JP3536764B2 - Engine exhaust purification device - Google Patents

Engine exhaust purification device

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JP3536764B2
JP3536764B2 JP2000035473A JP2000035473A JP3536764B2 JP 3536764 B2 JP3536764 B2 JP 3536764B2 JP 2000035473 A JP2000035473 A JP 2000035473A JP 2000035473 A JP2000035473 A JP 2000035473A JP 3536764 B2 JP3536764 B2 JP 3536764B2
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catalyst
oxygen
low
fuel ratio
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正揮 古賀
立男 佐藤
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0295Control according to the amount of oxygen that is stored on the exhaust gas treating apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0814Oxygen storage amount

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、触媒を備えたエンジン
の排気浄化装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an engine having a catalyst.

【0002】[0002]

【従来の技術】三元触媒に吸収されている酸素量(以
下、「酸素ストレージ量」)をエンジンの吸入空気量と
触媒に流入する排気の空燃比に基づき推定演算し、触媒
の酸素ストレージ量が一定となるようにエンジンの空燃
比制御を行う技術が知られている(特開平9-228873
号)。
2. Description of the Related Art The amount of oxygen absorbed in a three-way catalyst (hereinafter referred to as "oxygen storage amount") is estimated and calculated based on the amount of intake air of an engine and the air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the catalyst. A technique for controlling the air-fuel ratio of an engine so that the pressure becomes constant is known (JP-A-9-228873).
issue).

【0003】三元触媒のNOx、CO、HCの転換効率
を最大に維持するためには触媒雰囲気を理論空燃比にす
る必要があるが、触媒の酸素ストレージ量を一定に保っ
ておくことで、触媒に流入する排気がリーン側にずれて
いるときは排気中の酸素が触媒に吸収され、リッチ側に
ずれているときは触媒に吸収されている酸素が放出され
るので、触媒雰囲気を実質的に理論空燃比に保つことが
できる。
[0003] In order to maintain the conversion efficiency of NOx, CO and HC of the three-way catalyst to the maximum, it is necessary to set the catalyst atmosphere to the stoichiometric air-fuel ratio, but by keeping the oxygen storage amount of the catalyst constant, When the exhaust gas flowing into the catalyst is shifted to the lean side, oxygen in the exhaust gas is absorbed by the catalyst, and when the exhaust gas is shifted to the rich side, the oxygen absorbed by the catalyst is released. At the stoichiometric air-fuel ratio.

【0004】したがって、このような制御を行う排気浄
化装置においては、触媒の転換効率を高く保つために酸
素ストレージ量の正確な演算が要求される。
[0004] Therefore, in an exhaust gas purifying apparatus that performs such control, an accurate calculation of the oxygen storage amount is required in order to keep the conversion efficiency of the catalyst high.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとしている問題点】しかしながら、
従来の演算方法では触媒の酸素ストレージ量を正確に演
算することが難しいという問題があった。
[Problems to be solved by the invention]
The conventional calculation method has a problem that it is difficult to accurately calculate the oxygen storage amount of the catalyst.

【0006】これは実際の酸素ストレージ特性が、触媒
の貴金属に高速で吸収/放出される特性と、触媒のセリ
ア等の酸素ストレージ材に低速で吸収/放出される特性
とに分かれているにも係らず、従来はこの点を考慮せ
ず、酸素ストレージ量を1つのパラメータで表現してい
たことによる。
[0006] This is because the actual oxygen storage characteristics are divided into the characteristics of being rapidly absorbed / released by the noble metal of the catalyst and the characteristics of being slowly absorbed / released by the oxygen storage material such as ceria of the catalyst. Regardless, conventionally, this point is not considered, and the oxygen storage amount is represented by one parameter.

【0007】そこで、本出願人により、酸素ストレージ
量を実際の特性に合わせて高速成分と低速成分で分けて
演算することで、酸素ストレージ量の演算精度を向上さ
せる技術が提案されている(特願2000-34046号)。さら
に、触媒雰囲気の修正が主として酸素の吸収放出速度の
速い高速成分によって行われると考えられることから、
例えば高速成分がその最大容量の半分となるようにエン
ジンの空燃比を制御することで触媒の転換効率を高く保
つ技術も提案されている。
Therefore, the present applicant has proposed a technique for improving the calculation accuracy of the oxygen storage amount by calculating the oxygen storage amount separately for the high-speed component and the low-speed component in accordance with the actual characteristics. No. 2000-34046). Further, since it is considered that the modification of the catalyst atmosphere is mainly performed by a high-speed component having a high oxygen absorption and release rate,
For example, a technique has been proposed in which the conversion efficiency of the catalyst is kept high by controlling the air-fuel ratio of the engine so that the high-speed component becomes half of its maximum capacity.

【0008】しかし、触媒に流入する排気の空燃比に変
動が生じた場合、触媒雰囲気における空燃比を目標値、
例えば理論空燃比に保つことができる能力がリッチ側と
リーン側とで異なってしまうという問題が生じる。
However, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst fluctuates, the air-fuel ratio in the catalyst atmosphere is set to a target value,
For example, there is a problem that the ability to maintain the stoichiometric air-fuel ratio differs between the rich side and the lean side.

【0009】すなわち、酸素の吸収側は低速成分の酸素
吸収速度が遅いので、外乱などの影響で例えば空燃比に
リーンスパイクが生じた場合、吸収可能な最大酸素量は
高速成分の最大容量の半分までしかない。一方、酸素の
放出側は低速成分からも比較的速い速度で酸素が放出さ
れるので、空燃比にリッチスパイクが生じた場合に放出
可能な酸素量は高速成分にそのときの低速成分を加えた
量となる。
That is, since the oxygen absorption speed of the low-speed component is low on the oxygen absorption side, when a lean spike occurs in the air-fuel ratio due to disturbance or the like, the maximum amount of oxygen that can be absorbed is half the maximum capacity of the high-speed component. Only up to On the other hand, since the oxygen release side releases oxygen at a relatively high speed from the low-speed component, the amount of oxygen that can be released when a rich spike occurs in the air-fuel ratio is obtained by adding the low-speed component to the high-speed component Amount.

【0010】そのため、排気がリーン側にずれたときに
触媒雰囲気を目標空燃比に保つことができる能力は、リ
ッチ側にずれたときに触媒雰囲気を目標空燃比に保持で
きる能力よりも低くなり、リッチ側と同程度のずれがリ
ーン側で生じても触媒でこれを吸収することができない
場合が生じてしまう。安定した転換効率を確保するため
には、触媒に流入する排気の空燃比がリーン側にずれて
も触媒雰囲気を目標空燃比に保てるようにする必要があ
る。
Therefore, the ability to maintain the catalyst atmosphere at the target air-fuel ratio when the exhaust gas shifts to the lean side is lower than the ability to maintain the catalyst atmosphere at the target air-fuel ratio when the exhaust gas shifts to the rich side. Even if the same deviation as that on the rich side occurs on the lean side, the catalyst may not be able to absorb it. In order to ensure stable conversion efficiency, it is necessary to maintain the catalyst atmosphere at the target air-fuel ratio even if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst shifts to the lean side.

【0011】本発明は、かかる技術的課題を鑑みてなさ
れたものであり、触媒の酸素ストレージ量に基づき空燃
比を制御する排気浄化装置において、安定した触媒の転
換効率を確保することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above technical problems, and has as its object to secure stable catalyst conversion efficiency in an exhaust gas purification device that controls an air-fuel ratio based on the oxygen storage amount of a catalyst. I do.

【0012】[0012]

【問題点を解決するための手段】第1の発明は、エンジ
ンの排気浄化装置において、排気管に設けられた触媒
と、触媒に流入する排気の特性を検出する手段と、検出
された排気特性に基づき、触媒の酸素ストレージ量を吸
収速度が速い高速成分と吸収速度が高速成分よりも遅い
低速成分とに分けて演算する酸素ストレージ量演算手段
と、演算された低速成分に応じて高速成分の目標値を設
定する手段と、演算された高速成分に基づき、触媒の酸
素ストレージ量の高速成分が目標値となるようにエンジ
ンの空燃比を制御する空燃比制御手段とを備えたことを
特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purifying apparatus for an engine, comprising: a catalyst provided in an exhaust pipe; a means for detecting characteristics of exhaust gas flowing into the catalyst; Oxygen storage amount calculating means for calculating the oxygen storage amount of the catalyst into a high-speed component having a high absorption rate and a low-speed component having a lower absorption speed than the high-speed component. Means for setting a target value, and air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the engine based on the calculated high-speed component such that the high-speed component of the oxygen storage amount of the catalyst becomes the target value. To do.

