JP3610740B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の空燃比制御装置としては、例えば、特開平６−８１６３７号公報に開示されるようなものがある。
このものは、内燃機関の排気通路にＨＣ吸着材を介装し、冷機時に排気中のＨＣを前記ＨＣ吸着材に吸着させ、暖機完了後に前記ＨＣ吸着材からＨＣを脱離させ、この脱離されたＨＣを、前記ＨＣ吸着材の排気下流部に配設された三元触媒により浄化するようになっている。そして、この脱離時に、脱離開始からの経過時間に応じて、燃料噴射弁からの燃料噴射量により内燃機関に吸入される混合気の空燃比をリーン側に制御し、これによって三元触媒の入口における空燃比の適正化を図るようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３（Ａ）に示すような、三元触媒層をＨＣ吸着材の上層にコーティング等した所謂ＨＣ吸着触媒を用いて、冷機時にＨＣをＨＣ吸着材に吸着し、暖機完了後にＨＣ吸着材からＨＣを脱離すると共に、この脱離したＨＣを前記三元触媒層で浄化するようにした場合には、以下のような惧れがある。
【０００４】
即ち、
前記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを前記三元触媒層で浄化する際において、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣが三元触媒層へ拡散する速度と、排気ガス中の酸素（Ｏ２ ）が三元触媒層に取り込まれる（吸着される）速度と、に差があるために、上記従来の空燃比制御では、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ２ 量が三元触媒層表面に十分に吸着させることができず、以って三元触媒層表面におけるＨＣ量とＯ２ 量とのバランスが崩れ、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化できなくなる惧れがあった。
【０００５】
本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、ＨＣ吸着触媒を用いた場合においても、脱離したＨＣを三元触媒層で良好に浄化できるようにした内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に記載の発明にかかる内燃機関の空燃比制御装置は、図１に示すように、ＨＣ吸着材の上層に三元触媒層を備えて構成されるＨＣ吸着触媒を排気通路に介装した内燃機関の空燃比制御装置であって、前記ＨＣ吸着材からのＨＣの脱離中に、前記ＨＣ吸着触媒の出口部の排気空燃比が所定量リーンになるように、内燃機関の吸入混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段を含んで構成し、前記所定量が、前記ＨＣ吸着触媒の温度に応じて設定されるようにした。
【０００７】
かかる構成とすれば、ＨＣ吸着材の上層に三元触媒層を備えて構成されるＨＣ吸着触媒を用いた場合において、ＨＣの脱離中に、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣが三元触媒層へ拡散する速度と、排気ガス中の酸素（Ｏ２ ）が三元触媒層に取り込まれる（吸着される）速度と、の差を考慮して、ＨＣ吸着触媒の出口部における空燃比を所定量リーンに制御するようにしたので、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ２ を三元触媒層の表面により多く吸着させることができ、以ってＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化することができることとなる。
【０００８】
つまり、従来のように、ＨＣの脱離量だけ三元触媒（層）入口部の空燃比をリーン化するようにした場合における惧れ、即ちＨＣ吸着材から脱離したＨＣが三元触媒層へ拡散する速度と、排気ガス中の酸素（Ｏ2）が三元触媒層に取り込まれる（吸着される）速度と、の差により、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ2量が三元触媒層表面に十分に吸着させることができず、以って三元触媒層表面におけるＨＣ量とＯ2量とのバランスが崩れ、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化できなくなると言った惧れ、を抑制することが可能となる。ここで、ＨＣの脱離濃度（速度）は、ＨＣ吸着触媒の温度と共に高く（速く）なる特性があるので、ＨＣ吸着触媒の温度に応じて、前記所定量を変化させるようにすれば、常に、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ 2 を三元触媒層の表面に吸着させることができ、以ってＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化することができることとなる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、前記内燃機関の吸入混合気の空燃比が、前記ＨＣ吸着触媒の出口部に設けられた空燃比センサの検出値に基づいて、前記ＨＣ吸着材からのＨＣの脱離中に、前記ＨＣ吸着触媒の出口部の排気空燃比が所定量リーンになるように、フィードバック制御されるように構成した。
かかる構成によれば、前記内燃機関の吸入混合気の空燃比を、前記ＨＣ吸着材からのＨＣの脱離中に、前記ＨＣ吸着触媒の出口部の排気空燃比が所定量リーンになるようにフィードバック制御することができるので、経時変化や外乱等があっても、高精度に、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ２ を三元触媒層の表面に吸着させることができ、以ってＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化することができることとなる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、前記内燃機関の吸入混合気の空燃比が、前記ＨＣ吸着材からのＨＣの脱離中に、前記ＨＣ吸着触媒の出口部の排気空燃比が所定量リーンになるように、フィードフォワード制御されるように構成した。
