JP3470405B2 - 希薄燃焼機関の空燃比制御装置 - Google Patents
希薄燃焼機関の空燃比制御装置Info
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、運転条件に応じて希薄
混合気を燃焼させる希薄燃焼エンジンに関し、さらに詳
しくは排気通路に三元触媒とは別に希薄燃焼用のリーン
ＮＯｘ触媒を備えた希薄燃焼エンジンエンジンにおける
空燃比制御に関する。
混合気を燃焼させる希薄燃焼エンジンに関し、さらに詳
しくは排気通路に三元触媒とは別に希薄燃焼用のリーン
ＮＯｘ触媒を備えた希薄燃焼エンジンエンジンにおける
空燃比制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃費向上のために、運転条件に応じて空
燃比を理論空燃比とリーン空燃比との間で切り換えるよ
うにした希薄燃焼エンジンにおいては、排気通路の三元
触媒の上流側にリーン燃焼時の酸素過剰雰囲気でＮＯｘ
を還元浄化するリーンＮＯｘ触媒を備えたものがある。
燃比を理論空燃比とリーン空燃比との間で切り換えるよ
うにした希薄燃焼エンジンにおいては、排気通路の三元
触媒の上流側にリーン燃焼時の酸素過剰雰囲気でＮＯｘ
を還元浄化するリーンＮＯｘ触媒を備えたものがある。
【０００３】このようなリーンＮＯｘ触媒の転換効率を
高めるために、例えば特開平３−５４３４３号では、リ
ーン燃焼時に排気温度が高くなるとリーン条件内で空燃
比をリッチ側にシフトすることを提案している。これに
より、ＮＯｘの還元に有効なＨＣを増加させ、リーン燃
焼時のＮＯｘ転換性能の向上を図るというものである。
高めるために、例えば特開平３−５４３４３号では、リ
ーン燃焼時に排気温度が高くなるとリーン条件内で空燃
比をリッチ側にシフトすることを提案している。これに
より、ＮＯｘの還元に有効なＨＣを増加させ、リーン燃
焼時のＮＯｘ転換性能の向上を図るというものである。
【０００４】
【発明の課題】ところで、このようなエンジンの場合、
始動後にはまず理論空燃比付近での空燃比のフィードバ
ック制御が行われるが、リーンＮＯｘ触媒は実際には理
論空燃比付近においても排気ガスの組成を微妙に変化さ
せ、その活性度に応じて下流側の三元触媒のＮＯｘ還元
能力を低下させる。
始動後にはまず理論空燃比付近での空燃比のフィードバ
ック制御が行われるが、リーンＮＯｘ触媒は実際には理
論空燃比付近においても排気ガスの組成を微妙に変化さ
せ、その活性度に応じて下流側の三元触媒のＮＯｘ還元
能力を低下させる。
【０００５】三元触媒のＮＯｘ還元能力の低下を補うに
は空燃比をリッチ側へ誘導すれば良いが、単に空燃比を
リッチ側へシフトしてしまうとＣＯやＨＣの酸化能力が
低下するという問題があった。
は空燃比をリッチ側へ誘導すれば良いが、単に空燃比を
リッチ側へシフトしてしまうとＣＯやＨＣの酸化能力が
低下するという問題があった。
【０００６】本発明は、上記問題点に着目してなされた
もので、理論空燃比付近においてリーンＮＯｘ触媒が三
元触媒の転換能力に及ぼす影響を補償して、三元触媒の
排気浄化効率を高いレベルに維持することを目的とす
る。
もので、理論空燃比付近においてリーンＮＯｘ触媒が三
元触媒の転換能力に及ぼす影響を補償して、三元触媒の
排気浄化効率を高いレベルに維持することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を達成するための手段】請求項１の発明は図１に
示すように、炭化水素と一酸化炭素と窒素酸化物とを転
換する三元触媒と、三元触媒の上流においてリーン雰囲
気中で窒素酸化物を転換するリーンＮＯｘ触媒１０１と
を排気通路に設け、実空燃比を検出する手段１０２と、
検出した実空燃比に基づき空燃比を目標空燃比を中心と
する所定の振幅範囲にフィードバック制御する手段１０
３とを備えた希薄燃焼機関の空燃比制御装置において、
リーンＮＯｘ触媒１０１の活性度を検出する手段１０４
と、理論空燃比近において前記リーンＮＯｘ触媒１０１
の活性度が高い場合に前記振幅を大きく設定する手段１
０５とを備えている。
示すように、炭化水素と一酸化炭素と窒素酸化物とを転
換する三元触媒と、三元触媒の上流においてリーン雰囲
気中で窒素酸化物を転換するリーンＮＯｘ触媒１０１と
を排気通路に設け、実空燃比を検出する手段１０２と、
検出した実空燃比に基づき空燃比を目標空燃比を中心と
する所定の振幅範囲にフィードバック制御する手段１０
３とを備えた希薄燃焼機関の空燃比制御装置において、
リーンＮＯｘ触媒１０１の活性度を検出する手段１０４
と、理論空燃比近において前記リーンＮＯｘ触媒１０１
の活性度が高い場合に前記振幅を大きく設定する手段１
０５とを備えている。
【０００８】請求項２の発明は、活性度の検出手段１０
４をエンジンの排気温度の検出手段で構成している。
４をエンジンの排気温度の検出手段で構成している。
【０００９】請求項３の発明は、活性度の検出手段１０
４をエンジンの冷却水温の検出手段で構成している。