【0013】第2の発明は、第1の発明において、高速
成分の目標値を設定する手段が、演算された低速成分が
多いほど高速成分の目標値を小さく設定することを特徴
とするものである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the means for setting the target value of the high-speed component sets the target value of the high-speed component to be smaller as the calculated low-speed component increases. is there.

【0014】[0014]

【作用及び効果】したがって、この発明に係る排気浄化
装置では、触媒に流入する排気の特性(例えば、排気空
燃比)に基づき触媒の酸素ストレージ量が演算される
が、実際の酸素ストレージ特性が触媒の貴金属に高速で
吸収/放出される特性と、触媒のセリア等の酸素ストレ
ージ材に低速で吸収/放出される特性とに分かれること
から、酸素ストレージ量はこの特性に合わせて高速成分
と低速成分とに分けて演算される。そして演算された高
速成分に基づき酸素ストレージ量の高速成分が目標値と
なるようにエンジンの空燃比が制御され、触媒の転換効
率が高く維持されるようにする。
Therefore, in the exhaust gas purifying apparatus according to the present invention, the oxygen storage amount of the catalyst is calculated based on the characteristics of the exhaust gas flowing into the catalyst (for example, the exhaust air-fuel ratio). The characteristics of oxygen storage are divided into the characteristics that are absorbed / released at high speed by noble metals and the characteristics that are absorbed / released at low speed by oxygen storage material such as ceria of the catalyst. Is calculated separately. The air-fuel ratio of the engine is controlled such that the high-speed component of the oxygen storage amount becomes the target value based on the calculated high-speed component, so that the conversion efficiency of the catalyst is maintained at a high level.

【0015】ここで流入する排気がリーン側に変動した
とき触媒雰囲気の修正は、低速成分の酸素吸収速度が高
速成分に比べて遅いことから主に高速成分によって行わ
れるが、流入する排気がリッチのときの触媒雰囲気の修
正は、低速成分からも比較的速い速度で酸素が放出され
ることから高速成分と低速成分の両方によって行われ
る。
When the inflowing exhaust gas fluctuates to the lean side, the catalyst atmosphere is corrected mainly by the high-speed component because the oxygen absorption speed of the low-speed component is lower than that of the high-speed component. The correction of the catalyst atmosphere in the case of (1) is performed by both the high-speed component and the low-speed component since oxygen is released from the low-speed component at a relatively high speed.

【0016】そのため、触媒雰囲気の修正に利用可能な
酸素吸収量と酸素放出量が等しくならず、触媒雰囲気を
目標空燃比に保持できる能力はリーン側に変動した場合
の方がリッチ側に変動した場合よりも低くなってしま
う。
As a result, the amount of oxygen absorbed and the amount of oxygen released that can be used for correcting the catalyst atmosphere are not equal, and the ability to maintain the catalyst atmosphere at the target air-fuel ratio fluctuates toward the rich side when it fluctuates toward the lean side. It will be lower than the case.

【0017】しかしながら、本発明によれば、上記低速
成分が触媒雰囲気を目標空燃比に保持する能力に与える
影響を考慮し、低速成分に応じて高速成分の目標値が設
定される。例えば、高速成分の目標値は低速成分が多く
なるほど小さな値に設定される。
However, according to the present invention, the target value of the high-speed component is set according to the low-speed component in consideration of the influence of the low-speed component on the ability to maintain the catalyst atmosphere at the target air-fuel ratio. For example, the target value of the high-speed component is set to a smaller value as the low-speed component increases.

【0018】これによって触媒雰囲気を目標空燃比に保
持できる能力をリッチ側とリーン側とで同様に与えるこ
とができるので、所定範囲内に収まる空燃比のずれであ
ればリッチ側、リーン側どちらにずれたとしても吸収で
き、触媒の転換効率を安定化させることができる。
With this, the ability to maintain the catalyst atmosphere at the target air-fuel ratio can be similarly provided between the rich side and the lean side. Therefore, if the air-fuel ratio is within a predetermined range, either the rich side or the lean side is provided. Even if it deviates, it can be absorbed and the conversion efficiency of the catalyst can be stabilized.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき本発明の
実施の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0020】図1は、本発明が適用される排気浄化装置
の概略構成を示し、火花点火式エンジン1の排気浄化装
置は、排気管2に設けられた触媒3と、フロントA/F
センサ4と、リアO2センサ5と、コントローラ6とを
備える。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an exhaust gas purifying apparatus to which the present invention is applied. The exhaust gas purifying apparatus of a spark ignition type engine 1 includes a catalyst 3 provided in an exhaust pipe 2 and a front A / F.
A sensor 4, a rear O 2 sensor 5, and a controller 6 are provided.

【0021】エンジン1の吸気管7には、運転者のアク
セル操作と独立して制御可能な電子制御式スロットル弁
8と、スロットル弁8によって調整された吸入空気量を
検出するエアフローメータ9とが設けられている。な
お、スロットル弁としては、アクセル操作に直接連動し
て開閉するものであっても良い。また、エンジン1に
は、エンジン回転数を検出するクランク角センサ12が
設けられている。
An intake pipe 7 of the engine 1 has an electronically controlled throttle valve 8 which can be controlled independently of the accelerator operation of the driver, and an air flow meter 9 which detects an intake air amount adjusted by the throttle valve 8. Is provided. The throttle valve may be one that opens and closes in direct association with the accelerator operation. Further, the engine 1 is provided with a crank angle sensor 12 for detecting the engine speed.

【0022】触媒3はいわゆる三元触媒であり、触媒雰
囲気が理論空燃比のときにNOx、HC及びCOを最大
効率で浄化する。触媒3は触媒担体がセリア等の酸素ス
トレージ材で被覆されており、流入する排気の空燃比に
応じて酸素の吸収あるいは放出を行う機能(以下、「酸
素ストレージ機能」)を有している。
The catalyst 3 is a so-called three-way catalyst, and purifies NOx, HC and CO with maximum efficiency when the catalyst atmosphere is at a stoichiometric air-fuel ratio. The catalyst 3 has a catalyst carrier covered with an oxygen storage material such as ceria, and has a function of absorbing or releasing oxygen according to the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas (hereinafter, “oxygen storage function”).

【0023】ここで触媒3の酸素ストレージ量は、触媒
3の貴金属(Pt、Rh、Pd等)に吸収/放出される
高速成分HO2と、触媒3の酸素ストレージ材に吸収/放
出される低速成分LO2とに分けることができる。低速成
分LO2は高速成分HO2に比べて多くの酸素を吸収/放出す
ることができるが、その吸収/放出速度は高速成分HO2
に比べて遅いという特性を有している。
Here, the oxygen storage amount of the catalyst 3 is determined by the high-speed component HO2 absorbed / released by the noble metal (Pt, Rh, Pd, etc.) of the catalyst 3 and the low-speed component absorbed / released by the oxygen storage material of the catalyst 3 It can be divided into LO2. The low-speed component LO2 can absorb / release more oxygen than the high-speed component HO2, but the absorption / release speed is high-speed component HO2.
It has the characteristic that it is slower than.

【0024】さらに、これら高速成分HO2及び低速成分L
O2は、 − 酸素吸収時は、高速成分HO2に優先して酸素が吸収さ
れ、高速成分HO2が最大容量HO2MAXに達して酸素を吸収
しきれない状態になったら低速成分LO2に酸素が吸収さ
れ始める。
Further, the high speed component HO2 and the low speed component L
O2:-When oxygen is absorbed, oxygen is absorbed in preference to the high-speed component HO2, and when the high-speed component HO2 reaches the maximum capacity HO2MAX and becomes unable to absorb oxygen, oxygen starts to be absorbed by the low-speed component LO2 .

