JP3693942B2 - 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】
この発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、特に、触媒コンバータの浄化性能を効率良く引き出すように内燃機関に供給される混合気の空燃比を制御する内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関の空燃比制御装置の一つとして、例えば特開平５−３９７４１号公報には、触媒コンバータを備えた内燃機関において、触媒コンバータの上流に空燃比センサ、触媒コンバータの下流にはＯ2センサを配置し、上流側の空燃比を内燃機関の回転に同期して、強制振動値を正負に反転させると共に、空燃比センサにより検出された触媒コンバータ上流での空燃比中心が目標空燃比となるように補正係数を更新し、更に触媒コンバータ下流のＯ2センサにより触媒コンバータ下流の空燃比がリッチまたはリーン側に偏っている場合、上流側の目標空燃比を偏りを打ち消す方向に補正し触媒コンバータの浄化性能を向上させ、空燃比の乱れが過渡的に発生する加速や減速等の過渡運転時には強制振動信号の印加を禁止し、排気特性が悪化することを防止することが示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の空燃比制御装置においては、強制振動を禁止するのは過渡運転時のみであり、その他の状態においては常に強制振動を加えた状態にあり、比較的安定した状態においても、パージの導入等外乱により触媒コンバータ後の空燃比が偏る状態が存在する。このとき（例えば、リッチ側に偏った状態にあるとき）に強制振動を加えたままであると、触媒コンバータの状態からの要求空燃比であるリーン状態以外のリッチ状態が存在することになり、結果として、触媒コンバータの状態を最適にするのを妨げることになり、制御の応答性悪化をまねく。場合によっては、強制振動のリッチ側状態時に排気ガスを悪化させる可能性もある。
【０００４】
また、燃料カット状態から復帰した直後では、触媒コンバータは酸素過多状態となり、触媒コンバータ上流のリーン状態に対し、著しくＮＯｘ浄化率が低減してしまうという問題がある。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり，過渡状態以外においても、触媒コンバータ下流のＯ2センサの状態が第１の所定値よりリッチもしくは第２の所定値よりリーン状態にあるときは、周期的な強制振動を止め、触媒コンバータ下流のＯ2センサ状態の偏りを打ち消す方向の状態を、偏り状態を脱するまで（第１の所定値よりリーンもしくは第２の所定値よりリッチとなるまで）継続させることにより、触媒コンバータの状態を最適にするに必要な状態のみで制御できるため、制御の応答性が上がり、また排気ガスを悪化させる可能性を回避できる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】
また、この発明では、燃料カット復帰後の強制振動制御を、燃料カット時間に応じて、最初のリッチ側制御時間を延長方向に補正することにより、触媒コンバータの酸素を消費させ、触媒コンバータの状態を素早く浄化率の良い状態にもっていくことができる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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、内燃機関の排気系に設けられた触媒コンバータの上流側に設けられ、内燃機関の空燃比を検出する空燃比センサと、上記触媒コンバータの下流側に設けられ、該触媒コンバータ後の酸素濃度を検出するＯ2センサと、内燃機関の回転数と充填効率に基づいて基準空燃比目標値を設定する基準空燃比目標値設定手段と、上記内燃機関の回転数と充填効率に基づいて上記Ｏ2センサの出力電圧の目標値を設定するＯ2電圧目標設定手段と、上記Ｏ2センサの出力電圧と上記Ｏ2電圧目標設定手段で設定された目標値に基づいて空燃比目標値補正値を求める空燃比目標値補正手段と、上記内燃機関の回転数と充填効率に基づいて強制空燃比振動幅目標値を求める強制空燃比振動幅目標値補正手段と、上記基準空燃比目標値設定手段、上記空燃比目標値補正手段および上記強制空燃比振動幅目標値補正手段の出力に基づいて空燃比目標値を演算する空燃比目標値演算手段と、該空燃比目標値演算手段で演算された空燃比目標値と上記空燃比センサの出力に基づいて補正値を演算する空燃比補正値演算手段と、上記内燃機関の回転数および充填効率に基づいて強制空燃比振動幅インジェクタ駆動時間補正値を求めるインジェクタ駆動時間補正値演算手段と、上記空燃比補正値演算手段からの補正値と上記インジェクタ駆動時間補正値演算手段からの補正値とに基づいてインジェクタを駆動する時間を設定するインジェクタ駆動時間設定手段とを備え、上記強制空燃比振動幅目標値補正手段に対し、上記Ｏ 2 センサの出力電圧に応じて周期的な強制空燃比振動を禁止する強制空燃比振動禁止手段を設け、上記Ｏ 2 センサの出力電圧が第１の所定値以上または第２の所定値以下の時は、周期的な強制空燃比振動を禁止し、上記Ｏ 2 センサの出力電圧の検出状態を打ち消す側の状態を継続するようにしたものである。
【０００８】
請求項２の発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、上記強制空燃比振動幅目標値補正手段は、上記基準空燃比目標値と上記空燃比目標値補正値に対し、内燃機関の回転に同期してリッチ側およびリーン側に交互に所定の幅で強制的に変動させるものである。
【０００９】
請求項３の発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、上記強制空燃比振動幅目標値補正手段に対し、内燃機関の回転数に基づいて空燃比振動周期を設定する強制空燃比振動周期設定手段を設けたものである。
【００１１】
請求項４の発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、上記強制空燃比振動幅目標値補正手段において、燃料カット復帰後の強制空燃比振動補正に対し、燃料カット時間に応じて初回リッチ側補正時間を延長側に補正するようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１を示す構成図である。
図において、エアクリーナ１からの吸気は、エアフローセンサ２により吸入空気量Ｑａを測定され、スロットルバルブ３で吸気量を負荷に応じて制御され、サージタンク４および吸気管５を介してエンジン６の各気筒に吸入される。一方燃料はインジェクタ７を介して吸気管５に噴射される。
【００１３】
また、空燃比制御，点火時期制御などの各種制御を行うエンジン制御ユニット２０は、ＣＰＵ２１，ＲＯＭ２２，ＲＡＭ２３等からなるマイクロコンピュータで構成され、入出力インターフェイス２４を介してエアフローセンサ２によって測定される吸入空気量Ｑａ，スロットルセンサ１２によって検出されるスロットル開度θ，アイドリング開度のときにオンとなるアイドルスイッチ１３の信号，水温センサ１４によって検出されるエンジン冷却水温ＷＴ，排気管１５に設けられた空燃比センサ１６からの空燃比フィードバック信号Ｏ2 ，クランク角センサ１７によって検出されるエンジン回転数Ｎｅ等を取り込む。