４をエンジンの冷却水温の検出手段で構成している。
【００１０】請求項４の発明は、活性度の検出手段１０
４をエンジンの吸入空気量の検出手段で構成している。
４をエンジンの吸入空気量の検出手段で構成している。
【００１１】請求項５の発明は、活性度の検出手段１０
４をエンジンの運転累積時間の検出手段で構成してい
る。
４をエンジンの運転累積時間の検出手段で構成してい
る。
【００１２】請求項６の発明は図１０に示すように、炭
化水素と一酸化炭素と窒素酸化物とを転換する三元触媒
層と、三元触媒層の表層側においてリーン雰囲気中で窒
素酸化物を転換するリーンＮＯｘ触媒層１１０とからな
る触媒を排気通路に設け、実空燃比を検出する手段１０
２と、検出した実空燃比に基づき空燃比を目標空燃比を
中心とする所定の振幅範囲にフィードバック制御する手
段１０３とを備えた希薄燃焼機関の空燃比制御装置にお
いて、リーンＮＯｘ触媒層１１０の活性度を検出する手
段１１１と、理論空燃比近において前記リーンＮＯｘ触
媒層１１０の活性度が高い場合に前記振幅を大きく設定
する手段１１２とを備えている。
化水素と一酸化炭素と窒素酸化物とを転換する三元触媒
層と、三元触媒層の表層側においてリーン雰囲気中で窒
素酸化物を転換するリーンＮＯｘ触媒層１１０とからな
る触媒を排気通路に設け、実空燃比を検出する手段１０
２と、検出した実空燃比に基づき空燃比を目標空燃比を
中心とする所定の振幅範囲にフィードバック制御する手
段１０３とを備えた希薄燃焼機関の空燃比制御装置にお
いて、リーンＮＯｘ触媒層１１０の活性度を検出する手
段１１１と、理論空燃比近において前記リーンＮＯｘ触
媒層１１０の活性度が高い場合に前記振幅を大きく設定
する手段１１２とを備えている。
【００１３】
【作用】理論空燃比の近傍においても、リーンＮＯｘ触
媒１０１の活性度が高いと三元触媒に流入する排気組成
が変化し、三元触媒のＮＯｘ転換効率が低下する。
媒１０１の活性度が高いと三元触媒に流入する排気組成
が変化し、三元触媒のＮＯｘ転換効率が低下する。
【００１４】請求項１の発明においては、振幅設定手段
１０５がリーンＮＯｘ触媒１０１の活性度に応じて制御
幅を設定し、フィードッバック制御手段１０３がこの制
御幅のもとで空燃比を目標空燃比へと制御するので、空
燃比はリッチ側へもリーン側へも周期的に大きく振れる
ことになり、ＨＣ及びＣＯの酸化能力を損なわずに三元
触媒のＮＯｘの還元能力を向上させることができる。
１０５がリーンＮＯｘ触媒１０１の活性度に応じて制御
幅を設定し、フィードッバック制御手段１０３がこの制
御幅のもとで空燃比を目標空燃比へと制御するので、空
燃比はリッチ側へもリーン側へも周期的に大きく振れる
ことになり、ＨＣ及びＣＯの酸化能力を損なわずに三元
触媒のＮＯｘの還元能力を向上させることができる。
【００１５】請求項２〜５の発明においては、リーンＮ
Ｏｘ触媒活性度検出手段１０４をエンジンの排気温度検
出手段、冷却水温の検出手段、吸入空気量の検出手段及
び運転累積時間の検出手段でそれぞれ構成したので、リ
ーンＮＯｘ触媒１０１の活性度を簡易な構成で容易に検
出できる。
Ｏｘ触媒活性度検出手段１０４をエンジンの排気温度検
出手段、冷却水温の検出手段、吸入空気量の検出手段及
び運転累積時間の検出手段でそれぞれ構成したので、リ
ーンＮＯｘ触媒１０１の活性度を簡易な構成で容易に検
出できる。
【００１６】請求項６の発明においては、振幅設定手段
１１２がリーンＮＯｘ触媒層１１０の活性度に応じて制
御幅を設定し、フィードッバック制御手段１０３がこの
制御幅のもとで空燃比を目標空燃比へと制御するので、
空燃比はリッチ側へもリーン側へも周期的に大きく振れ
ることになり、ＨＣ及びＣＯの酸化能力を損なわずに三
元触媒層のＮＯｘの還元能力を向上させることができ
る。
１１２がリーンＮＯｘ触媒層１１０の活性度に応じて制
御幅を設定し、フィードッバック制御手段１０３がこの
制御幅のもとで空燃比を目標空燃比へと制御するので、
空燃比はリッチ側へもリーン側へも周期的に大きく振れ
ることになり、ＨＣ及びＣＯの酸化能力を損なわずに三
元触媒層のＮＯｘの還元能力を向上させることができ
る。
【００１７】
【実施例】図２〜図９に本発明の実施例を示す。
【００１８】図２に示す希薄燃焼エンジン１はスロット
ルを備えた吸気通路１２を介して導入した吸気に燃料噴
射弁６から燃料を噴射し、燃焼室内で点火プラグ４によ
り点火して燃焼させた後、燃焼ガスを排気通路１１から
排出する。点火プラグ４は点火コイル７に入力される電
流信号に応じて作動する。
ルを備えた吸気通路１２を介して導入した吸気に燃料噴
射弁６から燃料を噴射し、燃焼室内で点火プラグ４によ
り点火して燃焼させた後、燃焼ガスを排気通路１１から
排出する。点火プラグ４は点火コイル７に入力される電
流信号に応じて作動する。
【００１９】吸気通路１２には吸気流量を検出するエア
フローメータ２と、スロットル開度を検出するスロット
ル開度センサ２３とが設けられる。
フローメータ２と、スロットル開度を検出するスロット
ル開度センサ２３とが設けられる。