【0025】− 酸素放出時は、高速成分HO2に対する低
速成分LO2の比(LO2/HO2)が所定値未満の場合、すな
わち高速成分が比較的多い場合は高速成分HO2から優先
して酸素が放出されるが、高速成分HO2に対する低速成
分LO2の比が所定値以上の場合は高速成分HO2に対する低
速成分LO2の比が変化しないよう高速成分HO2及び低速成
分LO2の両方から酸素が放出される。という特性を有し
ている。
When releasing oxygen, if the ratio of the low-speed component LO2 to the high-speed component HO2 (LO2 / HO2) is less than a predetermined value, that is, if the high-speed component is relatively large, oxygen is released from the high-speed component HO2 with priority. However, when the ratio of the low speed component LO2 to the high speed component HO2 is equal to or greater than a predetermined value, oxygen is released from both the high speed component HO2 and the low speed component LO2 so that the ratio of the low speed component LO2 to the high speed component HO2 does not change. It has the characteristic of.

【0026】触媒3の上流に設けられたフロントA/F
センサ4は触媒3に流入する排気の空燃比をリニアに検
出し、触媒3の下流に設けられたリアO2センサ5は触
媒3下流の酸素濃度を理論空燃比に対して反転的に検出
する。ここでは、触媒3の下流に安価なO2センサを設
けているが、リニアに空燃比を検出できるA/Fセンサ
を設けても良い。
A front A / F provided upstream of the catalyst 3
The sensor 4 linearly detects the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 3, and the rear O 2 sensor 5 provided downstream of the catalyst 3 detects the oxygen concentration downstream of the catalyst 3 in reverse to the stoichiometric air-fuel ratio. . Here, an inexpensive O 2 sensor is provided downstream of the catalyst 3, but an A / F sensor that can linearly detect the air-fuel ratio may be provided.

【0027】また、エンジン1には冷却水の温度を検出
する冷却水温センサ10が取り付けられており、検出さ
れた冷却水温はエンジン1の運転状態を判断するのに用
いられる他、触媒3の触媒温度を推定するのにも用いら
れる。
The engine 1 is provided with a cooling water temperature sensor 10 for detecting the temperature of the cooling water. The detected cooling water temperature is used for judging the operating state of the engine 1 and for detecting the temperature of the catalyst 3. Also used to estimate temperature.

【0028】コントローラ6はマイクロプロセッサ、R
AM、ROM、I/Oインターフェース等で構成され、
エアフローメータ9、フロントA/Fセンサ4及び冷却
水温センサ10の出力に基づき、触媒3の酸素ストレー
ジ量(高速成分HO2及び低速成分LO2)を演算する。
The controller 6 is a microprocessor, R
AM, ROM, I / O interface, etc.
The oxygen storage amounts (high-speed component HO2 and low-speed component LO2) of the catalyst 3 are calculated based on the outputs of the air flow meter 9, the front A / F sensor 4, and the coolant temperature sensor 10.

【0029】そして、コントローラ6は、演算した酸素
ストレージ量の高速成分HO2が目標値TGHO2よりも多いと
きはエンジン1の空燃比をリッチ側にシフトさせて高速
成分HO2を減少させ、逆に、目標値TGHO2よりも少ないと
きは空燃比をリーン側にシフトさせて高速成分HO2を増
大させ、酸素ストレージ量の高速成分HO2が目標値TGHO2
となるようにする。
When the calculated high-speed component HO2 of the oxygen storage amount is larger than the target value TGHO2, the controller 6 shifts the air-fuel ratio of the engine 1 to the rich side to reduce the high-speed component HO2. When the value is smaller than the value TGHO2, the air-fuel ratio is shifted to the lean side to increase the high-speed component HO2, and the high-speed component HO2 of the oxygen storage amount becomes the target value TGHO2.
So that

【0030】さらに、演算誤差により演算される酸素ス
トレージ量と実際の酸素ストレージ量との間にずれが生
じるが、コントローラ6は触媒3下流の酸素濃度に基づ
き所定のタイミングで酸素ストレージ量のリセットを行
い、実際の酸素ストレージ量とのずれを修正する。
Further, a difference occurs between the calculated oxygen storage amount and the actual oxygen storage amount due to the calculation error. However, the controller 6 resets the oxygen storage amount at a predetermined timing based on the oxygen concentration downstream of the catalyst 3. To correct the deviation from the actual oxygen storage amount.

【0031】具体的には、リアO2センサ5がリーン判
定した場合は、少なくとも高速成分HO2は最大となって
いると判断し、高速成分HO2を最大容量にリセットす
る。また、リアO2センサ5がリッチ判定した場合は、
高速成分HO2のみならず低速成分LO2からの酸素放出も行
われなくなっていることから、低速成分HO2及び高速成
分LO2を最小容量にリセットする。
Specifically, when the rear O 2 sensor 5 makes a lean determination, it is determined that at least the high-speed component HO2 is the maximum, and the high-speed component HO2 is reset to the maximum capacity. When the rear O 2 sensor 5 makes a rich determination,
Since oxygen is not released from the low-speed component LO2 as well as the high-speed component HO2, the low-speed component HO2 and the high-speed component LO2 are reset to the minimum capacity.

【0032】以下、コントローラ6が行う制御について
詳しく説明する。
Hereinafter, the control performed by the controller 6 will be described in detail.

【0033】ここではまず、酸素ストレージ量の演算に
ついて説明し、その後で、酸素ストレージ量のリセッ
ト、酸素ストレージ量に基づくエンジン1の空燃比制御
について説明する。
Here, the calculation of the oxygen storage amount will be described first, and then the resetting of the oxygen storage amount and the air-fuel ratio control of the engine 1 based on the oxygen storage amount will be described.

【0034】図2は触媒3の酸素ストレージ量を演算す
るためのルーチンの内容を示し、コントローラ6におい
て所定時間毎に実行される。
FIG. 2 shows the contents of a routine for calculating the oxygen storage amount of the catalyst 3, which is executed by the controller 6 at predetermined intervals.

【0035】これによると、まず、エンジン1の各種運
転パラメータとして、代表的に、冷却水温センサ10、
クランク角センサ12、エアフローメータ9の出力が読
み込まれ、触媒3の温度TCATがそれらに基づき推定され
る(ステップS1、S2)。そして、推定された触媒温
度TCATと触媒活性温度TACToとを比較することによって
触媒3が活性化したか否かが判断される(ステップS
3)。
According to this, first, as the various operating parameters of the engine 1, typically, the cooling water temperature sensor 10,
The outputs of the crank angle sensor 12 and the air flow meter 9 are read, and the temperature TCAT of the catalyst 3 is estimated based on them (steps S1 and S2). Then, it is determined whether or not the catalyst 3 has been activated by comparing the estimated catalyst temperature TCAT with the catalyst activation temperature TACTo (step S).
3).

【0036】その結果、触媒活性温度TACToに達してい
ると判断された場合は触媒3の酸素ストレージ量の演算
を行うべくステップS4以降に進む。触媒活性温度TACT
oに達しないと判断された場合は、触媒3は酸素の吸収
/放出作用を行わないとして処理を終了する。
As a result, when it is determined that the catalyst activation temperature TACTo has been reached, the flow proceeds to step S4 to calculate the oxygen storage amount of the catalyst 3. Catalyst activation temperature TACT
If it is determined that o does not reach o, the catalyst 3 does not perform the oxygen absorbing / releasing action, and terminates the processing.

【0037】ステップS4では酸素過不足量O2INを演算
するためのサブルーチン(図3)が実行されて触媒3に
流入する排気中の酸素過不足量O2INが演算され、ステッ
プS5では酸素ストレージ量の高速成分の酸素放出率A
を演算するためのサブルーチン(図4)が実行され、高
速成分の酸素放出率Aが演算される。
In step S4, a subroutine (FIG. 3) for calculating the oxygen excess / deficiency O2IN is executed to calculate the oxygen excess / deficiency O2IN in the exhaust gas flowing into the catalyst 3, and in step S5, the oxygen storage amount is increased. Oxygen release rate A of component
Is executed, and the oxygen release rate A of the high-speed component is calculated.

【0038】さらに、ステップS6では酸素ストレージ
量の高速成分HO2を演算するためのサブルーチン(図
5)が実行され、酸素過不足量O2INと高速成分の酸素放
出率Aに基づき高速成分HO2及び高速成分HO2で吸収され
ずに低速成分LO2に溢れるオーバーフロー分OVERFLOWが
演算される。
Further, in step S6, a subroutine (FIG. 5) for calculating the high speed component HO2 of the oxygen storage amount is executed, and the high speed component HO2 and the high speed component are calculated based on the oxygen excess / deficiency amount O2IN and the oxygen release rate A of the high speed component. An overflow OVERFLOW is calculated which overflows into the low-speed component LO2 without being absorbed by HO2.