【００１４】
そして、ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２に格納されている制御プログラムおよび各種マップに基づいて空燃比フィードバック制御演算を行い、駆動回路２５を介してインジェクタ７を駆動する。
また、内燃機関の排気系に触媒コンバータ２７および２８が設けられ、触媒コンバータ２７の下流側に設けられ、触媒コンバータ後の酸素濃度を検出するＯ2センサ（以下、リアＯ2センサと称す）２６が設けられる。
【００１５】
図２は、この発明の実施の形態１の機能構成を示すブロック図である。
図において、３０はエンジン（ＥＮＧ）回転数と充填効率から後述の図８（ａ）に示す基準空燃比目標値を求める基準空燃比目標値設定手段、３１はＥＮＧ回転数と充填効率からリアＯ2電圧目標値を求めるリアＯ2電圧目標値設定手段，３２はリアＯ2センサ出力電圧とリアＯ2電圧目標値設定手段３１で設定されたリアＯ2電圧目標値から空燃比目標値補正値（空燃比目標値積分補正値、空燃比目標値比例補正値）を求める空燃比目標値補正手段である。
【００１６】
次に、強制的に空燃比を振動させる手段として、３６はＥＮＧ回転数により空燃比振動の周期を求める強制空燃比振動周期設定手段、３８はＥＮＧ回転数と充填効率より強制空燃比振動幅目標値を求める強制空燃比振動幅目標値補正手段があり、後述されるように、リアＯ2の状態によっては、周期的な強制空燃比振動を禁止する強制空燃比振動禁止手段３７が設けられる。基準空燃比目標値設定手段３０と空燃比目標値補正手段３２と強制空燃比振動幅目標値補正手段３８の出力に基づいて空燃比目標値演算手段３３により、空燃比目標値が演算される。
【００１７】
次に、この空燃比目標値演算手段３３からの空燃比目標値とフロント空燃比センサ即ち空燃比センサ１６からの出力が一致するように、空燃比補正値演算手段３４により補正値が演算され、その補正値と、ＥＮＧ回転数および充填効率より求められる強制空燃比振動幅ＩＮＪ駆動時間補正値３９とに基づきＩＮＪ駆動時間設定手段３５によりインジェクタ７を駆動する駆動時間を設定する。
【００１８】
次に、動作について説明する。
図３は、強制空燃比振動幅目標値設定のフローチャートである。図３に基づき強制空燃比振動幅目標値設定につき説明する。
まず、ステップＳ１１０ではＯ2ＦＢ（フィードバック）モードか否かを判断し、Ｏ2ＦＢモードでなければ、ＥＸＩＴへ、Ｏ2ＦＢモードであればステップＳ１１１へ進む。ステップＳ１１１ではＤｕａｌＯ2制御条件成立か否かを判断する。
【００１９】
ここで、ＤｕａｌＯ2制御とは、内燃機関の排気系に設けられた触媒コンバータ２７の上流側に設けられ、内燃機関の空燃比を検出する空燃比センサ１６と、触媒コンバータ２７の下流側に設けられ、触媒コンバータ後の酸素濃度を検出するＯ2センサ（以降、リアＯ2センサと称す）２６と、内燃機関の空燃比の目標値を設定する基準空燃比目標値設定手段３０と、リアＯ2センサ２６の出力電圧の目標を設定するリアＯ2電圧目標設定手段３１と、リアＯ2センサ電圧がリアＯ2電圧目標値となるよう基準空燃比目標値を補正するための空燃比目標値補正値を求める空燃比目標値補正手段３２とで構成された部分を意味する。
【００２０】
また、フローチャート中にでてくる記号との対応は以下となる。
Ｌ：空燃比目標値
Ｌ0 ：基準空燃比目標値
Ｌi ：空燃比目標値積分補正値（空燃比目標値補正手段の出力の一部）
ＬR ：空燃比目標値比例補正値（空燃比目標値補正手段の出力の一部）
ＴＲＶＯ2：リアＯ2電圧目標値
【００２１】
ステップＳ１１１でＤｕａｌＯ2制御不成立の場合はステップＳ１２４にて空燃比目標値ＬをＬ0 ＋Ｌi としてＥＸＩＴへ進む。また、条件成立の場合はステップＳ１１２へ進み、リッチ側強制空燃比振動周期Ｒｎ，リーン側強制空燃比振動周期ＬｎおよびリアＯ2目標電圧ＴＲＶＯ2を、エンジン回転数および充填効率に基づきマッピングを実施する。
次に、ステップＳ１１３に進み、リアＯ2電圧とリアＯ2電圧目標値を比較し、リアＯ2電圧が目標電圧より大きければ（リッチ状態であれば）ステップＳ１１４に進む。
【００２２】
次に、ステップＳ１１４ではＬ0 と強制空燃比振動幅目標値ＤＡＦをマッピングし、次のステップＳ１１５に進む。ステップＳ１１５では後述するＬi ，ＬR の算出に基づき、Ｌi ，ＬR を算出する。次のステップＳ１１６では、ステップＳ１１４でマッピングしたＬ0 ，ＤＡＦとステップＳ１１５で算出したＬi ，ＬRより、通常の制御よりＤＡＦだけリーン状態である空燃比目標値Ｌを算出する。次のステップＳ１１７はリーン側強制空燃比振動周期カウンタを１減算する。
【００２３】
次のステップＳ１１８およびステップＳ１１９では再びＯ2ＦＢモードであるか、またＤｕａｌＯ2制御であるかを確認し、条件成立していなければ、ステップＳ１１０およびステップＳ１１１と同様の処理を行う。一方、条件成立しておれば、ステップＳ１２０でリアＯ2電圧とリアＯ2リーン状態判定電圧ＤＩＺＬ（第１の所定値）とを比較し、リアＯ2電圧がＤＩＺＬ以上であれば、ステップＳ１２２に進みカウンタＬｎが０か否かを比較し、０でなければ、ステップＳ１１４へ戻り再度前述と同様の動作を実施し、カウンタＬｎが０になるまで繰り返す。
【００２４】
繰り返しの最中、ステップＳ１２０でリアＯ2電圧がＤＩＺＬ未満となった場合は、リーン状態が必要ないことであるので、ステップＳ１２１に進み、カウンタＬｎを０にセットし、つまり、強制空燃比振動禁止手段３７により周期的な強制空燃比振動を禁止し、ステップＳ１２２を経てステップＳ１２３にてＬｎをマッピングし、ステップＳ１２５へ移る。
なお、ステップＳ１２５からステップＳ１３４の動作に関しては、ステップＳ１１４からステップＳ１２３の空燃比のリッチとリーンの状態が入れ替わった形で、同様の動作を実施する。上記一連の動作にて、空燃比目標値を所定の周期でＤＡＦ分リッチ側およびリーン側に強制的に振動できる。この場合、ステップＳ１３０において条件が成立し、ステップＳ１３１でリアＯ2電圧と比較するリアＯ2リーン状態判定電圧ＤＩＺＨは第２の所定値である。
【００２５】
図４は、強制空燃比振動幅ＩＮＪ駆動時間補正値設定のフロチャートである。図４に基づき強制空燃比振動幅ＩＮＪ駆動時間補正値設定につき説明する。
まず、ステップＳ２１０ではＯ2ＦＢモードか否かを判断し、Ｏ2ＦＢモードでなければ、ステップＳ２２５へ進み、強制空燃比振動ＩＮＪ駆動時間補正係数ＫINJ を１．０としてＩＮＪ駆動時間τを演算してＥＸＩＴへ、Ｏ2ＦＢモードであればステップＳ２１１へ進む。
【００２６】
ステップＳ２１１ではＤｕａｌＯ2制御条件成立か否かを判断する。ステップＳ２１１でＤｕａｌＯ2制御不成立の場合はステップＳ２２４にて強制空燃比振動ＩＮＪ駆動時間補正係数ＫINJ を１．０としてＩＮＪ駆動時間τを演算してＥＸＩＴへ進む。また、条件成立の場合はステップＳ２１２へ進み、リッチ側強制空燃比振動周期Ｒｎ，リーン側強制空燃比振動周期ＬｎおよびリアＯ2目標電圧ＴＲＶＯ2を、エンジン回転数および充填効率に基づきマッピングを実施する。