かかる構成とすれば、比較的簡単な構成で、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ２ を三元触媒層の表面に吸着させることができ、以ってＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化することができることとなる。なお、ＨＣ脱離開始直後は、フィードフォワード制御を行ない、その後はフィードバック制御を行なわせる構成とすることも可能である。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、前記ＨＣ吸着触媒の温度を、内燃機関の運転状態に基づいて推定する構成とした。
かかる構成とすれば、前記ＨＣ吸着触媒の温度を検出するためのセンサを省略することができるので、製品コストの低減を図ることができる。
請求項５に記載の発明では、前記ＨＣ吸着触媒の温度を、内燃機関の燃料噴射量或いは吸入空気流量の積算値に基づいて推定するようにした。
【００１３】
かかる構成とすれば、前記ＨＣ吸着触媒の温度を検出するためのセンサを省略することができるので、製品コストの低減を図ることができると共に、比較的簡単な構成で高精度に、前記ＨＣ吸着触媒の温度を推定することが可能となる。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ＨＣ吸着材の上層に三元触媒層を備えて構成されるＨＣ吸着触媒を用いた場合において、ＨＣの脱離中に、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣが三元触媒層へ拡散する速度と、排気ガス中の酸素が三元触媒層に取り込まれる（吸着される）速度と、の差を考慮して、ＨＣ吸着触媒の出口部における空燃比を所定量リーンに制御するようにしたので、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ２ を三元触媒層の表面により多く吸着させることができ、以ってＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化することができる。
【００１５】
つまり、従来のように、ＨＣの脱離量だけ三元触媒（層）入口部の空燃比をリーン化するようにした場合における惧れ、即ちＨＣ吸着材から脱離したＨＣが三元触媒層へ拡散する速度と、排気ガス中の酸素が三元触媒層に取り込まれる（吸着される）速度と、の差により、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ2量が三元触媒層表面に十分に吸着させることができず、以って三元触媒層表面におけるＨＣ量とＯ2量とのバランスが崩れ、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化できなくなると言った惧れ、を抑制することができる。
また、ＨＣ吸着触媒の温度に応じて、前記所定量を変化させるようにしたので、常に、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ 2 を三元触媒層の表面に吸着させることができ、以ってＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化することができることとなる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、経時変化や外乱等があっても、高精度に、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ２ を三元触媒層の表面に吸着させることができ、以ってＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化することができることとなる。
請求項３に記載の発明によれば、比較的簡単な構成で、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ２ を三元触媒層の表面に吸着させることができ、以ってＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化することができることとなる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、前記ＨＣ吸着触媒の温度を検出するためのセンサを省略することができるので、製品コストの低減を図ることができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、製品コストの低減を図ることができると共に、比較的簡単な構成で高精度に、前記ＨＣ吸着触媒の温度を推定することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を、添付の図面に基づいて説明する。
本発明の一実施形態の構成を示す図２において、機関１１の吸気通路１２には吸入空気流量Ｑａを検出するエアフローメータ１３及びアクセルペダルと連動して吸入空気流量Ｑａを制御するスロットル弁１４が設けられ、下流のマニホールド部分には気筒毎に電磁式の燃料噴射弁１５が設けられている。なお、燃料噴射弁１５を各気筒の燃焼室に臨ませる構成とし、本実施形態にかかる内燃機関を所謂筒内直接噴射式内燃機関とすることもできる。
【００２０】
かかる燃料噴射弁１５は、後述するようにしてコントロールユニット５０において設定される駆動パルス信号によって開弁駆動され、図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレータ（図示せず）により所定圧力に制御された燃料を噴射供給する。
なお、機関１１の冷却ジャケットに臨んで設けられ、冷却ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ１６が設けられている。
【００２１】
一方、排気通路１７にはマニホールド集合部近傍に、排気中の特定成分（例えば、酸素）濃度を検出することによって吸入混合気の空燃比のリッチ・リーンを検出する酸素センサ１８が設けられ、その下流側に、理論空燃比｛λ＝１、Ａ／Ｆ（空気重量／燃料重量）≒１４．７｝近傍において排気中のＣＯ，ＨＣの酸化とＮＯＸ の還元を行って排気を浄化する排気浄化触媒としての三元触媒（所謂マニ触媒）１９が介装されている。
【００２２】
また、本実施形態では、三元触媒１９の排気下流側に、図３（Ａ）に示すようなＨＣ吸着材２０Ａの上層に三元触媒層（三元層）２０Ｂをコーティング等したＨＣ吸着触媒２０が介装されており、冷機時に排気中のＨＣを前記ＨＣ吸着材２０Ａに吸着し｛図３（Ｂ）参照｝、暖機完了後に前記ＨＣ吸着材２０ＡからＨＣを脱離すると共に脱離したＨＣを、前記三元触媒層２０Ｂで浄化するようになっている｛図３（Ｃ）参照｝。
【００２３】
前記ＨＣ吸着触媒２０の出口部には、排気中の特定成分（例えば、酸素）濃度を検出することによって吸入混合気の空燃比をリーン領域からリッチ領域までリニアに検出することができる空燃比センサ２１が設けられている。