【0039】ステップS7では、ステップS6で演算さ
れたオーバーフロー分OVERFLOWに基づき触媒3に流入す
る排気中の酸素過不足量O2INが全て高速成分HO2で吸収
されたか否かを判断する。そして、酸素過不足量O2INが
高速成分で完全に吸収された場合(OVERFLOW=0)は処
理を終了するが、そうでない場合はステップS8へ進ん
で低速成分LO2を演算するためのサブルーチン(図6)
が実行され、高速成分HO2から溢れ出たオーバーフロー
分OVERFLOWに基づき低速成分LO2が演算される。
In step S7, it is determined based on the overflow amount OVERFLOW calculated in step S6 whether or not the oxygen excess / deficiency O2IN in the exhaust gas flowing into the catalyst 3 has been completely absorbed by the high speed component HO2. If the oxygen excess / deficiency amount O2IN has been completely absorbed by the high-speed component (OVERFLOW = 0), the process ends. If not, the process proceeds to step S8, where a subroutine for calculating the low-speed component LO2 (FIG. 6) )
Is executed, and the low-speed component LO2 is calculated based on the overflow OVERFLOW overflowing from the high-speed component HO2.

【0040】なお、ここでは触媒温度TCATをエンジン1
の冷却水温、エンジン負荷、エンジン回転数から推定す
るようにしているが、図1に示すように触媒3に温度セ
ンサ11を取付け、触媒3の温度を直接測定するように
してもよい。
In this case, the catalyst temperature TCAT is set to the engine 1
Although the temperature is estimated from the cooling water temperature, the engine load, and the engine speed, the temperature sensor 11 may be attached to the catalyst 3 as shown in FIG.

【0041】また、ステップS3で触媒温度TCATが活性
温度TACToよりも低いときは酸素ストレージ量を演算し
ないようにしているが、ステップS3を無くして、触媒
温度TCATの影響を高速成分の酸素放出率Aや後述する低
速成分の酸素吸収放出率Bに反映するようにしても良
い。
When the catalyst temperature TCAT is lower than the activation temperature TACTo in step S3, the calculation of the oxygen storage amount is not performed. However, step S3 is eliminated, and the influence of the catalyst temperature TCAT is reduced to the oxygen release rate of the high-speed component. It may be reflected in A or the oxygen absorption / release rate B of the low-speed component described later.

【0042】次に、ステップS4から6及びステップS
8で実行されるサブルーチンについて説明する。
Next, steps S4 to S6 and step S4
The subroutine executed in step 8 will be described.

【0043】図3は、触媒3に流入する排気の酸素過不
足量O2INを演算するためのサブルーチンの内容を示す。
このサブルーチンでは触媒3上流の空燃比とエンジン1
の吸入空気量に基づき触媒3に流入する排気の酸素過不
足量O2INが演算される。
FIG. 3 shows the contents of a subroutine for calculating the oxygen excess / deficiency O2IN of the exhaust gas flowing into the catalyst 3.
In this subroutine, the air-fuel ratio upstream of the catalyst 3 and the engine 1
The oxygen excess / deficiency amount O2IN of the exhaust gas flowing into the catalyst 3 is calculated based on the intake air amount.

【0044】これによると、まず、フロントA/Fセン
サ出力とエアフローメータ出力が読み込まれる(ステッ
プS11)。
According to this, first, the output of the front A / F sensor and the output of the air flow meter are read (step S11).

【0045】ステップS12では読み込まれたフロント
A/Fセンサ出力を所定の変換テーブルを用いて空燃比
に変換し、触媒3に流入する排気の過不足酸素濃度を演
算する。ここで過不足酸素濃度とは理論空燃比時の酸素
濃度を基準とした相対的な濃度で、排気が理論空燃比で
ゼロ、リッチで負、リーンで正の値をとる。
In step S12, the read output of the front A / F sensor is converted into an air-fuel ratio using a predetermined conversion table, and the excess / deficient oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the catalyst 3 is calculated. Here, the excess / deficiency oxygen concentration is a relative concentration based on the oxygen concentration at the stoichiometric air-fuel ratio, and the exhaust gas has a stoichiometric air-fuel ratio of zero, a rich negative value, and a lean positive value.

【0046】ステップS13ではエアフローメータ出力
を所定の変換テーブルを用いて吸入空気量に変換し、ス
テップS14ではステップS13で演算した吸入空気量
にステップS12で演算した過不足酸素濃度を乗じて触
媒3に流入する排気の過不足酸素量O2INを演算する。
In step S13, the output of the air flow meter is converted into an intake air amount using a predetermined conversion table. In step S14, the catalyst 3 is obtained by multiplying the intake air amount calculated in step S13 by the excess / deficient oxygen concentration calculated in step S12. Calculate the excess or deficiency oxygen amount O2IN of the exhaust gas flowing into the system.

【0047】過不足酸素濃度が上記特性を有することか
ら、過不足酸素量O2INは、触媒3に流入する排気が理論
空燃比のときゼロ、リッチのとき負、リーンのとき正の
値をとる。
Since the excess / deficient oxygen concentration has the above characteristics, the excess / deficient oxygen amount O2IN takes a value of zero when the exhaust gas flowing into the catalyst 3 has the stoichiometric air-fuel ratio, a negative value when the exhaust gas is rich, and a positive value when the exhaust gas is lean.

【0048】また、図4は、酸素ストレージ量の高速成
分の酸素放出率Aを演算するためのサブルーチンの内容
を示す。このサブルーチンでは高速成分HO2の酸素放出
速度が低速成分LO2の影響を受けることから、低速成分L
O2に応じて高速成分の酸素放出率Aが演算される。
FIG. 4 shows the contents of a subroutine for calculating the oxygen release rate A of the high-speed component of the oxygen storage amount. In this subroutine, since the oxygen release rate of the high-speed component HO2 is affected by the low-speed component LO2, the low-speed component L
The oxygen release rate A of the high-speed component is calculated according to O2.

【0049】これによると、まず、ステップS21で低
速成分の高速成分に対する比LO2/HO2が所定値ARより大
きいか否かが判断される。
According to this, first, in step S21, it is determined whether or not the ratio LO2 / HO2 of the low-speed component to the high-speed component is larger than a predetermined value AR.

【0050】判断の結果、比LO2/HO2が所定値ARより小
さいと判断された場合、すなわち、高速成分HO2が低速
成分LO2に対して比較的多い場合はステップS22へ進
み、高速成分HO2から酸素が優先して放出されるとして
高速成分の酸素放出率Aに1.0がセットされる。
If it is determined that the ratio LO2 / HO2 is smaller than the predetermined value AR, that is, if the high speed component HO2 is relatively larger than the low speed component LO2, the process proceeds to step S22, where the high speed component HO2 Is preferentially released, and the oxygen release rate A of the high-speed component is set to 1.0.

【0051】これに対し、比LO2/HO2が所定値ARよりも
大きいと判断された場合は、高速成分HO2に対する低速
成分LO2の比が変化しないよう高速成分HO2及び低速成分
LO2からも酸素が放出されるので、ステップS23へ進
んで高速成分の酸素放出率Aとして比LO2/HO2が変化しな
いような値が演算される。
On the other hand, if it is determined that the ratio LO2 / HO2 is larger than the predetermined value AR, the high-speed component HO2 and the low-speed component HO2 are controlled so that the ratio of the low-speed component LO2 to the high-speed component HO2 does not change.
Since oxygen is also released from LO2, the process proceeds to step S23 to calculate a value such that the ratio LO2 / HO2 does not change as the high-speed component oxygen release rate A.

【0052】また、図5は、酸素ストレージ量の高速成
分HO2を演算するためのサブルーチンの内容を示す。こ
のサブルーチンでは触媒3に流入する排気の酸素酸素過
不足量O2INと高速成分の酸素放出率Aに基づき高速成分H
O2の演算が行われる。
FIG. 5 shows the contents of a subroutine for calculating the high speed component HO2 of the oxygen storage amount. In this subroutine, the high-speed component H is determined based on the oxygen-oxygen excess / deficiency amount O2IN of the exhaust gas flowing into the catalyst 3 and the oxygen release rate A of the high-speed component.
The operation of O2 is performed.