【００２０】排気通路１１の排気は直列に設けたリーン
ＮＯｘ触媒２１と三元触媒２２とを通過して、排気中の
ＮＯｘ，ＣＯ及びＨＣを還元あるいは酸化により浄化し
た後に大気中に排出される。リーンＮＯｘ触媒２１は主
として遷移金属あるいは貴金属を担持したゼオライトで
構成され、リーン空燃比による酸素過剰雰囲気で排気ガ
ス中のＮＯｘを還元浄化する性質をもつ。三元触媒２３
は白金、パラジウムなどで構成され、理論空燃比付近に
おいてＮＯｘの還元とＣＯ及びＨＣの酸化を行う。
ＮＯｘ触媒２１と三元触媒２２とを通過して、排気中の
ＮＯｘ，ＣＯ及びＨＣを還元あるいは酸化により浄化し
た後に大気中に排出される。リーンＮＯｘ触媒２１は主
として遷移金属あるいは貴金属を担持したゼオライトで
構成され、リーン空燃比による酸素過剰雰囲気で排気ガ
ス中のＮＯｘを還元浄化する性質をもつ。三元触媒２３
は白金、パラジウムなどで構成され、理論空燃比付近に
おいてＮＯｘの還元とＣＯ及びＨＣの酸化を行う。
【００２１】なお、リーンＮＯｘ触媒２１と三元触媒２
の代わりに、下層に三元触媒層を形成し、三元触媒層の
表層側にリーンＮＯｘ触媒層を形成した単一の触媒を配
設しても良い。
の代わりに、下層に三元触媒層を形成し、三元触媒層の
表層側にリーンＮＯｘ触媒層を形成した単一の触媒を配
設しても良い。
【００２２】排気通路１１には排気ガス中の酸素濃度か
らエンジンに供給される混合気の空燃比を広範囲に渡っ
て検出する広域空燃比センサ２０が取り付けられる。こ
の広域空燃比センサ２０は空燃比が大きくなるほど、す
なわち混合気の燃料濃度が低下するほど高い電圧信号を
出力する。
らエンジンに供給される混合気の空燃比を広範囲に渡っ
て検出する広域空燃比センサ２０が取り付けられる。こ
の広域空燃比センサ２０は空燃比が大きくなるほど、す
なわち混合気の燃料濃度が低下するほど高い電圧信号を
出力する。
【００２３】また、排気ガスの一部を吸気に供給する排
気還流（ＥＧＲ）通路１３が排気通路１１と吸気通路１
２を接続し、その途中にＥＧＲバルブ９が設けられる。
ＥＧＲバルブ９はソレノイドに駆動されるシャフト１０
を介して開閉し、ソレノイドへ入力される電流信号に応
じてＥＧＲ通路１３の流量を変化させる。
気還流（ＥＧＲ）通路１３が排気通路１１と吸気通路１
２を接続し、その途中にＥＧＲバルブ９が設けられる。
ＥＧＲバルブ９はソレノイドに駆動されるシャフト１０
を介して開閉し、ソレノイドへ入力される電流信号に応
じてＥＧＲ通路１３の流量を変化させる。
【００２４】理論空燃比とリーン空燃比との間での目標
空燃比の切り換え、実空燃比が目標空燃比に一致するよ
うに燃料噴射弁６の燃料噴射量のフィードバック制御、
点火プラグ４の点火時期の制御及びＥＧＲバルブ９の開
度の制御はコントロールユニット５によりそれぞれ行わ
れる。
空燃比の切り換え、実空燃比が目標空燃比に一致するよ
うに燃料噴射弁６の燃料噴射量のフィードバック制御、
点火プラグ４の点火時期の制御及びＥＧＲバルブ９の開
度の制御はコントロールユニット５によりそれぞれ行わ
れる。
【００２５】このために、コントロールユニット５には
エアフローメータ２の検出する吸気の流量、スロットル
開度センサ２３が検出するスロットル開度、広域空燃比
センサ２０が検出する空燃比がそれぞれ信号として入力
される。
エアフローメータ２の検出する吸気の流量、スロットル
開度センサ２３が検出するスロットル開度、広域空燃比
センサ２０が検出する空燃比がそれぞれ信号として入力
される。
【００２６】さらに、エンジン１のクランク角と回転数
とを検出するクランク角センサ３、エンジン１の冷却水
温を検出する水温センサ８、ＮＯｘ触媒２１の活性度検
出手段としてＮＯｘ触媒２１の入口の排気温度を検出す
る排気温度センサ２５が設けられ、これらの信号がコン
トロールユニット５に入力される。また、バッテリ２４
からの電圧信号もコントロールユニット５に入力され
る。
とを検出するクランク角センサ３、エンジン１の冷却水
温を検出する水温センサ８、ＮＯｘ触媒２１の活性度検
出手段としてＮＯｘ触媒２１の入口の排気温度を検出す
る排気温度センサ２５が設けられ、これらの信号がコン
トロールユニット５に入力される。また、バッテリ２４
からの電圧信号もコントロールユニット５に入力され
る。
【００２７】コントロールユニット５はこれらの入力信
号に基づき、前述の各種の制御を行なうが、ここではこ
の発明に関する理論空燃比付近における空燃比の制御に
ついてのみ説明する。
号に基づき、前述の各種の制御を行なうが、ここではこ
の発明に関する理論空燃比付近における空燃比の制御に
ついてのみ説明する。
【００２８】コントロールニット５は入力信号に対して
各種の計算を行ない、目標となる空燃比Ｖｔ（Ａ／Ｆ）
が得られる燃料噴射量を計算して燃料噴射弁６に噴射パ
ルス信号を出力する。そして、広域空燃比センサ２０の
検出する実空燃比Ｖ（Ａ／Ｆ）に基づき、空燃比が目標
空燃比Ｖｔ（Ａ／Ｆ）を中心とする所定の振幅範囲に維
持されるように燃料噴射量のフィードバック補正を行
う。この補正は燃料噴射弁６へ出力する噴射パルス信号
