JP3721897B2 - Three-way catalyst storage oxygen desorption amount calculation apparatus and air-fuel ratio control apparatus for internal combustion engine - Google Patents

Three-way catalyst storage oxygen desorption amount calculation apparatus and air-fuel ratio control apparatus for internal combustion engine Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置およびこの三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置を用いた内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
三元触媒は空燃比がほぼ理論空燃比のときにHC,COを酸化しかつNOxを還元する機能を有する。したがって空燃比をほぼ理論空燃比に維持することができれば三元触媒を用いてHC,CO,NOxを同時に浄化することができる。ところが空燃比をほぼ理論空燃比に維持することは困難であり、実際には空燃比が理論空燃比からずれてしまう場合がある。しかしながら空燃比が理論空燃比からずれたとしても三元触媒の酸素貯蔵機能によってHC,CO,NOxを浄化することができる。
【0003】
すなわち、三元触媒は空燃比が理論空燃比よりも燃料濃度が低い状態(以下、「リーン」と称する)のときに排気中の過剰酸素を取り込んで貯蔵する機能を有し、この機能によってNOxを還元することができる。一方、空燃比が理論空燃比よりも燃料濃度が高い状態(以下、「リッチ」と称する)になると排気中の未燃HC,COが三元触媒内に貯蔵されている酸素を奪い、これにより未燃HC,COを酸化することができる。
【0004】
したがって空燃比が理論空燃比からずれたときにNOxを還元するには三元触媒が酸素を貯蔵できる状態しておく必要がある。すなわち三元触媒の貯蔵酸素量が最大貯蔵酸素量に対して余裕がある状態でなければならない。更に未燃HC,COを酸化させるには三元触媒がある程度の酸素を貯蔵した状態にしておく必要がある。すなわち、空燃比が理論空燃比からリーン側にずれたときにNOxを還元でき、空燃比が理論空燃比に対してリッチ側にずれたときに未燃HC,COを酸化できるようにするためには、三元触媒の貯蔵酸素量を最大貯蔵酸素量と貯蔵酸素量0との中間の状態にしておく必要がある。
【0005】
三元触媒に吸着される酸素量および三元触媒から脱離される酸素量は吸入空気量と理論空燃比に対する空燃比のずれ量とに基づいて算出することができる。したがって、これら吸入空気量および空燃比のずれ量から三元触媒の貯蔵酸素量を算出することができる。
【0006】
そこで三元触媒に貯蔵しておくべき目標貯蔵酸素量を最大貯蔵酸素量と貯蔵酸素量0との中間に予め定めておき、算出された三元触媒の貯蔵酸素量がこの目標貯蔵酸素量となるように燃料噴射量を制御するようにした内燃機関の空燃比制御装置が提案されている(特開昭6−249028号公報)。
【0007】
このように算出された貯蔵酸素量に基づいて三元触媒に貯蔵しておくべき酸素量を制御するためには三元触媒の貯蔵酸素量を正確に算出しなければならない。しかし、上述のように吸入空気量および空燃比のずれ量から貯蔵酸素量を算出していると、算出を繰り返している間に実際の貯蔵酸素量に対してずれを生じる場合がある。したがって、貯蔵酸素量を正確に算出するためにはこのずれ量を修正する必要がある。
【0008】
上述した従来技術では、算出される貯蔵酸素量が最大貯蔵酸素量より大きくならないように、また最小貯蔵酸素量(貯蔵酸素量=0)よりも小さくならないようにガードをかけている。しかしながら、このようなガードのみでは、実際の貯蔵酸素量に対する計算上の貯蔵酸素量のずれ量自体の修正は行われない。このためずれ量が適切に修正されないまま蓄積し、計算上の貯蔵酸素量が実際の貯蔵酸素量から大きく外れる場合が発生する。このことにより三元触媒において酸素が飽和してNOxを還元できなくなったり、貯蔵酸素量が0となって未燃HC,COを酸化できなくなったりして、エミッションの悪化を招くおそれがある。
【0009】
この問題を解決するため、特開平10−184424号公報記載の技術では、三元触媒の上流と下流とにそれぞれ空燃比センサを設けている。そして、上流側の空燃比および吸入空気量等に基づいて、最大貯蔵酸素量状態にある三元触媒からの酸素の脱離量を示す値である貯蔵酸素脱離量を算出している。そして、この計算上の貯蔵酸素脱離量が最大脱離量に達していないにもかかわらずに下流側の空燃比センサにより検出された空燃比がリッチ以外の状態からリッチに切り替わった時には、計算上の貯蔵酸素脱離量を最大脱離量に修正している。また、計算上の貯蔵酸素脱離量が0に達していないにもかかわらずに下流側の空燃比センサにより検出された空燃比がリーン以外の状態からリーンに切り替わった時には、計算上の貯蔵酸素脱離量を0に修正している。
【0010】
このように下流側の空燃比センサの状態変化により、実際の貯蔵酸素脱離量が最大貯蔵酸素脱離量である状態と実際の貯蔵酸素脱離量が0である状態とを検出し、この時に計算上の貯蔵酸素脱離量を最大脱離量あるいは0に再設定している。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、後者の従来例では、計算上の貯蔵酸素脱離量の適切さを判断するためには、三元触媒下流側の空燃比センサが、リッチ以外の状態からリッチ状態に切り替わったり、あるいはリーン以外の状態からリーン状態に切り替わったりする必要がある。このように後者の従来例では比較的大きな状態変化が必須であり、計算上の貯蔵酸素脱離量を修正する機会が少なくなる。このため、計算上の貯蔵酸素脱離量が不適切である状態が長期間継続することがあり、その間に、エミッションの悪化を招くおそれがある。
【0012】
更に、計算上の貯蔵酸素脱離量に対する修正が、最大貯蔵酸素脱離量あるいは最小貯蔵酸素脱離量への極端な修正であるので、修正時の貯蔵酸素脱離量の変動が激しい。このため、修正後において実際の貯蔵酸素脱離量との誤差が大きい状態が発生し易くなる。そして、この誤差が後まで影響することにより計算上の貯蔵酸素脱離量が不適切である状態が長期間継続し、その間に、エミッションの悪化を招くおそれがある。
【0013】
本発明は、三元触媒における貯蔵酸素脱離量の算出に際して、計算上の貯蔵酸素脱離量を修正する機会を増加させ、修正自体も激しい変動を抑制することにより、計算上の貯蔵酸素脱離量が不適切である状態が長期間継続することを防止し、エミッションの悪化防止に寄与することを目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段およびその作用効果について記載する。
請求項1記載の三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置は、内燃機関の排気通路に配置された三元触媒における貯蔵酸素脱離量を算出する三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置であって、三元触媒に流入する排気状態に基づいて前記三元触媒における貯蔵酸素脱離量を積算する貯蔵酸素脱離量積算手段と、三元触媒における最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間において、最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間の領域よりも小さい領域であってかつ三元触媒の貯蔵酸素脱離量が位置する可能性が高い貯蔵酸素脱離量存在領域を内燃機関の運転状態に応じて設定する貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段と、前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量が前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段にて設定されている貯蔵酸素脱離量存在領域から外れている場合には、前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量の値を、前記貯蔵酸素脱離量存在領域に近づけるように、あるいは前記貯蔵酸素脱離量存在領域以内とるように修正する貯蔵酸素脱離量修正手段とを備え前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態を表す状態量として、三元触媒の下流で検出される空燃比を用いることにより空燃比領域を判断し、該空燃比領域に対応する貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することを特徴とする。
【0015】
ここで、貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段は、最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間において、最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間の領域よりも小さい領域であってかつ三元触媒の貯蔵酸素脱離量が位置する可能性が高い貯蔵酸素脱離量存在領域を内燃機関の運転状態に応じて設定している。すなわち、この貯蔵酸素脱離量存在領域は、その時の内燃機関の運転状態に応じることにより実際の貯蔵酸素脱離量を反映したものとなっている。
【0016】
そして、貯蔵酸素脱離量修正手段は、この貯蔵酸素脱離量存在領域を参照して、前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量が、前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段にて設定されている貯蔵酸素脱離量存在領域から外れている場合には、前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量の値を前記貯蔵酸素脱離量存在領域に近づけるように、あるいは貯蔵酸素脱離量存在領域以内とるように修正している。
【0017】
このことにより、従来技術のごとく、三元触媒下流側の空燃比センサの比較的大きな状態変化を必須とすることなく、貯蔵酸素脱離量が貯蔵酸素脱離量存在領域から外れている場合には、貯蔵酸素脱離量存在領域に近づくようにあるいは貯蔵酸素脱離量存在領域以内とるように貯蔵酸素脱離量の値を修正することにより、より適切な状態に修正できる。
【0018】
このため、計算上の貯蔵酸素脱離量を修正する機会が増加する。しかも、極端な値への修正が抑制されるので、修正後において実際の貯蔵酸素脱離量との誤差が大きい状態が発生し難くなる。こうして、計算上の貯蔵酸素脱離量が不適切である状態が長期間継続することが無くなる。したがって、エミッションの悪化し易くなる前に計算上の貯蔵酸素脱離量を適切な値に修正することが可能となり、エミッションの悪化防止が確実となる。
【0022】
さらに、内燃機関の運転状態を表す状態量としては、例えば、三元触媒の下流で検出される空燃比を用いる。したがって、例えば、三元触媒の下流での空燃比がリッチ状態であれば、このリッチ状態での貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができ、リーン状態では、リーン状態での貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができる。このように、空燃比の変化によらず空燃比の状態(空燃比領域)により、貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができるので、計算上の貯蔵酸素脱離量を適切に修正する機会が増加して、計算上の貯蔵酸素脱離量が不適切な状態が長期間継続することが無くなる。
【0023】
請求項記載の三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置は、内燃機関の排気通路に配置された三元触媒における貯蔵酸素脱離量を算出する三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置であって、三元触媒に流入する排気状態に基づいて前記三元触媒における貯蔵酸素脱離量を積算する貯蔵酸素脱離量積算手段と、三元触媒における最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間において、最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間の領域よりも小さい領域であってかつ三元触媒の貯蔵酸素脱離量が位置する可能性が高い貯蔵酸素脱離量存在領域を内燃機関の運転状態に応じて設定する貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段と、前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量が前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段にて設定されている貯蔵酸素脱離量存在領域から外れている場合には、前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量の値を、前記貯蔵酸素脱離量存在領域に近づけるように、あるいは前記貯蔵酸素脱離量存在領域以内とするように修正する貯蔵酸素脱離量修正手段とを備え、前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態を表す状態量として、内燃機関の運転中に内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット処理の有無を用いることにより、燃料カット処理有無に対応する貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することを特徴とする。
【0024】
内燃機関の運転状態を表す状態量としては、例えば、燃料カット処理の有無を用いる。したがって、例えば、燃料カット処理が行われていれば、三元触媒への酸素量の供給が大量であることを考慮した貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができる。このように、空燃比の変化によらず燃料カット処理有無の状態により、貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができるので、計算上の貯蔵酸素脱離量を適切に修正する機会が増加して、計算上の貯蔵酸素脱離量が不適切な状態が長期間継続することが無くなる。
【0025】
請求項記載の三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置は、内燃機関の排気通路に配置された三元触媒における貯蔵酸素脱離量を算出する三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置であって、三元触媒に流入する排気状態に基づいて前記三元触媒における貯蔵酸素脱離量を積算する貯蔵酸素脱離量積算手段と、三元触媒における最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間において、最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間の領域よりも小さい領域であってかつ三元触媒の貯蔵酸素脱離量が位置する可能性が高い貯蔵酸素脱離量存在領域を内燃機関の運転状態に応じて設定する貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段と、前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量が前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段にて設定されている貯蔵酸素脱離量存在領域から外れている場合には、前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量の値を、前記貯蔵酸素脱離量存在領域に近づけるように、あるいは前記貯蔵酸素脱離量存在領域以内とするように修正する貯蔵酸素脱離量修正手段とを備え、前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態を表す状態量として、内燃機関の運転中に内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット処理の有無と、三元触媒の下流で検出される空燃比とを用いることにより、燃料カット処理有無および三元触媒の下流で検出される空燃比に対応する貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することを特徴とする。
【0026】
内燃機関の運転状態を表す状態量としては、例えば、内燃機関の運転中に内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット処理の有無と、三元触媒の下流で検出される空燃比とを用いる。したがって、例えば、燃料カット処理がなされている状態では、三元触媒への酸素量の供給が大量であることを考慮した貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができる。また、燃料カット処理がなされていない状態では、三元触媒の下流で検出される空燃比を用いて、前記請求項で述べたごとく貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができる。このように、空燃比の変化によらず、燃料カット処理の有無や三元触媒下流の空燃比の状態により、貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができるので、計算上の貯蔵酸素脱離量を適切に修正する機会が増加して、計算上の貯蔵酸素脱離量が不適切である状態が長期間継続することが無くなる。
【0027】
請求項記載の三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置は、内燃機関の排気通路に配置された三元触媒における貯蔵酸素脱離量を算出する三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置であって、三元触媒に流入する排気状態に基づいて前記三元触媒における貯蔵酸素脱離量を積算する貯蔵酸素脱離量積算手段と、三元触媒における最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間において、最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間の領域よりも小さい領域であってかつ三元触媒の貯蔵酸素脱離量が位置する可能性が高い貯蔵酸素脱離量存在領域を内燃機関の運転状態に応じて設定する貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段と、前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量が前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段にて設定されている貯蔵酸素脱離量存在領域から外れている場合には、前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量の値を、前記貯蔵酸素脱離量存在領域に近づけるように、あるいは前記貯蔵酸素脱離量存在領域以内とするように修正する貯蔵酸素脱離量修正手段とを備え、前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態を表す状態量として、三元触媒の温度を用いるとともに、三元触媒の下流で検出される空燃比を用いることにより空燃比領域を判断し、三元触媒の温度および前記空燃比領域に対応する貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することを特徴とする。
【0028】
内燃機関の運転状態を表す状態量としては、例えば、三元触媒の温度を用いるとともに、三元触媒の下流で検出される空燃比を用いることにより空燃比領域を判断する。三元触媒は、温度に応じてその最大貯蔵酸素量が変化する。このため、三元触媒の下流での空燃比領域に応じて貯蔵酸素脱離量存在領域を設定する場合にも、温度に応じて貯蔵酸素脱離量存在領域の範囲を変化させることにより、適切な貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができる。したがって、計算上の貯蔵酸素脱離量の修正をより適切なものとでき、請求項1の効果をより顕著なものとできる。
【0029】
請求項記載の三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置は、内燃機関の排気通路に配置された三元触媒における貯蔵酸素脱離量を算出する三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置であって、三元触媒に流入する排気状態に基づいて前記三元触媒における貯蔵酸素脱離量を積算する貯蔵酸素脱離量積算手段と、三元触媒における最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間において、最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間の領域よりも小さい領域であってかつ三元触媒の貯蔵酸素脱離量が位置する可能性が高い貯蔵酸素脱離量存在領域を内燃機関の運転状態に応じて設定する貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段と、前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量が前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段にて設定されている貯蔵酸素脱離量存在領域から外れている場合には、前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量の値を、前記貯蔵酸素脱離量存在領域に近づけるように、あるいは前記貯蔵酸素脱離量存在領域以内とするように修正する貯蔵酸素脱離量修正手段とを備え、前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態を表す状態量として、三元触媒の温度と、内燃機関の運転中に内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット処理の有無とを用いることにより、三元触媒の温度および燃料カット処理有無に対応する貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することを特徴とする。
【0030】
内燃機関の運転状態を表す状態量としては、例えば、三元触媒の温度と、燃料カット処理の有無とを用いる。したがって、例えば、燃料カット処理が行われていれば、三元触媒への酸素量の供給が大量であることを考慮した貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができるが、温度に応じて燃料カット処理に伴う三元触媒への酸素量の吸着程度も変化する。このため、燃料カット処理の実行に応じて貯蔵酸素脱離量存在領域を設定する場合にも、温度に応じて貯蔵酸素脱離量存在領域の範囲を変化させることにより、適切な貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができる。したがって、計算上の貯蔵酸素脱離量の修正をより適切なものとできる
【0031】