【0053】これによると、まず、ステップS31では
酸素過不足量O2INの値に基づき高速成分HO2が酸素を吸
収する状態にあるか、あるいは酸素を放出する状態にあ
るかが判断される。
According to this, first, in step S31, it is determined based on the value of the oxygen excess / deficiency amount O2IN whether the high speed component HO2 is in a state of absorbing oxygen or in a state of releasing oxygen.

【0054】その結果、酸素過不足量O2INがゼロより大
きく、高速成分HO2が酸素を吸収する状態にあると判断
された場合はステップS32に進み、次式(1)、 HO2 = HO2z + O2IN ・・・・・(1) HO2z:高速成分HO2の前回値 により高速成分HO2が演算される。
As a result, if it is determined that the oxygen excess / deficiency amount O2IN is larger than zero and the high-speed component HO2 is in a state of absorbing oxygen, the process proceeds to step S32, and the following equation (1), HO2 = HO2z + O2IN · (1) HO2z: The high-speed component HO2 is calculated from the previous value of the high-speed component HO2.

【0055】一方、酸素過不足量O2INがゼロ以下の値
で、高速成分が酸素を放出す状態にあると判断された場
合はステップS33に進み、次式(2)、 HO2 = HO2z + O2IN × A ・・・・・(2) A:高速成分HO2の酸素放出率 により高速成分HO2が演算される。
On the other hand, if the oxygen excess / deficiency amount O2IN is a value equal to or less than zero and it is determined that the high-speed component is in a state of releasing oxygen, the process proceeds to step S33, and the following equation (2): HO2 = HO2z + O2IN × A: The high-speed component HO2 is calculated from the oxygen release rate of the high-speed component HO2.

【0056】このようにして高速成分HO2が演算された
ら、ステップS34、S35でその値が高速成分の最大
容量HO2MAXを超えていないか、あるいは最小容量HO2MIN
(=0)以下になっていないかが判断される。
After the high speed component HO2 is calculated in this manner, in steps S34 and S35, the value does not exceed the maximum capacity HO2MAX of the high speed component or the minimum capacity HO2MIN.
It is determined whether (= 0) or less.

【0057】そして、高速成分HO2が最大容量HO2MAX以
上になっている場合はステップS36に進み、高速成分
HO2に吸収されずに溢れ出るオーバーフロー分(過剰
量)OVERFLOWが次式(3)、 OVERFLOW = HO2 − HO2MAX ・・・・・(3) により演算され、さらに、高速成分HO2が最大容量HO2MA
Xに制限される。
If the high speed component HO2 is larger than the maximum capacity HO2MAX, the process proceeds to step S36, where the high speed component HO2 is
The overflow amount (excess amount) OVERFLOW overflowing without being absorbed by HO2 is calculated by the following equation (3), OVERFLOW = HO2-HO2MAX (3), and the high-speed component HO2 has the maximum capacity HO2MA.
Limited to X.

【0058】また、高速成分HO2が最小容量HO2MIN以下
になっている場合はステップS37に進み、高速成分HO
2に吸収されずに溢れ出るオーバーフロー分(不足量)O
VERFLOWが次式(4)、 OVERFLOW = HO2 − HO2MIN ・・・・・(4) により演算され、さらに、高速成分HO2が最小容量HO2MI
Nに制限される。なお、ここでは最小容量HO2MINとして
ゼロを与えているから、高速成分HO2を全て放出した状
態で不足する酸素量が負のオーバーフロー分として算出
されることになる。
If the high speed component HO2 is less than the minimum capacity HO2MIN, the process proceeds to step S37, where the high speed component HO2 is
Overflow (insufficient amount) that overflows without being absorbed by 2 O
VERFLOW is calculated by the following equation (4), OVERFLOW = HO2-HO2MIN (4), and the high-speed component HO2 has the minimum capacity HO2MI.
Limited to N. Here, since zero is given as the minimum capacity HO2MIN, the insufficient oxygen amount in a state where all the high-speed components HO2 are released is calculated as a negative overflow amount.

【0059】また、高速成分HO2が最大容量HO2MAXと最
小容量HO2MINの間にあるときは、触媒3に流入した排気
の酸素過不足量O2INは全て高速成分HO2に吸収されるの
で、オーバーフロー分OVERFLOWにはゼロが設定される。
When the high speed component HO2 is between the maximum volume HO2MAX and the minimum volume HO2MIN, the oxygen excess / deficiency O2IN of the exhaust gas flowing into the catalyst 3 is all absorbed by the high speed component HO2. Is set to zero.

【0060】ここで、高速成分HO2が最大容量HO2MAX以
上あるいは最小容量HO2MIN以下となって高速成分HO2か
ら溢れ出たオーバーフロー分OVERFLOWは低速成分LO2で
吸収あるいは放出される。
Here, the overflow component OVERFLOW overflowing from the high-speed component HO2 when the high-speed component HO2 is equal to or more than the maximum capacity HO2MAX or equal to or less than the minimum capacity HO2MIN is absorbed or released by the low-speed component LO2.

【0061】また、図6は酸素ストレージ量の低速成分
LO2を演算するためのサブルーチンの内容を示す。この
サブルーチンでは高速成分HO2から溢れ出たオーバーフ
ロー分OVERFLOWに基づき低速成分LO2が演算される。
FIG. 6 shows a low-speed component of the oxygen storage amount.
Shows the contents of the subroutine for calculating LO2. In this subroutine, the low-speed component LO2 is calculated based on the overflow OVERFLOW overflowing from the high-speed component HO2.

【0062】これによると、ステップS41では低速成
分LO2が次式(5)、 LO2 = LO2z + OVERFLOW × B ・・・・・(5) LO2z:低速成分LO2の前回値 B:低速成分の酸素吸収放出率 により演算される。ここで低速成分の酸素吸収放出率B
は1以下の正の値に設定されるが、実際には吸収と放出
で異なる特性を有し、また、実際の吸収放出率は触媒温
度TCAT、低速成分LO2等の影響を受けるので、吸収率と
放出率をそれぞれ分離して可変に設定するようにしても
良い。その場合、オーバーフロー分OVERFLOWが正である
とき、酸素が過剰であり、このときの酸素吸収率Bは、
例えば、触媒温度TCATが高いほど、また低速成分LO2が
小さいほど大きな値に設定される。また、オーバーフロ
ー分OVERFLOWが負であるとき、酸素が不足しており、こ
のときの酸素放出率Bは、例えば、触媒温度TCATが高い
ほど、また、低速成分LO2が大きいほど大きな値に設定
される。
According to this, in step S41, the low-speed component LO2 is calculated by the following equation (5): LO2 = LO2z + OVERFLOW × B (5) LO2z: the previous value of the low-speed component LO2 B: oxygen absorption of the low-speed component It is calculated by the emission rate. Where the oxygen absorption and release rate of the slow component B
Is set to a positive value of 1 or less, but in fact, it has different characteristics for absorption and release, and the actual absorption and release rate is affected by the catalyst temperature TCAT, low-speed component LO2, etc. And the emission rate may be separately set and variably set. In that case, when the overflow amount OVERFLOW is positive, oxygen is excessive, and the oxygen absorption rate B at this time is
For example, a higher value is set as the catalyst temperature TCAT is higher and the lower speed component LO2 is lower. Further, when the overflow amount OVERFLOW is negative, oxygen is insufficient, and the oxygen release rate B at this time is set to a larger value, for example, as the catalyst temperature TCAT is higher and the low-speed component LO2 is larger. .

【0063】ステップS42、S43では、高速成分HO
2の演算時と同様に、演算された低速成分LO2がその最大
容量LO2MAXを超えていないか、あるいは最小容量LO2MIN
(=0)以下になっていないかが判断される。
In steps S42 and S43, the high speed component HO
As in the calculation of 2, the calculated low-speed component LO2 does not exceed its maximum capacity LO2MAX, or the minimum capacity LO2MIN
It is determined whether (= 0) or less.