の補正により行われる。
各種の計算を行ない、目標となる空燃比Ｖｔ（Ａ／Ｆ）
が得られる燃料噴射量を計算して燃料噴射弁６に噴射パ
ルス信号を出力する。そして、広域空燃比センサ２０の
検出する実空燃比Ｖ（Ａ／Ｆ）に基づき、空燃比が目標
空燃比Ｖｔ（Ａ／Ｆ）を中心とする所定の振幅範囲に維
持されるように燃料噴射量のフィードバック補正を行
う。この補正は燃料噴射弁６へ出力する噴射パルス信号
の補正により行われる。
【００２９】コントロールユニット５はさらに、水温セ
ンサ８と排気温度センサ２５が検出する水温Ｔｗと排気
温度Ｔｅに基づき、エンジンの暖機後所定時間の間は目
標空燃比Ｖｔ（Ａ／Ｆ）をリッチ側に設定するととも
に、ＮＯｘ触媒２１の活性度を判定し、ＮＯｘ触媒２１
の活性度に応じてフィードバック制御の振幅を修正す
る。振幅の修正は目標空燃比Ｖｔ（Ａ／Ｆ）に対する実
空燃比Ｖ（Ａ／Ｆ）の許容幅ＶΔ（Ａ／Ｆ）を増加させ
ることで行う。この許容幅ＶΔ（Ａ／Ｆ）はリーン側で
は、Ｖ（Ａ／Ｆ）＞Ｖｔ（Ａ／Ｆ）＋ＶΔ（Ａ／Ｆ）と
なることで、空燃比のリッチ側への補正を行い、リッチ
側ではＶ（Ａ／Ｆ）＜Ｖｔ（Ａ／Ｆ）−ＶΔ（Ａ／Ｆ）
となることで、空燃比のリーン側への補正を行うという
意味である。許容幅ＶΔ（Ａ／Ｆ）はＮＯｘ触媒の活性
度が高い場合には大きく、活性度が低い場合には小さく
設定される。
ンサ８と排気温度センサ２５が検出する水温Ｔｗと排気
温度Ｔｅに基づき、エンジンの暖機後所定時間の間は目
標空燃比Ｖｔ（Ａ／Ｆ）をリッチ側に設定するととも
に、ＮＯｘ触媒２１の活性度を判定し、ＮＯｘ触媒２１
の活性度に応じてフィードバック制御の振幅を修正す
る。振幅の修正は目標空燃比Ｖｔ（Ａ／Ｆ）に対する実
空燃比Ｖ（Ａ／Ｆ）の許容幅ＶΔ（Ａ／Ｆ）を増加させ
ることで行う。この許容幅ＶΔ（Ａ／Ｆ）はリーン側で
は、Ｖ（Ａ／Ｆ）＞Ｖｔ（Ａ／Ｆ）＋ＶΔ（Ａ／Ｆ）と
なることで、空燃比のリッチ側への補正を行い、リッチ
側ではＶ（Ａ／Ｆ）＜Ｖｔ（Ａ／Ｆ）−ＶΔ（Ａ／Ｆ）
となることで、空燃比のリーン側への補正を行うという
意味である。許容幅ＶΔ（Ａ／Ｆ）はＮＯｘ触媒の活性
度が高い場合には大きく、活性度が低い場合には小さく
設定される。
【００３０】ＮＯｘ触媒２１は図１１に示すように、排
気温度Ｔｅが３００℃を中心とする特定の温度域にある
ときに活性度が高く、その温度域の両側では活性度が低
下する特性を持つ。しかしながら、この空燃比制御装置
では後述するように排気温度が３３０℃以上にならない
とＮＯｘ触媒２１の活性度に基づく空燃比制御を行わな
いため、この制御範囲においては排気温度Ｔｅの上昇に
つれて活性度は低下する。Ｎｏｘ触媒２１の活性度はま
た冷却水温Ｔｗが高いほど低く、吸気流量Ｑａが多いほ
ど低くなる。
気温度Ｔｅが３００℃を中心とする特定の温度域にある
ときに活性度が高く、その温度域の両側では活性度が低
下する特性を持つ。しかしながら、この空燃比制御装置
では後述するように排気温度が３３０℃以上にならない
とＮＯｘ触媒２１の活性度に基づく空燃比制御を行わな
いため、この制御範囲においては排気温度Ｔｅの上昇に
つれて活性度は低下する。Ｎｏｘ触媒２１の活性度はま
た冷却水温Ｔｗが高いほど低く、吸気流量Ｑａが多いほ
ど低くなる。
【００３１】コントロールユニット５による空燃比制御
は一定時間（例えば１０ｍｓ）ごとに実行される。この
制御は図３のフローチャートに示すように、まずエアフ
ローメータ２により吸気流量Ｑａを（ステップ１０
１）、クランク角センサ３によりエンジン回転数Ｎを検
出する（ステップ１０２）。
は一定時間（例えば１０ｍｓ）ごとに実行される。この
制御は図３のフローチャートに示すように、まずエアフ
ローメータ２により吸気流量Ｑａを（ステップ１０
１）、クランク角センサ３によりエンジン回転数Ｎを検
出する（ステップ１０２）。
【００３２】次に、検出した流量Ｑａと回転数Ｎを用い
て基本噴射量Ｔｐを次式により計算する（ステップ１０
３）。
て基本噴射量Ｔｐを次式により計算する（ステップ１０
３）。
【００３３】Ｔｐ＝Ｋ・Ｑａ／Ｎ
ただし、Ｋ：定数
一方、水温センサ８と排気温度センサ２５により水温Ｔ
ｗと排気温度Ｔｅを検出する（ステップ１０４）。そし
て、ＴｗとＴｅをそれぞれ比較基準値（この実施例では
Ｔｗ＝６０℃、Ｔｅ＝３３０℃とする）と比較し（ステ
ップ１０５）、どちらの温度もこの比較基準を上回って
いれば、空燃比のフィードバック制御に適した状態まで
暖機が完了したと判断し、ステップ１０６以下の空燃比
制御を開始する。一方、いずれかの値が比較基準値に達
していない場合には次式で噴射量Ｔｉを計算する（ステ
ップ１１６）。
ｗと排気温度Ｔｅを検出する（ステップ１０４）。そし
て、ＴｗとＴｅをそれぞれ比較基準値（この実施例では
Ｔｗ＝６０℃、Ｔｅ＝３３０℃とする）と比較し（ステ
ップ１０５）、どちらの温度もこの比較基準を上回って
いれば、空燃比のフィードバック制御に適した状態まで
暖機が完了したと判断し、ステップ１０６以下の空燃比
制御を開始する。一方、いずれかの値が比較基準値に達