また、図２で図示しないディストリビュータには、クランク角センサ２２が内蔵されており、コントロールユニット５０では、該クランク角センサ２２から機関回転と同期して出力されるクランク単位角信号を一定時間カウントして、又は、クランク基準角信号の周期を計測して機関回転速度Ｎｅを検出できるようになっている。
【００２４】
ところで、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェース等を含んで構成されるマイクロコンピュータからなるコントロールユニット５０では、各種センサからの入力信号を受け、通常時（非脱離時）には、概略以下のようにして、燃料噴射弁１５の噴射量（延いては空燃比）を制御する。
即ち、
エアフローメータ１３からの電圧信号から求められる吸入空気流量Ｑａと、クランク角センサ２２からの信号から求められる機関回転速度Ｎｅとから基本燃料噴射パルス幅（燃料噴射量に相当）Ｔｐ＝ｃ×Ｑａ／Ｎｅ（ｃは定数）を演算すると共に、低水温時に強制的にリッチ側に補正する水温補正係数Ｋｗや、始動及び始動後増量補正係数Ｋａｓや、空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＤ１等により、最終的な有効燃料噴射パルス幅Ｔｅ＝Ｔｐ×（１＋Ｋｗ＋Ｋａｓ＋・・・）×ＬＡＭＤ１＋Ｔｓを演算する。Ｔｓは、電圧補正分である。
【００２５】
そして、この有効燃料噴射パルス幅Ｔｅが駆動パルス信号として前記燃料噴射弁１５に送られて、所定量に調量された燃料が噴射供給されることになる。
上記空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＤ１は、三元触媒１９の上流側に設けられた酸素センサ１８のリッチ・リーン反転出力に基づいて比例積分（ＰＩ）制御等により増減されるもので、これに基づきコントロールユニット５０では基本燃料パルス幅Ｔｐを補正し、燃焼用混合気の空燃比を目標空燃比（理論空燃比）近傍にフィードバック制御するものである。
【００２６】
ところで、前記ＨＣ吸着触媒２０を用いて、脱離したＨＣを、前記三元触媒層２０Ｂで浄化する場合には、ＨＣ吸着材２０Ａから脱離したＨＣが三元触媒層２０Ｂへ拡散する速度と、排気ガス中の酸素（Ｏ２ ）が三元触媒層２０Ｂに取り込まれる（吸着される）速度と、に差があるため、従来のようにＨＣ吸着触媒２０の入口部の空燃比をリーンに制御するだけでは、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ２ 量を三元触媒層２０Ｂの表面に十分に吸着させることができず、以って三元触媒層２０Ｂの表面におけるＨＣ量とＯ２ 量とのバランスが崩れ、ＨＣ吸着材２０Ａから脱離したＨＣを良好に浄化できなくなる惧れがある｛図３（Ｃ）参照｝。
【００２７】
このため、本実施形態では、ＨＣ吸着材２０Ａから脱離したＨＣが三元触媒層２０Ｂへ拡散する速度と、排気ガス中の酸素（Ｏ２ ）が三元触媒層２０Ｂに取り込まれる（吸着される）速度と、の差分を考慮して、空燃比を制御することで、三元触媒層２０Ｂの表面におけるＨＣ量とＯ２ 量とをバランスさせ、以ってＨＣ吸着材２０Ａから脱離したＨＣを良好に浄化できるようにしている。
【００２８】
即ち、ＨＣの脱離時には、本実施形態に係るコントロールユニット５０では、各種センサからの入力信号を受け、図４に示すようなフローチャートを実行して、燃料噴射弁１５の噴射量（延いては空燃比）を制御する。なお、以下に説明するように、本発明にかかる空燃比制御手段としての機能は、コントロールユニット５０がソフトウェア的に備えるものである。また、図４のフローチャートは、機関１１の始動時毎に実行されるものである。
【００２９】
即ち、
ステップ（図では、Ｓと記してある。以下、同様）１では、冷却水温度Ｔｗ＜コールド（冷機）判定温度Ａか否かを判定する。ＹＥＳであれば、コールド（冷機）時であるので、ステップ２へ進む。ＮＯであれば、通常運転時であるとして前述した通常の空燃比制御を行なわせるべく、本フローを終了する。
【００３０】
ステップ２では、従来同様の手法によって、基本燃料噴射量Ｔｐ（或いは吸入空気流量Ｑａ）を積算或いは加重平均して、ＨＣ吸着触媒２０の温度Ｔｃを推定する。例えば、燃焼によって発生し排気を介してＨＣ吸着触媒２０へ与えられた熱量｛Ｔｐ（又はＱａ）の積算値或いは加重平均値から算出できる｝と、排気によりＨＣ吸着触媒２０から持ち去られる熱量｛排気流量（吸入空気流量Ｑａ）等に相関する｝などを考慮して、触媒温度Ｔｃを推定することができ、外気温度，水温Ｔｗ等を考慮すれば、より推定精度を向上できる。
【００３１】
また、燃料噴射量Ｔｐ，機関回転速度Ｎｅから、その運転状態が継続された場合の平衡触媒温度を推定し、その推定値と、その運転状態での運転継続時間（或いは時定数）などと、に基づいて、現在の触媒温度Ｔｃを推定すること等もできる。
なお、図２に示した触媒温度センサ２３を介して、直接、触媒温度Ｔｃを検出する構成とすることもできる。
【００３２】
ステップ３では、触媒温度Ｔｃ＞ＨＣ脱離開始温度Ｔ１であるか否かを判定する。ＹＥＳであれば、ＨＣ吸着触媒２０の温度が上昇し、冷機時に吸着したＨＣが、ＨＣ吸着材２０Ａから脱離するので、ＨＣ吸着材２０Ａから脱離したＨＣが三元触媒層２０Ｂへ拡散する速度と、排気ガス中の酸素（Ｏ２ ）が三元触媒層２０Ｂに取り込まれる（吸着される）速度と、の差分を考慮した空燃比制御を実行すべく、ステップ４へ進む。一方、ＮＯであれば、ステップ２へリターンする。
【００３３】
ステップ４では、吸着材２０ＡのＨＣ吸着量を演算する。なお、ＨＣ吸着量は、例えば、基本燃料噴射量Ｔｐ（或いは吸入空気流量Ｑａ）の積算値に、吸着効率αを乗算（Ｔｐ積算値×α）することで推定演算することができる。
つづくステップ５では、目標空燃比ＴＦＢＹＡ（ＨＣ吸着触媒２０の出口部における目標空燃比であり、リーン側に設定される）を演算する。ここで、目標空燃比ＴＦＢＹＡは、以下の式により演算する。
【００３４】
即ち、
ＴＦＢＹＡ＝Ｔｃ×γ
ここで、Ｔｃ；ＨＣ吸着触媒２０の温度、γ；目標空燃比係数
つまり、図５に示すように、ＨＣの脱離濃度（速度）は触媒温度Ｔｃで決まる（触媒温度に略比例する）から、これに目標空燃比係数γ｛≒『酸素（Ｏ２ ）が三元触媒層２０Ｂに取り込まれる速度』／『ＨＣの脱離速度』｝を乗算すれば、触媒温度に応じてＨＣを良好に浄化するのに必要な酸素量延いては目標空燃比ＴＦＢＹＡ（空気重量／燃料重量）を求めることができることとなる。なお、図６に示すようなテーブル等を参照して、ＨＣ吸着触媒２０の温度Ｔｃに応じて、目標空燃比ＴＦＢＹＡを設定するようにすることもできる。
【００３５】