【0064】その結果、最大容量LO2MAXを超えている場
合はステップS44に進み、低速成分LO2から溢れる酸
素過不足量O2OUTが次式(6)、 O2OUT = LO2 − LO2MAX ・・・・・(6) により演算されて低速成分LO2が最大容量LO2MAXに制限
される。酸素過不足量O2OUTはそのまま触媒3の下流に
流出する。
As a result, if the maximum capacity LO2MAX is exceeded, the process proceeds to step S44, and the oxygen excess / deficiency amount O2OUT overflowing from the low-speed component LO2 is calculated by the following equation (6): O2OUT = LO2-LO2MAX (6) And the low-speed component LO2 is limited to the maximum capacity LO2MAX. The oxygen excess / deficiency O2OUT flows out of the catalyst 3 as it is.

【0065】一方、最小容量以下になっている場合はス
テップS45へ進み、低速成分LO2が最小容量LO2MINに
制限される。
On the other hand, if it is less than the minimum capacity, the process proceeds to step S45, where the low-speed component LO2 is limited to the minimum capacity LO2MIN.

【0066】次に、コントローラ6が行う酸素ストレー
ジ量のリセットについて説明する。酸素ストレージ量の
リセットを実行することにより、それまでに蓄積された
演算誤差が解消され、酸素ストレージ量の演算精度を高
めることが可能となる。
Next, the resetting of the oxygen storage amount performed by the controller 6 will be described. By executing the reset of the oxygen storage amount, the calculation error accumulated so far is eliminated, and the calculation accuracy of the oxygen storage amount can be improved.

【0067】図7はリセット条件の判断ルーチンの内容
を示す。このルーチンは、触媒3下流の酸素濃度から酸
素ストレージ量(高速成分HO2及び低速成分LO2)のリセ
ット条件が成立したか否かを判定し、フラグFrich及び
フラグFleanのセットを行うものである。
FIG. 7 shows the contents of the reset condition determination routine. This routine determines whether the reset condition of the oxygen storage amount (high-speed component HO2 and low-speed component LO2) is satisfied from the oxygen concentration downstream of the catalyst 3, and sets the flag Frich and the flag Flean.

【0068】これによると、まず、触媒3下流の酸素濃
度を検出するリアO2センサ5の出力が読み込まれる
(ステップS51)。そして、リアO2センサ出力とリ
ーン判定しきい値、リッチ判定しきい値との比較が行わ
れる(ステップS52、S53) 比較の結果、リアO2センサ出力がリーン判定しきい値
を下回っていた場合はステップS54に進んでフラグFl
eanに酸素ストレージ量のリーンリセット条件が成立し
たことを示す「1」が設定される。また、リアO2セン
サ出力がリッチ判定しきい値を上回っていた場合はステ
ップS55に進んでフラグFrichに酸素ストレージ量の
リッチリセット条件が成立したことを示す「1」が設定
される。
According to this, first, the output of the rear O 2 sensor 5 for detecting the oxygen concentration downstream of the catalyst 3 is read (step S51). Then, the output of the rear O 2 sensor is compared with the lean determination threshold value and the rich determination threshold value (steps S52 and S53). As a result of the comparison, the rear O 2 sensor output is lower than the lean determination threshold value. In this case, the process proceeds to step S54,
ean is set to “1” indicating that the lean reset condition of the oxygen storage amount has been satisfied. If the output of the rear O 2 sensor has exceeded the rich determination threshold, the process proceeds to step S55, and “1” indicating that the rich reset condition of the oxygen storage amount has been satisfied is set in the flag Frich.

【0069】リアO2センサ出力がリーン判定しきい値
とリッチ判定しきい値の間にあるときはステップS56
に進んで、フラグFlean及びFrichにリーンリセット条
件、リッチリセット条件が不成立であることを示す
「0」が設定される。
If the rear O 2 sensor output is between the lean judgment threshold and the rich judgment threshold, step S56
The flag Flean and Frich are set to “0” indicating that the lean reset condition and the rich reset condition are not satisfied.

【0070】図8は酸素ストレージ量のリセットを行う
ためのルーチンの内容を示す。
FIG. 8 shows the contents of a routine for resetting the oxygen storage amount.

【0071】これによると、ステップS61、S62で
フラグFlean及びFrichの値の変化に基づきリーンリセッ
ト条件あるいはリッチリセット条件が成立したか否かが
判断される。
According to this, in steps S61 and S62, it is determined whether the lean reset condition or the rich reset condition is satisfied based on the change in the values of the flags Flean and Frich.

【0072】そして、フラグFleanが「0」から「1」
に変化し、リーンリセット条件が成立したと判断された
場合はステップS63に進み、酸素ストレージ量の高速
成分HO2が最大容量HO2MAXにリセットされる。このとき
低速成分LO2のリセットは行われない。一方、フラグFri
chが「0」から「1」に変化し、リッチリセット条件が
成立したと判断された場合はステップS64に進み、酸
素ストレージ量の高速成分HO2及び低速成分LO2がそれぞ
れ最小容量HO2MIN、LO2MINにリセットされる。
Then, the flag Flean is changed from "0" to "1".
When it is determined that the lean reset condition is satisfied, the process proceeds to step S63, and the high speed component HO2 of the oxygen storage amount is reset to the maximum capacity HO2MAX. At this time, the low-speed component LO2 is not reset. On the other hand, the flag Fri
When ch is changed from “0” to “1” and it is determined that the rich reset condition is satisfied, the process proceeds to step S64, where the high speed component HO2 and the low speed component LO2 of the oxygen storage amount are reset to the minimum capacities HO2MIN and LO2MIN, respectively. Is done.

【0073】このような条件でリセットを行うのは、低
速成分LO2の酸素吸収速度が遅いため、高速成分HO2が最
大容量に達すると低速成分LO2が最大容量に達していな
くても酸素が触媒下流に溢れることから、触媒下流がリ
ーンになった時点では少なくとも高速成分HO2は最大容
量になっていると考えられるからである。
The reason why the reset is performed under such conditions is that the oxygen absorption rate of the low-speed component LO2 is low, so that when the high-speed component HO2 reaches the maximum capacity, even if the low-speed component LO2 does not reach the maximum capacity, the oxygen is downstream of the catalyst. This is because at least the high speed component HO2 is considered to have the maximum capacity when the downstream of the catalyst becomes lean.

【0074】また、触媒下流がリッチになる時点では、
緩やかに酸素を放出する低速成分LO2からも酸素が放出
されていないといえ、高速成分HO2、低速成分LO2共に酸
素を殆ど保持しておらず最小容量になっていると考えら
れるからである。
When the downstream of the catalyst becomes rich,
This is because no oxygen is released from the low-speed component LO2 that slowly releases oxygen, and it is considered that both the high-speed component HO2 and the low-speed component LO2 hardly hold oxygen and have a minimum capacity.

【0075】図9は上記酸素ストレージ量一定制御を行
ったときの高速成分HO2の変化の様子を示したものであ
る。この場合、時刻t1では、リアO2センサ5の出力が
リーン判定しきい値より小さくなりリーンリセット条件
が成立するので、高速成分HO2が最大容量HO2MAXにリセ
ットされる。ただし、このとき低速成分LO2は最大にな
っているとは限らないので低速成分LO2のリセットは行
われない。
FIG. 9 shows how the high-speed component HO2 changes when the oxygen storage amount constant control is performed. In this case, at the time t 1, the output of the rear O 2 sensor 5 is lean reset condition becomes smaller than a lean determining threshold is satisfied, the high speed component HO2 is reset to the maximum capacity HO2MAX. However, at this time, the low-speed component LO2 is not always maximized, so that the low-speed component LO2 is not reset.

【0076】時刻t2、t3では、リアO2センサ5の出
力がリッチ判定しきい値より大きくなりリッチリセット
条件が成立するので、酸素ストレージ量の高速成分HO2
が最小容量(=0)にリセットされる。このとき低速成
分LO2も最小容量にリセットされる(図示せず)。
At times t 2 and t 3 , the output of the rear O 2 sensor 5 becomes larger than the rich determination threshold value, and the rich reset condition is satisfied.
Is reset to the minimum capacity (= 0). At this time, the low speed component LO2 is also reset to the minimum capacity (not shown).