【００２７】
次に、ステップＳ２１３に進み、リアＯ2電圧とリアＯ2電圧目標値を比較し、リアＯ2電圧が目標電圧より大きければ（リッチ状態であれば）ステップＳ２１４に進む。次にステップＳ２１４では強制空燃比振動ＩＮＪ駆動時間補正値ＤＩＮＪをマッピングし、ステップＳ２１５ではＤＩＮＪに基づきＫINJ を算出する（インジェクタ駆動時間補正値演算手段）。次のステップＳ２１６では、ステップＳ２１５で算出したＤＩＮＪより、通常の制御よりＤＩＮＪだけリーン状態であるＩＮＪ駆動時間τを算出する。
【００２８】
次のステップＳ２１７はリーン側強制空燃比振動周期カウンタを１減算する。次のステップＳ２１８およびステップＳ２１９では再びＯ2ＦＢモードであるか、またＤｕａｌＯ2制御であるかを確認し、条件成立していなければ、ステップＳ２１０およびステップＳ２１１と同様の処理を行う。一方、条件成立しておれば、ステップＳ２２０でリアＯ2電圧とリアＯ2リーン状態判定電圧ＤＩＺＬとを比較し、リアＯ2電圧がＤＩＺＬ以上であれば、ステップＳ２２２に進みカウンタＬｎが０か否かを比較し、０でなければ、ステップＳ２１４へ戻り再度前述と同様の動作を実施し、カウンタＬｎが０になるまで繰り返す。
【００２９】
繰り返しの最中、ステップＳ２２０でリアＯ2電圧がＤＩＺＬ未満となった場合は、リーン状態が必要ないことであるので、ステップＳ２２１に進み、カウンタＬｎを０にセットし、ステップＳ２２２を経てステップＳ２２３にてＬｎをマッピングし、ステップＳ２２６へ移る。ステップＳ２２６からステップＳ２３５の動作に関しては、ステップＳ２１４からステップＳ２２３の空燃比のリッチとリーンの状態が入れ替わった形で、同様の動作を実施する。上記一連の動作にて、ＩＮＪ駆動時間をを所定の周期でＤＩＮＪ分リッチ側およびリーン側に強制的に振動できる。
【００３０】
図５は、図３のフローチャート中のＬi ，ＬR を算出するためのフローチャート図である。図５に基づきＬi ，ＬR を算出につき説明する。
まず、ステップＳ３１０ではＤｕａｌＯ2制御条件成立か否かを判断し、条件不成立の場合はステップＳ３１６にてＬi は前回の演算値とし、ＬR は０として終了する。一方ＤｕａｌＯ2制御条件成立の場合はステップＳ３１１に進みＴＲＶＯ2をマッピングし、次のステップＳ３１２にてリアＯ2電圧との偏差をとり、ΔＶｒを計算する。
【００３１】
次のステップＳ３１３では、後述する図６の（ａ）の積分ゲインテーブルよりΔＶｒに応じた積分ゲインＫi をマッピングする。次のステップＳ３１４ではΔＶｒとＫi との積を積分し、積分補正係数Ｌi を算出する。また次のステップＳ３１５では図６の（ｂ）の比例補正値テーブルよりΔＶｒに応じた値をマッピングする。以上の動作によりＤｕａｌＯ2制御によるＬi ，ＬR の算出がなされる。
【００３２】
図６は、図５のフローチャート中で使用する積分ゲインおよび比例補正値のグラフである。積分ゲイン，比例補正値共にΔＶｒのテーブルになっており、ΔＶｒが負の場合はすなわち触媒状態がリッチの場合は空燃比目標値をリーンにする方向の値をとり、ΔＶｒが正の場合、すなわち触媒状態がリーンの場合は空燃比目標値をリッチにする方向の値をとるようなテーブル構成になっている。
【００３３】
図７は、後述する図８の(a)基準空燃比目標値、(b)強制空燃比振動幅目標値、(c)強制空燃比振動幅ＩＮＪ駆動時間補正値のテーブル軸のゾーン分け内容であり、エンジン回転数と充填効率で決められる。
【００３４】
図８は、（ａ）基準空燃比目標値即ち触媒上流側の目標空燃比の基準値、（ｂ）強制空燃比変動幅目標値即ち強制振動制御時の目標値振動幅、（ｃ）強制空燃比振動幅ＩＮＪ駆動時間補正値即ちＩＮＪ駆動時間補正幅、（ｄ）強制空燃比振動周期を設定するテーブルであり、目標空燃比の基準値，強制振動制御時の目標値振動幅およびＩＮＪ駆動時間補正幅は図７のゾーンに対するテーブル、強制空燃比振動周期を設定するテーブルはエンジン回転数のテーブル構成となっている。
【００３５】
このようにして、本実施の形態では、触媒コンバータ後の空燃比がリッチ側およびリーン側に偏った場合、強制空燃比振動が禁止され、偏りを打ち消す方向の空燃比状態を継続し、触媒コンバータを早く最適な状態にもっていくことができる。
【００３６】
実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２における強制空燃比振動幅目標値設定のフローチャート図である。なお、本実施の形態の回路構成は、上記実施の形態１と実質的に同じであるので、その記載を省略する。
基本的な動作は、上記実施の形態１における図３の強制空燃比振動幅目標設定と実質的に同様であり、異なる部分は、ステップＳ４１４でＮＯ（Ｌｅａｎ）が選択された場合の次にステップＳ４２６でリッチ側強制空燃比振動周期カウンタＲｎの延長をＦ／Ｃの時間に応じてマッピングするＦ／Ｃ後リッチ期間延長カウンタＲｎｎにより実施するところである。通常Ｆ／Ｃ中の触媒状態は、酸素を容量一杯に吸着しており、Ｆ／Ｃ復帰後においては、リーン状態時にＮＯｘが発生し易い状態になっている。そのため、Ｆ／Ｃ状態後はリッチ状態を延長することにより、酸素吸着量を早く適正な状態に持っていくことにより、リーン状態時のＮＯｘ発生を抑えることが可能である。
【００３７】
図１０は、強制空燃比振動幅ＩＮＪ駆動時間補正値設定のフロチャート図である。基本的な動作は、上記実施の形態１における図４の強制空燃比振動幅ＩＮＪ駆動時間補正と同様であり、異なる部分は、上記図９と同様の構成であり、効果としても同様である。
【００３８】
図１１は、強制空燃比振動リッチ期間フューエルカット後延長カウンタ演算のフローチャートである。図１１に基づき強制空燃比振動リッチ期間Ｆ／Ｃ後延長カウンタ演算について説明する。
ステップＳ６１０ではＦ／Ｃモードか否かを判定し、Ｆ／Ｃモード中でなければ、カウンタの延長の必要が無いため、ステップＳ６１５にてＲｎｎをリセット（＝０）とする。一方、Ｆ／Ｃモードである場合はステップＳ６１１でＦ／Ｃ時間カウンタＦＣＣＮＴをリセットする。次に、ステップＳ６１２にてＦ／Ｃ復帰か否かを判断し、Ｆ／Ｃモード中であれば、ステップＳ６１３に進み、ＦＣＣＮＴを＋１する。
【００３９】
その後、ステップＳ６１２とステップＳ６１３との構成で、Ｆ／Ｃ復帰するまでの間ＦＣＣＮＴをカウントアップ（＋１）し、Ｆ／Ｃ継続時間をカウントする。次にステップＳ６１２にてＦ／Ｃ復帰と判断されると、ステップＳ６１４に進み、図１２のＦ／Ｃ後リッチ期間延長カウンタテーブルよりＦ／Ｃ継続時間ＦＣＣＮＴに応じたＦ／Ｃ後リッチ期間延長カウンタＲｎｎのカウント値をマッピングする。
【００４０】
図１２は、フューエルカット時間とフューエルカット後リッチ期間延長カウンタ値の関係を示すグラフであり、Ｆ／Ｃ継続時間が長くなる程Ｆ／Ｃ後リッチ期間延長カウンタＲｎｎのカウント値は大きくなり、Ｆ／Ｃ継続時間が所定値以上の場合は、延長カウンタＲｎｎも一定となるような特性になっている。