請求項記載の三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置は、内燃機関の排気通路に配置された三元触媒における貯蔵酸素脱離量を算出する三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置であって、三元触媒に流入する排気状態に基づいて前記三元触媒における貯蔵酸素脱離量を積算する貯蔵酸素脱離量積算手段と、三元触媒における最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間において、最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間の領域よりも小さい領域であってかつ三元触媒の貯蔵酸素脱離量が位置する可能性が高い貯蔵酸素脱離量存在領域を内燃機関の運転状態に応じて設定する貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段と、前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量が前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段にて設定されている貯蔵酸素脱離量存在領域から外れている場合には、前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量の値を、前記貯蔵酸素脱離量存在領域に近づけるように、あるいは前記貯蔵酸素脱離量存在領域以内とするように修正する貯蔵酸素脱離量修正手段とを備え、前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態を表す状態量として、三元触媒の温度と、内燃機関の運転中に内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット処理の有無と、三元触媒の下流で検出される空燃比とを用いることにより、三元触媒の温度、燃料カット処理有無および三元触媒の下流で検出される空燃比に対応する貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することを特徴とする。
【0032】
したがって、例えば、燃料カット処理がなされている状態では、三元触媒への酸素量の供給が大量であることを考慮した貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができるが、この時に温度に応じて貯蔵酸素脱離量存在領域の範囲を変化させることにより、適切な貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができる。
【0033】
また、燃料カット処理がなされていない状態では、三元触媒の下流で検出される空燃比を用いて、前記請求項で述べたごとく貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができるが、この時に温度に応じて貯蔵酸素脱離量存在領域の範囲を変化させることにより、適切な貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができる。
【0034】
このように、温度に応じて貯蔵酸素脱離量存在領域の範囲を変化させることにより、適切な貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができる。したがって、計算上の貯蔵酸素脱離量の修正をより適切なものとできる
【0035】
請求項記載の三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置は、請求項または記載の構成において、前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段は、内燃機関の運転中に内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット処理の終了直後において、三元触媒の下流において理論空燃比よりも燃料濃度が低い空燃比が継続している場合は、燃料カット処理有りに対応する貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することを特徴とする。
【0036】
燃料カットが終了した直後においては、貯蔵酸素脱離量の上昇が予想よりも鈍い場合がある。したがって、このような場合に対応して、燃料カット処理の終了直後において、三元触媒の下流において理論空燃比よりも燃料濃度が低い空燃比が継続している場合は、燃料カット処理有りに対応する貯蔵酸素脱離量存在領域を設定している。このことにより、計算上の貯蔵酸素脱離量の修正をより適切なものとでき、請求項またはの効果をより顕著なものとできる。
【0037】
請求項記載の三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置は、請求項1〜のいずれか記載の構成に加えて、三元触媒の酸素吸着能力を推定する三元触媒吸着能力推定手段を備え、前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態および前記三元触媒吸着能力推定手段にて推定された三元触媒の酸素吸着能力に応じて、三元触媒における貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することを特徴とする。
【0038】
三元触媒の酸素吸着能力は経時により劣化する。このため、三元触媒吸着能力推定手段により三元触媒の酸素吸着能力を推定し、三元触媒における貯蔵酸素脱離量存在領域の設定に反映させる。このことにより、適切な貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができる。したがって、計算上の貯蔵酸素脱離量の修正をより適切なものとでき、請求項1〜のいずれか記載の効果をより顕著なものとできる。
【0039】
請求項記載の三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置は、請求項記載の構成において、前記三元触媒吸着能力推定手段は、三元触媒の累積使用時間に応じて、三元触媒の酸素吸着能力を推定することを特徴とする。
【0040】
三元触媒の酸素吸着能力は経時により劣化するため、三元触媒の累積使用時間に応じて、三元触媒の酸素吸着能力を推定することができる。このようにして推定された三元触媒の酸素吸着能力を用いることで、計算上の貯蔵酸素脱離量の修正をより適切なものとでき、請求項1〜のいずれか記載の効果をより顕著なものとできる。
【0041】
請求項10記載の三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置は、請求項1〜のいずれか記載の構成に加えて、三元触媒の酸素吸着能力を検出する三元触媒吸着能力検出手段を備え、前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態および前記三元触媒吸着能力検出手段にて検出された三元触媒の酸素吸着能力に応じて、三元触媒における貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することを特徴とする。
【0042】
三元触媒の酸素吸着能力は経時により劣化する。またこの劣化の程度は他の要因も作用する場合がある。このため、三元触媒吸着能力検出手段により三元触媒の酸素吸着能力を検出し、三元触媒における貯蔵酸素脱離量存在領域の設定に反映させる。このことにより、適切な貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができる。したがって、計算上の貯蔵酸素脱離量の修正をより適切なものとでき、請求項1〜のいずれか記載の効果をより顕著なものとできる。
【0043】
請求項11記載の三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置は、請求項10記載の構成において、前記三元触媒吸着能力検出手段は、三元触媒において酸素が飽和状態である時から、三元触媒の下流で検出される空燃比が理論空燃比よりも燃料濃度が濃い状態になった時までにおける三元触媒に流入する排気状態に基づいて算出される燃料濃度の過不足量の積算値に応じて、三元触媒の酸素吸着能力を検出することを特徴とする。
【0044】
三元触媒の下流で検出される空燃比が理論空燃比よりも燃料濃度が濃い状態になった時は、三元触媒において貯蔵されている酸素量がほぼ0となったと考えられる。このため、三元触媒において酸素が飽和状態である時から、三元触媒の下流で検出される空燃比が理論空燃比よりも燃料濃度が濃い状態になった時までの期間に、三元触媒に流入する排気状態に基づいて算出される燃料濃度の過不足量の積算値は、三元触媒の最大貯蔵酸素量を示すことになる。この最大貯蔵酸素量のレベルが三元触媒の酸素吸着能力の程度、すなわち三元触媒の劣化の程度を表すことになる。
【0045】
したがって、このように検出された三元触媒の酸素吸着能力を用いて、適切な貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができる。このため、計算上の貯蔵酸素脱離量の修正をより適切なものとでき、請求項1〜のいずれか記載の効果をより顕著なものとできる。
【0046】
請求項12記載の三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置は、請求項11記載の構成において、前記三元触媒吸着能力検出手段は、内燃機関の運転中に内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット処理が基準時間以上継続した場合に、三元触媒において酸素が飽和状態であるとして三元触媒に流入する排気状態に基づいて算出される燃料濃度の過不足量の積算を開始することを特徴とする。
【0047】
このように燃料カット処理が基準時間以上継続した場合には、三元触媒において酸素が飽和状態であると考えることができる。したがって、三元触媒に流入する排気状態に基づいて算出される燃料濃度の過不足量の積算を開始して、三元触媒の下流で検出される空燃比が理論空燃比よりも燃料濃度が濃い状態になった時まで燃料濃度の過不足量の積算を行えば良い。
【0048】
このように燃料カット処理を利用して検出された三元触媒の酸素吸着能力を用いて、適切な貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができる。したがって、内燃機関の運転中においても、三元触媒の劣化状態を求めて、計算上の貯蔵酸素脱離量の修正をより適切なものとでき、請求項1〜のいずれか記載の効果をより顕著なものとできる。
請求項13記載の三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置は、請求項1〜12のいずれか記載の構成において、前記貯蔵酸素脱離量積算手段は、三元触媒に流入する排気状態を表す状態量として、内燃機関への吸入空気量と三元触媒の上流で検出される空燃比とを用いることにより、三元触媒での酸素の吸着量と離脱量との収支を積算して三元触媒における貯蔵酸素脱離量を求めることを特徴とする。
ここで、貯蔵酸素脱離量を求める手法としては、例えば、内燃機関への吸入空気量と三元触媒の上流で検出される空燃比とを、三元触媒に流入する排気状態を表す状態量として用いることにより行うことができる。吸入空気量と三元触媒上流での空燃比とにより、三元触媒へ供給される酸素量や還元剤としての燃料量を求めることができる。したがって、酸素の供給による三元触媒での酸素の吸着量と、燃料による三元触媒での酸素の離脱量との収支を積算して、計算上の貯蔵酸素脱離量を求めることができ、請求項1〜12で述べた作用効果を生じさせることができる。
【0049】
請求項14記載の内燃機関の空燃比制御装置は、請求項1〜13のいずれか記載の三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置を備え、該三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置にて算出される三元触媒の貯蔵酸素脱離量が、目標貯蔵酸素脱離量となるように、内燃機関の燃焼室に供給される混合気の空燃比を制御することを特徴とする。
【0050】
このように内燃機関の空燃比制御装置は、請求項1〜13のいずれか記載の三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置を用いることで、計算上の貯蔵酸素脱離量と実際の貯蔵酸素脱離量とのずれが問題なくなる。したがって、HC,COの酸化もNOxの還元も常に好適に行われるようになり、内燃機関のエミッションを良好に維持することができる。
【0051】
【発明の実施の形態】
[実施の形態1]
図1は、上述した発明が適用されたガソリンエンジン(以下、「エンジン」と略す)4およびその空燃比制御装置の概略構成を表すブロック図である。
【0052】
エンジン4のシリンダブロック6には燃焼室を含む第1気筒8、第2気筒10、第3気筒12および第4気筒14が形成されている。各気筒8〜14にはインテークマニホールド16、サージタンク18を介して吸気通路20が接続されている。この吸気通路20の上流側にはエアクリーナ22が設けられており、このエアクリーナ22を介して吸気通路20内に外気が導入される。
【0053】
インテークマニホールド16には、各気筒8〜14に対応してインジェクタ24,26,28,30がそれぞれ設けられている。このインジェクタ24〜30は通電制御により開閉駆動されて燃料を噴射する電磁弁であって、燃料タンク(図示略)内の燃料が燃料ポンプ(図示略)から圧送されてくる。インジェクタ24〜30から噴射された燃料はインテークマニホールド16内の吸入空気と混合されて混合気となる。そしてこの混合気は、各気筒8〜14毎に設けられた吸気バルブ(図示略)が開弁することによって開かれた吸気ポート(図示略)から各気筒8〜14の燃焼室内へ導入される。空燃比フィードバック制御時においては、このインジェクタ24〜30による燃料噴射時間の長さが空燃比フィードバック補正係数FAFに基づいて調整される。また、後述する三元触媒の貯蔵酸素脱離量のフィードバック制御においても、燃料噴射時間の長さ調整により貯蔵酸素脱離量の制御が行われる。
【0054】
吸気通路20には吸入空気量を調節するスロットルバルブ32がサージタンク18の上流側に位置して設けられている。このスロットルバルブ32は、吸気通路20に設けられたスロットルモータ34により開閉駆動されることにより、その開度、すなわちスロットル開度TAが調節される。スロットルバルブ32の近傍にはスロットル開度センサ36が設けられている。このスロットル開度センサ36はスロットル開度TAを検出し、そのスロットル開度TAに応じた信号を出力する。
【0055】
また、自動車の運転室内にはアクセルペダル38が設けられており、このアクセルペダル38の踏込量、すなわちアクセル開度ACCPがアクセル開度センサ40によって検出される。そして、後述する電子制御装置(以下、「ECU」と称する)50はこのアクセル開度ACCP等に基づいてスロットルモータ34を制御することによりスロットル開度TAを運転状態に応じた開度に調節する。
【0056】
各気筒8〜14にはエグゾーストマニホールド60を介して排気通路62が接続されている。この排気通路62には、三元触媒63が収納された触媒コンバータ64およびマフラ66がそれぞれ設けられている。排気通路62を流れる排気はこれら触媒コンバータ64およびマフラ66を通過して外部に排出される。なお、触媒温度センサ67は、触媒コンバータ64内部の三元触媒63の温度を検出し、触媒温度Tcに応じた信号を出力する。
【0057】
本実施の形態1における三元触媒63は混合気の空燃比がほぼ理論空燃比のときに、排気中のHC,COを酸化しかつNOxを還元する機能、すなわちHC,COおよびNOxを同時に浄化する機能を有する。更に、本実施の形態1の三元触媒63は内部に酸素を貯蔵する機能を有し、この酸素貯蔵機能によって、例え空燃比が理論空燃比からずれたとしても排気中のHC,COおよびNOxを浄化することができる。この酸素の貯蔵作用は三元触媒63内に含まれる、例えばセリウムCeによって行われる。
【0058】
吸気通路20においてエアクリーナ22とスロットルバルブ32との間にはエアフローメータ68が設けられている。このエアフローメータ68は各気筒8〜14の燃焼室に導入される吸入空気量GAを検出し、この吸入空気量GAに応じた信号を出力する。
【0059】
また、エンジン4のシリンダヘッド6aには各気筒8〜14に対応してそれぞれ点火プラグ70,72,74,76が設けられている。各点火プラグ70〜76は、イグニッションコイル70a,72a,74a,76aが付属することにより、ディストリビュータを用いないダイレクトイグニッションシステムとして構成されている。各イグニッションコイル70a〜76aは、点火時期にECU50内の点火駆動回路から供給される一次側電流の遮断に基づいて発生する高電圧を、直接点火プラグ70〜76に与えている。
【0060】
また、触媒コンバータ64より上流側の排気通路62には、空燃比センサ80が設けられている。この空燃比センサ80は、排気の成分に現れる混合気の空燃比に応じた信号Voxを出力する。空燃比フィードバック制御時には、この信号Voxに基づいて空燃比の制御がなされ、燃料噴射量の増減処理により、空燃比が理論空燃比に調整される。
【0061】
また、触媒コンバータ64の下流側の排気通路62には、酸素センサ82が設けられている。この酸素センサ82は、排気中の酸素濃度(三元触媒63の下流の空燃比に相当する)に応じた信号Vzを出力する。
【0062】
なお、回転数センサ90は、エンジン4のクランク軸(図示略)の回転に基づいてエンジン4の回転数NEに応じた数のパルス信号を出力し、気筒判別センサ92は気筒8〜14を判別するためにクランク軸の回転に基づいて所定のクランク角度毎に基準信号となるパルス信号を出力する。ECU50はこれら回転数センサ90および気筒判別センサ92からの出力信号に基づいて回転数NE、気筒判別およびクランク角度の算出を行う。
【0063】
また、シリンダブロック6にはエンジン冷却水温を検出するための水温センサ94が設けられて、冷却水温THWに応じた信号を出力する。また図示していない変速機にはシフトポジションセンサ96や車速センサ97が設けられて、シフト位置SHFTPあるいは車速Vtに応じた信号を出力する。
【0064】
次に本実施の形態1において空燃比制御装置の機能を果たしている制御系統の電気的構成について図2のブロック図を参照して説明する。
ECU50は、中央処理装置(CPU)50a、読み出し専用メモリ(以下「ROM」と称する)50b、ランダムアクセスメモリ(以下、「RAM」と称する)50c、およびバックアップRAM50d等を備え、これら各部50a〜50dと、入力回路50eおよび出力回路50f等とを双方向バス50gにより接続してなる論理演算回路として構成されている。ROM50bには後述する空燃比フィードバック制御や貯蔵酸素脱離量OSC制御等の各種制御プログラムや各種データが予め記憶されている。RAM50cには各種制御処理におけるCPU50aの演算結果等が一時的に記憶される。
【0065】
また、入力回路50eはバッファ、波形整形回路およびA/D変換器等を含んだ入力インターフェースとして構成されており、前記スロットル開度センサ36、アクセル開度センサ40、触媒温度センサ67、エアフローメータ68、空燃比センサ80、酸素センサ82、回転数センサ90、気筒判別センサ92、水温センサ94、シフトポジションセンサ96、車速センサ97、各イグニッションコイル70a〜76aの点火確認信号IGfのライン等がそれぞれ接続されている。各種センサ36,40,67,68,80,82,90,92,94,96,97等の出力信号は、デジタル信号として入力回路50eから双方向バス50gを介してCPU50aに読み込まれる。
【0066】
一方、出力回路50fは各種駆動回路等を有しており、前記インジェクタ24〜30、イグニッションコイル70a〜76a、スロットルモータ34等がそれぞれ接続されている。ECU50は各種センサ36,40,67,68,80,82,90,92,94,96,97等からの出力信号に基づいて演算処理を行い、インジェクタ24〜30、イグニッションコイル70a〜76a、スロットルモータ34等を制御する。
【0067】
例えば、ECU50はエアフローメータ68により検出される吸入空気量GA、回転数センサ90により検出される回転数NE等に基づいて、インジェクタ24〜30による燃料噴射量や燃料噴射時期、あるいはイグニッションコイル70a〜76aによる点火時期を制御している。そして空燃比センサ80により検出される空燃比に基づいて、後述するごとく、インジェクタ24〜30による燃料噴射量の補正を実行して混合気の空燃比を精密に制御している。更に、触媒コンバータ64内の三元触媒63における貯蔵酸素脱離量OSCを目標貯蔵酸素脱離量OSCTGとするために、空燃比センサ80や酸素センサ82の検出値、その他のエンジン運転状態に応じて、インジェクタ24〜30による燃料噴射量の補正を実行している。
【0068】
ここで、三元触媒63の上流側の空燃比センサ80は、図3(A)に示すごとく空燃比A/Fに応じた電流Iを発生する。この電流Iは電圧信号Voxに変換されて入力回路50e内のAD変換器を介してECU50に入力される。したがって空燃比センサ80の出力信号から三元触媒63の上流における空燃比A/Fを知ることができる。
【0069】
これに対して触媒コンバータ64の下流側の酸素センサ82は、図3(B)に示されるように理論空燃比において急変する出力電圧信号Vzを発生する。すなわち、酸素センサ82は空燃比A/Fがリーン側では0.1V程度の出力電圧Vを発生し、空燃比A/Fがリッチ側では0.9V程度の出力電圧を発生する。したがって、この出力電圧信号Vzの程度により、三元触媒63の下流の空燃比A/Fの状態が判定できる。なお、本実施の形態1では、酸素センサ82の電圧信号Vzが電圧判定値VSよりも低いときには、三元触媒63の下流側の空燃比A/Fはリーンであると判断し、酸素センサ82の電圧信号Vzが電圧判定値VS以上のときに三元触媒63の下流側の空燃比はリッチであると判断する。
【0070】
次に、本実施の形態1においてECU50により実行される燃料噴射量制御処理について、図4のフローチャートに基づいて説明する。本処理は予め設定されているクランク角毎に周期的に実行される処理である。フローチャートにおける各処理に対応するステップを「S〜」で表す。
【0071】
燃料噴射量制御処理が開始されると、まず、アクセル開度センサ40から得られているアクセル開度ACCP、回転数センサ90から得られているエンジン回転数NE、エアフローメータ68から得られている吸入空気量GA、水温センサ94の信号から得られている冷却水温度THW、空燃比センサ80から得られている出力電圧値Vox等の必要なデータをRAM50cの作業領域に読み込む(S110)。
【0072】
次に、燃料カット実行フラグFcaが「OFF」に設定されているか否かが判定される(S120)。
ここで、燃料カット実行フラグFcaの設定を行う燃料カット処理は図5のフローチャートに示すごとくであり、一定時間周期で実行されている。すなわち、燃料カット処理では、まず、燃料カット条件が成立したか否かが判定される(S210)。燃料カット条件が成立していれば(S210で「YES」)、燃料カット実行フラグFcaに「ON」が設定され(S220)、成立していなければ(S210で「NO」)、燃料カット実行フラグFcaに「OFF」が設定される(S230)。
【0073】
ここで燃料カット条件とは、例えば、アクセル開度センサ40から検出されるアクセル開度ACCPや車速センサ97から検出される車速Vtに基づいて車両が燃料カットが必要な減速状態となった状態、回転数センサ90から検出されるエンジン回転数NEが燃料カット回転数より高くなった状態、あるいは車速Vtが規制最高速度より高くなった状態等である。
【0074】
図4の説明に戻り、このように設定されている燃料カット実行フラグFcaが「ON」であった場合には(S120で「NO」)、燃料噴射量Qとして「0」を設定して(S130)、一旦燃料噴射量制御処理を終了する。したがって、各インジェクタ24〜30からの燃料噴射は停止する。同時に、図示していない点火制御処理においても点火プラグ70〜76に対する高電圧の給電が停止する。