そして、コントロールユニット５０では、最終的な有効燃料噴射パルス幅Ｔｅ＝Ｔｐ×（１＋Ｋｗ＋Ｋａｓ＋・・・）×１／ＴＦＢＹＡ＋Ｔｓを演算し、この有効燃料噴射パルス幅Ｔｅを駆動パルス信号として前記燃料噴射弁１５に送り、所定量に調量された燃料を噴射供給することになる。
ステップ６では、ＨＣ吸着触媒２０の出口部に設けた空燃比センサ２１の検出空燃比に基づき、ＨＣ吸着触媒２０の出口部における空燃比が、目標空燃比ＴＦＢＹＡ（リーン側に設定される）になるように燃料噴射量をフィードバック制御する。
【００３６】
つまり、Ｔｅ＝Ｔｐ×（１＋Ｋｗ＋Ｋａｓ＋・・・）×１／ＴＦＢＹＡ×ＬＡＭＤ２＋Ｔｓを演算し、この有効燃料噴射パルス幅Ｔｅを駆動パルス信号として前記燃料噴射弁１５へ送り、ＨＣ吸着触媒２０の出口部における空燃比が、目標空燃比ＴＦＢＹＡとなるようにフィードバック制御されることになる。
なお、上記空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＤ２は、ＨＣ吸着触媒２０の下流側に設けられた空燃比センサ２１の空燃比検出信号（空燃比に対してリニアな信号として出力される）に基づいて比例積分（ＰＩ）制御等により増減設定されるものである。
【００３７】
ステップ７では、吸着材２０ＡのＨＣ脱離量を積算する。なお、ＨＣ脱離量は、例えば、以下の式により推定演算することができる。
ＨＣ脱離量＝Ｑａ×Ｔｃ×β
ここで、Ｑａ；吸入空気流量、β；脱離量換算係数
つまり、図５に示すように、ＨＣの脱離濃度（％、ｐｐｍ）は触媒温度で決まるので、Ｔｃ×βにより、触媒温度に応じたＨＣの脱離濃度を算出することができ、また、ＨＣの脱離濃度に吸入空気流量Ｑａ（ｌ／ｍｉｎ又はｇ／ｍｉｎ）｛排気流量（ｌ／ｍｉｎ又はｇ／ｍｉｎ）に相関する値である｝を乗算すれば、ＨＣの脱離量を求めることができる。
【００３８】
そして、ステップ８では、ステップ７で求めたＨＣ脱離量の積算値と、ＨＣ吸着量と、を比較し、ＨＣ脱離量の積算値≧ＨＣ吸着量であれば、ＨＣの脱離処理は完了したと判断して、通常（非脱離時）の空燃比制御へ移行させる。
一方、ＨＣ脱離量の積算値＜ＨＣ吸着量であれば、未だＨＣの脱離中であるので、本フローによる空燃比制御を継続する必要があるので、ＨＣ脱離量の積算値≧ＨＣ吸着量となるまで、ステップ５へリターンする。
【００３９】
このように、本実施形態によれば、ＨＣ吸着触媒２０を用いた場合において、ＨＣの脱離中に、ＨＣ吸着材２０Ａから脱離したＨＣが三元触媒層２０Ｂへ拡散する速度と、排気ガス中の酸素（Ｏ２ ）が三元触媒層２０Ｂに取り込まれる（吸着される）速度と、の差を考慮して、ＨＣ吸着触媒２０の出口部における空燃比を、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ２ 量を三元触媒層２０Ｂ表面に十分に吸着させることができる目標空燃比ＴＦＢＹＡ（リーン空燃比）に制御するようにしたので、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化することができることとなる。
【００４０】
なお、図４のフローチャートにおけるステップ６を省略して、所謂オープン制御（フィードフォワード制御）により、ＨＣ吸着触媒２０の出口部における空燃比を、目標空燃比ＴＦＢＹＡ（リーン空燃比）に制御することもできる。この場合は、空燃比センサ２１を省略してもよい。
ところで、従来のようにＨＣ吸着材の下流側にＨＣ吸着材とは別個独立に三元触媒を設けたものでは、ＨＣの脱離中には三元触媒の入口部の空燃比をＨＣの脱離量に見合ってリーン化する（この場合、三元触媒の出口部の空燃比は理論空燃比近傍に制御される）のに対し、本発明は、ＨＣ吸着触媒２０を用いた場合に、ＨＣの脱離中には、ＨＣ吸着材２０Ａから脱離したＨＣが三元触媒層２０Ｂへ拡散する速度より、排気ガス中の酸素（Ｏ２ ）が三元触媒層２０Ｂに取り込まれる（吸着される）速度が遅いことを考慮して、その分、ＨＣ吸着触媒２０の出口部の空燃比をリーンにして、三元触媒層２０Ｂの表面におけるＨＣ量とＯ２ 量とをバランスさせ、ＨＣ吸着材２０Ａから脱離したＨＣを良好に浄化できるようにしたものである。
【００４１】
言い換えると、本発明は、ＨＣ吸着触媒２０を用いた場合のＨＣ脱離中において、三元触媒層２０Ｂの表面におけるＨＣ量とＯ２ 量とをバランスさせるために、ＨＣ吸着触媒２０の出口部の空燃比をリーン側に制御することを、その本質とするものである。
つまり、本実施形態は、脱離したＨＣをより効果的に浄化するために、目標空燃比ＴＦＢＹＡを最適値に設定する場合について説明したものであり、本発明は、これに限定されるものではなく、ＨＣの脱離中においてＨＣ吸着触媒２０の出口部の空燃比をリーン側に制御する構成とするだけでも、従来に対して脱離したＨＣを良好に浄化することができるものであり、従って、ＨＣの脱離中においてＨＣ吸着触媒２０の出口部の空燃比をリーン側に制御するものは、本発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施形態にかかるシステム構成図
【図３】（Ａ）は、ＨＣ吸着触媒の構造を説明する図。（Ｂ）は、冷機時（コールド時）におけるＨＣ吸着触媒の機能を説明する図。（Ｃ）は、暖機時（ホット時）におけるＨＣ吸着触媒の機能を説明する図。
【図４】同上実施形態における空燃比制御を説明するためのフローチャート。
【図５】脱離ＨＣ濃度と、ＨＣ吸着触媒温度と、の関係を説明するためのタイミングチャート。
【図６】脱離ＨＣ濃度と、ＨＣ吸着触媒温度と、の関係を示すテーブルの一例。
【符号の説明】
１１ 内燃機関
１２ 吸気通路
１３ エアフローメータ
１４ スロットル弁
１５ 燃料噴射弁
１７ 排気通路
１８ 酸素センサ
１９ 三元触媒（マニ触媒）
２０ ＨＣ吸着触媒
２１ 空燃比センサ（リニアセンサ）
２２ クランク角センサ
５０ コントロールユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の空燃比制御装置としては、例えば、特開平６−８１６３７号公報に開示されるようなものがある。
このものは、内燃機関の排気通路にＨＣ吸着材を介装し、冷機時に排気中のＨＣを前記ＨＣ吸着材に吸着させ、暖機完了後に前記ＨＣ吸着材からＨＣを脱離させ、この脱離されたＨＣを、前記ＨＣ吸着材の排気下流部に配設された三元触媒により浄化するようになっている。そして、この脱離時に、脱離開始からの経過時間に応じて、燃料噴射弁からの燃料噴射量により内燃機関に吸入される混合気の空燃比をリーン側に制御し、これによって三元触媒の入口における空燃比の適正化を図るようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３（Ａ）に示すような、三元触媒層をＨＣ吸着材の上層にコーティング等した所謂ＨＣ吸着触媒を用いて、冷機時にＨＣをＨＣ吸着材に吸着し、暖機完了後にＨＣ吸着材からＨＣを脱離すると共に、この脱離したＨＣを前記三元触媒層で浄化するようにした場合には、以下のような惧れがある。