【００４１】
このようにして、本実施の形態では、燃料カット復帰後、リッチ側制御期間が延長され、触媒コンバータの状態が早く最適化される。
【００４２】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１の発明によれば、内燃機関の排気系に設けられた触媒コンバータの上流側に設けられ、内燃機関の空燃比を検出する空燃比センサと、上記触媒コンバータの下流側に設けられ、該触媒コンバータ後の酸素濃度を検出するＯ2センサと、内燃機関の回転数と充填効率に基づいて基準空燃比目標値を設定する基準空燃比目標値設定手段と、上記内燃機関の回転数と充填効率に基づいて上記Ｏ2センサの出力電圧の目標値を設定するＯ2電圧目標設定手段と、上記Ｏ2センサの出力電圧と上記Ｏ2電圧目標設定手段で設定された目標値に基づいて空燃比目標値補正値を求める空燃比目標値補正手段と、上記内燃機関の回転数と充填効率に基づいて強制空燃比振動幅目標値を求める強制空燃比振動幅目標値補正手段と、上記基準空燃比目標値設定手段、上記空燃比目標値補正手段および上記強制空燃比振動幅目標値補正手段の出力に基づいて空燃比目標値を演算する空燃比目標値演算手段と、該空燃比目標値演算手段で演算された空燃比目標値と上記空燃比センサの出力に基づいて補正値を演算する空燃比補正値演算手段と、上記内燃機関の回転数および充填効率に基づいて強制空燃比振動幅インジェクタ駆動時間補正値を求めるインジェクタ駆動時間補正値演算手段と、上記空燃比補正値演算手段からの補正値と上記インジェクタ駆動時間補正値演算手段からの補正値とに基いてインジェクタを駆動する時間を設定するインジェクタ駆動時間設定手段とを備えたので、触媒コンバータの状態を最適にするに必要な状態のみで制御でき、制御の応答性が上がり、また排気ガスを悪化させる可能性を回避でき、比較的安定した状態においても、触媒コンバータの状態を早く最適な状態にすることができるという効果がある。
また、上記強制空燃比振動幅目標値補正手段に対し、上記Ｏ 2 センサの出力電圧に応じて周期的な強制空燃比振動を禁止する強制空燃比振動禁止手段を設け、上記Ｏ 2 センサの出力電圧が第１の所定値以上または第２の所定値以下の時は、周期的な強制空燃比振動を禁止し、上記Ｏ 2 センサの出力電圧の検出状態を打ち消す側の状態を継続するようにしたので、制御の応答性の向上、排気ガスの悪化の回避にさらに寄与できるという効果がある。
【００４３】
また、請求項２の発明によれば、上記強制空燃比振動幅目標値補正手段は、上記基準空燃比目標値と上記空燃比目標値補正値に対し、内燃機関の回転に同期してリッチ側およびリーン側に交互に所定の幅で強制的に変動させるので、制御の精度の向上、排気ガスの悪化の回避に寄与できるという効果がある。
【００４４】
また、請求項３の発明によれば、上記強制空燃比振動幅目標値補正手段に対し、内燃機関の回転数に基づいて空燃比振動周期を設定する強制空燃比振動周期設定手段を設けたので、制御の精度の向上、排気ガスの悪化の回避に寄与できるという効果がある。
【００４６】
さらに、請求項４の発明によれば、上記強制空燃比振動幅目標値補正手段において、燃料カット復帰後の強制空燃比振動補正に対し、燃料カット時間に応じて初回リッチ側補正時間を延長側に補正するようにしたので、触媒コンバータの酸素を消費させ、触媒コンバータの状態を素早く浄化率の良い状態にもっていくことができ、燃料カット後においても、触媒コンバータの状態を早く最適な状態にすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１を示す機能ブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態１における目標値を強制振動させるためのフローチャートである。
【図４】 図３の目標値を強制振動処理と同時に実施されるＩＮＪ駆動時間を強制振動させるためのフローチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態１における基準空燃比目標値を補正するためフローチャートである。
【図６】 この発明の実施の形態１における基準空燃比目標値の補正値を演算するための積分ゲインおよび比例補正値のグラフである。
【図７】 この発明の実施の形態１における基準空燃比目標値，強制空燃比振動幅目標値、強制空燃比振動幅ＩＮＪ駆動時間補正値のテーブルの分割図である。
【図８】 この発明の実施の形態１における基準空燃比目標値，強制空燃比振動幅目標値、強制空燃比振動幅ＩＮＪ駆動時間補正値および強制空燃比振動周期のテーブルを示す図である。
【図９】 この発明の実施の形態２における燃料カット後の強制空燃比振動のリッチ側継続処理を含んだ目標値を強制振動させるためのフローチャートである。
【図１０】 図８の目標値を強制振動処理と同時に実施されるＩＮＪ駆動時間を強制振動させるためのフローチャートである。
【図１１】 この発明の実施の形態２における強制空燃比振動リッチ期間燃料カット後延長カウンタ演算のフローチャートである。
【図１２】 この発明の実施の形態２における燃料カット継続時間と燃料カット後リッチ期間延長カウンタの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
６ 内燃機関、７ インジェクタ、１５ 排気管、１６ 空燃比センサ、１７クランク角センサ、２６ Ｏ2センサ、２７，２８ 触媒コンバータ、３０ 基準空燃比目標値設定手段、３１ リアＯ2電圧目標値設定手段、３２ 空燃比目標値補正手段、３３ 空燃比目標値演算手段、３４ 空燃比補正値演算手段、３５ ＩＮＪ駆動時間設定手段、３６ 強制空燃比振動周期設定手段、３７ 強制空燃比振動禁止手段、３８ 強制空燃比振動幅目標値補正手段。
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、特に、触媒コンバータの浄化性能を効率良く引き出すように内燃機関に供給される混合気の空燃比を制御する内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関の空燃比制御装置の一つとして、例えば特開平５−３９７４１号公報には、触媒コンバータを備えた内燃機関において、触媒コンバータの上流に空燃比センサ、触媒コンバータの下流にはＯ2センサを配置し、上流側の空燃比を内燃機関の回転に同期して、強制振動値を正負に反転させると共に、空燃比センサにより検出された触媒コンバータ上流での空燃比中心が目標空燃比となるように補正係数を更新し、更に触媒コンバータ下流のＯ2センサにより触媒コンバータ下流の空燃比がリッチまたはリーン側に偏っている場合、上流側の目標空燃比を偏りを打ち消す方向に補正し触媒コンバータの浄化性能を向上させ、空燃比の乱れが過渡的に発生する加速や減速等の過渡運転時には強制振動信号の印加を禁止し、排気特性が悪化することを防止することが示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の空燃比制御装置においては、強制振動を禁止するのは過渡運転時のみであり、その他の状態においては常に強制振動を加えた状態にあり、比較的安定した状態においても、パージの導入等外乱により触媒コンバータ後の空燃比が偏る状態が存在する。このとき（例えば、リッチ側に偏った状態にあるとき）に強制振動を加えたままであると、触媒コンバータの状態からの要求空燃比であるリーン状態以外のリッチ状態が存在することになり、結果として、触媒コンバータの状態を最適にするのを妨げることになり、制御の応答性悪化をまねく。場合によっては、強制振動のリッチ側状態時に排気ガスを悪化させる可能性もある。