【0075】
一方、Fca=「OFF」である場合(S120で「YES」)、次に、予めROM50bに設定されている図6のマップを用いて、吸入空気量GAとエンジン回転数NEとから、理論空燃比基本燃料噴射量QBSが算出される(S140)。
【0076】
次に、高負荷増量OTP算出処理(S150)が行われる。この高負荷増量OTP算出処理について図7のフローチャートに基づいて説明する。高負荷増量OTP算出処理では、まずアクセル開度ACCPが高負荷増量判定値KOTPACを越えているか否かが判定される(S310)。
【0077】
ACCP≦KOTPACであれば(S310で「NO」)、高負荷増量OTPには「0」が設定される(S320)。すなわち燃料の増量補正は行われない。こうして、高負荷増量OTP算出処理を一旦出る。
【0078】
また、ACCP>KOTPACであれば(S310で「YES」)、高負荷増量OTPには値M(例えば、1>M>0)が設定される(S330)。すなわち燃料の増量補正の実行が設定される。この増量補正は、高負荷時に触媒コンバータ64が過熱するのを防止するためになされる。
【0079】
図4に戻り、ステップS150にて高負荷増量OTPが算出された後に、次に、空燃比フィードバック条件が成立しているか否かが判定される(S160)。例えば、「(1)始動時でない。(2)空燃比センサ80は活性化が完了している。(3)高負荷増量OTPの値が0である。(4)その他の必要な条件」のすべてが成立しているか否かが判定される。
【0080】
空燃比フィードバック条件が成立していれば(S160で「YES」)、空燃比フィードバック係数FAFとその学習値KGの算出が行われる(S170)。空燃比フィードバック係数FAFは空燃比センサ80の出力に基づいて算出される。また、学習値KGは空燃比フィードバック係数FAFの平均値における、中心値1.0からのずれを記憶するものである。これらの値を用いた空燃比フィードバック制御技術は特開平6−10736号公報などに示されているごとく種々の手法が知られている。
【0081】
一方、空燃比フィードバック条件が成立していなければ(S160で「NO」)、空燃比フィードバック係数FAFには1.0が設定される(S180)。
ステップS170またはS180の次に、燃料噴射量Qが次式1のごとく求められる(S190)。
【0082】
【数1】
Q ← QBS{1+OTP+(FAF-1.0)+(KG-1.0)+KC}α + β… [式1]
ここで、α,βはエンジン4の種類や制御の内容に応じて適宜設定される係数である。また、貯蔵酸素脱離量フィードバック係数KCは後述する貯蔵酸素脱離量フィードバック係数KC算出処理により算出される係数である。
【0083】
こうして一旦燃料噴射量制御処理を終了する。
次に貯蔵酸素脱離量算出処理を図8に示す。本処理は予め設定されている時間周期で繰り返し実行される。
【0084】
貯蔵酸素脱離量算出処理が開始されると、まず、エアフローメータ68にて検出されている吸入空気量GAをRAM50cの作業領域に読み込む(S400)。次に三元触媒63の上流側の空燃比センサ80にて検出されている上流側空燃比A/FをRAM50cの作業領域に読み込む(S410)。次に触媒コンバータ64の下流側の酸素センサ82にて検出されている下流側空燃比subA/FをRAM50cの作業領域に読み込む(S420)。次に触媒温度センサ67にて検出されている触媒温度TcをRAM50cの作業領域に読み込む(S430)。
【0085】
そして、三元触媒63の累積使用時間を求めるためのカウント値TDが1だけインクリメントされる(S440)。なお、カウント値TDは、ECU50に対する電源オフ時においてもバックアップRAM50dに記憶されていることにより、その値が維持されている。
【0086】
次に、今回のエンジン4の始動後一定時間経過したか否かが判定される(S450)。エンジン4の始動後一定時間経過していない場合は(S450で「NO」)、RAM50cの作業領域に設定されている計算上の貯蔵酸素脱離量OSCがクリアされて(S460)、一旦、貯蔵酸素脱離量算出処理を終了する。
【0087】
エンジン4の始動後一定時間経過するまでは、上述した処理(S400〜S460)が繰り返される。
そして、エンジン4の始動後一定時間経過すると(S450で「YES」)、次に触媒温度Tcが使用最低温度Tco(例えば100℃)より高くなったか否かが判定される(S470)。Tc≦Tcoであれば(S470で「NO」)、三元触媒63はまだ十分に活性化していないので、貯蔵酸素脱離量OSCがクリアされて(S460)、一旦、貯蔵酸素脱離量算出処理を終了する。
【0088】
エンジン4の排気により、Tc>Tcoとなれば(S470で「YES」)、三元触媒63は活性化しているので、次に貯蔵酸素脱離量OSCの積算処理(S500)が実行される。
【0089】
貯蔵酸素脱離量OSCの積算処理の詳細を図9のフローチャートに示す。本処理が開始されると、まず上流側空燃比A/Fが理論空燃比であるか否かが判定される(S510)。上流側空燃比A/Fが理論空燃比である場合は(S510で「YES」)、このまま積算処理を出る。
【0090】
上流側空燃比A/Fが理論空燃比でない場合は(S510で「NO」)、次に上流側空燃比A/Fがリーンであるか否かが判定される(S520)。上流側空燃比A/Fがリーンであるときには(S520で「YES」)、次式2から貯蔵酸素脱離量OSCが算出される(S530)。
【0091】
【数2】
OSC ← OSC−{KO2・GA・(ΔA/F)/(A/F)}・Δt… [式2]
ここで、右辺のOSCは前回の制御周期における貯蔵酸素脱離量OSCを、KO2は空気中の酸素濃度を、ΔA/Fは空燃比偏差(=上流側空燃比A/F−理論空燃比)を、Δtは本積算処理の制御周期を表している。
【0092】
上記式2の右辺の内で、次式3で示す項は、時間Δt当たりの酸素吸着量を表している。
【0093】
【数3】
{KO2・GA・(ΔA/F)/(A/F)}・Δt … [式3]
上流側空燃比A/Fがリーンのときには三元触媒63には酸素が吸着されるのでこのときには上記式3が用いられる。この式においてKO2・GAはエンジン4に単位時間当りに供給される酸素量を示しており、(ΔA/F)/(A/F)は燃焼した際に余剰となる酸素の割合を示している。したがって{KO2・GA・(ΔA/F)/(A/F)}・Δtは、時間Δt当りの余剰酸素量を表している。ここでリーンであるのでΔA/Fは正である。このような余剰酸素が存在すると、この余剰酸素は直ちに三元触媒63に吸着されるものと考えられる。したがって、時間Δt当りの吸着量は余剰酸素量と同一量となり、時間Δt当りの吸着量は上記式3のごとく表されることになる。
【0094】
このように上流側空燃比A/Fがリーンのときには時間Δt当りに上記式3の余剰酸素量が貯蔵されることになる。このため、最大貯蔵酸素量状態にある三元触媒からの酸素の脱離量を示す値である貯蔵酸素脱離量OSCは逆に時間Δt当り、上記式3の余剰酸素量だけ減少することになる。したがって貯蔵酸素脱離量OSCの積算は前記式2のごとく表されることになる。
【0095】
一方、ステップS520にて、上流側空燃比A/Fがリーンでない、すなわちここではリッチであると判定されたときには(S520で「NO」)、次式4から貯蔵酸素脱離量OSCが算出される(S540)。
【0096】
【数4】
OSC
← OSC−{KO2・GA・k・(ΔA/F)/(A/F)}・Δt… [式4]
ここでkは三元触媒63への酸素の離脱速度と吸着速度との比(離脱速度/吸着速度)を表している。他の記号は前記式2にて説明したごとくである。
【0097】
また、上記式4の右辺の内で、次式5で示す項は、時間Δt当たりの酸素脱離量を表している。
【0098】
【数5】
{KO2・GA・k・(ΔA/F)/(A/F)}・Δt … [式5]
上流側空燃比A/Fがリッチのときには三元触媒63から酸素が脱離するのでこのときには上記式5が用いられる。この式5においてもKO2・GAはエンジン4に単位時間当りに供給される酸素量を示している。これに対しこの式5において(ΔA/F)/(A/F)は燃焼した際に不足する酸素の割合を示す。このため{KO2・GA・(ΔA/F)/(A/F)}・Δtは時間Δt当りの不足酸素量を表している。ここでΔA/Fは負である。
【0099】
燃焼する際に酸素が不足するとこの不足酸素量分だけ未燃HC,COが発生し、この未燃HC,COの発生量に比例した量の酸素、すなわち不足酸素量に比例した量の酸素が三元触媒63から脱離される。ところが三元触媒63からの酸素の脱離速度は三元触媒63への酸素の吸着速度よりも遅い。このため三元触媒63から脱離する酸素量は吸着速度に対して脱離速度が遅い分だけ、{KO2・GA・(ΔA/F)/(A/F)}・Δtで示した不足酸素量よりも少なくなる。したがって脱離速度と吸着速度との速度比をkとすると時間Δt当りの脱離量は不足酸素量に速度比kを乗算した量となる。したがって、時間Δt当りの脱離量は前記式5のごとく表されることになる。
【0100】
このように上流側空燃比A/Fがリッチのときには、時間Δt当り不足酸素量・速度比kが脱離することになり貯蔵酸素脱離量OSCは時間Δt当り不足酸素量・速度比kだけ増大することになる。したがってΔA/F<0であることを考えると貯蔵酸素脱離量OSCは前記式4で表されることになる。
【0101】
こうして、貯蔵酸素脱離量OSCの積算(S530,S540)が実行された後は積算処理を出る。
図8に戻り、ステップS500の貯蔵酸素脱離量OSC積算処理が終了すると、次に貯蔵酸素脱離量OSC修正処理(S600)が実行される。貯蔵酸素脱離量OSC修正処理の詳細を図10のフローチャートに示す。
【0102】
貯蔵酸素脱離量OSC修正処理が開始されると、まず、長時間(例えば、3秒以上)、燃料カット実行フラグFca=「ON」となっているか否かが判定される(S610)。
【0103】
このFca=「ON」の継続時間は、例えば、Fca=「ON」である場合にカウントアップされ、Fca=「OFF」である場合にクリアされる経時カウンタにより測定される計時データを用いる。これ以外に、Fca=「ON」が継続している間の吸入空気量GAの積算値が基準積算値よりも大きい場合を、燃料カット実行フラグFca=「ON」となっている時間が長時間継続していると判断しても良い。
【0104】
長時間、Fca=「ON」である場合(S610で「YES」)には、貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULと貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLとを、ROM50b内に格納されている図13に示すマップCから触媒温度Tcに基づいて算出する(S630)。このマップCは、Fca=「ON」の状態が長時間継続した場合に、貯蔵酸素脱離量存在領域、すなわち三元触媒63の貯蔵酸素脱離量OSCが位置する可能性の高い領域を実験的に求めて表したものである。貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULは貯蔵酸素脱離量存在領域の上限の位置を示し、貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLは貯蔵酸素脱離量存在領域の下限の位置を示す。
【0105】
なお、図13で示すごとく、貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULと貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLとの大きさは、目標貯蔵酸素脱離量OSCTGと貯蔵酸素脱離量OSCとの差分(OSCTG−OSC)、すなわち目標貯蔵酸素脱離量OSCTGからの差で表されている。このため、図13のグラフでは、貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULは貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLよりも下に存在する。図12に示すマップA,Bも同じである。
【0106】
このマップCでは、貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULおよび貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLは共に正の値であり、触媒温度Tcが高くなるほど共に大きくなる傾向にある。これは、燃料カットの状態が長時間継続した場合には、三元触媒63は酸素量の飽和あるいは飽和に近づいており、貯蔵酸素脱離量OSCは非常に小さくなっているからである。
【0107】
なお、マップCにおいて、貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULと貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLとの間の貯蔵酸素脱離量存在領域は、最大貯蔵酸素脱離量(OSC=OSCmax)と最小貯蔵酸素脱離量(OSC=0)との間の領域よりも小さくかつその領域の内側に設定されている。マップCでは、貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLは最小貯蔵酸素脱離量(OSC=0)の位置に一致するように設定されている。これ以外の貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLの位置として、最小貯蔵酸素脱離量(OSC=0)の位置よりも内側に、すなわち図13においては最小貯蔵酸素脱離量(OSC=0)の位置より下に設定しても良い。
【0108】
一方、Fca=「OFF」の場合も含めて長時間、Fca=「ON」でない場合(S610で「NO」)には、下流側空燃比subA/Fがリッチか否かが判定される(S620)。subA/F=リッチであれば(S620で「YES」)、貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULと貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLとを、ROM50b内に格納されている図12に示すマップAから触媒温度Tcに基づいて算出する(S640)。このマップAは、Fca=「OFF」の場合も含めた長時間、Fca=「ON」でない場合で、かつ三元触媒63の下流がリッチである場合の貯蔵酸素脱離量存在領域を実験的に求めて表したものである。マップAでは、貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULは負の値であり、貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLは正の値である。そして、触媒温度Tcが高くなるほど、貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULは小さくなり、貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLは大きくなる傾向にある。
【0109】
また、貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULは最大貯蔵酸素脱離量(OSC=OSCmax)に一致しているが、貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLは0に近い。これは、長時間の燃料カットがなされていない状態で下流側空燃比subA/Fがリッチである場合には、三元触媒63は酸素量の飽和状態からかなり離れており、貯蔵酸素脱離量OSCはかなり大きくなっているからである。
【0110】
なお、マップAにおいて、貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULと貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLとの間の貯蔵酸素脱離量存在領域は、最大貯蔵酸素脱離量(OSC=OSCmax)と最小貯蔵酸素脱離量(OSC=0)との間の領域よりも小さくかつその領域の内側に設定されている。マップAでは、上述したごとく貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULの位置は最大貯蔵酸素脱離量(OSC=OSCmax)の位置に一致している。これ以外の貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULの位置としては、最大貯蔵酸素脱離量(OSC=OSCmax)の内側、すなわち図12では、最大貯蔵酸素脱離量(OSC=OSCmax)より上に配置しても良い。
【0111】
また、subA/F=リーンであれば(S620で「NO」)、貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULと貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLとを、ROM50b内に格納されている図12に示すマップBから触媒温度Tcに基づいて算出する(S650)。このマップBは、Fca=「OFF」の場合も含めた長時間、Fca=「ON」でない場合で、かつ三元触媒63の下流がリーンである場合の貯蔵酸素脱離量存在領域を実験的に求めて表したものである。マップBでは、貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULは負の値であり、貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLは正の値である。そして、マップAに比較して全体的に貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULおよび貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLは共に大きく設定されている。そして、触媒温度Tcが高くなるほど、貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULは小さくなり、貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLは大きくなる傾向にある。
【0112】
また、貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULは0に近いが、貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLは最小貯蔵酸素脱離量(OSC=0)に一致している。これは、長時間の燃料カットがなされていない状態で下流側空燃比subA/Fがリーンである場合には、三元触媒63は酸素量の飽和状態の方に近づいており、貯蔵酸素脱離量OSCはかなり小さくなっているからである。
【0113】
なお、マップBにおいて、貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULと貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLとの間の貯蔵酸素脱離量存在領域は、最大貯蔵酸素脱離量(OSC=OSCmax)と最小貯蔵酸素脱離量(OSC=0)との間の領域よりも小さくかつその領域の内側に設定されている。マップBでは、上述したごとく貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLの位置は最小貯蔵酸素脱離量(OSC=0)の位置に一致している。これ以外の貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLの位置としては、最小貯蔵酸素脱離量(OSC=0)の内側、図12では最小貯蔵酸素脱離量(OSC=0)の位置よりも下側に配置しても良い。
【0114】
ステップS630〜S650のいずれかの処理の次に、ROM50bに記憶された図15に示すマップから、前述したカウント値TDに基づいて、劣化係数DKを算出する(S652)。この劣化係数DKは、三元触媒63の劣化の程度を表す値である。図15から判るように、劣化係数DKは、時間の経過とともに1.0から次第に0側に減少して行く値である。なお図15のマップは実験的に求められているものである。
【0115】
次に、貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULを劣化係数DKにて次式6に示すごとく補正する(S654)。
【0116】
【数6】
OSCUL ← OSCUL・DK … [式6]
同じく、貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLを劣化係数DKにて次式7に示すごとく補正する(S656)。
【0117】
【数7】
OSCDL ← OSCDL・DK … [式7]
次に、目標貯蔵酸素脱離量OSCTGの算出処理(S660)が行われる。この目標貯蔵酸素脱離量OSCTG算出処理の詳細を図11のフローチャートに示す。
【0118】
目標貯蔵酸素脱離量OSCTG算出処理が開始されると、まず最大貯蔵酸素脱離量OSCmaxが次式8に示すごとく算出される(S662)。
【0119】
【数8】
OSCmax ← G(Tc)・DK … [式8]
ここで、G(Tc)は、三元触媒63が未使用の状態の時の最大貯蔵酸素脱離量を表し、ROM50bに記憶されている図14のマップにより触媒温度Tcに基づいて設定される。このマップは実験的に求められており、触媒温度Tcが高くなるほど最大貯蔵酸素脱離量G(Tc)が高くなる傾向にある。
【0120】
前記式8では、この最大貯蔵酸素脱離量G(Tc)と前述した図15に表した劣化係数DKとの積を求めることにより、現在の最大貯蔵酸素脱離量OSCmaxを求めている。
【0121】
そして、次に次式9に示すごとく、目標貯蔵酸素脱離量OSCTGが算出される(S664)。
【0122】
【数9】
OSCTG ← OSCmax/2 … [式9]
このように、最大貯蔵酸素脱離量OSCmaxの半分の値を目標貯蔵酸素脱離量OSCTGとして設定することにより、上流側空燃比A/Fが理論空燃比に対してリーン側とリッチ側とのいずれに振れても、排気中の有害成分を十分に浄化できるようにしている。
【0123】
図10に戻り、次に、ステップS654,S656,S660にて求めた貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCUL、貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLおよび目標貯蔵酸素脱離量OSCTGを用いて、貯蔵酸素脱離量OSCの修正処理が行われる。
【0124】
すなわち、まず、次式10に示す関係が満足されているか否かが判定される(S670)。
【0125】
【数10】
OSC ≦ OSCTG − OSCUL … [式10]
本関係は、貯蔵酸素脱離量OSC積算処理(S500)にて算出された貯蔵酸素脱離量OSCが貯蔵酸素脱離量存在領域の上限位置以内に存在する状態を表している。
【0126】
前記式10の関係が満足されている場合(S670で「YES」)には、次に、次式11に示す関係が満足されているか否かが判定される(S680)。
【0127】
【数11】
OSC ≧ OSCTG − OSCDL … [式11]
本関係は、貯蔵酸素脱離量OSC積算処理(S500)にて算出された貯蔵酸素脱離量OSCが貯蔵酸素脱離量存在領域の下限位置以内に存在する状態を表している。
【0128】
前記式11の関係が満足されている場合(S680で「YES」)には、貯蔵酸素脱離量OSCは貯蔵酸素脱離量存在領域以内に存在すると判断できるため、このまま、貯蔵酸素脱離量OSC修正処理を出る。
【0129】
前記式10の関係が満足されていない場合(S670で「NO」)には、次式12に示すごとく、貯蔵酸素脱離量OSCが修正される(S690)。
【0130】
【数12】
OSC ← OSCTG − OSCUL … [式12]