していない場合には次式で噴射量Ｔｉを計算する（ステ
ップ１１６）。
【００３４】Ｔｉ＝Ｔｐ＋Ｔｓ
ただし、Ｔｓ：無効パルス幅
フィードバック制御に適した状態まで暖気が完了してい
ると判定した場合には、まず広域空燃比センサ２０によ
り実空燃比Ｖ（Ａ／Ｆ）を検出する（ステップ１０
６）。次に、検出した水温Ｔｗ、排気温度Ｔｅ及び吸気
流量Ｑａから図４を内容とするテーブルを参照して空燃
比制御の許容幅ＶΔ（Ａ／Ｆ）を求める（ステップ１０
７）。なお、図４に示されるように、制御幅ＶΔ（Ａ／
Ｆ）は冷却水温Ｔｗが高く、吸気流量Ｑａが多いほど、
小さく設定される。
ると判定した場合には、まず広域空燃比センサ２０によ
り実空燃比Ｖ（Ａ／Ｆ）を検出する（ステップ１０
６）。次に、検出した水温Ｔｗ、排気温度Ｔｅ及び吸気
流量Ｑａから図４を内容とするテーブルを参照して空燃
比制御の許容幅ＶΔ（Ａ／Ｆ）を求める（ステップ１０
７）。なお、図４に示されるように、制御幅ＶΔ（Ａ／
Ｆ）は冷却水温Ｔｗが高く、吸気流量Ｑａが多いほど、
小さく設定される。
【００３５】このようにして求めた許容幅ＶΔ（Ａ／
Ｆ）と目標空燃比Ｖｔ（Ａ／Ｆ）から基準範囲Ｖｓ＝Ｖ
ｔ（Ａ／Ｆ）±ＶΔ（Ａ／Ｆ）を求め、実空燃比Ｖ（Ａ
／Ｆ）と基準範囲Ｖｓとを比較する（ステップ１０８，
１０９）。
Ｆ）と目標空燃比Ｖｔ（Ａ／Ｆ）から基準範囲Ｖｓ＝Ｖ
ｔ（Ａ／Ｆ）±ＶΔ（Ａ／Ｆ）を求め、実空燃比Ｖ（Ａ
／Ｆ）と基準範囲Ｖｓとを比較する（ステップ１０８，
１０９）。
【００３６】Ｖ（Ａ／Ｆ） ＞ Ｖｔ（Ａ／Ｆ）＋ＶΔ
（Ａ／Ｆ）の場合には実空燃比が基準範囲を越えてリー
ンであり、その場合には空燃比フィードバック補正係数
αｎを一定量Δαｎだけ大きくすることで空燃比をリッ
チ側へ補正する（ステップ１１１）。
（Ａ／Ｆ）の場合には実空燃比が基準範囲を越えてリー
ンであり、その場合には空燃比フィードバック補正係数
αｎを一定量Δαｎだけ大きくすることで空燃比をリッ
チ側へ補正する（ステップ１１１）。
【００３７】Ｖ（Ａ／Ｆ） ＜ Ｖｔ（Ａ／Ｆ）−ＶΔ
（Ａ／Ｆ）の場合には実空燃比が基準範囲を越えてリッ
チであり、その場合には空燃比フィードバック補正係数
αｎを一定量Δαｎだけ小さくすることで、空燃比をリ
ーン側へ補正する（ステップ１１２）。
（Ａ／Ｆ）の場合には実空燃比が基準範囲を越えてリッ
チであり、その場合には空燃比フィードバック補正係数
αｎを一定量Δαｎだけ小さくすることで、空燃比をリ
ーン側へ補正する（ステップ１１２）。
【００３８】Ｖｔ（Ａ／Ｆ）＋ＶΔ（Ａ／Ｆ） ＞ Ｖ
（Ａ／Ｆ） ＞ Ｖｔ（Ａ／Ｆ）−ＶΔ（Ａ／Ｆ）の場合
は、前回の補正内容と同じ補正を実行する（ステップ１
１０，１１１あるいはステップ１１０，１１２）。
（Ａ／Ｆ） ＞ Ｖｔ（Ａ／Ｆ）−ＶΔ（Ａ／Ｆ）の場合
は、前回の補正内容と同じ補正を実行する（ステップ１
１０，１１１あるいはステップ１１０，１１２）。
【００３９】このようにしてフィードバック補正係数α
ｎを算出した後、バッテリ電圧Ｖｂを検出し（ステップ
１１３）、電圧Ｖｂに応じて図５に示す内容をもったテ
ーブルを参照して電圧補正時間Ｔｓを求める（ステップ
１１４）。この電圧補正時間Ｔｓは燃料噴射弁６に通電
が開始されてから噴射弁６動作を開始するまでのデッド
タイムであり、暖機中の燃料噴射料の計算で使用した無
効パルス幅に相当するものである。
ｎを算出した後、バッテリ電圧Ｖｂを検出し（ステップ
１１３）、電圧Ｖｂに応じて図５に示す内容をもったテ
ーブルを参照して電圧補正時間Ｔｓを求める（ステップ
１１４）。この電圧補正時間Ｔｓは燃料噴射弁６に通電
が開始されてから噴射弁６動作を開始するまでのデッド
タイムであり、暖機中の燃料噴射料の計算で使用した無
効パルス幅に相当するものである。
【００４０】そして、燃料噴射量Ｔｉを次式により計算
してルーチンを終了する（ステップ１１５）。
してルーチンを終了する（ステップ１１５）。
【００４１】Ｔｉ＝Ｔｐ＊αｎ＋Ｔｓ
次に作用を説明する。
【００４２】図６は暖機を終了して空燃比フィードバッ
ク制御が開始された直後のエンジンの状態と空燃比変化
とを示すが、図６（ａ）に示すように、この空燃比制御
装置においては制御開始後所定時間の間は目標空燃比Ｖ
ｔ（Ａ／Ｆ）をリッチ側に設定する。これは三元触媒２
２のＮＯｘ還元能力を確保するためと、排気温度の上昇
を早めて三元触媒２２の活性化を促進するためである。
ク制御が開始された直後のエンジンの状態と空燃比変化
とを示すが、図６（ａ）に示すように、この空燃比制御
装置においては制御開始後所定時間の間は目標空燃比Ｖ
ｔ（Ａ／Ｆ）をリッチ側に設定する。これは三元触媒２
２のＮＯｘ還元能力を確保するためと、排気温度の上昇
を早めて三元触媒２２の活性化を促進するためである。
【００４３】この状態では、図６（ｄ）（ｅ）に示すよ
うに冷却水温Ｔｗと排気温度Ｔｅはともにまだ十分に上
昇しておらず、空燃比の許容幅ＶΔ（Ａ／Ｆ）は図４の
割増領域に存在する。したがって、許容幅ＶΔ（Ａ／
Ｆ）は図６（ｂ）に示すように割増しされ、空燃比は目