【０００４】
また、燃料カット状態から復帰した直後では、触媒コンバータは酸素過多状態となり、触媒コンバータ上流のリーン状態に対し、著しくＮＯｘ浄化率が低減してしまうという問題がある。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり，過渡状態以外においても、触媒コンバータ下流のＯ2センサの状態が第１の所定値よりリッチもしくは第２の所定値よりリーン状態にあるときは、周期的な強制振動を止め、触媒コンバータ下流のＯ2センサ状態の偏りを打ち消す方向の状態を、偏り状態を脱するまで（第１の所定値よりリーンもしくは第２の所定値よりリッチとなるまで）継続させることにより、触媒コンバータの状態を最適にするに必要な状態のみで制御できるため、制御の応答性が上がり、また排気ガスを悪化させる可能性を回避できる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】
また、この発明では、燃料カット復帰後の強制振動制御を、燃料カット時間に応じて、最初のリッチ側制御時間を延長方向に補正することにより、触媒コンバータの酸素を消費させ、触媒コンバータの状態を素早く浄化率の良い状態にもっていくことができる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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、内燃機関の排気系に設けられた触媒コンバータの上流側に設けられ、内燃機関の空燃比を検出する空燃比センサと、上記触媒コンバータの下流側に設けられ、該触媒コンバータ後の酸素濃度を検出するＯ2センサと、内燃機関の回転数と充填効率に基づいて基準空燃比目標値を設定する基準空燃比目標値設定手段と、上記内燃機関の回転数と充填効率に基づいて上記Ｏ2センサの出力電圧の目標値を設定するＯ2電圧目標設定手段と、上記Ｏ2センサの出力電圧と上記Ｏ2電圧目標設定手段で設定された目標値に基づいて空燃比目標値補正値を求める空燃比目標値補正手段と、上記内燃機関の回転数と充填効率に基づいて強制空燃比振動幅目標値を求める強制空燃比振動幅目標値補正手段と、上記基準空燃比目標値設定手段、上記空燃比目標値補正手段および上記強制空燃比振動幅目標値補正手段の出力に基づいて空燃比目標値を演算する空燃比目標値演算手段と、該空燃比目標値演算手段で演算された空燃比目標値と上記空燃比センサの出力に基づいて補正値を演算する空燃比補正値演算手段と、上記内燃機関の回転数および充填効率に基づいて強制空燃比振動幅インジェクタ駆動時間補正値を求めるインジェクタ駆動時間補正値演算手段と、上記空燃比補正値演算手段からの補正値と上記インジェクタ駆動時間補正値演算手段からの補正値とに基づいてインジェクタを駆動する時間を設定するインジェクタ駆動時間設定手段とを備え、上記強制空燃比振動幅目標値補正手段に対し、上記Ｏ 2 センサの出力電圧に応じて周期的な強制空燃比振動を禁止する強制空燃比振動禁止手段を設け、上記Ｏ 2 センサの出力電圧が第１の所定値以上または第２の所定値以下の時は、周期的な強制空燃比振動を禁止し、上記Ｏ 2 センサの出力電圧の検出状態を打ち消す側の状態を継続するようにしたものである。
【０００８】
請求項２の発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、上記強制空燃比振動幅目標値補正手段は、上記基準空燃比目標値と上記空燃比目標値補正値に対し、内燃機関の回転に同期してリッチ側およびリーン側に交互に所定の幅で強制的に変動させるものである。
【０００９】
請求項３の発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、上記強制空燃比振動幅目標値補正手段に対し、内燃機関の回転数に基づいて空燃比振動周期を設定する強制空燃比振動周期設定手段を設けたものである。
【００１１】
請求項４の発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、上記強制空燃比振動幅目標値補正手段において、燃料カット復帰後の強制空燃比振動補正に対し、燃料カット時間に応じて初回リッチ側補正時間を延長側に補正するようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１を示す構成図である。
図において、エアクリーナ１からの吸気は、エアフローセンサ２により吸入空気量Ｑａを測定され、スロットルバルブ３で吸気量を負荷に応じて制御され、サージタンク４および吸気管５を介してエンジン６の各気筒に吸入される。一方燃料はインジェクタ７を介して吸気管５に噴射される。
【００１３】
また、空燃比制御，点火時期制御などの各種制御を行うエンジン制御ユニット２０は、ＣＰＵ２１，ＲＯＭ２２，ＲＡＭ２３等からなるマイクロコンピュータで構成され、入出力インターフェイス２４を介してエアフローセンサ２によって測定される吸入空気量Ｑａ，スロットルセンサ１２によって検出されるスロットル開度θ，アイドリング開度のときにオンとなるアイドルスイッチ１３の信号，水温センサ１４によって検出されるエンジン冷却水温ＷＴ，排気管１５に設けられた空燃比センサ１６からの空燃比フィードバック信号Ｏ2 ，クランク角センサ１７によって検出されるエンジン回転数Ｎｅ等を取り込む。
【００１４】
そして、ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２に格納されている制御プログラムおよび各種マップに基づいて空燃比フィードバック制御演算を行い、駆動回路２５を介してインジェクタ７を駆動する。
また、内燃機関の排気系に触媒コンバータ２７および２８が設けられ、触媒コンバータ２７の下流側に設けられ、触媒コンバータ後の酸素濃度を検出するＯ2センサ（以下、リアＯ2センサと称す）２６が設けられる。
【００１５】
図２は、この発明の実施の形態１の機能構成を示すブロック図である。
図において、３０はエンジン（ＥＮＧ）回転数と充填効率から後述の図８（ａ）に示す基準空燃比目標値を求める基準空燃比目標値設定手段、３１はＥＮＧ回転数と充填効率からリアＯ2電圧目標値を求めるリアＯ2電圧目標値設定手段，３２はリアＯ2センサ出力電圧とリアＯ2電圧目標値設定手段３１で設定されたリアＯ2電圧目標値から空燃比目標値補正値（空燃比目標値積分補正値、空燃比目標値比例補正値）を求める空燃比目標値補正手段である。
【００１６】