すなわち、貯蔵酸素脱離量OSCが貯蔵酸素脱離量存在領域よりも上方へ外れている場合には、貯蔵酸素脱離量OSCには貯蔵酸素脱離量存在領域の上限の値が設定される。そして貯蔵酸素脱離量OSC修正処理を出る。
【0131】
また、前記式11の関係が満足されていない場合(S680で「NO」)には、次式13に示すごとく、貯蔵酸素脱離量OSCが修正される(S700)。
【0132】
【数13】
OSC ← OSCTG − OSCDL … [式13]
すなわち、貯蔵酸素脱離量OSCが貯蔵酸素脱離量存在領域よりも下方へ外れている場合には、貯蔵酸素脱離量OSCには貯蔵酸素脱離量存在領域の下限の値が設定される。そして貯蔵酸素脱離量OSC修正処理を出る。
【0133】
このようにして貯蔵酸素脱離量OSC修正処理が終了すると、貯蔵酸素脱離量算出処理は一旦終了する。
このようにして、算出される貯蔵酸素脱離量OSCの値に基づいて行われる貯蔵酸素脱離量OSCのフィードバック制御を、図16のフローチャートに基づいて説明する。図16は、燃料噴射量Qを求めるための前記式1において用いられる貯蔵酸素脱離量フィードバック係数KCを算出する処理のフローチャートを示している。本処理は予め設定されているクランク角毎に周期的に実行される処理である。
【0134】
貯蔵酸素脱離量フィードバック係数KC算出処理が開始されると、まず、図8の貯蔵酸素脱離量算出処理にて得られている貯蔵酸素脱離量OSCが図11の処理にて得られている目標貯蔵酸素脱離量OSCTGより小さいか否かが判定される(S810)。OSC≧OSCTGであれば(S810で「NO」)、次に貯蔵酸素脱離量OSCが目標貯蔵酸素脱離量OSCTGより大きいか否かが判定される(S820)。OSC≦OSCTGであれば(S820で「NO」)、OSC=OSCTGであるので、貯蔵酸素脱離量フィードバック係数KCには0が設定されて(S830)、一旦処理を終了する。
【0135】
OSC<OSCTGであれば(S810で「YES」)、貯蔵酸素脱離量フィードバック係数KCには定数KR(例えば、1>KR>0)が設定されて(S840)、一旦処理を終了する。このことより、図4のステップS190では燃料噴射量Qが増量されて、上流側空燃比A/Fは小さくなる方向、すなわちリッチ方向へ補正され、三元触媒63の貯蔵酸素脱離量OSCが増加する方向へ調整される。
【0136】
OSC>OSCTGであれば(S820で「YES」)、貯蔵酸素脱離量フィードバック係数KCには定数KL(例えば、0>KL>−1)が設定されて(S850)、一旦処理を終了する。このことより、図4のステップS190では燃料噴射量Qが減量されて、上流側空燃比A/Fは大きくなる方向、すなわちリーン方向へ補正され、三元触媒63の貯蔵酸素脱離量OSCが減少する方向へ調整される。
【0137】
このような処理が繰り返されて、上流側空燃比A/Fが調整されることで、貯蔵酸素脱離量OSCが目標貯蔵酸素脱離量OSCTGとなるようにフィードバック制御が実行される。
【0138】
上述した構成の内、図9の貯蔵酸素脱離量OSC積算処理が貯蔵酸素脱離量積算手段としての処理に、図10のステップS610〜S650,S654,S656が貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段としての処理に、図10のステップS670〜S700が貯蔵酸素脱離量修正手段としての処理に、図8のステップS440および図10のステップS652が三元触媒吸着能力推定手段に相当する。
【0139】
以上説明した本実施の形態1によれば、以下の効果が得られる。
(イ).図10に示した貯蔵酸素脱離量OSC修正処理では、OSC=最大貯蔵酸素脱離量OSCmaxとOSC=0(最小貯蔵酸素脱離量)との間において、エンジン4の運転状態(燃料カット実行フラグFca、下流側空燃比subA/Fおよび触媒温度Tc)に応じて貯蔵酸素脱離量存在領域を設定している。このように、エンジン4の運転状態に対応させることで設定される貯蔵酸素脱離量存在領域は実際の貯蔵酸素脱離量を反映したものとなっている。
【0140】
そして、この貯蔵酸素脱離量存在領域を参照して、ステップS670〜S700の処理により、貯蔵酸素脱離量OSCが、貯蔵酸素脱離量存在領域(目標貯蔵酸素脱離量OSCTG−貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDL〜目標貯蔵酸素脱離量OSCTG−貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCUL)から外れている場合には、貯蔵酸素脱離量OSCの値を貯蔵酸素脱離量存在領域以内とるように修正している。実際には、目標貯蔵酸素脱離量OSCTG−貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLか、目標貯蔵酸素脱離量OSCTG−貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULに修正している。
【0141】
このことにより、従来技術のごとく、触媒コンバータ64の下流側の酸素センサ82における比較的大きな状態変化を必須とすることなく、貯蔵酸素脱離量OSCが、貯蔵酸素脱離量存在領域から外れている場合には、貯蔵酸素脱離量OSCを適切な状態に修正できる。このため、計算上の貯蔵酸素脱離量OSCを修正する機会が増加して、貯蔵酸素脱離量OSCが不適切である状態が長期間継続することが無くなる。
【0142】
次に具体例にて効果を説明する。図17(A)に示すタイミングチャートは、何らかの原因で上流側空燃比A/Fがリッチである状態が継続して、一点鎖線で示す実際の貯蔵酸素脱離量LOが最大貯蔵酸素脱離量OSCmaxまで変化した状態を示している。このような状態では、触媒コンバータ64の下流側の酸素センサ82の電圧信号Vzは図17(B)に示すごとく変化する。そして時刻t1以後に、実際の貯蔵酸素脱離量LOが最大貯蔵酸素脱離量OSCmax状態から減少し始めたものとする。そしてこの時、実線に示すごとく本実施の形態1で算出される貯蔵酸素脱離量LSにおいて何らかの原因で実際の貯蔵酸素脱離量LOとの間にずれを生じたとする。
【0143】
しかし計算上の貯蔵酸素脱離量LSは、時刻t2において、電圧信号Vzのリッチ状態に対応する貯蔵酸素脱離量存在領域ARの下限に到達する(S680で「NO」)ことから、これ以上、計算上の貯蔵酸素脱離量LSは減少することはない(S700)。したがって、電圧信号Vzがリーン状態に切り替わって貯蔵酸素脱離量存在領域ALが設定されるまでの間、計算上の貯蔵酸素脱離量LSは実際の貯蔵酸素脱離量LOに近づくように修正されることになる。このようにして計算上の貯蔵酸素脱離量LSを適切な状態に修正できる。
【0144】
一方、前述した後者の従来例では、時刻t1以後、電圧信号Vzが0.7V以上あるいは0.2V以下となるような大きな変化を生じていないので、二点鎖線LBで示すごとく、何らの適切な修正は行われることがない。
【0145】
図18(A)に示すタイミングチャートは、何らかの原因で上流側空燃比A/Fがリーンである状態が継続して、一点鎖線で示す実際の貯蔵酸素脱離量LOが最小貯蔵酸素脱離量(OSC=0)まで変化した状態を示している。このような状態では、酸素センサ82の電圧信号Vzは図18(B)に示すごとく変化する。そして時刻t11以後に、実際の貯蔵酸素脱離量LOが最小貯蔵酸素脱離量の状態から増加し始めたものとする。そしてこの時、実線に示すごとく本実施の形態1で算出される貯蔵酸素脱離量LSにおいて何らかの原因で実際の貯蔵酸素脱離量LOとの間にずれを生じたとする。
【0146】
しかし計算上の貯蔵酸素脱離量LSは、時刻t12において、電圧信号Vzのリーン状態に対応する貯蔵酸素脱離量存在領域ALの上限に到達する(S670で「NO」)ことから、これ以上、計算上の貯蔵酸素脱離量LSは増加することはない(S690)。したがって、電圧信号Vzがリッチ状態に切り替わって貯蔵酸素脱離量存在領域ARが設定されるまでの間、計算上の貯蔵酸素脱離量LSは実際の貯蔵酸素脱離量LOに近づくように修正されることになる。このようにして計算上の貯蔵酸素脱離量LSを適切な状態に修正できる。
【0147】
一方、前述した後者の従来例では、時刻t11以後、電圧信号Vzが0.7V以上あるいは0.2V以下となるような大きな変化を生じていないので、二点鎖線LBで示すごとく、何らの適切な修正は行われることがない。
【0148】
図19(A),(B)に示すタイミングチャートは、何らかの原因で上流側空燃比A/Fがリッチである状態が継続して、実際の貯蔵酸素脱離量LOが最大貯蔵酸素脱離量OSCmaxまで変化し、酸素センサ82の電圧信号Vzが0.7Vを越えた状態を示している。
【0149】
前述した後者の従来例では、貯蔵酸素脱離量OSCの値が最大貯蔵酸素脱離量OSCmaxに至るまでは正確に実際の貯蔵酸素脱離量を表していても、電圧信号Vzが0.7V以上である限り(時刻t21まで)はOSC=OSCmaxに固定されてしまう。このため、二点鎖線LBで示すごとく実際の貯蔵酸素脱離量LOとは大きなずれを生じてしまう。
【0150】
しかし、本実施の形態1では、電圧信号Vzが図19(B)に示すごとくリッチ状態である場合には、貯蔵酸素脱離量存在領域ARが設定されるので、この貯蔵酸素脱離量存在領域AR内で上流側の空燃比に基づく計算通りに貯蔵酸素脱離量が算出される。このため、計算上の貯蔵酸素脱離量が減少する場合も実際の貯蔵酸素脱離量LOとほぼ同じ様に変化する。
【0151】
例え、本実施の形態1において何らかの原因で計算上の貯蔵酸素脱離量の減少の際に、実線LSに示すごとく実際の貯蔵酸素脱離量LOとずれを生じたとしても、時刻t22にて電圧信号Vzがリーン状態に切り替わると貯蔵酸素脱離量存在領域ALが設定される。この時に計算上の貯蔵酸素脱離量LSが貯蔵酸素脱離量存在領域ALの上限から外れていれば(S670で「NO」)、図示するごとく修正されて(S690)、実際の貯蔵酸素脱離量LOに近づく。このようにして計算上の貯蔵酸素脱離量LSを適切な状態に修正できる。
【0152】
図20(A),(B)に示すごとく、逆の場合も同様であり、前述した後者の従来例では、貯蔵酸素脱離量OSCの値が最小貯蔵酸素脱離量(OSC=0)に至るまでは正確に実際の貯蔵酸素脱離量を表していても、電圧信号Vzが0.2V以下である限り(時刻t31まで)はOSC=0に固定されてしまう。このため、二点鎖線LBで示すごとく実際の貯蔵酸素脱離量LOとは大きなずれを生じてしまう。
【0153】
しかし、本実施の形態1では、電圧信号Vzが図20(B)に示すごとくリーン状態である場合には、貯蔵酸素脱離量存在領域ALが設定されるので、この貯蔵酸素脱離量存在領域AL内で上流側の空燃比に基づく計算通りに貯蔵酸素脱離量が算出される。このため、計算上の貯蔵酸素脱離量が増加する場合も実際の貯蔵酸素脱離量LOとほぼ同じ様に変化する。
【0154】
例え、本実施の形態1の計算において何らかの原因で貯蔵酸素脱離量OSCの増加の際に、実線LSに示すごとく実際の貯蔵酸素脱離量LOとずれを生じたとしても、時刻t32にて電圧信号Vzがリッチ状態に切り替わると貯蔵酸素脱離量存在領域ARが設定される。この時に計算上の貯蔵酸素脱離量LSが貯蔵酸素脱離量存在領域ARの下限から外れていれば(S680で「NO」)、図示するごとく修正されて(S700)、実際の貯蔵酸素脱離量LOに近づく。このようにして計算上の貯蔵酸素脱離量LSを適切な状態に修正できる。
【0155】
図21のタイミングチャートは、燃料カットが生じた場合を示している。前述した後者の従来例では、燃料カットになると(時刻t41)、計算上の貯蔵酸素脱離量を直ちに0に設定する。このため、実際の貯蔵酸素脱離量LOが0にならない内に燃料カットが終了すると(時刻t43)、二点鎖線LBで示す計算上の貯蔵酸素脱離量は実際の貯蔵酸素脱離量LOとは大きなずれを生じてしまう。
【0156】
しかし、本実施の形態1では、燃料カットが長時間経過した後に燃料カット用の貯蔵酸素脱離量存在領域ACが設定されるので、この貯蔵酸素脱離量存在領域AC内で計算通りに貯蔵酸素脱離量OSCが算出される。このため実際の貯蔵酸素脱離量LOとほぼ同じ様に変化する。
【0157】
例え、本実施の形態1の計算において何らかの原因で、燃料カットの開始時に実線LSに示すごとく実際の貯蔵酸素脱離量LOとずれを生じたとしても、時刻t42にて貯蔵酸素脱離量存在領域ACが設定される。このことにより上限よりも外れていると判定されて(S670で「NO」)、図示するごとく修正されて(S690)、実際の貯蔵酸素脱離量LOに近づく。このようにして計算上の貯蔵酸素脱離量LSを適切な状態に修正できる。
【0158】
(ロ).更に、図12および図13に示したごとく、貯蔵酸素脱離量存在領域は、最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間において最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間の領域よりも小さい領域として設定されている。
【0159】
このため、図17〜図21に示したごとく、計算上の貯蔵酸素脱離量の修正は、最大貯蔵酸素脱離量あるいは最小貯蔵酸素脱離量のような極端な値へと急激に変化することはない。
【0160】
このように極端な値への修正が抑制されるので、図17〜図21にも表れているように、修正後において実際の貯蔵酸素脱離量との誤差が大きい状態が発生し難くなり、計算上の貯蔵酸素脱離量が不適切である状態が長期間継続することが無くなる。したがって、エミッションの悪化し易くなる前に計算上の貯蔵酸素脱離量を適切な値に修正することが可能となり、エミッションの悪化防止が一層確実となる。
【0161】
(ハ).上述したごとく貯蔵酸素脱離量存在領域は、三元触媒63の温度と、燃料カット処理の有無と、三元触媒63の下流の酸素センサ82で検出される下流側空燃比subA/Fとを用いている。
【0162】
そして、長時間の燃料カット処理がなされている状態(S610で「YES」)では、三元触媒63への酸素量の供給が大量であることを考慮したマップCから貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができる。更に、この時に触媒温度Tcに応じて貯蔵酸素脱離量存在領域の範囲を変化させることにより、適切な貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができる。
【0163】
また、長時間の燃料カット処理がなされていない状態(S610で「NO」)では、下流側空燃比subA/Fがリッチ状態であれば、このリッチ状態を考慮した貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができる。また、下流側空燃比subA/Fがリーン状態では、このリーン状態を考慮した貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができる。更に、この時に温度に応じて貯蔵酸素脱離量存在領域の範囲を変化させるている。このことにより、適切な貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができる。
【0164】
このように、計算上の貯蔵酸素脱離量OSCの修正をより適切なものとでき、上記(イ)、(ロ)に述べた効果をより顕著なものとできる。
(ニ).三元触媒63の酸素吸着能力は経時により劣化する。このため、ステップS440にてカウントアップするカウント値TDを用いて、図15のマップから劣化係数DKを算出している(S652)。このことにより三元触媒63の酸素吸着能力を推定し、三元触媒63における貯蔵酸素脱離量存在領域の設定に反映させている(S654,S656)。このことにより、適切な貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができる。したがって、計算上の貯蔵酸素脱離量OSCの修正をより適切なものとでき、上記(イ)、(ロ)、(ハ)に述べた効果をより顕著なものとできる。
【0165】
[実施の形態2]
前記実施の形態1では、三元触媒63の劣化を考慮した現在の最大貯蔵酸素脱離量OSCmaxおよび貯蔵酸素脱離量存在領域を求めるために、カウント値TDにより三元触媒63の累積使用時間を求めていた。
【0166】
本実施の形態2では、このように三元触媒63の累積使用時間ではなく、図24および図25のフローチャートに示す劣化係数DK学習処理にて、実測により最大貯蔵酸素量を求め、この最大貯蔵酸素量から劣化係数DKを算出するものである。
【0167】
このため、本実施の形態2では、前記図8の貯蔵酸素脱離量算出処理の代わりに図22の貯蔵酸素脱離量算出処理を実行し、前記図10の貯蔵酸素脱離量OSC修正処理の代わりに図23の貯蔵酸素脱離量OSC修正処理を実行する。この図22の処理では、図8におけるステップS440の処理を行わないのみの違いであり、図23の処理では、図10におけるステップS652の処理を行わないのみの違いである。したがって、図22の処理内容は、ステップS440を除いて実施の形態1にて説明したごとくであり、図23の処理内容は、ステップS652を除いて実施の形態1にて説明したごとくである。ただし図22および図23では、図8および図10での同一の処理に用いたステップ番号に1000を加えたステップ番号で示している。
【0168】
なお、本実施の形態2の他の構成については、特に説明しない限り基本的には前記実施の形態1と同じである。
ここで、図24に示した劣化係数DK学習処理について説明する。本処理は時間Δtの周期で繰り返し実行される処理である。本処理が開始されると、まず、触媒温度TcがRAM50cの作業領域に読み込まれる(S1010)。
【0169】
次に触媒温度Tcに応じて温度領域iを選定する(S1020)。ここで、触媒温度Tcの温度領域は図26に破線で示すごとく分割されて設定されているものとする。この内でいずれの温度領域に触媒温度Tcが属するかを算出することにより温度領域iの選定がなされる。
【0170】
次に、上述のごとく求められた温度領域iが前回の制御周期に求められた温度領域と同じか否かが判定される(S1030)。同じ温度領域でなければ(S1030で「NO」)、次に劣化係数学習実行フラグXCATGが「OFF」に設定され(S1040)、燃料カット復帰後空燃比偏差積算値SUMFCがクリアされる(S1050)。
【0171】
ステップS1050の後、あるいは温度領域iが前回と同じであると判定された(S1030で「YES」)場合は、次に長時間、燃料カット実行フラグFcaが「ON」か否かが判定される(S1060)。長時間か否かは例えば判定のための基準時間を設けて、この基準時間以上、Fca=「ON」が継続しているか否かを判断すれば良い。
【0172】
長時間、燃料カット実行フラグFcaが「ON」であれば(S1060で「YES」)、劣化係数学習実行フラグXCATGが「ON」に設定される(S1070)。
【0173】
ステップS1070の後、あるいは燃料カット実行フラグFcaが「OFF」である(S1060で「NO」)場合は、次に、劣化係数学習実行フラグXCATGが「ON」か否かが判定される(S1080)。XCATG=「OFF」であれば(S1080で「NO」)、このまま劣化係数DK学習処理を一旦終了する。
【0174】
XCATG=「ON」であれば(S1080で「YES」)、次に燃料カット復帰後空燃比偏差積算値SUMFCの積算処理(S1090)が実行される。この燃料カット復帰後空燃比偏差積算値SUMFC積算処理の詳細を図25に示す。
【0175】
燃料カット復帰後空燃比偏差積算値SUMFC積算処理が開始されると、まず、上流側空燃比A/Fが理論空燃比であるか否かが判定される(S1710)。上流側空燃比A/Fが理論空燃比である場合は(S1710で「YES」)、このまま積算処理を出る。
【0176】
上流側空燃比A/Fが理論空燃比でない場合は(S1710で「NO」)、次に上流側空燃比A/Fがリーンであるか否かが判定される(S1720)。上流側空燃比A/Fがリーンであるときには(S1720で「YES」)、次式14から燃料カット復帰後空燃比偏差積算値SUMFCが算出される(S1730)。
【0177】
【数14】
SUMFC
← SUMFC−{KO2・GA・(ΔA/F)/(A/F)}・Δt… [式14]
ここで、右辺のSUMFCは前回の制御周期における燃料カット復帰後空燃比偏差積算値SUMFCを表している。他の記号の意味や式の内容は前記式2で述べたごとくである。
【0178】
一方、ステップS1720にて、上流側空燃比A/Fがリーンでない、すなわちリッチであると判定されたときには(S1720で「NO」)、次式15から燃料カット復帰後空燃比偏差積算値SUMFCが算出される(S1740)。
【0179】
【数15】
SUMFC
← SUMFC−{KO2・GA・k・(ΔA/F)/(A/F)}・Δt… [式15]
ここで、記号の意味や式の内容は前記式4、式14で述べたごとくである。
【0180】
こうして、燃料カット復帰後空燃比偏差積算値SUMFCの積算(S1730,S1740)が実行された後は積算処理を出る。
図24に戻り、ステップS1090の次には、下流側空燃比subA/Fがリッチか否かが判定される(S1100)。subA/F=リッチでなければ(S1100で「NO」)、このまま劣化係数DK学習処理を一旦終了する。
【0181】
subA/F=リッチであれば(S1100で「YES」)、三元触媒63の貯蔵酸素量がほぼ0、すなわち貯蔵酸素脱離量OSCがほぼ最大貯蔵酸素脱離量OSCmaxになったと考えられる。このため、この時点で求められている燃料カット復帰後空燃比偏差積算値SUMFCは、最大貯蔵酸素脱離量OSCmaxを実測した値とみなすことができる。
【0182】
したがって、ステップS1100で「YES」と判定されると、次に、次式16に示すごとく、燃料カット復帰後空燃比偏差積算値SUMFCと、触媒温度Tcに基づいて図26に示した三元触媒63の未使用時の最大貯蔵酸素脱離量のマップから求めた最大貯蔵酸素脱離量G(Tc)との比を、温度領域iの劣化係数DK(i)として設定する(S1110)。
【0183】
【数16】
DK(i) ← SUMFC/G(Tc) … [式16]
なお、このDK(i)の値は、温度領域iの劣化係数としてバックアップRAM50d内に記憶される。
【0184】
次に、劣化係数学習実行フラグXCATGが「OFF」に設定され(S1120)、燃料カット復帰後空燃比偏差積算値SUMFCがクリアされる(S1130)。こうして、一旦、劣化係数DK学習処理を終了する。
【0185】
このようにして求められた温度領域i毎の劣化係数DK(i)は、図23のステップS1654,S1656および図11のステップS662において、劣化係数DKの代わりに、触媒温度Tcに対応した温度領域iの劣化係数DK(i)が用いられる。なお、劣化係数DKの学習が完了していない温度領域iの劣化係数DK(i)については、初期値としての「1.0」の値が用いられる。
【0186】
上述した実施の形態2の構成においては、図9の貯蔵酸素脱離量OSC積算処理が貯蔵酸素脱離量積算手段としての処理に、図23のステップS1610〜S1650,S1654,S1656が貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段としての処理に、図23のステップS1670〜S1700が貯蔵酸素脱離量修正手段としての処理に、図24,25の劣化係数DK学習処理が三元触媒吸着能力検出手段としての処理に相当する。
【0187】
以上説明した本実施の形態2によれば、以下の効果が得られる。
(イ).前記実施の形態1の(イ)、(ロ)、(ハ)の効果を生じる。
(ロ).三元触媒63の酸素吸着能力は、経時により劣化したり、あるいは温度領域によってもその劣化の程度が異なる。このため、本実施の形態2では、図24,25の劣化係数DK学習処理により三元触媒63の酸素吸着能力を検出し、三元触媒63における貯蔵酸素脱離量存在領域の設定に反映させている。
【0188】
このことにより、適切な貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができる。したがって、計算上の貯蔵酸素脱離量OSCの修正をより適切なものとでき、前述した実施の形態1の効果をより顕著なものとできる。
【0189】