標空燃比Ｖｔ（Ａ／Ｆ）を中心に通常のフィードバック
制御時に比べて大きな振幅のもとで振動する。
うに冷却水温Ｔｗと排気温度Ｔｅはともにまだ十分に上
昇しておらず、空燃比の許容幅ＶΔ（Ａ／Ｆ）は図４の
割増領域に存在する。したがって、許容幅ＶΔ（Ａ／
Ｆ）は図６（ｂ）に示すように割増しされ、空燃比は目
標空燃比Ｖｔ（Ａ／Ｆ）を中心に通常のフィードバック
制御時に比べて大きな振幅のもとで振動する。
【００４４】目標空燃比Ｖｔ（Ａ／Ｆ）は理論空燃比よ
りリッチ側に設定されているため、三元触媒２１のＮＯ
ｘ還元能力は向上するが、そのままでは三元触媒２２の
ＨＣやＣＯの酸化能力が低下してしまう。しかしなが
ら、このように実空燃比Ｖ（Ａ／Ｆ）を目標空燃比Ｖｔ
（Ａ／Ｆ）を中心として大きくさせることにより、ＨＣ
やＣＯの酸化能力を損なわずに、ＮＯｘの還元能力を高
めることが可能となる。その結果、図６（ｃ）に示すよ
うに、三元触媒２２の出口におけるＮＯｘ濃度はＶｔ
（Ａ／Ｆ）とＶΔ（Ａ／Ｆ）を一定に保持する場合と比
べて大幅に低下する。 なお、冷却水温Ｔｗと排気温度
Ｔｅが上昇するにつれて、許容幅ＶΔ（Ａ／Ｆ）は小さ
くなり、やがて通常の空燃比フィードバック制御に移行
する。
りリッチ側に設定されているため、三元触媒２１のＮＯ
ｘ還元能力は向上するが、そのままでは三元触媒２２の
ＨＣやＣＯの酸化能力が低下してしまう。しかしなが
ら、このように実空燃比Ｖ（Ａ／Ｆ）を目標空燃比Ｖｔ
（Ａ／Ｆ）を中心として大きくさせることにより、ＨＣ
やＣＯの酸化能力を損なわずに、ＮＯｘの還元能力を高
めることが可能となる。その結果、図６（ｃ）に示すよ
うに、三元触媒２２の出口におけるＮＯｘ濃度はＶｔ
（Ａ／Ｆ）とＶΔ（Ａ／Ｆ）を一定に保持する場合と比
べて大幅に低下する。 なお、冷却水温Ｔｗと排気温度
Ｔｅが上昇するにつれて、許容幅ＶΔ（Ａ／Ｆ）は小さ
くなり、やがて通常の空燃比フィードバック制御に移行
する。
【００４５】以上の実施例において、図３のステップ１
０８〜１１２が空燃比のフィードバック制御手段を、ス
テップ１０４がリーンＮＯｘ触媒２１の活性度を検出す
る手段を、ステップ１０５と１０７がリーンＮＯｘ触媒
の活性度が高い場合に振幅を大きく設定する手段をそれ
ぞれ構成する。
０８〜１１２が空燃比のフィードバック制御手段を、ス
テップ１０４がリーンＮＯｘ触媒２１の活性度を検出す
る手段を、ステップ１０５と１０７がリーンＮＯｘ触媒
の活性度が高い場合に振幅を大きく設定する手段をそれ
ぞれ構成する。
【００４６】次に図７のフローチャートによりこの発明
の第２の実施例を説明する。
の第２の実施例を説明する。
【００４７】ここでは、第１の実施例の広域空燃比セン
サ２０に代えて理論空燃比を境に出力電圧ＶＯ2を急変
させるＯ2センサを使用するとともに、エンジンの累積
運転時間の検出手段として運転時間タイマを設ける。な
お、Ｏ2センサは広域空燃比センサとは逆にリッチ側で
出力電圧を上昇させる。
サ２０に代えて理論空燃比を境に出力電圧ＶＯ2を急変
させるＯ2センサを使用するとともに、エンジンの累積
運転時間の検出手段として運転時間タイマを設ける。な
お、Ｏ2センサは広域空燃比センサとは逆にリッチ側で
出力電圧を上昇させる。
【００４８】この制御も一定時間ごとに行われ、１制御
サイクルごとにタイムＴｎに制御間隔ΔＴを加えること
で、運転時間タイマを構成する（ステップ２０４）。こ
のタイムＴｎはエンジンが停止や再始動してもリセット
されず、常に累積値としてコントロールユニット５内の
不揮発メモリに記憶される。
サイクルごとにタイムＴｎに制御間隔ΔＴを加えること
で、運転時間タイマを構成する（ステップ２０４）。こ
のタイムＴｎはエンジンが停止や再始動してもリセット
されず、常に累積値としてコントロールユニット５内の
不揮発メモリに記憶される。
【００４９】そして、このタイムＴｎが１００時間に達
したかどうかを判定し（ステップ２０８）、その結果に
応じて空燃比フィードバック制御の振幅を修正する。こ
れは、運転累積時間によってリーンＮＯｘ触媒の活性度
が変化するからであり、Ｔｎが１００時間未満の場合は
１００時間以上の場合に比べて三元触媒２２に対する影
響度が大きい。
したかどうかを判定し（ステップ２０８）、その結果に
応じて空燃比フィードバック制御の振幅を修正する。こ
れは、運転累積時間によってリーンＮＯｘ触媒の活性度
が変化するからであり、Ｔｎが１００時間未満の場合は
１００時間以上の場合に比べて三元触媒２２に対する影
響度が大きい。
【００５０】したがって、Ｔｎが１００時間を越えてい
る場合にはスライスレベルＳＬの許容幅ΔＳＬを標準値
（たとえば空燃比換算で±０．３）に設定し（ステップ
２１０）、１００時間未満の場合には許容幅ΔＳＬを標
準値より大きな値（例えば空燃比換算で±０．５）に設
定する（ステップ２０９）。他の構成は第１の実施例と
同様である。
る場合にはスライスレベルＳＬの許容幅ΔＳＬを標準値
（たとえば空燃比換算で±０．３）に設定し（ステップ
２１０）、１００時間未満の場合には許容幅ΔＳＬを標