次に、強制的に空燃比を振動させる手段として、３６はＥＮＧ回転数により空燃比振動の周期を求める強制空燃比振動周期設定手段、３８はＥＮＧ回転数と充填効率より強制空燃比振動幅目標値を求める強制空燃比振動幅目標値補正手段があり、後述されるように、リアＯ2の状態によっては、周期的な強制空燃比振動を禁止する強制空燃比振動禁止手段３７が設けられる。基準空燃比目標値設定手段３０と空燃比目標値補正手段３２と強制空燃比振動幅目標値補正手段３８の出力に基づいて空燃比目標値演算手段３３により、空燃比目標値が演算される。
【００１７】
次に、この空燃比目標値演算手段３３からの空燃比目標値とフロント空燃比センサ即ち空燃比センサ１６からの出力が一致するように、空燃比補正値演算手段３４により補正値が演算され、その補正値と、ＥＮＧ回転数および充填効率より求められる強制空燃比振動幅ＩＮＪ駆動時間補正値３９とに基づきＩＮＪ駆動時間設定手段３５によりインジェクタ７を駆動する駆動時間を設定する。
【００１８】
次に、動作について説明する。
図３は、強制空燃比振動幅目標値設定のフローチャートである。図３に基づき強制空燃比振動幅目標値設定につき説明する。
まず、ステップＳ１１０ではＯ2ＦＢ（フィードバック）モードか否かを判断し、Ｏ2ＦＢモードでなければ、ＥＸＩＴへ、Ｏ2ＦＢモードであればステップＳ１１１へ進む。ステップＳ１１１ではＤｕａｌＯ2制御条件成立か否かを判断する。
【００１９】
ここで、ＤｕａｌＯ2制御とは、内燃機関の排気系に設けられた触媒コンバータ２７の上流側に設けられ、内燃機関の空燃比を検出する空燃比センサ１６と、触媒コンバータ２７の下流側に設けられ、触媒コンバータ後の酸素濃度を検出するＯ2センサ（以降、リアＯ2センサと称す）２６と、内燃機関の空燃比の目標値を設定する基準空燃比目標値設定手段３０と、リアＯ2センサ２６の出力電圧の目標を設定するリアＯ2電圧目標設定手段３１と、リアＯ2センサ電圧がリアＯ2電圧目標値となるよう基準空燃比目標値を補正するための空燃比目標値補正値を求める空燃比目標値補正手段３２とで構成された部分を意味する。
【００２０】
また、フローチャート中にでてくる記号との対応は以下となる。
Ｌ：空燃比目標値
Ｌ0 ：基準空燃比目標値
Ｌi ：空燃比目標値積分補正値（空燃比目標値補正手段の出力の一部）
ＬR ：空燃比目標値比例補正値（空燃比目標値補正手段の出力の一部）
ＴＲＶＯ2：リアＯ2電圧目標値
【００２１】
ステップＳ１１１でＤｕａｌＯ2制御不成立の場合はステップＳ１２４にて空燃比目標値ＬをＬ0 ＋Ｌi としてＥＸＩＴへ進む。また、条件成立の場合はステップＳ１１２へ進み、リッチ側強制空燃比振動周期Ｒｎ，リーン側強制空燃比振動周期ＬｎおよびリアＯ2目標電圧ＴＲＶＯ2を、エンジン回転数および充填効率に基づきマッピングを実施する。
次に、ステップＳ１１３に進み、リアＯ2電圧とリアＯ2電圧目標値を比較し、リアＯ2電圧が目標電圧より大きければ（リッチ状態であれば）ステップＳ１１４に進む。
【００２２】
次に、ステップＳ１１４ではＬ0 と強制空燃比振動幅目標値ＤＡＦをマッピングし、次のステップＳ１１５に進む。ステップＳ１１５では後述するＬi ，ＬR の算出に基づき、Ｌi ，ＬR を算出する。次のステップＳ１１６では、ステップＳ１１４でマッピングしたＬ0 ，ＤＡＦとステップＳ１１５で算出したＬi ，ＬRより、通常の制御よりＤＡＦだけリーン状態である空燃比目標値Ｌを算出する。次のステップＳ１１７はリーン側強制空燃比振動周期カウンタを１減算する。
【００２３】
次のステップＳ１１８およびステップＳ１１９では再びＯ2ＦＢモードであるか、またＤｕａｌＯ2制御であるかを確認し、条件成立していなければ、ステップＳ１１０およびステップＳ１１１と同様の処理を行う。一方、条件成立しておれば、ステップＳ１２０でリアＯ2電圧とリアＯ2リーン状態判定電圧ＤＩＺＬ（第１の所定値）とを比較し、リアＯ2電圧がＤＩＺＬ以上であれば、ステップＳ１２２に進みカウンタＬｎが０か否かを比較し、０でなければ、ステップＳ１１４へ戻り再度前述と同様の動作を実施し、カウンタＬｎが０になるまで繰り返す。
【００２４】
繰り返しの最中、ステップＳ１２０でリアＯ2電圧がＤＩＺＬ未満となった場合は、リーン状態が必要ないことであるので、ステップＳ１２１に進み、カウンタＬｎを０にセットし、つまり、強制空燃比振動禁止手段３７により周期的な強制空燃比振動を禁止し、ステップＳ１２２を経てステップＳ１２３にてＬｎをマッピングし、ステップＳ１２５へ移る。
なお、ステップＳ１２５からステップＳ１３４の動作に関しては、ステップＳ１１４からステップＳ１２３の空燃比のリッチとリーンの状態が入れ替わった形で、同様の動作を実施する。上記一連の動作にて、空燃比目標値を所定の周期でＤＡＦ分リッチ側およびリーン側に強制的に振動できる。この場合、ステップＳ１３０において条件が成立し、ステップＳ１３１でリアＯ2電圧と比較するリアＯ2リーン状態判定電圧ＤＩＺＨは第２の所定値である。
【００２５】
図４は、強制空燃比振動幅ＩＮＪ駆動時間補正値設定のフロチャートである。図４に基づき強制空燃比振動幅ＩＮＪ駆動時間補正値設定につき説明する。
まず、ステップＳ２１０ではＯ2ＦＢモードか否かを判断し、Ｏ2ＦＢモードでなければ、ステップＳ２２５へ進み、強制空燃比振動ＩＮＪ駆動時間補正係数ＫINJ を１．０としてＩＮＪ駆動時間τを演算してＥＸＩＴへ、Ｏ2ＦＢモードであればステップＳ２１１へ進む。
【００２６】
ステップＳ２１１ではＤｕａｌＯ2制御条件成立か否かを判断する。ステップＳ２１１でＤｕａｌＯ2制御不成立の場合はステップＳ２２４にて強制空燃比振動ＩＮＪ駆動時間補正係数ＫINJ を１．０としてＩＮＪ駆動時間τを演算してＥＸＩＴへ進む。また、条件成立の場合はステップＳ２１２へ進み、リッチ側強制空燃比振動周期Ｒｎ，リーン側強制空燃比振動周期ＬｎおよびリアＯ2目標電圧ＴＲＶＯ2を、エンジン回転数および充填効率に基づきマッピングを実施する。
【００２７】
次に、ステップＳ２１３に進み、リアＯ2電圧とリアＯ2電圧目標値を比較し、リアＯ2電圧が目標電圧より大きければ（リッチ状態であれば）ステップＳ２１４に進む。次にステップＳ２１４では強制空燃比振動ＩＮＪ駆動時間補正値ＤＩＮＪをマッピングし、ステップＳ２１５ではＤＩＮＪに基づきＫINJ を算出する（インジェクタ駆動時間補正値演算手段）。次のステップＳ２１６では、ステップＳ２１５で算出したＤＩＮＪより、通常の制御よりＤＩＮＪだけリーン状態であるＩＮＪ駆動時間τを算出する。
【００２８】
次のステップＳ２１７はリーン側強制空燃比振動周期カウンタを１減算する。次のステップＳ２１８およびステップＳ２１９では再びＯ2ＦＢモードであるか、またＤｕａｌＯ2制御であるかを確認し、条件成立していなければ、ステップＳ２１０およびステップＳ２１１と同様の処理を行う。一方、条件成立しておれば、ステップＳ２２０でリアＯ2電圧とリアＯ2リーン状態判定電圧ＤＩＺＬとを比較し、リアＯ2電圧がＤＩＺＬ以上であれば、ステップＳ２２２に進みカウンタＬｎが０か否かを比較し、０でなければ、ステップＳ２１４へ戻り再度前述と同様の動作を実施し、カウンタＬｎが０になるまで繰り返す。
【００２９】