(ハ).更に、三元触媒63の酸素吸着能力を検出するに際しては、三元触媒63において酸素が飽和状態である時から開始する。そして、三元触媒63の下流で検出される下流側空燃比subA/Fがリッチになった時に終了する。そして、この期間に、三元触媒63に流入する排気状態に基づいて算出される燃料濃度の過不足量の積算値である燃料カット復帰後空燃比偏差積算値SUMFCを求めることで、三元触媒63の酸素吸着能力を検出している。
【0190】
下流側空燃比subA/Fがリッチになった時は、三元触媒63において貯蔵されている酸素量がほぼ0となったと考えられる。このため、燃料カット復帰後空燃比偏差積算値SUMFCは、三元触媒63の最大貯蔵酸素量を示すことになる。この最大貯蔵酸素量のレベルが、その時の三元触媒63の酸素吸着能力の程度、すなわち三元触媒の劣化の程度を表すことになる。
【0191】
したがって、このように検出された燃料カット復帰後空燃比偏差積算値SUMFCと、三元触媒63の未使用時の最大貯蔵酸素脱離量G(Tc)とを用いて劣化係数DKを求めることで、この劣化係数DKにより適切な貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができる。このため、計算上の貯蔵酸素脱離量OSCの修正をより適切なものとできる。
【0192】
(ニ).本実施の形態2では、燃料カット処理が基準時間以上継続した場合に、三元触媒63において酸素が飽和状態であるとして燃料カット復帰後空燃比偏差積算値SUMFCの積算を開始している。
【0193】
このように燃料カット処理が基準時間以上継続した場合には、三元触媒63において酸素が飽和状態であると考えることができ、このタイミングで、燃料カット復帰後空燃比偏差積算値SUMFCの積算を開始することが可能となる。
【0194】
このように燃料カットを利用して検出された三元触媒63の酸素吸着能力を用いて、適切な貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することができる。したがって、エンジン4の運転中においても、三元触媒63の劣化状態を求めて、計算上の貯蔵酸素脱離量OSCの修正をより適切なものとできる。
【0195】
[実施の形態3]
本実施の形態3が前記実施の形態1と異なるのは、図10に示した貯蔵酸素脱離量OSC修正処理におけるステップS610〜S650の代わりに、図27に示す処理を実行する点である。図10のステップS652以降の処理については同じである。また、これ以外の構成については、特に説明しない限り前記実施の形態1と同じである。
【0196】
図27の処理について説明する。貯蔵酸素脱離量OSC修正処理が開始されると、まず、長時間、燃料カット実行フラグFca=「ON」となっているか否かが判定される(S2610)。この判定処理は図10のステップS610と同じである。
【0197】
長時間、Fca=「ON」である場合(S2610で「YES」)には、マップC使用継続フラグFccを「ON」に設定する(S2612)。次に、貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULと貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLとを、ROM50b内に格納されている前出の図13に示すマップCから触媒温度Tcに基づいて算出する(S2630)。
【0198】
一方、Fca=「OFF」の場合も含めて長時間、Fca=「ON」でない場合(S2610で「NO」)には、下流側空燃比subA/Fがリッチか否かが判定される(S2620)。subA/F=リッチであれば(S2620で「YES」)、マップC使用継続フラグFccを「OFF」に設定する(S2622)。次に、貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULと貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLとを、ROM50b内に格納されている前出の図12に示すマップAから触媒温度Tcに基づいて算出する(S2640)。
【0199】
また、subA/F=リーンであれば(S2620で「NO」)、マップC使用継続フラグFccが「OFF」か否かが判定される(S2624)。ここで、Fcc=「ON」であれば(S2624で「NO」)、前述したステップS2630が実行され、貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULと貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLとをマップCから触媒温度Tcに基づいて算出する。
【0200】
Fcc=「OFF」であれば(S2624で「YES」)、次に貯蔵酸素脱離量存在領域上限値OSCULと貯蔵酸素脱離量存在領域下限値OSCDLとを、ROM50b内に格納されている前出の図12に示すマップBから触媒温度Tcに基づいて算出する(S2650)。
【0201】
ステップS2630〜S2650のいずれかの処理の次に、図10に示したステップS652以降の処理に移る。
ここでは、図27のステップS2610〜S2650および図10のステップS654,S656が貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段としての処理に相当する。
【0202】
以上説明した本実施の形態3によれば、以下の効果が得られる。
(イ).実施の形態1の効果が生じる。
(ロ).燃料カットが終了した直後においては、実際の貯蔵酸素脱離量の上昇が予想よりも鈍い場合がある。したがって、このような場合に対応して、燃料カット処理の終了直後であることを、マップC使用継続フラグFccが「ON」であることで判定している。そして、Fcc=「ON」であって、三元触媒63の下流の酸素センサ82による電圧信号Vzがリーン状態を継続して検出している限り(S2620で「NO」かつS2624で「NO」)、マップCを用いて貯蔵酸素脱離量存在領域を設定している(S2630)。このことにより、計算上の貯蔵酸素脱離量の修正をより適切なものとできる。
【0203】
この効果を具体例にて説明する。図28(A)に示すタイミングチャートは、燃料カット前後の貯蔵酸素脱離量の状態を示している。このような状態では、酸素センサ82の電圧信号Vzは図28(B)に示すごとく変化する。そして時刻t51にて燃料カットが終了したものとする。この時、実線に示すごとく本実施の形態3で算出される貯蔵酸素脱離量LSの方が速く値が上昇することにより実際の貯蔵酸素脱離量LOとの間にずれを生じたものとする。
【0204】
上述したごとく、燃料カット直後は、酸素センサ82の電圧信号Vzがリーン状態を継続する限り、燃料カット時用の貯蔵酸素脱離量存在領域ACが継続して設定されている。このため、計算上の貯蔵酸素脱離量LSは、時刻t52において、貯蔵酸素脱離量存在領域ACの上限に到達する(S670で「NO」)ことから、これ以上、計算上の貯蔵酸素脱離量LSは増加することはない(S690)。したがって、電圧信号Vzがリッチ状態に切り替わってリッチ用の貯蔵酸素脱離量存在領域ARが設定されるまでの間、計算上の貯蔵酸素脱離量LSは一定値となる。
【0205】
そして、時刻t53にて、電圧信号Vzがリッチ状態に切り替わってリッチ用の貯蔵酸素脱離量存在領域ARが設定されると、計算上の貯蔵酸素脱離量LSは貯蔵酸素脱離量存在領域ARの下限位置までステップ的に増加する。この時刻t51〜t53における計算上の貯蔵酸素脱離量LSの値は、実際の貯蔵酸素脱離量LOの上下付近で変化し、最終的に実際の貯蔵酸素脱離量LOに対して大きなずれを生じない。このようにして計算上の貯蔵酸素脱離量LSを適切な状態に修正できる。
【0206】
一方、前述した後者の従来例では、電圧信号Vzが0.2Vを越えた後には二点鎖線LBで示すごとく何らの適切な修正は行われることがなく、実際の貯蔵酸素脱離量LOとのずれは十分に修正されない。
【0207】
[その他の実施の形態]
・前記各実施の形態において、三元触媒の貯蔵酸素脱離量OSCを目標貯蔵酸素脱離量OSCTGとするフィードバック制御は、空燃比フィードバック制御にて算出される燃料噴射量への補正により行っていた。これ以外に、空燃比フィードバック制御における目標空燃比自体を補正することにより、貯蔵酸素脱離量のフィードバック制御を実行しても良い。
【0208】
・前記各実施の形態において、三元触媒63の温度を触媒温度センサ67にて検出したが、触媒温度センサ67を用いずに、エアフローメータ68から得られる吸入空気量などのエンジン負荷に応じて三元触媒63の温度を推定しても良い。
【0209】
・前記各実施の形態において、貯蔵酸素脱離量存在領域から外れている場合の貯蔵酸素脱離量OSCの修正は、貯蔵酸素脱離量存在領域の上下限位置に修正していた。これ以外に、上下限位置よりも更に貯蔵酸素脱離量存在領域内に修正しても良い。また、貯蔵酸素脱離量存在領域外において、貯蔵酸素脱離量存在領域に近づけるようにしても良い。
【0210】
・前記各実施の形態では、酸素センサ82の電圧信号Vzが電圧判定値VSよりも低いときに三元触媒63の下流側の空燃比A/Fはリーンであると判断し、酸素センサ82の電圧信号Vzが電圧判定値VS以上のときに三元触媒63の下流側の空燃比はリッチであると判断して、それぞれに対応して貯蔵酸素脱離量存在領域を設定した。これ以外に、酸素センサ82の電圧信号Vzに対する電圧判定値を複数設けて、3つ以上の空燃比領域を判断し、各空燃比領域に対応した貯蔵酸素脱離量存在領域を設けることで、更に精密に貯蔵酸素脱離量OSCを修正するようにしても良い。
【0211】
・前記実施の形態3の図27の構成は、前記実施の形態2の図23のステップS1610〜S1650の代わりに用いることにより、前記実施の形態2に適用することもでき、前記実施の形態3で述べた(ロ)の効果を生じさせることができる。
【0212】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態には、次のような形態(1)〜(15)を含むものであることを付記しておく。すなわち、貯蔵酸素脱離量は、最大貯蔵酸素量状態にある三元触媒からの酸素の脱離量を示す値であり、「最大貯蔵酸素量−貯蔵酸素量」と等価であることから、貯蔵酸素脱離量の代わりに貯蔵酸素量を用いても、同等の制御が可能である。このことから、前述した各実施の形態は次のような形態(1)〜(15)を含むものである。
【0213】
(1).内燃機関の排気通路に配置された三元触媒における貯蔵酸素量を算出する三元触媒貯蔵酸素量算出装置であって、
三元触媒に流入する排気状態に基づいて前記三元触媒における貯蔵酸素量を積算する貯蔵酸素量積算手段と、
三元触媒における最大貯蔵酸素量と最小貯蔵酸素量との間において、内燃機関の運転状態に応じて、最大貯蔵酸素量と最小貯蔵酸素量との間の領域よりも小さい領域であってかつ三元触媒の貯蔵酸素量が位置する可能性が高い貯蔵酸素量存在領域を設定する貯蔵酸素量存在領域設定手段と、
前記貯蔵酸素量積算手段にて積算された貯蔵酸素量が前記貯蔵酸素量存在領域設定手段にて設定されている貯蔵酸素量存在領域から外れている場合には、前記貯蔵酸素量積算手段にて積算された貯蔵酸素量を、前記貯蔵酸素量存在領域に近づけるように、あるいは前記貯蔵酸素量存在領域以内となるように修正する貯蔵酸素量修正手段と、
を備えたことを特徴とする三元触媒貯蔵酸素量算出装置。
【0214】
(2).前記貯蔵酸素量積算手段は、三元触媒に流入する排気状態を表す状態量として、内燃機関への吸入空気量と三元触媒の上流で検出される空燃比とを用いることにより、三元触媒での酸素の吸着量と離脱量との収支を積算して三元触媒における貯蔵酸素量を求めることを特徴とする(1)記載の三元触媒貯蔵酸素量算出装置。
【0215】
(3).前記貯蔵酸素量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態を表す状態量として、三元触媒の下流で検出される空燃比を用いることにより、該空燃比に対応する貯蔵酸素量存在領域を設定することを特徴とする(1)または(2)記載の三元触媒貯蔵酸素量算出装置。
【0216】
(4).前記貯蔵酸素量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態を表す状態量として、内燃機関の運転中に内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット処理の有無を用いることにより、燃料カット処理有無に対応する貯蔵酸素量存在領域を設定することを特徴とする(1)または(2)記載の三元触媒貯蔵酸素量算出装置。
【0217】
(5).前記貯蔵酸素量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態を表す状態量として、内燃機関の運転中に内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット処理の有無と、三元触媒の下流で検出される空燃比とを用いることにより、燃料カット処理有無および三元触媒の下流で検出される空燃比に対応する貯蔵酸素量存在領域を設定することを特徴とする(1)または(2)記載の三元触媒貯蔵酸素量算出装置。
【0218】
(6).前記貯蔵酸素量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態を表す状態量として、三元触媒の温度と、三元触媒の下流で検出される空燃比とを用いることにより、三元触媒の温度および三元触媒の下流で検出される空燃比に対応する貯蔵酸素量存在領域を設定することを特徴とする(1)または(2)記載の三元触媒貯蔵酸素量算出装置。
【0219】
(7).前記貯蔵酸素量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態を表す状態量として、三元触媒の温度と、内燃機関の運転中に内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット処理の有無とを用いることにより、三元触媒の温度および燃料カット処理有無に対応する貯蔵酸素量存在領域を設定することを特徴とする(1)または(2)記載の三元触媒貯蔵酸素量算出装置。
【0220】
(8).前記貯蔵酸素量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態を表す状態量として、三元触媒の温度と、内燃機関の運転中に内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット処理の有無と、三元触媒の下流で検出される空燃比とを用いることにより、三元触媒の温度、燃料カット処理有無および三元触媒の下流で検出される空燃比に対応する貯蔵酸素量存在領域を設定することを特徴とする(1)または(2)記載の三元触媒貯蔵酸素量算出装置。
【0221】
(9).前記貯蔵酸素量存在領域設定手段は、内燃機関の運転中に内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット処理の終了直後において、三元触媒の下流において理論空燃比よりも燃料濃度が低い空燃比が継続している場合は、燃料カット処理有りに対応する貯蔵酸素量存在領域を設定することを特徴とする(4)、(5)、(7)または(8)記載の三元触媒貯蔵酸素量算出装置。
【0222】
(10).(1)〜(9)のいずれか記載の構成に加えて、
三元触媒の酸素吸着能力を推定する三元触媒吸着能力推定手段を備え、
前記貯蔵酸素量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態および前記三元触媒吸着能力推定手段にて推定された三元触媒の酸素吸着能力に応じて、三元触媒における貯蔵酸素量存在領域を設定することを特徴とする三元触媒貯蔵酸素量算出装置。
【0223】
(11).前記三元触媒吸着能力推定手段は、三元触媒の累積使用時間に応じて、三元触媒の酸素吸着能力を推定することを特徴とする(10)記載の三元触媒貯蔵酸素量算出装置。
【0224】
(12).(1)〜(9)のいずれか記載の構成に加えて、
三元触媒の酸素吸着能力を検出する三元触媒吸着能力検出手段を備え、
前記貯蔵酸素量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態および前記三元触媒吸着能力検出手段にて検出された三元触媒の酸素吸着能力に応じて、三元触媒における貯蔵酸素量存在領域を設定することを特徴とする三元触媒貯蔵酸素量算出装置。
【0225】
(13).前記三元触媒吸着能力検出手段は、三元触媒において酸素が飽和状態である時から、三元触媒の下流で検出される空燃比が理論空燃比よりも燃料濃度が濃い状態になった時までにおける三元触媒に流入する排気状態に基づいて算出される燃料濃度の過不足量の積算値に応じて、三元触媒の酸素吸着能力を検出することを特徴とする(12)記載の三元触媒貯蔵酸素量算出装置。
【0226】
(14).前記三元触媒吸着能力検出手段は、内燃機関の運転中に内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット処理が基準時間以上継続した場合に、三元触媒において酸素が飽和状態であるとして三元触媒に流入する排気状態に基づいて算出される燃料濃度の過不足量の積算を開始することを特徴とする(13)記載の三元触媒貯蔵酸素量算出装置。
【0227】
(15).(1)〜(14)のいずれか記載の三元触媒貯蔵酸素量算出装置を備え、該三元触媒貯蔵酸素量算出装置にて算出される三元触媒の貯蔵酸素量が、目標貯蔵酸素量となるように、内燃機関の燃焼室に供給される混合気の空燃比を制御することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1としてのガソリンエンジンおよび空燃比制御装置の概略構成を表すブロック図。
【図2】実施の形態1における制御系統のブロック図。
【図3】実施の形態1における空燃比センサおよび酸素センサの出力説明図。
【図4】実施の形態1における燃料噴射量制御処理のフローチャート。
【図5】実施の形態1における燃料カット処理のフローチャート。
【図6】実施の形態1における理論空燃比基本燃料噴射量QBS算出用マップの構成説明図。
【図7】実施の形態1における高負荷増量算出処理のフローチャート。
【図8】実施の形態1における貯蔵酸素脱離量算出処理のフローチャート。
【図9】実施の形態1における貯蔵酸素脱離量積算処理のフローチャート。
【図10】実施の形態1における貯蔵酸素脱離量修正処理のフローチャート。
【図11】実施の形態1における目標貯蔵酸素脱離量算出処理のフローチャート。
【図12】実施の形態1において貯蔵酸素脱離量存在領域を設定するためのマップAおよびマップBの構成説明図。
【図13】実施の形態1において貯蔵酸素脱離量存在領域を設定するためのマップCの構成説明図。
【図14】実施の形態1において三元触媒が未使用状態の時に触媒温度Tcに基づいて最大貯蔵酸素脱離量G(Tc)を求めるためのマップの構成説明図。
【図15】実施の形態1においてカウント値TDに基づいて劣化係数DKを求めるためのマップの構成説明図。
【図16】実施の形態1における貯蔵酸素脱離量フィードバック係数KC算出処理のフローチャート。
【図17】実施の形態1の効果を説明するためのタイミングチャート。
【図18】実施の形態1の効果を説明するためのタイミングチャート。
【図19】実施の形態1の効果を説明するためのタイミングチャート。
【図20】実施の形態1の効果を説明するためのタイミングチャート。
【図21】実施の形態1の効果を説明するためのタイミングチャート。
【図22】実施の形態2における貯蔵酸素脱離量算出処理のフローチャート。
【図23】実施の形態2における貯蔵酸素脱離量修正処理のフローチャート。
【図24】実施の形態2における劣化係数学習処理のフローチャート。
【図25】実施の形態2における燃料カット復帰後空燃比偏差積算値積算処理のフローチャート。
【図26】実施の形態2における触媒温度Tcの温度領域の説明図。
【図27】実施の形態3における貯蔵酸素脱離量修正処理のフローチャート。
【図28】実施の形態3の効果を説明するためのタイミングチャート。
【符号の説明】
4…エンジン、6…シリンダブロック、6a…シリンダヘッド、8〜14…気筒、16…インテークマニホールド、18…サージタンク、20…吸気通路、22…エアクリーナ、24〜30…インジェクタ、32…スロットルバルブ、34…スロットルモータ、36…スロットル開度センサ、38…アクセルペダル、40… アクセル開度センサ、50…ECU、50a…CPU、50b…ROM、50c…RAM、50d…バックアップRAM、50e…入力回路、50f…出力回路、50g…双方向バス、60…エグゾーストマニホールド、62…排気通路、63…三元触媒、64…触媒コンバータ、66…マフラ、67…触媒温度センサ、68…エアフローメータ、70〜76…点火プラグ、70a〜76a…イグニッションコイル、80…空燃比センサ、82…酸素センサ、90…回転数センサ、92…気筒判別センサ、94…水温センサ、96…シフトポジションセンサ、97…車速センサ。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a three-way catalyst stored oxygen desorption amount calculation device and an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine using the three-way catalyst storage oxygen desorption amount calculation device.
[0002]
[Prior art]
The three-way catalyst has a function of oxidizing HC and CO and reducing NOx when the air-fuel ratio is substantially the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, if the air-fuel ratio can be maintained substantially at the stoichiometric air-fuel ratio, HC, CO, and NOx can be simultaneously purified using a three-way catalyst. However, it is difficult to maintain the air / fuel ratio substantially at the stoichiometric air / fuel ratio, and the air / fuel ratio may actually deviate from the stoichiometric air / fuel ratio. However, even if the air-fuel ratio deviates from the stoichiometric air-fuel ratio, HC, CO, and NOx can be purified by the oxygen storage function of the three-way catalyst.
[0003]
That is, the three-way catalyst has a function of taking in and storing excess oxygen in the exhaust when the air-fuel ratio is lower than the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter referred to as “lean”). Can be reduced. On the other hand, when the air-fuel ratio is higher than the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter referred to as “rich”), unburned HC and CO in the exhaust take away oxygen stored in the three-way catalyst, Unburned HC and CO can be oxidized.