準値より大きな値（例えば空燃比換算で±０．５）に設
定する（ステップ２０９）。他の構成は第１の実施例と
同様である。
【００５１】この実施例においては運転累積時間がリー
ンＮＯｘ触媒の活性度に及ぼす影響を排除することがで
きる。
ンＮＯｘ触媒の活性度に及ぼす影響を排除することがで
きる。
【００５２】図８にこの発明の第３の実施例を示す。
【００５３】ここでは、前記第２の実施例と同様のＯ2
センサを使用するとともに、排気温度センサ２５の検出
するリーンＮＯｘ触媒２１の入口排気温度Ｔｅに応じて
許容幅ΔＳＬを決定する。このために、コントロールユ
ニット５には図９に示す内容のテーブルがあらかじめ格
納され、ステップにおいてこのテーブルを参照して、許
容幅ΔＳＬを決定する。他の構成は第２の実施例と同様
である。
センサを使用するとともに、排気温度センサ２５の検出
するリーンＮＯｘ触媒２１の入口排気温度Ｔｅに応じて
許容幅ΔＳＬを決定する。このために、コントロールユ
ニット５には図９に示す内容のテーブルがあらかじめ格
納され、ステップにおいてこのテーブルを参照して、許
容幅ΔＳＬを決定する。他の構成は第２の実施例と同様
である。
【００５４】この実施例では、累積運転時間が１００時
間未満の場合に排気温度Ｔｅに応じて許容幅ΔＳＬが決
定されるので、第２の実施例と比較して三元触媒２２の
排気浄化性能をさらに高めることができる。
間未満の場合に排気温度Ｔｅに応じて許容幅ΔＳＬが決
定されるので、第２の実施例と比較して三元触媒２２の
排気浄化性能をさらに高めることができる。
【００５５】
【発明の効果】以上のように請求項１の発明は、リーン
ＮＯｘ触媒の活性度に応じて空燃比フィードバック制御
の振幅を変化させるようにしたので、希薄燃焼機関を理
論空燃比付近で運転する場合にリーンＮＯｘ触媒が三元
触媒に及ぼす影響を補償して、三元触媒のＮＯｘ浄化能
力をＨＣやＣＯの浄化能力を損なわずに良好に保つこと
ができる。
ＮＯｘ触媒の活性度に応じて空燃比フィードバック制御
の振幅を変化させるようにしたので、希薄燃焼機関を理
論空燃比付近で運転する場合にリーンＮＯｘ触媒が三元
触媒に及ぼす影響を補償して、三元触媒のＮＯｘ浄化能
力をＨＣやＣＯの浄化能力を損なわずに良好に保つこと
ができる。
【００５６】請求項２の発明は、機関の排気温度からリ
ーンＮＯｘ触媒の活性度を検出するので、リーンＮＯｘ
触媒の活性度を簡易に検出することができる。
ーンＮＯｘ触媒の活性度を検出するので、リーンＮＯｘ
触媒の活性度を簡易に検出することができる。
【００５７】請求項３の発明は、機関の冷却水温からリ
ーンＮＯｘ触媒の活性度を検出するので、リーンＮＯｘ
触媒の活性度を簡易に検出することができる。
ーンＮＯｘ触媒の活性度を検出するので、リーンＮＯｘ
触媒の活性度を簡易に検出することができる。
【００５８】請求項４の発明は、機関の吸入空気量から
リーンＮＯｘ触媒の活性度を検出するので、リーンＮＯ
ｘ触媒の活性度を簡易に検出することができる。
リーンＮＯｘ触媒の活性度を検出するので、リーンＮＯ
ｘ触媒の活性度を簡易に検出することができる。
【００５９】請求項５の発明は、機関の運転累積時間か
らリーンＮＯｘ触媒の活性度を検出するので、リーンＮ
Ｏｘ触媒の活性度を簡易に検出することができる。
らリーンＮＯｘ触媒の活性度を検出するので、リーンＮ
Ｏｘ触媒の活性度を簡易に検出することができる。
【００６０】請求項６の発明は、リーンＮＯｘ触媒層の
活性度に応じて空燃比フィードバック制御の振幅を変化
させるようにしたので、希薄燃焼機関を理論空燃比付近
で運転する場合にリーンＮＯｘ触媒層が三元触媒層に及
ぼす影響を補償して、三元触媒層のＮＯｘ浄化能力をＨ
ＣやＣＯの浄化能力を損なわずに良好に保つことができ
る。
活性度に応じて空燃比フィードバック制御の振幅を変化
させるようにしたので、希薄燃焼機関を理論空燃比付近
で運転する場合にリーンＮＯｘ触媒層が三元触媒層に及
ぼす影響を補償して、三元触媒層のＮＯｘ浄化能力をＨ
ＣやＣＯの浄化能力を損なわずに良好に保つことができ
る。
【図１】請求項１の発明の構成を示すクレーム対応図で
ある。
ある。
【図２】この発明の第１の実施例の構成図である。
【図３】同じく空燃比の制御プロセスを示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図４】同じく、許容幅ＶΔ（Ａ／Ｆ）の特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図５】同じく無効パルス幅Ｔｓとバッテリ電圧Ｖｂの
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図６】同じく、目標空燃比、許容幅、ＮＯｘ濃度、冷
却水温及び廃棄温度の関係を示すグラフである。
却水温及び廃棄温度の関係を示すグラフである。
【図７】この発明の第２の実施例による空燃比の制御プ
ロセスを示すフローチャートである。
ロセスを示すフローチャートである。
【図８】この発明の第３の実施例による空燃比の制御プ