【０００４】
即ち、
前記ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを前記三元触媒層で浄化する際において、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣが三元触媒層へ拡散する速度と、排気ガス中の酸素（Ｏ２ ）が三元触媒層に取り込まれる（吸着される）速度と、に差があるために、上記従来の空燃比制御では、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ２ 量が三元触媒層表面に十分に吸着させることができず、以って三元触媒層表面におけるＨＣ量とＯ２ 量とのバランスが崩れ、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化できなくなる惧れがあった。
【０００５】
本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、ＨＣ吸着触媒を用いた場合においても、脱離したＨＣを三元触媒層で良好に浄化できるようにした内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に記載の発明にかかる内燃機関の空燃比制御装置は、図１に示すように、ＨＣ吸着材の上層に三元触媒層を備えて構成されるＨＣ吸着触媒を排気通路に介装した内燃機関の空燃比制御装置であって、前記ＨＣ吸着材からのＨＣの脱離中に、前記ＨＣ吸着触媒の出口部の排気空燃比が所定量リーンになるように、内燃機関の吸入混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段を含んで構成し、前記所定量が、前記ＨＣ吸着触媒の温度に応じて設定されるようにした。
【０００７】
かかる構成とすれば、ＨＣ吸着材の上層に三元触媒層を備えて構成されるＨＣ吸着触媒を用いた場合において、ＨＣの脱離中に、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣが三元触媒層へ拡散する速度と、排気ガス中の酸素（Ｏ２ ）が三元触媒層に取り込まれる（吸着される）速度と、の差を考慮して、ＨＣ吸着触媒の出口部における空燃比を所定量リーンに制御するようにしたので、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ２ を三元触媒層の表面により多く吸着させることができ、以ってＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化することができることとなる。
【０００８】
つまり、従来のように、ＨＣの脱離量だけ三元触媒（層）入口部の空燃比をリーン化するようにした場合における惧れ、即ちＨＣ吸着材から脱離したＨＣが三元触媒層へ拡散する速度と、排気ガス中の酸素（Ｏ2）が三元触媒層に取り込まれる（吸着される）速度と、の差により、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ2量が三元触媒層表面に十分に吸着させることができず、以って三元触媒層表面におけるＨＣ量とＯ2量とのバランスが崩れ、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化できなくなると言った惧れ、を抑制することが可能となる。ここで、ＨＣの脱離濃度（速度）は、ＨＣ吸着触媒の温度と共に高く（速く）なる特性があるので、ＨＣ吸着触媒の温度に応じて、前記所定量を変化させるようにすれば、常に、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ 2 を三元触媒層の表面に吸着させることができ、以ってＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化することができることとなる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、前記内燃機関の吸入混合気の空燃比が、前記ＨＣ吸着触媒の出口部に設けられた空燃比センサの検出値に基づいて、前記ＨＣ吸着材からのＨＣの脱離中に、前記ＨＣ吸着触媒の出口部の排気空燃比が所定量リーンになるように、フィードバック制御されるように構成した。
かかる構成によれば、前記内燃機関の吸入混合気の空燃比を、前記ＨＣ吸着材からのＨＣの脱離中に、前記ＨＣ吸着触媒の出口部の排気空燃比が所定量リーンになるようにフィードバック制御することができるので、経時変化や外乱等があっても、高精度に、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ２ を三元触媒層の表面に吸着させることができ、以ってＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化することができることとなる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、前記内燃機関の吸入混合気の空燃比が、前記ＨＣ吸着材からのＨＣの脱離中に、前記ＨＣ吸着触媒の出口部の排気空燃比が所定量リーンになるように、フィードフォワード制御されるように構成した。
かかる構成とすれば、比較的簡単な構成で、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ２ を三元触媒層の表面に吸着させることができ、以ってＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化することができることとなる。なお、ＨＣ脱離開始直後は、フィードフォワード制御を行ない、その後はフィードバック制御を行なわせる構成とすることも可能である。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、前記ＨＣ吸着触媒の温度を、内燃機関の運転状態に基づいて推定する構成とした。
かかる構成とすれば、前記ＨＣ吸着触媒の温度を検出するためのセンサを省略することができるので、製品コストの低減を図ることができる。
請求項５に記載の発明では、前記ＨＣ吸着触媒の温度を、内燃機関の燃料噴射量或いは吸入空気流量の積算値に基づいて推定するようにした。
【００１３】