繰り返しの最中、ステップＳ２２０でリアＯ2電圧がＤＩＺＬ未満となった場合は、リーン状態が必要ないことであるので、ステップＳ２２１に進み、カウンタＬｎを０にセットし、ステップＳ２２２を経てステップＳ２２３にてＬｎをマッピングし、ステップＳ２２６へ移る。ステップＳ２２６からステップＳ２３５の動作に関しては、ステップＳ２１４からステップＳ２２３の空燃比のリッチとリーンの状態が入れ替わった形で、同様の動作を実施する。上記一連の動作にて、ＩＮＪ駆動時間をを所定の周期でＤＩＮＪ分リッチ側およびリーン側に強制的に振動できる。
【００３０】
図５は、図３のフローチャート中のＬi ，ＬR を算出するためのフローチャート図である。図５に基づきＬi ，ＬR を算出につき説明する。
まず、ステップＳ３１０ではＤｕａｌＯ2制御条件成立か否かを判断し、条件不成立の場合はステップＳ３１６にてＬi は前回の演算値とし、ＬR は０として終了する。一方ＤｕａｌＯ2制御条件成立の場合はステップＳ３１１に進みＴＲＶＯ2をマッピングし、次のステップＳ３１２にてリアＯ2電圧との偏差をとり、ΔＶｒを計算する。
【００３１】
次のステップＳ３１３では、後述する図６の（ａ）の積分ゲインテーブルよりΔＶｒに応じた積分ゲインＫi をマッピングする。次のステップＳ３１４ではΔＶｒとＫi との積を積分し、積分補正係数Ｌi を算出する。また次のステップＳ３１５では図６の（ｂ）の比例補正値テーブルよりΔＶｒに応じた値をマッピングする。以上の動作によりＤｕａｌＯ2制御によるＬi ，ＬR の算出がなされる。
【００３２】
図６は、図５のフローチャート中で使用する積分ゲインおよび比例補正値のグラフである。積分ゲイン，比例補正値共にΔＶｒのテーブルになっており、ΔＶｒが負の場合はすなわち触媒状態がリッチの場合は空燃比目標値をリーンにする方向の値をとり、ΔＶｒが正の場合、すなわち触媒状態がリーンの場合は空燃比目標値をリッチにする方向の値をとるようなテーブル構成になっている。
【００３３】
図７は、後述する図８の(a)基準空燃比目標値、(b)強制空燃比振動幅目標値、(c)強制空燃比振動幅ＩＮＪ駆動時間補正値のテーブル軸のゾーン分け内容であり、エンジン回転数と充填効率で決められる。
【００３４】
図８は、（ａ）基準空燃比目標値即ち触媒上流側の目標空燃比の基準値、（ｂ）強制空燃比変動幅目標値即ち強制振動制御時の目標値振動幅、（ｃ）強制空燃比振動幅ＩＮＪ駆動時間補正値即ちＩＮＪ駆動時間補正幅、（ｄ）強制空燃比振動周期を設定するテーブルであり、目標空燃比の基準値，強制振動制御時の目標値振動幅およびＩＮＪ駆動時間補正幅は図７のゾーンに対するテーブル、強制空燃比振動周期を設定するテーブルはエンジン回転数のテーブル構成となっている。
【００３５】
このようにして、本実施の形態では、触媒コンバータ後の空燃比がリッチ側およびリーン側に偏った場合、強制空燃比振動が禁止され、偏りを打ち消す方向の空燃比状態を継続し、触媒コンバータを早く最適な状態にもっていくことができる。
【００３６】
実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２における強制空燃比振動幅目標値設定のフローチャート図である。なお、本実施の形態の回路構成は、上記実施の形態１と実質的に同じであるので、その記載を省略する。
基本的な動作は、上記実施の形態１における図３の強制空燃比振動幅目標設定と実質的に同様であり、異なる部分は、ステップＳ４１４でＮＯ（Ｌｅａｎ）が選択された場合の次にステップＳ４２６でリッチ側強制空燃比振動周期カウンタＲｎの延長をＦ／Ｃの時間に応じてマッピングするＦ／Ｃ後リッチ期間延長カウンタＲｎｎにより実施するところである。通常Ｆ／Ｃ中の触媒状態は、酸素を容量一杯に吸着しており、Ｆ／Ｃ復帰後においては、リーン状態時にＮＯｘが発生し易い状態になっている。そのため、Ｆ／Ｃ状態後はリッチ状態を延長することにより、酸素吸着量を早く適正な状態に持っていくことにより、リーン状態時のＮＯｘ発生を抑えることが可能である。
【００３７】
図１０は、強制空燃比振動幅ＩＮＪ駆動時間補正値設定のフロチャート図である。基本的な動作は、上記実施の形態１における図４の強制空燃比振動幅ＩＮＪ駆動時間補正と同様であり、異なる部分は、上記図９と同様の構成であり、効果としても同様である。
【００３８】
図１１は、強制空燃比振動リッチ期間フューエルカット後延長カウンタ演算のフローチャートである。図１１に基づき強制空燃比振動リッチ期間Ｆ／Ｃ後延長カウンタ演算について説明する。
ステップＳ６１０ではＦ／Ｃモードか否かを判定し、Ｆ／Ｃモード中でなければ、カウンタの延長の必要が無いため、ステップＳ６１５にてＲｎｎをリセット（＝０）とする。一方、Ｆ／Ｃモードである場合はステップＳ６１１でＦ／Ｃ時間カウンタＦＣＣＮＴをリセットする。次に、ステップＳ６１２にてＦ／Ｃ復帰か否かを判断し、Ｆ／Ｃモード中であれば、ステップＳ６１３に進み、ＦＣＣＮＴを＋１する。
【００３９】
その後、ステップＳ６１２とステップＳ６１３との構成で、Ｆ／Ｃ復帰するまでの間ＦＣＣＮＴをカウントアップ（＋１）し、Ｆ／Ｃ継続時間をカウントする。次にステップＳ６１２にてＦ／Ｃ復帰と判断されると、ステップＳ６１４に進み、図１２のＦ／Ｃ後リッチ期間延長カウンタテーブルよりＦ／Ｃ継続時間ＦＣＣＮＴに応じたＦ／Ｃ後リッチ期間延長カウンタＲｎｎのカウント値をマッピングする。
【００４０】
図１２は、フューエルカット時間とフューエルカット後リッチ期間延長カウンタ値の関係を示すグラフであり、Ｆ／Ｃ継続時間が長くなる程Ｆ／Ｃ後リッチ期間延長カウンタＲｎｎのカウント値は大きくなり、Ｆ／Ｃ継続時間が所定値以上の場合は、延長カウンタＲｎｎも一定となるような特性になっている。
【００４１】
このようにして、本実施の形態では、燃料カット復帰後、リッチ側制御期間が延長され、触媒コンバータの状態が早く最適化される。
【００４２】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１の発明によれば、内燃機関の排気系に設けられた触媒コンバータの上流側に設けられ、内燃機関の空燃比を検出する空燃比センサと、上記触媒コンバータの下流側に設けられ、該触媒コンバータ後の酸素濃度を検出するＯ2センサと、内燃機関の回転数と充填効率に基づいて基準空燃比目標値を設定する基準空燃比目標値設定手段と、上記内燃機関の回転数と充填効率に基づいて上記Ｏ2センサの出力電圧の目標値を設定するＯ2電圧目標設定手段と、上記Ｏ2センサの出力電圧と上記Ｏ2電圧目標設定手段で設定された目標値に基づいて空燃比目標値補正値を求める空燃比目標値補正手段と、上記内燃機関の回転数と充填効率に基づいて強制空燃比振動幅目標値を求める強制空燃比振動幅目標値補正手段と、上記基準空燃比目標値設定手段、上記空燃比目標値補正手段および上記強制空燃比振動幅目標値補正手段の出力に基づいて空燃比目標値を演算する空燃比目標値演算手段と、該空燃比目標値演算手段で演算された空燃比目標値と上記空燃比センサの出力に基づいて補正値を演算する空燃比補正値演算手段と、上記内燃機関の回転数および充填効率に基づいて強制空燃比振動幅インジェクタ駆動時間補正値を求めるインジェクタ駆動時間補正値演算手段と、上記空燃比補正値演算手段からの補正値と上記インジェクタ駆動時間補正値演算手段からの補正値とに基いてインジェクタを駆動する時間を設定するインジェクタ駆動時間設定手段とを備えたので、触媒コンバータの状態を最適にするに必要な状態のみで制御でき、制御の応答性が上がり、また排気ガスを悪化させる可能性を回避でき、比較的安定した状態においても、触媒コンバータの状態を早く最適な状態にすることができるという効果がある。