【0077】このように、触媒3の下流の排気がリッチ
あるいはリーンになったタイミングで酸素ストレージ量
のリセットが行われ、実際の酸素ストレージ量とのずれ
が修正される結果、触媒の酸素ストレージ量の演算精度
がさらに向上し、酸素ストレージ量を一定に保つための
空燃比制御の精度も高められて触媒の転換効率を高く維
持することができる。
As described above, the oxygen storage amount is reset at the timing when the exhaust gas downstream of the catalyst 3 becomes rich or lean, and the deviation from the actual oxygen storage amount is corrected. Is further improved, and the accuracy of air-fuel ratio control for keeping the oxygen storage amount constant is also increased, so that the conversion efficiency of the catalyst can be maintained high.

【0078】さらに、コントローラ6が行う空燃比制御
について説明する。
Further, the air-fuel ratio control performed by the controller 6 will be described.

【0079】図10は酸素ストレージ量から目標空燃比
を演算するルーチンの内容を示す。
FIG. 10 shows the contents of the routine for calculating the target air-fuel ratio from the oxygen storage amount.

【0080】これによると、まず、現在の酸素ストレー
ジ量の高速成分HO2と低速成分LO2が読み込まれ、低速成
分LO 2に応じた高速成分の目標値TGHO2が所定のテーブ
ルを参照して設定される(ステップS71、S72)。
According to this, first, the high speed component HO2 and the low speed component LO2 of the current oxygen storage amount are read, and the target value TGHO2 of the high speed component corresponding to the low speed component LO2 is set with reference to a predetermined table. (Steps S71, S72).

【0081】ここで高速成分の目標値TGHO2は、触媒3
が吸収可能な空燃比変動をリッチ側とリーン側とで等し
くし、所定範囲内の空燃比のずれならリッチ側、リーン
側のどちらにずれても触媒雰囲気が理論空燃比に修正さ
れるように低速成分LO2が多くなるほど小さな値が設定
される。
Here, the target value TGHO2 of the high-speed component is
Makes the air-fuel ratio fluctuation that can be absorbed equal between the rich side and the lean side, and if the air-fuel ratio deviates within a predetermined range, the catalyst atmosphere is corrected to the stoichiometric air-fuel ratio regardless of whether it deviates to the rich side or the lean side. A smaller value is set as the low-speed component LO2 increases.

【0082】具体的には、高速成分の目標値TGHO2は、
次式(7)、 TGHO2 = HO2CMAX / TAGHOS ・・・・・(7) HO2CMAX:速い成分の最大酸素ストレージ量 TAGHOS:補正テーブル参照値 により演算される。ここで参照値TAGHOSは図11に示し
たテーブルを参照することにより得られ、現在の低速成
分LO2が大きくなるほど参照値TAGHOSも大きくなる特性
である。従って、低速成分LO2が大きくなるほど高速成
分の目標値TGHO2が小さく設定される。典型的には、車
両の減速時にフューエルカットを行うと、その直後図6
のフローチャートにより、低速成分LO2は大きな値に計
算され、これに伴って高速成分の目標値TGHO2は小さい
値に補正される。
Specifically, the target value TGHO2 of the high-speed component is
The following equation (7), TGHO2 = HO2CMAX / TAGHOS (7) HO2CMAX: Maximum oxygen storage amount of a fast component TAGHOS: Calculated based on a correction table reference value. Here, the reference value TAGHOS is obtained by referring to the table shown in FIG. 11, and has a characteristic that the reference value TAGHOS increases as the current low-speed component LO2 increases. Therefore, as the low-speed component LO2 increases, the target value TGHO2 of the high-speed component decreases. Typically, when a fuel cut is performed when the vehicle is decelerating,
According to the flowchart of the above, the low-speed component LO2 is calculated to be a large value, and accordingly, the target value TGHO2 of the high-speed component is corrected to a small value.

【0083】そして、現在の高速成分HO2と高速成分の
目標値TGHO2の偏差DHO2(=触媒3が必要としている酸
素過不足量)が演算され(ステップS73)、演算され
た偏差DHO2が空燃比相当の値に換算され、エンジン1の
目標空燃比が設定される(ステップS74)。
Then, a difference DHO2 between the current high-speed component HO2 and the target value TGHO2 of the high-speed component (= the oxygen excess / deficiency required by the catalyst 3) is calculated (step S73), and the calculated difference DHO2 corresponds to the air-fuel ratio. The target air-fuel ratio of the engine 1 is set (step S74).

【0084】したがって、このルーチンによると、酸素
ストレージ量の高速成分の目標値TGHO2が低速成分LO2に
応じて設定され、低速成分LO2が多くなるほど目標値TGH
O2には小さな値が設定される。
Therefore, according to this routine, the target value TGHO2 of the high speed component of the oxygen storage amount is set according to the low speed component LO2, and the target value TGH increases as the low speed component LO2 increases.
O2 is set to a small value.

【0085】そして、高速成分HO2が目標値TGHO2に満た
ない場合はエンジン1の目標空燃比がリーン側に設定さ
れて高速成分HO2の増大が図られ、目標値TGHO2を超えて
いる場合はエンジン1の目標空燃比がリッチ側に設定さ
れて高速成分HO2の減少が図られる。
When the high speed component HO2 is less than the target value TGHO2, the target air-fuel ratio of the engine 1 is set to the lean side to increase the high speed component HO2, and when the high speed component HO2 exceeds the target value TGHO2, Is set to the rich side to reduce the high-speed component HO2.

【0086】次に、上記制御を行うことによる全体的な
作用について説明する。
Next, the overall operation of the above control will be described.

【0087】本発明に係る排気浄化装置にあっては、エ
ンジン1が始動されると触媒3の酸素ストレージ量の演
算が開始される。コントローラ6は触媒3に流入する排
気の空燃比、エンジン1の吸入空気量に基づき触媒3の
酸素ストレージ量を推定演算するが、酸素ストレージ量
は実際の特性に合わせて高速成分HO2と低速成分LO2とで
分けて演算される。
In the exhaust gas purifying apparatus according to the present invention, when the engine 1 is started, the calculation of the oxygen storage amount of the catalyst 3 is started. The controller 6 estimates and calculates the oxygen storage amount of the catalyst 3 based on the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 3 and the intake air amount of the engine 1. The oxygen storage amount depends on the actual characteristics of the high speed component HO2 and the low speed component LO2. Is calculated separately.

【0088】具体的には、酸素吸収時は、高速成分HO2
が優先して吸収し、高速成分HO2が吸収しきれない状態
となったら低速成分LO2が吸収し始めるとして演算が行
われる。また、酸素放出時は、低速成分LO2と高速成分H
O2の比(LO2/HO2)が一定割合AR以下の場合は高速成分H
O2から優先して酸素が放出されるとし、比LO2/HO2が一
定割合になったらその比LO2/HO2を保つように低速成分L
O2と高速成分HO2の両方から酸素が放出されるとして演
算が行われる。
Specifically, when oxygen is absorbed, the high-speed component HO2
Is preferentially absorbed, and when the high-speed component HO2 cannot be completely absorbed, the calculation is performed assuming that the low-speed component LO2 starts to be absorbed. When releasing oxygen, the low-speed component LO2 and the high-speed component H
High-speed component H when the ratio of O2 (LO2 / HO2) is below a certain ratio AR
It is assumed that oxygen is released preferentially from O2, and when the ratio LO2 / HO2 reaches a certain ratio, the low-speed component L is maintained so that the ratio LO2 / HO2 is maintained.
The calculation is performed on the assumption that oxygen is released from both O2 and the high-speed component HO2.

【0089】そして、演算された酸素ストレージ量の高
速成分HO2が目標値TGHO2よりも多くなるとコントローラ
6はエンジン1の空燃比をリッチ側に制御して高速成分
HO2を減少させ、目標値TGHO2よりも少なくなると空燃比
をリーン側に制御して高速成分HO2を増大させる。
When the calculated high-speed component HO2 of the oxygen storage amount becomes larger than the target value TGHO2, the controller 6 controls the air-fuel ratio of the engine 1 to the rich side to increase the high-speed component.
When HO2 is decreased and becomes smaller than the target value TGHO2, the air-fuel ratio is controlled to the lean side to increase the high-speed component HO2.