[0004]
Therefore, in order to reduce NOx when the air-fuel ratio deviates from the stoichiometric air-fuel ratio, the three-way catalyst needs to be in a state where oxygen can be stored. That is, the oxygen storage amount of the three-way catalyst must be in a state where there is a margin with respect to the maximum oxygen storage amount. Furthermore, in order to oxidize unburned HC and CO, the three-way catalyst needs to be in a state where a certain amount of oxygen is stored. That is, NOx can be reduced when the air-fuel ratio shifts from the stoichiometric air-fuel ratio to the lean side, and unburned HC and CO can be oxidized when the air-fuel ratio shifts to the rich side with respect to the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, it is necessary to keep the storage oxygen amount of the three-way catalyst in a state intermediate between the maximum storage oxygen amount and zero storage oxygen amount.
[0005]
The amount of oxygen adsorbed on the three-way catalyst and the amount of oxygen desorbed from the three-way catalyst can be calculated based on the intake air amount and the deviation amount of the air-fuel ratio with respect to the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, the stored oxygen amount of the three-way catalyst can be calculated from the intake air amount and the deviation amount of the air-fuel ratio.
[0006]
Therefore, the target stored oxygen amount to be stored in the three-way catalyst is determined in advance between the maximum stored oxygen amount and the stored oxygen amount 0, and the calculated stored oxygen amount of the three-way catalyst is the target stored oxygen amount. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that controls the fuel injection amount has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 6-249028).
[0007]
In order to control the amount of oxygen to be stored in the three-way catalyst based on the amount of stored oxygen, the amount of oxygen stored in the three-way catalyst must be accurately calculated. However, if the amount of stored oxygen is calculated from the amount of difference between the intake air amount and the air-fuel ratio as described above, there may be a deviation from the actual amount of stored oxygen while the calculation is repeated. Therefore, in order to calculate the stored oxygen amount accurately, it is necessary to correct this deviation amount.
[0008]
In the prior art described above, the guard is applied so that the calculated stored oxygen amount does not become larger than the maximum stored oxygen amount and does not become smaller than the minimum stored oxygen amount (stored oxygen amount = 0). However, such a guard alone does not correct the calculated shift amount of the stored oxygen amount relative to the actual stored oxygen amount. For this reason, the amount of deviation accumulates without being properly corrected, and the calculated stored oxygen amount may deviate significantly from the actual stored oxygen amount. As a result, oxygen is saturated in the three-way catalyst and NOx cannot be reduced, or the amount of stored oxygen becomes 0 and unburned HC and CO cannot be oxidized.
[0009]
In order to solve this problem, in the technique described in JP-A-10-184424, air-fuel ratio sensors are provided upstream and downstream of the three-way catalyst, respectively. Based on the upstream air-fuel ratio, the intake air amount, and the like, the stored oxygen desorption amount, which is a value indicating the amount of oxygen desorbed from the three-way catalyst in the maximum stored oxygen amount state, is calculated. When the calculated stored oxygen desorption amount does not reach the maximum desorption amount, the air-fuel ratio detected by the downstream air-fuel ratio sensor is switched from a state other than rich to rich. The above stored oxygen desorption amount is corrected to the maximum desorption amount. Further, when the air-fuel ratio detected by the downstream air-fuel ratio sensor is switched from a state other than lean to lean even though the calculated stored oxygen desorption amount has not reached 0, the calculated stored oxygen The desorption amount is corrected to zero.
[0010]
In this way, the state of the downstream air-fuel ratio sensor detects the state where the actual stored oxygen desorption amount is the maximum stored oxygen desorption amount and the state where the actual stored oxygen desorption amount is 0. Sometimes the calculated stored oxygen desorption amount is reset to the maximum desorption amount or zero.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the latter conventional example, the air-fuel ratio sensor on the downstream side of the three-way catalyst is switched from a non-rich state to a rich state in order to determine the appropriate amount of stored oxygen desorption. It is necessary to switch from a state other than the lean state. Thus, in the latter conventional example, a relatively large state change is essential, and the opportunity for correcting the calculated stored oxygen desorption amount is reduced. For this reason, a state where the calculated amount of stored oxygen desorption is inappropriate may continue for a long period of time, during which the emission may be deteriorated.
[0012]
Further, since the correction to the calculated stored oxygen desorption amount is an extreme correction to the maximum stored oxygen desorption amount or the minimum stored oxygen desorption amount, the fluctuation of the stored oxygen desorption amount at the time of correction is severe. For this reason, a state in which the error from the actual stored oxygen desorption amount is large after correction is likely to occur. And since this error affects until later, a state in which the calculated amount of stored oxygen desorption is inadequate continues for a long period of time, and during that time, there is a risk of causing deterioration of emissions.
[0013]
The present invention increases the chances of correcting the calculated stored oxygen desorption amount in the calculation of the stored oxygen desorption amount in the three-way catalyst, and the correction itself suppresses severe fluctuations. The object is to prevent the state where the separation amount is inappropriate from continuing for a long period of time and to contribute to the prevention of emission deterioration.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
  The three-way catalyst stored oxygen desorption amount calculating device according to claim 1 is a three-way catalyst stored oxygen desorption amount calculating device for calculating a stored oxygen desorption amount in a three-way catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine. Storage oxygen desorption amount integrating means for integrating the storage oxygen desorption amount in the three-way catalyst based on the exhaust state flowing into the three-way catalyst, maximum storage oxygen desorption amount and minimum storage oxygen desorption in the three-way catalyst In betweenThe mostA storage oxygen desorption amount existence region that is smaller than the region between the large storage oxygen desorption amount and the minimum storage oxygen desorption amount and is likely to be located in the three-way catalyst.Depending on the operating condition of the internal combustion engineStorage oxygen desorption amount existing region setting means to be set, and storage oxygen desorption amount integrated by the stored oxygen desorption amount integration means is set by the stored oxygen desorption amount existing region setting means The stored oxygen desorption amount accumulated by the stored oxygen desorption amount integrating means when it is outside the desorption amount existing regionThe value of theTo be close to the storage oxygen desorption amount existing region or within the storage oxygen desorption amount existing region.YouStorage oxygen desorption amount correcting means for correctingWith,The stored oxygen desorption amount existence region setting means determines an air-fuel ratio region by using an air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst as a state amount representing the operating state of the internal combustion engine, and enters the air-fuel ratio region. Set the corresponding storage oxygen desorption amount existence regionIt is characterized by that.
[0015]
  Here, the storage oxygen desorption amount existence region setting means is between the maximum storage oxygen desorption amount and the minimum storage oxygen desorption amount.The mostA storage oxygen desorption amount existence region that is smaller than the region between the large storage oxygen desorption amount and the minimum storage oxygen desorption amount and is likely to be located in the three-way catalyst.Depending on the operating condition of the internal combustion engineIt is set. That is, this storage oxygen desorption amount existing region reflects the actual storage oxygen desorption amount by responding to the operating state of the internal combustion engine at that time.
[0016]
  The stored oxygen desorption amount correcting means refers to the stored oxygen desorption amount existing region, and the stored oxygen desorption amount integrated by the stored oxygen desorption amount integrating means is the stored oxygen desorption amount. The stored oxygen desorption amount accumulated by the stored oxygen desorption amount integrating means when it is outside the storage oxygen desorption amount existing area set by the existing region setting meansThe value of theNear the storage oxygen desorption amount existing region or within the storage oxygen desorption amount existing regionYouIt has been corrected so that.
[0017]
  Thus, as in the prior art, when the stored oxygen desorption amount is out of the storage oxygen desorption amount existing region without requiring a relatively large state change of the air-fuel ratio sensor downstream of the three-way catalyst. Is close to the storage oxygen desorption amount existence region or within the storage oxygen desorption amount existence region.YouStorage oxygen desorption amountThe value of theCan be corrected to a more appropriate state.
[0018]
For this reason, the opportunity to correct the calculated stored oxygen desorption amount increases. In addition, since correction to an extreme value is suppressed, it is difficult to generate a state in which the error from the actual stored oxygen desorption amount is large after correction. Thus, the state where the calculated amount of stored oxygen desorption is inappropriate does not continue for a long time. Therefore, it is possible to correct the calculated stored oxygen desorption amount to an appropriate value before the emission is easily deteriorated, and it is possible to reliably prevent the emission deterioration.
[0022]
  furtherFor example, an air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst is used as the state quantity representing the operating state of the internal combustion engine. Therefore, for example, if the air-fuel ratio downstream of the three-way catalyst is in a rich state, the storage oxygen desorption amount existence region in this rich state can be set. In the lean state, the stored oxygen desorption in the lean state can be set. A separation amount existence area can be set. In this way, the air-fuel ratio state is independent of the air-fuel ratio change.(Air-fuel ratio region)Therefore, it is possible to set the storage oxygen desorption amount existence region, so that the opportunity for appropriately correcting the calculated stored oxygen desorption amount increases, and the calculated stored oxygen desorption amount is in an inappropriate state. No longer lasting for a long time.
[0023]
  Claim2The three-way catalyst storage oxygen desorption amount calculation device described isA three-way catalyst stored oxygen desorption amount calculating device for calculating a stored oxygen desorption amount in a three-way catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, wherein the three-way catalyst is based on an exhaust state flowing into the three-way catalyst Between the maximum stored oxygen desorption amount and the minimum stored oxygen desorption amount in the three-way catalyst. A storage oxygen desorption amount existence region that is smaller than the region between the desorption amounts and is likely to be located in the three-way catalyst is determined according to the operating state of the internal combustion engine. The stored oxygen desorption amount existing region setting means and the stored oxygen desorption amount accumulated by the stored oxygen desorption amount integrating means are set by the stored oxygen desorption amount existing region setting means. If the amount is out of the region, the storage acid Storage oxygen that is corrected so that the stored oxygen desorption amount accumulated by the desorption amount integrating means approaches the stored oxygen desorption amount existing region or is within the stored oxygen desorption amount existing region A desorption amount correcting means,The stored oxygen desorption amount existence region setting means uses a fuel cut process for stopping the fuel supply to the internal combustion engine during operation of the internal combustion engine as a state quantity representing the operation state of the internal combustion engine, thereby A storage oxygen desorption amount existence region corresponding to the presence or absence of processing is set.
[0024]
As the state quantity representing the operating state of the internal combustion engine, for example, the presence or absence of fuel cut processing is used. Therefore, for example, if the fuel cut process is performed, it is possible to set the storage oxygen desorption amount existence region considering that the supply of the oxygen amount to the three-way catalyst is large. In this way, the storage oxygen desorption amount existence region can be set depending on whether or not the fuel cut process is performed regardless of the change in the air-fuel ratio, so that the opportunity for appropriately correcting the calculated stored oxygen desorption amount is increased. Thus, a state where the calculated amount of stored oxygen desorption is inappropriate does not continue for a long time.
[0025]
  Claim3The three-way catalyst storage oxygen desorption amount calculation device described isA three-way catalyst stored oxygen desorption amount calculating device for calculating a stored oxygen desorption amount in a three-way catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, wherein the three-way catalyst is based on an exhaust state flowing into the three-way catalyst Between the maximum stored oxygen desorption amount and the minimum stored oxygen desorption amount in the three-way catalyst. A storage oxygen desorption amount existence region that is smaller than the region between the desorption amounts and is likely to be located in the three-way catalyst is determined according to the operating state of the internal combustion engine. The stored oxygen desorption amount existing region setting means and the stored oxygen desorption amount accumulated by the stored oxygen desorption amount integrating means are set by the stored oxygen desorption amount existing region setting means. If the amount is out of the region, the storage acid Storage oxygen that is corrected so that the stored oxygen desorption amount accumulated by the desorption amount integrating means approaches the stored oxygen desorption amount existing region or is within the stored oxygen desorption amount existing region A desorption amount correcting means,The stored oxygen desorption amount existence region setting means includes, as state quantities indicating the operation state of the internal combustion engine, presence or absence of a fuel cut process for stopping fuel supply to the internal combustion engine during operation of the internal combustion engine, and downstream of the three-way catalyst. By using the air-fuel ratio detected in step 3, the presence or absence of fuel cut processing and the stored oxygen desorption amount existing region corresponding to the air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst are set.
[0026]
  As the state quantity representing the operating state of the internal combustion engine, for example, the presence or absence of fuel cut processing for stopping the fuel supply to the internal combustion engine during the operation of the internal combustion engine and the air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst are used. . Therefore, for example, in the state where the fuel cut process is performed, it is possible to set the storage oxygen desorption amount existence region in consideration of the large amount of oxygen supply to the three-way catalyst. Further, when the fuel cut processing is not performed, the air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst is used, and the claim1As described above, the storage oxygen desorption amount existence region can be set. In this way, the stored oxygen desorption amount existence region can be set depending on the presence or absence of fuel cut processing and the state of the air-fuel ratio downstream of the three-way catalyst regardless of the change in the air-fuel ratio. Opportunities to appropriately correct the separation amount are increased, and the state where the calculated stored oxygen desorption amount is inappropriate is not continued for a long time.
[0027]
  Claim4The three-way catalyst storage oxygen desorption amount calculation device described isA three-way catalyst stored oxygen desorption amount calculating device for calculating a stored oxygen desorption amount in a three-way catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, wherein the three-way catalyst is based on an exhaust state flowing into the three-way catalyst Between the maximum stored oxygen desorption amount and the minimum stored oxygen desorption amount in the three-way catalyst. A storage oxygen desorption amount existence region that is smaller than the region between the desorption amounts and is likely to be located in the three-way catalyst is determined according to the operating state of the internal combustion engine. The stored oxygen desorption amount existing region setting means and the stored oxygen desorption amount accumulated by the stored oxygen desorption amount integrating means are set by the stored oxygen desorption amount existing region setting means. If the amount is out of the region, the storage acid Storage oxygen that is corrected so that the stored oxygen desorption amount accumulated by the desorption amount integrating means approaches the stored oxygen desorption amount existing region or is within the stored oxygen desorption amount existing region A desorption amount correcting means,The stored oxygen desorption amount existence region setting means is a temperature of the three-way catalyst as a state quantity indicating an operating state of the internal combustion engine.And using, Air fuel detected downstream of the three-way catalystRatioBy usingJudging the air-fuel ratio regionThree-way catalyst temperature andSaidAir-fuel ratioregionThe storage oxygen desorption amount existence region corresponding to is set.
[0028]
  As the state quantity indicating the operating state of the internal combustion engine, for example, the temperature of the three-way catalystAnd using, Air fuel detected downstream of the three-way catalystRatioUseTo determine the air-fuel ratio region. The maximum amount of oxygen stored in the three-way catalyst varies depending on the temperature. For this reason, the air-fuel ratio downstream of the three-way catalystregionEven when the storage oxygen desorption amount existence region is set according to the temperature, it is possible to set an appropriate storage oxygen desorption amount existence region by changing the range of the storage oxygen desorption amount existence region according to the temperature. it can. Therefore, the calculation of the stored oxygen desorption amount can be made more appropriate, and the claim1'sThe effect can be made more remarkable.
[0029]
  Claim5The three-way catalyst storage oxygen desorption amount calculation device described isA three-way catalyst stored oxygen desorption amount calculating device for calculating a stored oxygen desorption amount in a three-way catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, wherein the three-way catalyst is based on an exhaust state flowing into the three-way catalyst Between the maximum stored oxygen desorption amount and the minimum stored oxygen desorption amount in the three-way catalyst. A storage oxygen desorption amount existence region that is smaller than the region between the desorption amounts and is likely to be located in the three-way catalyst is determined according to the operating state of the internal combustion engine. The stored oxygen desorption amount existing region setting means and the stored oxygen desorption amount accumulated by the stored oxygen desorption amount integrating means are set by the stored oxygen desorption amount existing region setting means. If the amount is out of the region, the storage acid Storage oxygen that is corrected so that the stored oxygen desorption amount accumulated by the desorption amount integrating means approaches the stored oxygen desorption amount existing region or is within the stored oxygen desorption amount existing region A desorption amount correcting means,The stored oxygen desorption amount existence region setting means includes a temperature of the three-way catalyst as a state quantity indicating an operation state of the internal combustion engine, and presence / absence of fuel cut processing for stopping fuel supply to the internal combustion engine during operation of the internal combustion engine Are used to set the storage oxygen desorption amount existence region corresponding to the temperature of the three-way catalyst and the presence or absence of the fuel cut processing.
[0030]
  As the state quantity representing the operation state of the internal combustion engine, for example, the temperature of the three-way catalyst and the presence or absence of the fuel cut process are used. Therefore, for example, if a fuel cut process is performed, a storage oxygen desorption amount existence region can be set in consideration of a large amount of oxygen supply to the three-way catalyst. The degree of adsorption of the amount of oxygen to the three-way catalyst accompanying the fuel cut process also changes. For this reason, even when the storage oxygen desorption amount existence region is set according to the execution of the fuel cut process, by changing the range of the storage oxygen desorption amount existence region according to the temperature, an appropriate storage oxygen desorption amount can be obtained. A quantity existing area can be set. Therefore, the calculation of the stored oxygen desorption amount can be corrected more appropriately.Wear.
[0031]
  Claim6The three-way catalyst storage oxygen desorption amount calculation device described isA three-way catalyst stored oxygen desorption amount calculating device for calculating a stored oxygen desorption amount in a three-way catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, wherein the three-way catalyst is based on an exhaust state flowing into the three-way catalyst Between the maximum stored oxygen desorption amount and the minimum stored oxygen desorption amount in the three-way catalyst. A storage oxygen desorption amount existence region that is smaller than the region between the desorption amounts and is likely to be located in the three-way catalyst is determined according to the operating state of the internal combustion engine. The stored oxygen desorption amount existing region setting means and the stored oxygen desorption amount accumulated by the stored oxygen desorption amount integrating means are set by the stored oxygen desorption amount existing region setting means. If the amount is out of the region, the storage acid Storage oxygen that is corrected so that the stored oxygen desorption amount accumulated by the desorption amount integrating means approaches the stored oxygen desorption amount existing region or is within the stored oxygen desorption amount existing region A desorption amount correcting means,The stored oxygen desorption amount existence region setting means includes a temperature of the three-way catalyst as a state quantity indicating an operation state of the internal combustion engine, and presence / absence of fuel cut processing for stopping fuel supply to the internal combustion engine during operation of the internal combustion engine And the air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst, the temperature of the three-way catalyst, the presence or absence of fuel cut processing, and the presence of stored oxygen desorption corresponding to the air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst An area is set.
[0032]
Therefore, for example, in the state where the fuel cut process is performed, it is possible to set the storage oxygen desorption amount existence region considering that the supply of the oxygen amount to the three-way catalyst is large. Accordingly, an appropriate storage oxygen desorption amount existence region can be set by changing the range of the storage oxygen desorption amount existence region.
[0033]
  Further, when the fuel cut processing is not performed, the air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst is used, and the claim1The storage oxygen desorption amount existence region can be set as described in the above, but by changing the range of the storage oxygen desorption amount existence region according to the temperature at this time, an appropriate storage oxygen desorption amount existence region can be set. Can be set.
[0034]
  Thus, an appropriate storage oxygen desorption amount existence region can be set by changing the range of the storage oxygen desorption amount existence region according to the temperature. Therefore, the calculation of the stored oxygen desorption amount can be corrected more appropriately.Wear.
[0035]
  Claim7The three-way catalyst storage oxygen desorption amount calculation device described in claim2,3,5Or6In the configuration described above, the storage oxygen desorption amount existence region setting means is configured to reduce the stoichiometric air-fuel ratio downstream of the three-way catalyst immediately after the end of the fuel cut processing for stopping the fuel supply to the internal combustion engine during operation of the internal combustion engine. However, when the air-fuel ratio with a low fuel concentration continues, a storage oxygen desorption amount existence region corresponding to the presence of fuel cut processing is set.
[0036]
  Immediately after the fuel cut is completed, the increase in the stored oxygen desorption amount may be slower than expected. Therefore, in response to such a case, immediately after the end of the fuel cut process, if an air-fuel ratio with a fuel concentration lower than the stoichiometric air-fuel ratio continues downstream of the three-way catalyst, it corresponds to the presence of the fuel cut process. The storage oxygen desorption amount existence region to be set is set. This makes it possible to more appropriately correct the calculated amount of stored oxygen desorption.2,3,5Or6The effect can be made more prominent.
