッチ化開始後、前記第2
の酸素濃度センサの出力値が、前記混合気の空燃比を理
論空燃比に制御する機関運転状態において得られた前記
第2の酸素濃度センサの出力値を、前記第1の酸素濃度
センサの出力値に応じて補正することにより算出された
所定基準値よりリッチ側の値となった時点で、前記空燃
比リッチ化を終了することを特徴とする内燃機関の排気
ガス浄化装置。
1. An exhaust gas purifying means provided in an exhaust system of an internal combustion engine and containing a nitrogen oxide absorbent for absorbing nitrogen oxides in exhaust gas in an exhaust gas lean state, and an upstream side of the exhaust gas purifying device. And first and second oxygen concentration sensors provided on the downstream side for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas; and enriching the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine to the nitrogen oxide absorbent. An exhaust gas purifying apparatus comprising: a reducing unit configured to reduce the absorbed nitrogen oxides.
The output value of the oxygen concentration sensor determines the air-fuel ratio of the air-fuel mixture.
Obtained in the engine operating state in which the air-fuel ratio is controlled.
The output value of the second oxygen concentration sensor is used as the first oxygen concentration
When the air-fuel ratio becomes richer than a predetermined reference value calculated by correcting according to the output value of the sensor, the air-fuel ratio enrichment is terminated. Purification device.
【請求項2】 前記所定基準値は、前記混合気の空燃比
を理論空燃比に制御する機関運転状態において得られた
前記第2の酸素濃度センサの出力値に対してなまし処理
を行って算出された値に、前記第2の酸素濃度センサの
出力値に応じて算出された補正値を加算することによっ
て得られる値であることを特徴とする請求項1に記載の
内燃機関の排気ガス浄化装置。
2. A smoothing process for an output value of the second oxygen concentration sensor obtained in an engine operating state for controlling an air-fuel ratio of the air-fuel mixture to a stoichiometric air-fuel ratio.
And a correction value calculated in accordance with the output value of the second oxygen concentration sensor.
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the value is obtained by the following method .
【請求項3】 前記還元手段は、前記混合気を理論空燃
比よりリーン化するリーン空燃比制御が所定リーン制御
時間継続したとき作動することを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
3. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the reducing means operates when a lean air-fuel ratio control for leaning the air-fuel mixture from a stoichiometric air-fuel ratio continues for a predetermined lean control time. Exhaust gas purification equipment.
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