ロセスを示すフローチャートである。
ロセスを示すフローチャートである。
【図９】排気温度とスライスレベルの許容幅ΔＳＬとの
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図１０】請求項６の発明の構成を示すクレーム対応図
である。
である。
１ エンジン
２ エアフローメータ
３ クランク角センサ
５ コントロールユニット
６ 燃料噴射弁
８ 水温センサ
１１ 排気通路
１２ 吸気通路
２０ 広域空燃比センサ
２１ リーンＮＯｘ触媒
２２ 三元触媒
２３ スロットル開度センサ
２４ バッテリ
２５ 排気温度センサ
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１２ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１２Ｑ
３１２Ｒ
３６６ ３６６Ｆ
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02D 41/14 310
F01N 3/24 ZAB
F01N 3/28 ZAB
F02D 45/00 312
F02D 45/00 366
Claims (6)
- 【請求項１】 炭化水素と一酸化炭素と窒素酸化物とを
転換する三元触媒と、三元触媒の上流においてリーン雰
囲気中で窒素酸化物を転換するリーンＮＯｘ触媒とを排
気通路に設け、実空燃比を検出する手段と、検出した実
空燃比に基づき空燃比を目標空燃比を中心とする所定の
振幅範囲にフィードバック制御する手段とを備えた希薄
燃焼機関の空燃比制御装置において、リーンＮＯｘ触媒
の活性度を検出する手段と、理論空燃比近において前記
リーンＮＯｘ触媒の活性度が高い場合に前記振幅を大き
く設定する手段とを備えたことを特徴とする希薄燃焼機
関の空燃比制御装置。 - 【請求項２】 活性度の検出手段が機関の排気温度の検
出手段である請求項１に記載の希薄燃焼機関の空燃比制
御装置。 - 【請求項３】 活性度の検出手段が機関の冷却水温の検
出手段である請求項１に記載の希薄燃焼機関の空燃比制
御装置。 - 【請求項４】 活性度の検出手段が機関の吸入空気量の
検出手段である請求項１に記載の希薄燃焼機関の空燃比
制御装置。 - 【請求項５】 活性度の検出手段が機関の運転累積時間
の検出手段である請求項１に記載の希薄燃焼機関の空燃
比制御装置。 - 【請求項６】 炭化水素と一酸化炭素と窒素酸化物とを
転換する三元触媒層と、三元触媒層の表層側においてリ
ーン雰囲気中で窒素酸化物を転換するリーンＮＯｘ触媒
層とからなる触媒を排気通路に設け、実空燃比を検出す
る手段と、検出した実空燃比に基づき空燃比を目標空燃
比を中心とする所定の振幅範囲にフィードバック制御す
る手段とを備えた希薄燃焼機関の空燃比制御装置におい
て、リーンＮＯｘ触媒の活性度を検出する手段と、理論
空燃比近において前記リーンＮＯｘ触媒の活性度が高い
場合に前記振幅を大きく設定する手段とを備えたことを
特徴とする希薄燃焼機関の空燃比制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19979794A JP3470405B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 希薄燃焼機関の空燃比制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19979794A JP3470405B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 希薄燃焼機関の空燃比制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0861119A JPH0861119A (ja) | 1996-03-05 |
| JP3470405B2 true JP3470405B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=16413787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19979794A Expired - Fee Related JP3470405B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 希薄燃焼機関の空燃比制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3470405B2 (ja) |
-
1994
- 1994-08-24 JP JP19979794A patent/JP3470405B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0861119A (ja) | 1996-03-05 |
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