【0090】この結果、酸素ストレージ量の高速成分HO
2が目標値TGHO2に保たれ、触媒3に流入する排気の空燃
比が理論空燃比からずれたとしても、応答性の高い高速
成分HO2から直ちに酸素が吸収あるいは放出されて触媒
雰囲気が理論空燃比方向に修正することができる。
As a result, the high-speed component HO of the oxygen storage amount
2 is maintained at the target value TGHO2, and even if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 3 deviates from the stoichiometric air-fuel ratio, oxygen is immediately absorbed or released from the high-response high-speed component HO2, and the catalyst atmosphere changes to the stoichiometric air-fuel ratio. Can be corrected in the direction.

【0091】さらに、流入する排気がリーン側に変動し
た場合、触媒雰囲気の修正は、低速成分LO2の酸素吸収
速度が高速成分HO2に比べて遅いことから主に高速成分H
O2によって行われるが、流入する排気がリッチ側に変動
したときの触媒雰囲気の修正は、低速成分LO2からも比
較的速い速度で酸素が放出されることから高速成分HO2
と低速成分LO2の両方によって行われる。
Further, when the inflowing exhaust gas fluctuates to the lean side, the catalyst atmosphere is corrected mainly because the oxygen absorption rate of the low speed component LO2 is lower than that of the high speed component HO2.
The correction of the catalyst atmosphere when the inflowing exhaust gas fluctuates to the rich side is performed by O2, but oxygen is released from the low-speed component LO2 at a relatively high speed.
And the low speed component LO2.

【0092】そのため、高速成分の目標値TGHO2を固定
とすると吸収可能な空燃比のずれがリーン側とリッチ側
で異なってしまうが、本発明によれば、低速成分LO2が
多いほど高速成分の目標値TGHO2が小さな値に設定され
るので、高速成分の最大容量まで多くの高速成分を吸収
することが可能となり、流入する排気がリーンに変動し
た場合に触媒雰囲気の修正に利用可能な酸素吸収量を確
保できる。さらに、高速成分の目標値が小さな値に設定
されても、このとき、多くの低速成分が確保されている
から、逆に排気がリッチに変動しても低速成分による酸
素の放出が得られ、触媒雰囲気の修正に利用可能な酸素
放出量を確保できる。
For this reason, if the target value TGHO2 of the high-speed component is fixed, the deviation of the air-fuel ratio that can be absorbed differs between the lean side and the rich side. Since the value TGHO2 is set to a small value, it is possible to absorb many high-speed components up to the maximum capacity of the high-speed components, and the oxygen absorption amount that can be used for correcting the catalyst atmosphere when the inflowing exhaust fluctuates lean. Can be secured. Further, even if the target value of the high-speed component is set to a small value, at this time, since many low-speed components are secured, even if the exhaust fluctuates richly, the release of oxygen by the low-speed component is obtained, The amount of released oxygen that can be used for modifying the catalyst atmosphere can be secured.

【0093】この結果、触媒3に流入する排気の理論空
燃比からのずれが所定量以下であればリッチ側、リーン
側どちらにずれたとしてもこれを吸収して触媒雰囲気を
理論空燃比に保つことができ、触媒3の転換効率を安定
化させることができる。
As a result, if the deviation of the exhaust gas flowing into the catalyst 3 from the stoichiometric air-fuel ratio is equal to or less than a predetermined amount, the deviation is absorbed to maintain the catalyst atmosphere at the stoichiometric air-fuel ratio irrespective of either the rich side or the lean side. And the conversion efficiency of the catalyst 3 can be stabilized.

【0094】なお、低速成分LO2が小さくなった場合
は、高速成分の酸素ストレージ量が小さいままである
と、触媒雰囲気を理論空燃比に維持するのに必要な酸素
放出量を確保できないが、図11の特性により、高速成
分の目標値は元に戻され、大きな値に補正されるので、
リッチ側にずれたとしても触媒雰囲気を理論空燃比に保
つことができる。
When the low-speed component LO2 is small, the oxygen release amount required to maintain the catalyst atmosphere at the stoichiometric air-fuel ratio cannot be secured if the oxygen storage amount of the high-speed component remains small. Due to the characteristic of 11, the target value of the high-speed component is returned to the original value and corrected to a large value.
Even if it shifts to the rich side, the catalyst atmosphere can be maintained at the stoichiometric air-fuel ratio.

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

【図1】本発明に係る排気浄化装置の概略構成図であ
る。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas purification device according to the present invention.

【図2】触媒の酸素ストレージ量を演算するためのルー
チンの内容を示したフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a routine for calculating an oxygen storage amount of a catalyst.

【図3】触媒に流入する排気の酸素過不足量を演算する
ためのサブルーチンの内容を示したフローチャートであ
る。
FIG. 3 is a flowchart showing the contents of a subroutine for calculating an oxygen excess / deficiency amount of exhaust gas flowing into a catalyst.

【図4】高速成分の酸素放出率を演算するためのサブル
ーチンの内容を示したフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing the contents of a subroutine for calculating an oxygen release rate of a high-speed component.

【図5】酸素ストレージ量の高速成分を演算するための
サブルーチンの内容を示したフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing the contents of a subroutine for calculating a high-speed component of the oxygen storage amount.

【図6】酸素ストレージ量の低速成分を演算するための
サブルーチンの内容を示したフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing the contents of a subroutine for calculating a low speed component of the oxygen storage amount.

【図7】リセット条件の判断ルーチンの内容を示したフ
ローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing the contents of a reset condition determination routine.

【図8】酸素ストレージ量のリセットを行うためのルー
チンの内容を示したフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing the contents of a routine for resetting the oxygen storage amount.

【図9】酸素ストレージ量一定制御を行ったときの様子
を示したタイムチャートである。
FIG. 9 is a time chart showing a state when the oxygen storage amount constant control is performed.

【図10】酸素ストレージ量から目標空燃比を演算する
ルーチンの内容を示したフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart showing a routine for calculating a target air-fuel ratio from an oxygen storage amount.

【図11】低速成分に基づいて高速成分の目標値を演算
する際に用いるテーブルの例である。
FIG. 11 is an example of a table used when calculating a target value of a high-speed component based on a low-speed component.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン 2 排気管 3 三元触媒 4 フロントA/Fセンサ 5 リアO2センサ 7 吸気管 8 スロットル弁 9 エアフローメータ 10 冷却水温センサ 11 触媒温度センサReference Signs List 1 engine 2 exhaust pipe 3 three-way catalyst 4 front A / F sensor 5 rear O 2 sensor 7 intake pipe 8 throttle valve 9 air flow meter 10 cooling water temperature sensor 11 catalyst temperature sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/24 F01N 3/28 F02D 41/14 310 F02D 45/00 314 B01D 53/86 ZAB B01D 53/94 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F01N 3/24 F01N 3/28 F02D 41/14 310 F02D 45/00 314 B01D 53/86 ZAB B01D 53/94

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】排気管に設けられた触媒と、 前記触媒に流入する排気の特性を検出する手段と、 前記検出された排気特性に基づき、前記触媒の酸素スト
レージ量を吸収速度が速い高速成分と吸収速度が高速成
分よりも遅い低速成分とに分けて演算する酸素ストレー
ジ量演算手段と、 演算された低速成分に応じて高速成分の目標値を設定す
る手段と、 演算された高速成分に基づき、前記触媒の酸素ストレー
ジ量の高速成分が目標値となるように前記エンジンの空
燃比を制御する空燃比制御手段と、を備えたことを特徴
とするエンジンの排気浄化装置。
1. A catalyst provided in an exhaust pipe, means for detecting characteristics of exhaust gas flowing into the catalyst, and a high-speed component having a high absorption rate of an oxygen storage amount of the catalyst based on the detected exhaust characteristics. Means for calculating the amount of oxygen storage that is divided into a low-speed component and a low-speed component that is slower than the high-speed component; a means for setting a target value of the high-speed component according to the calculated low-speed component; And an air-fuel ratio control means for controlling an air-fuel ratio of the engine so that a high-speed component of the oxygen storage amount of the catalyst becomes a target value.
【請求項2】前記高速成分の目標値を設定する手段は、
演算された低速成分が多いほど前記高速成分の目標値を
小さく設定することを特徴とする請求項1に記載のエン
ジンの排気浄化装置。
2. The means for setting a target value of the high-speed component,
2. The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to claim 1, wherein the target value of the high-speed component is set smaller as the calculated low-speed component increases.
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