[0037]
  Claim8The three-way catalyst stored oxygen desorption amount calculation device according to claim 1,7In addition to any one of the configurations described above, a three-way catalyst adsorption capacity estimation means for estimating the oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst is provided. The storage oxygen desorption amount existence region in the three-way catalyst is set according to the oxygen adsorption ability of the three-way catalyst estimated by the three-way catalyst adsorption capacity estimating means.
[0038]
  The oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst deteriorates with time. For this reason, the oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst is estimated by the three-way catalyst adsorption capacity estimation means, and is reflected in the setting of the storage oxygen desorption amount existing region in the three-way catalyst. Thus, an appropriate storage oxygen desorption amount existence region can be set. Therefore, the calculation of the stored oxygen desorption amount can be made more appropriate,7The effect described in any of the above can be made more remarkable.
[0039]
  Claim9The three-way catalyst storage oxygen desorption amount calculation device described in claim8The configuration described above is characterized in that the three-way catalyst adsorption capacity estimating means estimates the oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst according to the accumulated usage time of the three-way catalyst.
[0040]
  Since the oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst deteriorates with time, the oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst can be estimated according to the cumulative usage time of the three-way catalyst. By using the oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst estimated in this way, the calculation of the stored oxygen desorption amount can be made more appropriate,7The effect described in any of the above can be made more remarkable.
[0041]
  Claim10The three-way catalyst stored oxygen desorption amount calculation device according to claim 1,7In addition to any one of the configurations described above, a three-way catalyst adsorption capacity detection means for detecting the oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst is provided. The storage oxygen desorption amount existence region in the three-way catalyst is set according to the oxygen adsorption ability of the three-way catalyst detected by the three-way catalyst adsorption capacity detecting means.
[0042]
  The oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst deteriorates with time. In addition, other factors may affect the degree of this deterioration. For this reason, the oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst is detected by the three-way catalyst adsorption capacity detection means and reflected in the setting of the storage oxygen desorption amount existing region in the three-way catalyst. Thus, an appropriate storage oxygen desorption amount existence region can be set. Therefore, the calculation of the stored oxygen desorption amount can be made more appropriate,7The effect described in any of the above can be made more remarkable.
[0043]
  Claim11The three-way catalyst storage oxygen desorption amount calculation device described in claim10In the configuration described above, the three-way catalyst adsorption capacity detecting means is configured such that the air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst is higher than the stoichiometric air-fuel ratio when oxygen is saturated in the three-way catalyst. The oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst is detected in accordance with the integrated value of the excess and deficiency of the fuel concentration calculated based on the exhaust state flowing into the three-way catalyst until the time becomes.
[0044]
When the air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst becomes a fuel concentration higher than the stoichiometric air-fuel ratio, it is considered that the amount of oxygen stored in the three-way catalyst has become almost zero. Therefore, during the period from when oxygen is saturated in the three-way catalyst to when the air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst is in a state where the fuel concentration is higher than the stoichiometric air-fuel ratio, the three-way catalyst The integrated value of the excess and deficiency of the fuel concentration calculated based on the exhaust state flowing into the gas indicates the maximum stored oxygen amount of the three-way catalyst. This level of maximum stored oxygen amount represents the degree of oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst, that is, the degree of deterioration of the three-way catalyst.
[0045]
  Therefore, an appropriate storage oxygen desorption amount existence region can be set using the oxygen adsorption ability of the three-way catalyst detected in this way. For this reason, the calculation of the stored oxygen desorption amount can be made more appropriate.7The effect described in any of the above can be made more remarkable.
[0046]
  Claim12The three-way catalyst storage oxygen desorption amount calculation device described in claim11In the configuration described above, the three-way catalyst adsorption capacity detecting means is configured such that oxygen is saturated in the three-way catalyst when fuel cut processing for stopping fuel supply to the internal combustion engine continues for a reference time or longer during operation of the internal combustion engine. It is characterized in that integration of the excess / deficiency amount of the fuel concentration calculated based on the exhaust state flowing into the three-way catalyst is started.
[0047]
In this way, when the fuel cut process continues for the reference time or longer, it can be considered that oxygen is saturated in the three-way catalyst. Therefore, accumulation of excess and deficiency of the fuel concentration calculated based on the exhaust state flowing into the three-way catalyst is started, and the air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst is higher than the stoichiometric air-fuel ratio. The fuel concentration excess / deficiency may be integrated until the state is reached.
[0048]
  Thus, an appropriate storage oxygen desorption amount existence region can be set using the oxygen adsorption capability of the three-way catalyst detected by using the fuel cut process. Therefore, even during operation of the internal combustion engine, the deterioration state of the three-way catalyst can be obtained, and the calculation of the stored oxygen desorption amount can be made more appropriate.7The effect described in any of the above can be made more remarkable.
The three-way catalyst stored oxygen desorption amount calculating device according to claim 13 is the configuration according to any one of claims 1 to 12, wherein the stored oxygen desorption amount integrating means represents an exhaust state flowing into the three-way catalyst. By using the intake air amount to the internal combustion engine and the air-fuel ratio detected upstream of the three-way catalyst as the state quantity, the balance between the oxygen adsorption amount and the separation amount in the three-way catalyst is integrated to obtain a three-way The amount of stored oxygen desorption in the catalyst is obtained.
Here, as a method for obtaining the stored oxygen desorption amount, for example, an intake air amount to the internal combustion engine and an air-fuel ratio detected upstream of the three-way catalyst are state quantities representing an exhaust state flowing into the three-way catalyst. Can be used. From the intake air amount and the air-fuel ratio upstream of the three-way catalyst, the amount of oxygen supplied to the three-way catalyst and the amount of fuel as the reducing agent can be obtained. Therefore, by calculating the balance between the amount of oxygen adsorbed on the three-way catalyst by supplying oxygen and the amount of oxygen released on the three-way catalyst by fuel, the calculated stored oxygen desorption amount can be obtained. The effects described in claims 1 to 12 can be produced.
[0049]
  Claim14An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 113The three-way catalyst storage oxygen desorption amount calculation device according to any one of the above, and the storage oxygen desorption amount of the three-way catalyst calculated by the three-way catalyst storage oxygen desorption amount calculation device is the target storage oxygen desorption amount The air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine is controlled so as to be the amount.
[0050]
  Thus, an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine includes:13By using the three-way catalyst stored oxygen desorption amount calculation device described in any one of the above, there is no problem in the difference between the calculated stored oxygen desorption amount and the actual stored oxygen desorption amount. Therefore, oxidation of HC and CO and reduction of NOx are always favorably performed, and the internal combustion engine emission can be maintained well.
[0051]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a gasoline engine (hereinafter abbreviated as “engine”) 4 to which the above-described invention is applied and an air-fuel ratio control device thereof.
[0052]
A cylinder block 6 of the engine 4 is formed with a first cylinder 8, a second cylinder 10, a third cylinder 12 and a fourth cylinder 14 including a combustion chamber. An intake passage 20 is connected to each cylinder 8 to 14 via an intake manifold 16 and a surge tank 18. An air cleaner 22 is provided upstream of the intake passage 20, and outside air is introduced into the intake passage 20 through the air cleaner 22.
[0053]
The intake manifold 16 is provided with injectors 24, 26, 28, and 30 corresponding to the cylinders 8 to 14, respectively. The injectors 24 to 30 are electromagnetic valves that are driven to open and close by energization control and inject fuel. Fuel in a fuel tank (not shown) is pumped from a fuel pump (not shown). The fuel injected from the injectors 24 to 30 is mixed with the intake air in the intake manifold 16 to become an air-fuel mixture. This air-fuel mixture is introduced into the combustion chamber of each cylinder 8-14 from an intake port (not shown) opened by opening an intake valve (not shown) provided for each cylinder 8-14. . At the time of air-fuel ratio feedback control, the length of the fuel injection time by the injectors 24 to 30 is adjusted based on the air-fuel ratio feedback correction coefficient FAF. Also in the feedback control of the stored oxygen desorption amount of the three-way catalyst described later, the stored oxygen desorption amount is controlled by adjusting the length of the fuel injection time.
[0054]
A throttle valve 32 for adjusting the amount of intake air is provided in the intake passage 20 at a position upstream of the surge tank 18. The throttle valve 32 is driven to open and close by a throttle motor 34 provided in the intake passage 20 so that the opening, that is, the throttle opening TA is adjusted. A throttle opening sensor 36 is provided in the vicinity of the throttle valve 32. The throttle opening sensor 36 detects the throttle opening TA and outputs a signal corresponding to the throttle opening TA.
[0055]
An accelerator pedal 38 is provided in the driver's cab of the automobile, and the amount of depression of the accelerator pedal 38, that is, the accelerator opening ACCP is detected by the accelerator opening sensor 40. An electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 50, which will be described later, controls the throttle motor 34 based on the accelerator opening ACCP and the like to adjust the throttle opening TA to an opening corresponding to the operating state. .
[0056]
An exhaust passage 62 is connected to each of the cylinders 8 to 14 via an exhaust manifold 60. The exhaust passage 62 is provided with a catalytic converter 64 and a muffler 66 in which a three-way catalyst 63 is accommodated. Exhaust gas flowing through the exhaust passage 62 passes through the catalytic converter 64 and the muffler 66 and is discharged to the outside. The catalyst temperature sensor 67 detects the temperature of the three-way catalyst 63 inside the catalytic converter 64 and outputs a signal corresponding to the catalyst temperature Tc.
[0057]
The three-way catalyst 63 in Embodiment 1 functions to oxidize HC and CO in the exhaust gas and reduce NOx when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is substantially the stoichiometric air-fuel ratio, that is, simultaneously purify HC, CO and NOx. Has the function of Further, the three-way catalyst 63 of the first embodiment has a function of storing oxygen therein, and even if the air-fuel ratio deviates from the stoichiometric air-fuel ratio by this oxygen storage function, HC, CO and NOx in the exhaust gas are exhausted. Can be purified. This oxygen storage action is performed by, for example, cerium Ce contained in the three-way catalyst 63.
[0058]
An air flow meter 68 is provided between the air cleaner 22 and the throttle valve 32 in the intake passage 20. The air flow meter 68 detects the intake air amount GA introduced into the combustion chambers of the cylinders 8 to 14 and outputs a signal corresponding to the intake air amount GA.
[0059]
The cylinder head 6a of the engine 4 is provided with spark plugs 70, 72, 74, and 76 corresponding to the cylinders 8 to 14, respectively. Each of the spark plugs 70 to 76 is configured as a direct ignition system that does not use a distributor by attaching an ignition coil 70a, 72a, 74a, 76a. Each of the ignition coils 70a to 76a directly applies to the ignition plugs 70 to 76 a high voltage generated based on the interruption of the primary current supplied from the ignition drive circuit in the ECU 50 at the ignition timing.
[0060]
An air-fuel ratio sensor 80 is provided in the exhaust passage 62 upstream of the catalytic converter 64. The air-fuel ratio sensor 80 outputs a signal Vox corresponding to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture that appears in the exhaust components. At the time of air-fuel ratio feedback control, the air-fuel ratio is controlled based on this signal Vox, and the air-fuel ratio is adjusted to the stoichiometric air-fuel ratio by the fuel injection amount increasing / decreasing process.
[0061]
An oxygen sensor 82 is provided in the exhaust passage 62 on the downstream side of the catalytic converter 64. The oxygen sensor 82 outputs a signal Vz corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas (corresponding to the air-fuel ratio downstream of the three-way catalyst 63).
[0062]
The rotational speed sensor 90 outputs a pulse signal of a number corresponding to the rotational speed NE of the engine 4 based on the rotation of the crankshaft (not shown) of the engine 4, and the cylinder discrimination sensor 92 discriminates the cylinders 8 to 14. Therefore, a pulse signal serving as a reference signal is output at every predetermined crank angle based on the rotation of the crankshaft. The ECU 50 calculates the rotational speed NE, cylinder discrimination, and crank angle based on the output signals from the rotation speed sensor 90 and the cylinder discrimination sensor 92.
[0063]
The cylinder block 6 is provided with a water temperature sensor 94 for detecting the engine coolant temperature, and outputs a signal corresponding to the coolant temperature THW. A shift position sensor 96 and a vehicle speed sensor 97 are provided in a transmission (not shown), and a signal corresponding to the shift position SHFTP or the vehicle speed Vt is output.
[0064]
Next, the electrical configuration of the control system that performs the function of the air-fuel ratio control apparatus in the first embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG.
The ECU 50 includes a central processing unit (CPU) 50a, a read only memory (hereinafter referred to as “ROM”) 50b, a random access memory (hereinafter referred to as “RAM”) 50c, a backup RAM 50d, and the like. And an input circuit 50e, an output circuit 50f, and the like are connected by a bidirectional bus 50g. The ROM 50b stores in advance various control programs such as air-fuel ratio feedback control and stored oxygen desorption amount OSC control, which will be described later, and various data. The RAM 50c temporarily stores calculation results of the CPU 50a in various control processes.
[0065]
The input circuit 50e is configured as an input interface including a buffer, a waveform shaping circuit, an A / D converter, and the like. The throttle opening sensor 36, the accelerator opening sensor 40, the catalyst temperature sensor 67, the air flow meter 68. , An air-fuel ratio sensor 80, an oxygen sensor 82, a rotation speed sensor 90, a cylinder discrimination sensor 92, a water temperature sensor 94, a shift position sensor 96, a vehicle speed sensor 97, lines of ignition confirmation signals IGf of the ignition coils 70a to 76a, etc. are connected. Has been. Output signals from the various sensors 36, 40, 67, 68, 80, 82, 90, 92, 94, 96, 97, etc. are read as digital signals from the input circuit 50e to the CPU 50a via the bidirectional bus 50g.
[0066]
On the other hand, the output circuit 50f has various drive circuits and the like, to which the injectors 24 to 30, the ignition coils 70a to 76a, the throttle motor 34, and the like are connected. The ECU 50 performs arithmetic processing based on the output signals from the various sensors 36, 40, 67, 68, 80, 82, 90, 92, 94, 96, 97, etc., and the injectors 24-30, the ignition coils 70a-76a, the throttle. The motor 34 and the like are controlled.
[0067]
For example, the ECU 50 uses the intake air amount GA detected by the air flow meter 68, the rotational speed NE detected by the rotational speed sensor 90, and the like, the fuel injection amount and fuel injection timing by the injectors 24 to 30, or the ignition coils 70a to 70a. The ignition timing by 76a is controlled. Based on the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 80, as will be described later, the fuel injection amount is corrected by the injectors 24 to 30 to precisely control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture. Further, in order to set the stored oxygen desorption amount OSC in the three-way catalyst 63 in the catalytic converter 64 to the target stored oxygen desorption amount OSCTG, it depends on the detected values of the air-fuel ratio sensor 80 and the oxygen sensor 82 and other engine operating conditions. Thus, correction of the fuel injection amount by the injectors 24 to 30 is executed.
[0068]
Here, the air-fuel ratio sensor 80 on the upstream side of the three-way catalyst 63 generates a current I corresponding to the air-fuel ratio A / F as shown in FIG. This current I is converted into a voltage signal Vox and input to the ECU 50 via an AD converter in the input circuit 50e. Therefore, the air-fuel ratio A / F upstream of the three-way catalyst 63 can be known from the output signal of the air-fuel ratio sensor 80.
[0069]
On the other hand, the oxygen sensor 82 on the downstream side of the catalytic converter 64 generates an output voltage signal Vz that changes suddenly at the stoichiometric air-fuel ratio as shown in FIG. That is, the oxygen sensor 82 generates an output voltage V of about 0.1 V when the air-fuel ratio A / F is lean, and generates an output voltage of about 0.9 V when the air-fuel ratio A / F is rich. Therefore, the state of the air-fuel ratio A / F downstream of the three-way catalyst 63 can be determined based on the level of the output voltage signal Vz. In the first embodiment, when the voltage signal Vz of the oxygen sensor 82 is lower than the voltage determination value VS, it is determined that the air-fuel ratio A / F on the downstream side of the three-way catalyst 63 is lean, and the oxygen sensor 82 When the voltage signal Vz is equal to or higher than the voltage determination value VS, it is determined that the air-fuel ratio downstream of the three-way catalyst 63 is rich.
[0070]
Next, the fuel injection amount control process executed by the ECU 50 in the first embodiment will be described based on the flowchart of FIG. This process is a process periodically executed for each preset crank angle. A step corresponding to each process in the flowchart is represented by “S˜”.
[0071]
When the fuel injection amount control process is started, first, the accelerator opening ACCP obtained from the accelerator opening sensor 40, the engine rotational speed NE obtained from the rotational speed sensor 90, and the air flow meter 68 are obtained. Necessary data such as the intake air amount GA, the coolant temperature THW obtained from the signal of the water temperature sensor 94, and the output voltage value Vox obtained from the air-fuel ratio sensor 80 are read into the work area of the RAM 50c (S110).
[0072]
Next, it is determined whether or not the fuel cut execution flag Fca is set to “OFF” (S120).
Here, the fuel cut processing for setting the fuel cut execution flag Fca is as shown in the flowchart of FIG. 5 and is executed at regular intervals. That is, in the fuel cut process, it is first determined whether or not a fuel cut condition is satisfied (S210). If the fuel cut condition is satisfied (“YES” in S210), “ON” is set to the fuel cut execution flag Fca (S220), and if not satisfied (“NO” in S210), the fuel cut execution flag is set. “OFF” is set in Fca (S230).
[0073]
Here, the fuel cut condition is, for example, a state where the vehicle is in a deceleration state that requires fuel cut based on the accelerator opening ACCP detected from the accelerator opening sensor 40 or the vehicle speed Vt detected from the vehicle speed sensor 97, The engine speed NE detected from the speed sensor 90 is higher than the fuel cut speed, or the vehicle speed Vt is higher than the regulated maximum speed.
[0074]
Returning to the explanation of FIG. 4, when the fuel cut execution flag Fca set in this way is “ON” (“NO” in S120), “0” is set as the fuel injection amount Q ( S130), the fuel injection amount control process is once ended. Therefore, the fuel injection from each injector 24-30 stops. At the same time, high-voltage power supply to the spark plugs 70 to 76 is also stopped in an ignition control process (not shown).
[0075]
On the other hand, if Fca = “OFF” (“YES” in S120), the theoretical sky is calculated from the intake air amount GA and the engine speed NE using the map of FIG. 6 set in the ROM 50b in advance. The basic fuel injection amount QBS is calculated (S140).
[0076]
Next, a high load increase OTP calculation process (S150) is performed. The high load increase OTP calculation process will be described based on the flowchart of FIG. In the high load increase OTP calculation process, it is first determined whether or not the accelerator opening ACCP exceeds the high load increase determination value KOTPAC (S310).
[0077]
If ACCP ≦ KOTPAC (“NO” in S310), “0” is set to the high load increase OTP (S320). That is, the fuel increase correction is not performed. Thus, the high load increase OTP calculation process is temporarily exited.
[0078]
If ACCP> KOTPAC (“YES” in S310), a value M (for example, 1> M> 0) is set to the high load increase OTP (S330). That is, execution of fuel increase correction is set. This increase correction is performed in order to prevent the catalytic converter 64 from overheating during a high load.
[0079]
Returning to FIG. 4, after the high load increase OTP is calculated in step S150, it is next determined whether or not the air-fuel ratio feedback condition is satisfied (S160). For example, “(1) Not at start-up. (2) Activation of the air-fuel ratio sensor 80 has been completed. (3) The value of the high load increase OTP is 0. (4) Other necessary conditions” It is determined whether all are true.
[0080]
If the air-fuel ratio feedback condition is satisfied (“YES” in S160), the air-fuel ratio feedback coefficient FAF and its learning value KG are calculated (S170). The air-fuel ratio feedback coefficient FAF is calculated based on the output of the air-fuel ratio sensor 80. Further, the learning value KG stores a deviation from the center value 1.0 in the average value of the air-fuel ratio feedback coefficient FAF. As the air-fuel ratio feedback control technique using these values, various methods are known as disclosed in JP-A-6-10737.