かかる構成とすれば、前記ＨＣ吸着触媒の温度を検出するためのセンサを省略することができるので、製品コストの低減を図ることができると共に、比較的簡単な構成で高精度に、前記ＨＣ吸着触媒の温度を推定することが可能となる。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ＨＣ吸着材の上層に三元触媒層を備えて構成されるＨＣ吸着触媒を用いた場合において、ＨＣの脱離中に、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣが三元触媒層へ拡散する速度と、排気ガス中の酸素が三元触媒層に取り込まれる（吸着される）速度と、の差を考慮して、ＨＣ吸着触媒の出口部における空燃比を所定量リーンに制御するようにしたので、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ２ を三元触媒層の表面により多く吸着させることができ、以ってＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化することができる。
【００１５】
つまり、従来のように、ＨＣの脱離量だけ三元触媒（層）入口部の空燃比をリーン化するようにした場合における惧れ、即ちＨＣ吸着材から脱離したＨＣが三元触媒層へ拡散する速度と、排気ガス中の酸素が三元触媒層に取り込まれる（吸着される）速度と、の差により、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ2量が三元触媒層表面に十分に吸着させることができず、以って三元触媒層表面におけるＨＣ量とＯ2量とのバランスが崩れ、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化できなくなると言った惧れ、を抑制することができる。
また、ＨＣ吸着触媒の温度に応じて、前記所定量を変化させるようにしたので、常に、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ 2 を三元触媒層の表面に吸着させることができ、以ってＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化することができることとなる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、経時変化や外乱等があっても、高精度に、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ２ を三元触媒層の表面に吸着させることができ、以ってＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化することができることとなる。
請求項３に記載の発明によれば、比較的簡単な構成で、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ２ を三元触媒層の表面に吸着させることができ、以ってＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化することができることとなる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、前記ＨＣ吸着触媒の温度を検出するためのセンサを省略することができるので、製品コストの低減を図ることができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、製品コストの低減を図ることができると共に、比較的簡単な構成で高精度に、前記ＨＣ吸着触媒の温度を推定することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を、添付の図面に基づいて説明する。
本発明の一実施形態の構成を示す図２において、機関１１の吸気通路１２には吸入空気流量Ｑａを検出するエアフローメータ１３及びアクセルペダルと連動して吸入空気流量Ｑａを制御するスロットル弁１４が設けられ、下流のマニホールド部分には気筒毎に電磁式の燃料噴射弁１５が設けられている。なお、燃料噴射弁１５を各気筒の燃焼室に臨ませる構成とし、本実施形態にかかる内燃機関を所謂筒内直接噴射式内燃機関とすることもできる。
【００２０】
かかる燃料噴射弁１５は、後述するようにしてコントロールユニット５０において設定される駆動パルス信号によって開弁駆動され、図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレータ（図示せず）により所定圧力に制御された燃料を噴射供給する。
なお、機関１１の冷却ジャケットに臨んで設けられ、冷却ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ１６が設けられている。
【００２１】
一方、排気通路１７にはマニホールド集合部近傍に、排気中の特定成分（例えば、酸素）濃度を検出することによって吸入混合気の空燃比のリッチ・リーンを検出する酸素センサ１８が設けられ、その下流側に、理論空燃比｛λ＝１、Ａ／Ｆ（空気重量／燃料重量）≒１４．７｝近傍において排気中のＣＯ，ＨＣの酸化とＮＯＸ の還元を行って排気を浄化する排気浄化触媒としての三元触媒（所謂マニ触媒）１９が介装されている。
【００２２】
また、本実施形態では、三元触媒１９の排気下流側に、図３（Ａ）に示すようなＨＣ吸着材２０Ａの上層に三元触媒層（三元層）２０Ｂをコーティング等したＨＣ吸着触媒２０が介装されており、冷機時に排気中のＨＣを前記ＨＣ吸着材２０Ａに吸着し｛図３（Ｂ）参照｝、暖機完了後に前記ＨＣ吸着材２０ＡからＨＣを脱離すると共に脱離したＨＣを、前記三元触媒層２０Ｂで浄化するようになっている｛図３（Ｃ）参照｝。
【００２３】
前記ＨＣ吸着触媒２０の出口部には、排気中の特定成分（例えば、酸素）濃度を検出することによって吸入混合気の空燃比をリーン領域からリッチ領域までリニアに検出することができる空燃比センサ２１が設けられている。
また、図２で図示しないディストリビュータには、クランク角センサ２２が内蔵されており、コントロールユニット５０では、該クランク角センサ２２から機関回転と同期して出力されるクランク単位角信号を一定時間カウントして、又は、クランク基準角信号の周期を計測して機関回転速度Ｎｅを検出できるようになっている。
【００２４】
ところで、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェース等を含んで構成されるマイクロコンピュータからなるコントロールユニット５０では、各種センサからの入力信号を受け、通常時（非脱離時）には、概略以下のようにして、燃料噴射弁１５の噴射量（延いては空燃比）を制御する。
即ち、