また、上記強制空燃比振動幅目標値補正手段に対し、上記Ｏ 2 センサの出力電圧に応じて周期的な強制空燃比振動を禁止する強制空燃比振動禁止手段を設け、上記Ｏ 2 センサの出力電圧が第１の所定値以上または第２の所定値以下の時は、周期的な強制空燃比振動を禁止し、上記Ｏ 2 センサの出力電圧の検出状態を打ち消す側の状態を継続するようにしたので、制御の応答性の向上、排気ガスの悪化の回避にさらに寄与できるという効果がある。
【００４３】
また、請求項２の発明によれば、上記強制空燃比振動幅目標値補正手段は、上記基準空燃比目標値と上記空燃比目標値補正値に対し、内燃機関の回転に同期してリッチ側およびリーン側に交互に所定の幅で強制的に変動させるので、制御の精度の向上、排気ガスの悪化の回避に寄与できるという効果がある。
【００４４】
また、請求項３の発明によれば、上記強制空燃比振動幅目標値補正手段に対し、内燃機関の回転数に基づいて空燃比振動周期を設定する強制空燃比振動周期設定手段を設けたので、制御の精度の向上、排気ガスの悪化の回避に寄与できるという効果がある。
【００４６】
さらに、請求項４の発明によれば、上記強制空燃比振動幅目標値補正手段において、燃料カット復帰後の強制空燃比振動補正に対し、燃料カット時間に応じて初回リッチ側補正時間を延長側に補正するようにしたので、触媒コンバータの酸素を消費させ、触媒コンバータの状態を素早く浄化率の良い状態にもっていくことができ、燃料カット後においても、触媒コンバータの状態を早く最適な状態にすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１を示す機能ブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態１における目標値を強制振動させるためのフローチャートである。
【図４】 図３の目標値を強制振動処理と同時に実施されるＩＮＪ駆動時間を強制振動させるためのフローチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態１における基準空燃比目標値を補正するためフローチャートである。
【図６】 この発明の実施の形態１における基準空燃比目標値の補正値を演算するための積分ゲインおよび比例補正値のグラフである。
【図７】 この発明の実施の形態１における基準空燃比目標値，強制空燃比振動幅目標値、強制空燃比振動幅ＩＮＪ駆動時間補正値のテーブルの分割図である。
【図８】 この発明の実施の形態１における基準空燃比目標値，強制空燃比振動幅目標値、強制空燃比振動幅ＩＮＪ駆動時間補正値および強制空燃比振動周期のテーブルを示す図である。
【図９】 この発明の実施の形態２における燃料カット後の強制空燃比振動のリッチ側継続処理を含んだ目標値を強制振動させるためのフローチャートである。
【図１０】 図８の目標値を強制振動処理と同時に実施されるＩＮＪ駆動時間を強制振動させるためのフローチャートである。
【図１１】 この発明の実施の形態２における強制空燃比振動リッチ期間燃料カット後延長カウンタ演算のフローチャートである。
【図１２】 この発明の実施の形態２における燃料カット継続時間と燃料カット後リッチ期間延長カウンタの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
６ 内燃機関、７ インジェクタ、１５ 排気管、１６ 空燃比センサ、１７クランク角センサ、２６ Ｏ2センサ、２７，２８ 触媒コンバータ、３０ 基準空燃比目標値設定手段、３１ リアＯ2電圧目標値設定手段、３２ 空燃比目標値補正手段、３３ 空燃比目標値演算手段、３４ 空燃比補正値演算手段、３５ ＩＮＪ駆動時間設定手段、３６ 強制空燃比振動周期設定手段、３７ 強制空燃比振動禁止手段、３８ 強制空燃比振動幅目標値補正手段。
Claims (4)
- 内燃機関の排気系に設けられた触媒コンバータの上流側に設けられ、内燃機関の空燃比を検出する空燃比センサと、
上記触媒コンバータの下流側に設けられ、該触媒コンバータ後の酸素濃度を検出するＯ2センサと、
内燃機関の回転数と充填効率に基づいて基準空燃比目標値を設定する基準空燃比目標値設定手段と、
上記内燃機関の回転数と充填効率に基づいて上記Ｏ2センサの出力電圧の目標値を設定するＯ2電圧目標設定手段と、
上記Ｏ2センサの出力電圧と上記Ｏ2電圧目標設定手段で設定された目標値に基づいて空燃比目標値補正値を求める空燃比目標値補正手段と、
上記内燃機関の回転数と充填効率に基づいて強制空燃比振動幅目標値を求める強制空燃比振動幅目標値補正手段と、
上記基準空燃比目標値設定手段、上記空燃比目標値補正手段および上記強制空燃比振動幅目標値補正手段の出力に基づいて空燃比目標値を演算する空燃比目標値演算手段と、
該空燃比目標値演算手段で演算された空燃比目標値と上記空燃比センサの出力に基づいて補正値を演算する空燃比補正値演算手段と、
上記内燃機関の回転数および充填効率に基づいて強制空燃比振動幅インジェクタ駆動時間補正値を求めるインジェクタ駆動時間補正値演算手段と、
上記空燃比補正値演算手段からの補正値と上記インジェクタ駆動時間補正値演算手段からの補正値とに基づいてインジェクタを駆動する時間を設定するインジェクタ駆動時間設定手段と
を備え、
上記強制空燃比振動幅目標値補正手段に対し、上記Ｏ 2 センサの出力電圧に応じて周期的な強制空燃比振動を禁止する強制空燃比振動禁止手段を設け、上記Ｏ 2 センサの出力電圧が第１の所定値以上または第２の所定値以下の時は、周期的な強制空燃比振動を禁止し、上記Ｏ 2 センサの出力電圧の検出状態を打ち消す側の状態を継続するようにしたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 - 上記強制空燃比振動幅目標値補正手段は、上記基準空燃比目標値と上記空燃比目標値補正値に対し、内燃機関の回転に同期してリッチ側およびリーン側に交互に所定の幅で強制的に変動させ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。
- 上記強制空燃比振動幅目標値補正手段に対し、内燃機関の回転数に基づいて空燃比振動周期を設定する強制空燃比振動周期設定手段を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
- 上記強制空燃比振動幅目標値補正手段において、燃料カット復帰後の強制空燃比振動補正に対し、燃料カット時間に応じて初回リッチ側補正時間を延長側に補正するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
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