エアフローメータ１３からの電圧信号から求められる吸入空気流量Ｑａと、クランク角センサ２２からの信号から求められる機関回転速度Ｎｅとから基本燃料噴射パルス幅（燃料噴射量に相当）Ｔｐ＝ｃ×Ｑａ／Ｎｅ（ｃは定数）を演算すると共に、低水温時に強制的にリッチ側に補正する水温補正係数Ｋｗや、始動及び始動後増量補正係数Ｋａｓや、空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＤ１等により、最終的な有効燃料噴射パルス幅Ｔｅ＝Ｔｐ×（１＋Ｋｗ＋Ｋａｓ＋・・・）×ＬＡＭＤ１＋Ｔｓを演算する。Ｔｓは、電圧補正分である。
【００２５】
そして、この有効燃料噴射パルス幅Ｔｅが駆動パルス信号として前記燃料噴射弁１５に送られて、所定量に調量された燃料が噴射供給されることになる。
上記空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＤ１は、三元触媒１９の上流側に設けられた酸素センサ１８のリッチ・リーン反転出力に基づいて比例積分（ＰＩ）制御等により増減されるもので、これに基づきコントロールユニット５０では基本燃料パルス幅Ｔｐを補正し、燃焼用混合気の空燃比を目標空燃比（理論空燃比）近傍にフィードバック制御するものである。
【００２６】
ところで、前記ＨＣ吸着触媒２０を用いて、脱離したＨＣを、前記三元触媒層２０Ｂで浄化する場合には、ＨＣ吸着材２０Ａから脱離したＨＣが三元触媒層２０Ｂへ拡散する速度と、排気ガス中の酸素（Ｏ２ ）が三元触媒層２０Ｂに取り込まれる（吸着される）速度と、に差があるため、従来のようにＨＣ吸着触媒２０の入口部の空燃比をリーンに制御するだけでは、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ２ 量を三元触媒層２０Ｂの表面に十分に吸着させることができず、以って三元触媒層２０Ｂの表面におけるＨＣ量とＯ２ 量とのバランスが崩れ、ＨＣ吸着材２０Ａから脱離したＨＣを良好に浄化できなくなる惧れがある｛図３（Ｃ）参照｝。
【００２７】
このため、本実施形態では、ＨＣ吸着材２０Ａから脱離したＨＣが三元触媒層２０Ｂへ拡散する速度と、排気ガス中の酸素（Ｏ２ ）が三元触媒層２０Ｂに取り込まれる（吸着される）速度と、の差分を考慮して、空燃比を制御することで、三元触媒層２０Ｂの表面におけるＨＣ量とＯ２ 量とをバランスさせ、以ってＨＣ吸着材２０Ａから脱離したＨＣを良好に浄化できるようにしている。
【００２８】
即ち、ＨＣの脱離時には、本実施形態に係るコントロールユニット５０では、各種センサからの入力信号を受け、図４に示すようなフローチャートを実行して、燃料噴射弁１５の噴射量（延いては空燃比）を制御する。なお、以下に説明するように、本発明にかかる空燃比制御手段としての機能は、コントロールユニット５０がソフトウェア的に備えるものである。また、図４のフローチャートは、機関１１の始動時毎に実行されるものである。
【００２９】
即ち、
ステップ（図では、Ｓと記してある。以下、同様）１では、冷却水温度Ｔｗ＜コールド（冷機）判定温度Ａか否かを判定する。ＹＥＳであれば、コールド（冷機）時であるので、ステップ２へ進む。ＮＯであれば、通常運転時であるとして前述した通常の空燃比制御を行なわせるべく、本フローを終了する。
【００３０】
ステップ２では、従来同様の手法によって、基本燃料噴射量Ｔｐ（或いは吸入空気流量Ｑａ）を積算或いは加重平均して、ＨＣ吸着触媒２０の温度Ｔｃを推定する。例えば、燃焼によって発生し排気を介してＨＣ吸着触媒２０へ与えられた熱量｛Ｔｐ（又はＱａ）の積算値或いは加重平均値から算出できる｝と、排気によりＨＣ吸着触媒２０から持ち去られる熱量｛排気流量（吸入空気流量Ｑａ）等に相関する｝などを考慮して、触媒温度Ｔｃを推定することができ、外気温度，水温Ｔｗ等を考慮すれば、より推定精度を向上できる。
【００３１】
また、燃料噴射量Ｔｐ，機関回転速度Ｎｅから、その運転状態が継続された場合の平衡触媒温度を推定し、その推定値と、その運転状態での運転継続時間（或いは時定数）などと、に基づいて、現在の触媒温度Ｔｃを推定すること等もできる。
なお、図２に示した触媒温度センサ２３を介して、直接、触媒温度Ｔｃを検出する構成とすることもできる。
【００３２】
ステップ３では、触媒温度Ｔｃ＞ＨＣ脱離開始温度Ｔ１であるか否かを判定する。ＹＥＳであれば、ＨＣ吸着触媒２０の温度が上昇し、冷機時に吸着したＨＣが、ＨＣ吸着材２０Ａから脱離するので、ＨＣ吸着材２０Ａから脱離したＨＣが三元触媒層２０Ｂへ拡散する速度と、排気ガス中の酸素（Ｏ２ ）が三元触媒層２０Ｂに取り込まれる（吸着される）速度と、の差分を考慮した空燃比制御を実行すべく、ステップ４へ進む。一方、ＮＯであれば、ステップ２へリターンする。
【００３３】
ステップ４では、吸着材２０ＡのＨＣ吸着量を演算する。なお、ＨＣ吸着量は、例えば、基本燃料噴射量Ｔｐ（或いは吸入空気流量Ｑａ）の積算値に、吸着効率αを乗算（Ｔｐ積算値×α）することで推定演算することができる。
つづくステップ５では、目標空燃比ＴＦＢＹＡ（ＨＣ吸着触媒２０の出口部における目標空燃比であり、リーン側に設定される）を演算する。ここで、目標空燃比ＴＦＢＹＡは、以下の式により演算する。
【００３４】
即ち、
ＴＦＢＹＡ＝Ｔｃ×γ
ここで、Ｔｃ；ＨＣ吸着触媒２０の温度、γ；目標空燃比係数
つまり、図５に示すように、ＨＣの脱離濃度（速度）は触媒温度Ｔｃで決まる（触媒温度に略比例する）から、これに目標空燃比係数γ｛≒『酸素（Ｏ２ ）が三元触媒層２０Ｂに取り込まれる速度』／『ＨＣの脱離速度』｝を乗算すれば、触媒温度に応じてＨＣを良好に浄化するのに必要な酸素量延いては目標空燃比ＴＦＢＹＡ（空気重量／燃料重量）を求めることができることとなる。なお、図６に示すようなテーブル等を参照して、ＨＣ吸着触媒２０の温度Ｔｃに応じて、目標空燃比ＴＦＢＹＡを設定するようにすることもできる。
【００３５】
そして、コントロールユニット５０では、最終的な有効燃料噴射パルス幅Ｔｅ＝Ｔｐ×（１＋Ｋｗ＋Ｋａｓ＋・・・）×１／ＴＦＢＹＡ＋Ｔｓを演算し、この有効燃料噴射パルス幅Ｔｅを駆動パルス信号として前記燃料噴射弁１５に送り、所定量に調量された燃料を噴射供給することになる。
ステップ６では、ＨＣ吸着触媒２０の出口部に設けた空燃比センサ２１の検出空燃比に基づき、ＨＣ吸着触媒２０の出口部における空燃比が、目標空燃比ＴＦＢＹＡ（リーン側に設定される）になるように燃料噴射量をフィードバック制御する。
【００３６】
つまり、Ｔｅ＝Ｔｐ×（１＋Ｋｗ＋Ｋａｓ＋・・・）×１／ＴＦＢＹＡ×ＬＡＭＤ２＋Ｔｓを演算し、この有効燃料噴射パルス幅Ｔｅを駆動パルス信号として前記燃料噴射弁１５へ送り、ＨＣ吸着触媒２０の出口部における空燃比が、目標空燃比ＴＦＢＹＡとなるようにフィードバック制御されることになる。
なお、上記空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＤ２は、ＨＣ吸着触媒２０の下流側に設けられた空燃比センサ２１の空燃比検出信号（空燃比に対してリニアな信号として出力される）に基づいて比例積分（ＰＩ）制御等により増減設定されるものである。
【００３７】
ステップ７では、吸着材２０ＡのＨＣ脱離量を積算する。なお、ＨＣ脱離量は、例えば、以下の式により推定演算することができる。
ＨＣ脱離量＝Ｑａ×Ｔｃ×β
ここで、Ｑａ；吸入空気流量、β；脱離量換算係数
つまり、図５に示すように、ＨＣの脱離濃度（％、ｐｐｍ）は触媒温度で決まるので、Ｔｃ×βにより、触媒温度に応じたＨＣの脱離濃度を算出することができ、また、ＨＣの脱離濃度に吸入空気流量Ｑａ（ｌ／ｍｉｎ又はｇ／ｍｉｎ）｛排気流量（ｌ／ｍｉｎ又はｇ／ｍｉｎ）に相関する値である｝を乗算すれば、ＨＣの脱離量を求めることができる。
【００３８】
そして、ステップ８では、ステップ７で求めたＨＣ脱離量の積算値と、ＨＣ吸着量と、を比較し、ＨＣ脱離量の積算値≧ＨＣ吸着量であれば、ＨＣの脱離処理は完了したと判断して、通常（非脱離時）の空燃比制御へ移行させる。
一方、ＨＣ脱離量の積算値＜ＨＣ吸着量であれば、未だＨＣの脱離中であるので、本フローによる空燃比制御を継続する必要があるので、ＨＣ脱離量の積算値≧ＨＣ吸着量となるまで、ステップ５へリターンする。
【００３９】
このように、本実施形態によれば、ＨＣ吸着触媒２０を用いた場合において、ＨＣの脱離中に、ＨＣ吸着材２０Ａから脱離したＨＣが三元触媒層２０Ｂへ拡散する速度と、排気ガス中の酸素（Ｏ２ ）が三元触媒層２０Ｂに取り込まれる（吸着される）速度と、の差を考慮して、ＨＣ吸着触媒２０の出口部における空燃比を、脱離したＨＣの酸化に必要なＯ２ 量を三元触媒層２０Ｂ表面に十分に吸着させることができる目標空燃比ＴＦＢＹＡ（リーン空燃比）に制御するようにしたので、ＨＣ吸着材から脱離したＨＣを良好に浄化することができることとなる。
【００４０】
なお、図４のフローチャートにおけるステップ６を省略して、所謂オープン制御（フィードフォワード制御）により、ＨＣ吸着触媒２０の出口部における空燃比を、目標空燃比ＴＦＢＹＡ（リーン空燃比）に制御することもできる。この場合は、空燃比センサ２１を省略してもよい。
ところで、従来のようにＨＣ吸着材の下流側にＨＣ吸着材とは別個独立に三元触媒を設けたものでは、ＨＣの脱離中には三元触媒の入口部の空燃比をＨＣの脱離量に見合ってリーン化する（この場合、三元触媒の出口部の空燃比は理論空燃比近傍に制御される）のに対し、本発明は、ＨＣ吸着触媒２０を用いた場合に、ＨＣの脱離中には、ＨＣ吸着材２０Ａから脱離したＨＣが三元触媒層２０Ｂへ拡散する速度より、排気ガス中の酸素（Ｏ２ ）が三元触媒層２０Ｂに取り込まれる（吸着される）速度が遅いことを考慮して、その分、ＨＣ吸着触媒２０の出口部の空燃比をリーンにして、三元触媒層２０Ｂの表面におけるＨＣ量とＯ２ 量とをバランスさせ、ＨＣ吸着材２０Ａから脱離したＨＣを良好に浄化できるようにしたものである。
【００４１】
言い換えると、本発明は、ＨＣ吸着触媒２０を用いた場合のＨＣ脱離中において、三元触媒層２０Ｂの表面におけるＨＣ量とＯ２ 量とをバランスさせるために、ＨＣ吸着触媒２０の出口部の空燃比をリーン側に制御することを、その本質とするものである。
つまり、本実施形態は、脱離したＨＣをより効果的に浄化するために、目標空燃比ＴＦＢＹＡを最適値に設定する場合について説明したものであり、本発明は、これに限定されるものではなく、ＨＣの脱離中においてＨＣ吸着触媒２０の出口部の空燃比をリーン側に制御する構成とするだけでも、従来に対して脱離したＨＣを良好に浄化することができるものであり、従って、ＨＣの脱離中においてＨＣ吸着触媒２０の出口部の空燃比をリーン側に制御するものは、本発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施形態にかかるシステム構成図
【図３】（Ａ）は、ＨＣ吸着触媒の構造を説明する図。（Ｂ）は、冷機時（コールド時）におけるＨＣ吸着触媒の機能を説明する図。（Ｃ）は、暖機時（ホット時）におけるＨＣ吸着触媒の機能を説明する図。
【図４】同上実施形態における空燃比制御を説明するためのフローチャート。
【図５】脱離ＨＣ濃度と、ＨＣ吸着触媒温度と、の関係を説明するためのタイミングチャート。
【図６】脱離ＨＣ濃度と、ＨＣ吸着触媒温度と、の関係を示すテーブルの一例。
【符号の説明】
１１ 内燃機関
１２ 吸気通路
１３ エアフローメータ
１４ スロットル弁
１５ 燃料噴射弁
１７ 排気通路
１８ 酸素センサ
１９ 三元触媒（マニ触媒）
２０ ＨＣ吸着触媒
２１ 空燃比センサ（リニアセンサ）
２２ クランク角センサ
５０ コントロールユニット
Claims (5)
- ＨＣ吸着材の上層に三元触媒層を備えて構成されるＨＣ吸着触媒を排気通路に介装した内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記ＨＣ吸着材からのＨＣの脱離中に、前記ＨＣ吸着触媒の出口部の排気空燃比が所定量リーンになるように、内燃機関の吸入混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段を含んで構成し、
前記所定量が、前記ＨＣ吸着触媒の温度に応じて設定されることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 - 前記内燃機関の吸入混合気の空燃比を、前記ＨＣ吸着触媒の出口部に設けられた空燃比センサの検出値に基づいて、前記ＨＣ吸着材からのＨＣの脱離中に、前記ＨＣ吸着触媒の出口部の排気空燃比が所定量リーンになるように、フィードバック制御されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
- 前記内燃機関の吸入混合気の空燃比が、前記ＨＣ吸着材からのＨＣの脱離中に、前記ＨＣ吸着触媒の出口部の排気空燃比が所定量リーンになるように、フィードフォワード制御されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
- 前記ＨＣ吸着触媒の温度が、内燃機関の運転状態に基づいて推定されることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
- 前記ＨＣ吸着触媒の温度が、内燃機関の燃料噴射量或いは吸入空気流量の積算値に基づいて推定されることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
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