[0081]
On the other hand, if the air-fuel ratio feedback condition is not satisfied (“NO” in S160), 1.0 is set to the air-fuel ratio feedback coefficient FAF (S180).
Following step S170 or S180, the fuel injection amount Q is obtained as in the following equation 1 (S190).
[0082]
[Expression 1]
Q ← QBS {1 + OTP + (FAF-1.0) + (KG-1.0) + KC} α + β [Formula 1]
Here, α and β are coefficients appropriately set according to the type of engine 4 and the content of control. The stored oxygen desorption amount feedback coefficient KC is a coefficient calculated by a storage oxygen desorption amount feedback coefficient KC calculation process described later.
[0083]
Thus, the fuel injection amount control process is once completed.
Next, the stored oxygen desorption amount calculation process is shown in FIG. This process is repeatedly executed at a preset time period.
[0084]
When the stored oxygen desorption amount calculation process is started, first, the intake air amount GA detected by the air flow meter 68 is read into the work area of the RAM 50c (S400). Next, the upstream air-fuel ratio A / F detected by the air-fuel ratio sensor 80 upstream of the three-way catalyst 63 is read into the work area of the RAM 50c (S410). Next, the downstream air-fuel ratio subA / F detected by the oxygen sensor 82 on the downstream side of the catalytic converter 64 is read into the work area of the RAM 50c (S420). Next, the catalyst temperature Tc detected by the catalyst temperature sensor 67 is read into the work area of the RAM 50c (S430).
[0085]
Then, the count value TD for obtaining the accumulated usage time of the three-way catalyst 63 is incremented by 1 (S440). Note that the count value TD is maintained by being stored in the backup RAM 50d even when the ECU 50 is powered off.
[0086]
Next, it is determined whether or not a certain time has elapsed after the engine 4 is started (S450). If the predetermined time has not elapsed since the engine 4 was started (“NO” in S450), the calculated stored oxygen desorption amount OSC set in the work area of the RAM 50c is cleared (S460) and temporarily stored. The oxygen desorption amount calculation process is terminated.
[0087]
The above-described processing (S400 to S460) is repeated until a certain time has elapsed after the engine 4 is started.
When a predetermined time has elapsed after the engine 4 is started (“YES” in S450), it is next determined whether or not the catalyst temperature Tc has become higher than the minimum use temperature Tco (for example, 100 ° C.) (S470). If Tc ≦ Tco (“NO” in S470), the three-way catalyst 63 is not yet fully activated, so the stored oxygen desorption amount OSC is cleared (S460), and the stored oxygen desorption amount is once calculated. The process ends.
[0088]
If Tc> Tco is satisfied due to the exhaust of the engine 4 (“YES” in S470), the three-way catalyst 63 is activated, and next, an accumulation process (S500) of the stored oxygen desorption amount OSC is executed.
[0089]
The details of the accumulation process of the stored oxygen desorption amount OSC are shown in the flowchart of FIG. When this process is started, it is first determined whether or not the upstream air-fuel ratio A / F is the stoichiometric air-fuel ratio (S510). If the upstream air-fuel ratio A / F is the stoichiometric air-fuel ratio (“YES” in S510), the integration process is exited as it is.
[0090]
If the upstream air-fuel ratio A / F is not the stoichiometric air-fuel ratio (“NO” in S510), it is next determined whether or not the upstream air-fuel ratio A / F is lean (S520). When the upstream air-fuel ratio A / F is lean (“YES” in S520), the stored oxygen desorption amount OSC is calculated from the following equation 2 (S530).
[0091]
[Expression 2]
OSC ← OSC− {KO2 · GA · (ΔA / F) / (A / F)} · Δt ... [Formula 2]
Here, the OSC on the right side is the stored oxygen desorption amount OSC in the previous control cycle, KO2 is the oxygen concentration in the air, and ΔA / F is the air-fuel ratio deviation (= upstream air-fuel ratio A / F-theoretical air-fuel ratio). , Δt represents the control cycle of the integration process.
[0092]
Within the right side of the above equation 2, the term represented by the following equation 3 represents the oxygen adsorption amount per time Δt.
[0093]
[Equation 3]
{KO2 · GA · (ΔA / F) / (A / F)} · Δt ... [Formula 3]
When the upstream air-fuel ratio A / F is lean, oxygen is adsorbed by the three-way catalyst 63, so that the above equation 3 is used. In this equation, KO2 · GA indicates the amount of oxygen supplied to the engine 4 per unit time, and (ΔA / F) / (A / F) indicates the ratio of excess oxygen when burned. . Therefore, {KO 2 · GA · (ΔA / F) / (A / F)} · Δt represents the amount of excess oxygen per time Δt. Since it is lean here, ΔA / F is positive. If such surplus oxygen exists, it is considered that this surplus oxygen is immediately adsorbed by the three-way catalyst 63. Therefore, the amount of adsorption per time Δt is the same as the amount of surplus oxygen, and the amount of adsorption per time Δt is expressed as in the above equation 3.
[0094]
Thus, when the upstream air-fuel ratio A / F is lean, the surplus oxygen amount of the above equation 3 is stored per time Δt. Therefore, the stored oxygen desorption amount OSC, which is a value indicating the desorption amount of oxygen from the three-way catalyst in the maximum stored oxygen amount state, conversely decreases by the excess oxygen amount of the above equation 3 per time Δt. Become. Therefore, the accumulation of the stored oxygen desorption amount OSC is expressed as shown in Equation 2 above.
[0095]
On the other hand, when it is determined in step S520 that the upstream air-fuel ratio A / F is not lean, that is, rich here (“NO” in S520), the stored oxygen desorption amount OSC is calculated from the following equation 4. (S540).
[0096]
[Expression 4]
OSC
← OSC- {KO2 · GA · k · (ΔA / F) / (A / F)} · Δt ... [Formula 4]
Here, k represents the ratio (desorption rate / adsorption rate) between the desorption rate of oxygen to the three-way catalyst 63 and the adsorption rate. The other symbols are as described in Equation 2 above.
[0097]
Further, in the right side of the above formula 4, the term shown by the following formula 5 represents the amount of oxygen desorption per time Δt.
[0098]
[Equation 5]
{KO2 · GA · k · (ΔA / F) / (A / F)} · Δt ... [Formula 5]
Since the oxygen is desorbed from the three-way catalyst 63 when the upstream air-fuel ratio A / F is rich, the above equation 5 is used. In Equation 5, KO2 · GA indicates the amount of oxygen supplied to the engine 4 per unit time. On the other hand, in this formula 5, (ΔA / F) / (A / F) indicates the ratio of oxygen deficient when burned. For this reason, {KO2 · GA · (ΔA / F) / (A / F)} · Δt represents the deficient oxygen amount per time Δt. Here, ΔA / F is negative.
[0099]
If there is a shortage of oxygen during combustion, unburned HC and CO are generated by the amount of the shortage oxygen, and an amount of oxygen proportional to the amount of unburned HC and CO generated, that is, an amount of oxygen proportional to the amount of shortage Desorbed from the three-way catalyst 63. However, the oxygen desorption rate from the three-way catalyst 63 is slower than the oxygen adsorption rate to the three-way catalyst 63. For this reason, the amount of oxygen desorbed from the three-way catalyst 63 is the amount of oxygen deficient indicated by {KO2 · GA · (ΔA / F) / (A / F)} · Δt, because the desorption rate is slower than the adsorption rate. Less than the amount. Therefore, if the rate ratio between the desorption rate and the adsorption rate is k, the desorption amount per time Δt is an amount obtained by multiplying the deficient oxygen amount by the rate ratio k. Therefore, the amount of desorption per time Δt is expressed as in Equation 5 above.
[0100]
Thus, when the upstream air-fuel ratio A / F is rich, the deficient oxygen amount / speed ratio k per time Δt is desorbed, and the stored oxygen desorption amount OSC is only the deficient oxygen amount / speed ratio k per time Δt. Will increase. Therefore, considering that ΔA / F <0, the stored oxygen desorption amount OSC is expressed by the above equation 4.
[0101]
Thus, after the accumulation of the stored oxygen desorption amount OSC (S530, S540) is executed, the accumulation process is finished.
Returning to FIG. 8, when the stored oxygen desorption amount OSC integration process in step S <b> 500 ends, the stored oxygen desorption amount OSC correction process (S <b> 600) is then performed. The details of the stored oxygen desorption amount OSC correction process are shown in the flowchart of FIG.
[0102]
When the stored oxygen desorption amount OSC correction process is started, it is first determined whether or not the fuel cut execution flag Fca is “ON” for a long time (for example, 3 seconds or more) (S610).
[0103]
The duration time of Fca = “ON” is, for example, time count data measured by a time counter that is counted up when Fca = “ON” and cleared when Fca = “OFF”. In addition to this, when the integrated value of the intake air amount GA is larger than the reference integrated value while Fca = “ON” is continued, the fuel cut execution flag Fca = “ON” is long. It may be determined that it continues.
[0104]
When Fca = “ON” for a long time (“YES” in S610), the stored oxygen desorption amount existence region upper limit value OSCUL and the stored oxygen desorption amount existence region lower limit value OSCDL are stored in the ROM 50b. It calculates based on catalyst temperature Tc from the map C shown in FIG. 13 (S630). This map C is an experiment of the region where the stored oxygen desorption amount exists, that is, the region where the stored oxygen desorption amount OSC of the three-way catalyst 63 is likely to be located when the state of Fca = “ON” continues for a long time. This is what we asked for and expressed. The storage oxygen desorption amount existence region upper limit value OSCUL indicates the upper limit position of the storage oxygen desorption amount existence region, and the storage oxygen desorption amount existence region lower limit value OSCDL indicates the lower limit position of the storage oxygen desorption amount existence region.
[0105]
As shown in FIG. 13, the magnitudes of the stored oxygen desorption amount existence region upper limit value OSCUL and the stored oxygen desorption amount existence region lower limit value OSCDL are the target storage oxygen desorption amount OSCTG and the stored oxygen desorption amount OSC. (OSCTG−OSC), that is, the difference from the target stored oxygen desorption amount OSCTG. For this reason, in the graph of FIG. 13, the stored oxygen desorption amount existing region upper limit value OSCUL is lower than the stored oxygen desorption amount existing region lower limit value OSCDL. The same applies to maps A and B shown in FIG.
[0106]
In this map C, the stored oxygen desorption amount existence region upper limit value OSCUL and the stored oxygen desorption amount existence region lower limit value OSCDL are both positive values, and both tend to increase as the catalyst temperature Tc increases. This is because when the fuel cut state continues for a long time, the three-way catalyst 63 is saturated or close to saturation of the oxygen amount, and the stored oxygen desorption amount OSC is very small.
[0107]
In map C, the storage oxygen desorption amount existence region between the storage oxygen desorption amount existence region upper limit value OSCUL and the storage oxygen desorption amount existence region lower limit value OSCDL is the maximum storage oxygen desorption amount (OSC = OSCmax). ) And the minimum stored oxygen desorption amount (OSC = 0), and is set inside the region. In the map C, the stored oxygen desorption amount existing region lower limit value OSCDL is set to coincide with the position of the minimum stored oxygen desorption amount (OSC = 0). As other positions of the stored oxygen desorption amount existence region lower limit value OSCDL, the position is lower than the position of the minimum stored oxygen desorption amount (OSC = 0), that is, the minimum stored oxygen desorption amount (OSC = 0 in FIG. 13). ) May be set below the position.
[0108]
On the other hand, when Fca is not “ON” for a long time including when Fca = “OFF” (“NO” in S610), it is determined whether the downstream air-fuel ratio subA / F is rich (S620). ). If subA / F = rich (“YES” in S620), the stored oxygen desorption amount existence region upper limit value OSCUL and the stored oxygen desorption amount existence region lower limit value OSCDL are stored in the ROM 50b in FIG. It calculates based on the catalyst temperature Tc from the map A shown (S640). This map A experimentally shows the storage oxygen desorption amount existence region in the case where Fca = “OFF” is not long and Fca = “ON” and the downstream of the three-way catalyst 63 is rich. It is what I asked for. In the map A, the storage oxygen desorption amount existence region upper limit value OSCUL is a negative value, and the storage oxygen desorption amount existence region lower limit value OSCDL is a positive value. The higher the catalyst temperature Tc, the smaller the stored oxygen desorption amount existing region upper limit value OSCUL, and the higher the stored oxygen desorption amount existing region lower limit value OSCDL.
[0109]
Further, the storage oxygen desorption amount existence region upper limit value OSCUL is equal to the maximum storage oxygen desorption amount (OSC = OSCmax), but the storage oxygen desorption amount existence region lower limit value OSCDL is close to zero. This is because when the downstream air-fuel ratio subA / F is rich without the fuel cut for a long time, the three-way catalyst 63 is far away from the saturation state of the oxygen amount, and the stored oxygen desorption amount. This is because the OSC is quite large.
[0110]
In map A, the storage oxygen desorption amount existence region between the storage oxygen desorption amount existence region upper limit value OSCUL and the storage oxygen desorption amount existence region lower limit value OSCDL is the maximum storage oxygen desorption amount (OSC = OSCmax). ) And the minimum stored oxygen desorption amount (OSC = 0), and is set inside the region. In the map A, the position of the stored oxygen desorption amount existing region upper limit value OSCUL coincides with the position of the maximum stored oxygen desorption amount (OSC = OSCmax) as described above. Other positions of the stored oxygen desorption amount existence region upper limit value OSCUL are inside the maximum stored oxygen desorption amount (OSC = OSCmax), that is, in FIG. 12, above the maximum stored oxygen desorption amount (OSC = OSCmax). You may arrange in.
[0111]
If subA / F = lean (“NO” in S620), the stored oxygen desorption amount existence region upper limit value OSCUL and the stored oxygen desorption amount existence region lower limit value OSCDL are stored in the ROM 50b. 12 is calculated based on the catalyst temperature Tc from the map B shown in FIG. 12 (S650). This map B experimentally shows the region where the stored oxygen desorption amount exists when Fca is not “ON” for a long period of time including when Fca = “OFF” and when the downstream of the three-way catalyst 63 is lean. It is what I asked for. In the map B, the storage oxygen desorption amount existence region upper limit value OSCUL is a negative value, and the storage oxygen desorption amount existence region lower limit value OSCDL is a positive value. Compared with the map A, the stored oxygen desorption amount existence region upper limit value OSCUL and the stored oxygen desorption amount existence region lower limit value OSCDL are both set larger. The higher the catalyst temperature Tc, the smaller the stored oxygen desorption amount existing region upper limit value OSCUL, and the higher the stored oxygen desorption amount existing region lower limit value OSCDL.
[0112]
Further, the storage oxygen desorption amount existence region upper limit value OSCUL is close to 0, but the storage oxygen desorption amount existence region lower limit value OSCDL coincides with the minimum storage oxygen desorption amount (OSC = 0). This is because when the downstream air-fuel ratio subA / F is lean in a state where the fuel cut is not performed for a long time, the three-way catalyst 63 is approaching the saturated state of the oxygen amount, and the stored oxygen is desorbed. This is because the amount OSC is considerably small.
[0113]
In the map B, the storage oxygen desorption amount existence region between the storage oxygen desorption amount existence region upper limit value OSCUL and the storage oxygen desorption amount existence region lower limit value OSCDL is the maximum storage oxygen desorption amount (OSC = OSCmax). ) And the minimum stored oxygen desorption amount (OSC = 0), and is set inside the region. In the map B, as described above, the position of the stored oxygen desorption amount existing region lower limit value OSCDL coincides with the position of the minimum stored oxygen desorption amount (OSC = 0). Other positions of the stored oxygen desorption amount existing region lower limit value OSCDL are inside the minimum stored oxygen desorption amount (OSC = 0), and in FIG. 12, than the position of the minimum stored oxygen desorption amount (OSC = 0). It may be arranged on the lower side.
[0114]
After any of the processes in steps S630 to S650, the deterioration coefficient DK is calculated based on the count value TD described above from the map shown in FIG. 15 stored in the ROM 50b (S652). The deterioration coefficient DK is a value that represents the degree of deterioration of the three-way catalyst 63. As can be seen from FIG. 15, the deterioration coefficient DK is a value that gradually decreases from 1.0 to 0 with the passage of time. Note that the map of FIG. 15 is obtained experimentally.
[0115]
Next, the storage oxygen desorption amount existence region upper limit value OSCUL is corrected by the deterioration coefficient DK as shown in the following expression 6 (S654).
[0116]
[Formula 6]
OSCUL ← OSCUL · DK [Formula 6]
Similarly, the storage oxygen desorption amount existence region lower limit OSCDL is corrected by the deterioration coefficient DK as shown in the following expression 7 (S656).
[0117]
[Expression 7]
OSCDL ← OSCDL · DK ... [Formula 7]
Next, the target stored oxygen desorption amount OSCTG is calculated (S660). Details of the target stored oxygen desorption amount OSCTG calculation process are shown in the flowchart of FIG.
[0118]
When the target stored oxygen desorption amount OSCTG calculation process is started, first, the maximum stored oxygen desorption amount OSCmax is calculated as shown in the following equation 8 (S662).
[0119]
[Equation 8]
OSCmax ← G (Tc) · DK [Formula 8]
Here, G (Tc) represents the maximum stored oxygen desorption amount when the three-way catalyst 63 is not used, and is set based on the catalyst temperature Tc by the map of FIG. 14 stored in the ROM 50b. . This map is obtained experimentally, and the maximum stored oxygen desorption amount G (Tc) tends to increase as the catalyst temperature Tc increases.
[0120]
In Equation 8, the current maximum stored oxygen desorption amount OSCmax is obtained by calculating the product of the maximum stored oxygen desorption amount G (Tc) and the deterioration coefficient DK shown in FIG.
[0121]
Then, as shown in the following equation 9, the target stored oxygen desorption amount OSCTG is calculated (S664).
[0122]
[Equation 9]
OSCTG ← OSCmax / 2 [Formula 9]
In this way, by setting the half value of the maximum stored oxygen desorption amount OSCmax as the target stored oxygen desorption amount OSCTG, the upstream air-fuel ratio A / F becomes less than the stoichiometric air-fuel ratio between the lean side and the rich side. Regardless of which one is used, harmful components in the exhaust can be sufficiently purified.
[0123]
Returning to FIG. 10, the stored oxygen desorption amount existence region upper limit value OSCUL, the stored oxygen desorption amount existence region lower limit value OSCDL, and the target stored oxygen desorption amount OSCTG obtained in steps S654, S656, and S660 are used. Then, the stored oxygen desorption amount OSC is corrected.
[0124]
That is, first, it is determined whether or not the relationship shown in the following equation 10 is satisfied (S670).
[0125]
[Expression 10]
OSC ≦ OSCTG−OSCUL [Formula 10]
This relationship represents a state in which the stored oxygen desorption amount OSC calculated in the stored oxygen desorption amount OSC integration process (S500) is within the upper limit position of the stored oxygen desorption amount existence region.
[0126]
If the relationship of Expression 10 is satisfied (“YES” in S670), it is next determined whether or not the relationship shown in the following Expression 11 is satisfied (S680).
[0127]
## EQU11 ##
OSC ≧ OSCTG−OSCDL [Formula 11]
This relationship represents a state in which the stored oxygen desorption amount OSC calculated in the stored oxygen desorption amount OSC integration process (S500) is within the lower limit position of the stored oxygen desorption amount existence region.
[0128]
If the relationship of Equation 11 is satisfied (“YES” in S680), it can be determined that the stored oxygen desorption amount OSC exists within the storage oxygen desorption amount existence region, and thus the stored oxygen desorption amount remains as it is. Exit the OSC correction process.
[0129]
If the relationship of Equation 10 is not satisfied (“NO” in S670), the stored oxygen desorption amount OSC is corrected as shown in the following Equation 12 (S690).
[0130]
[Expression 12]
OSC ← OSCTG-OSCUL ... [Formula 12]
That is, when the stored oxygen desorption amount OSC deviates upward from the stored oxygen desorption amount existing region, the upper limit value of the stored oxygen desorption amount existing region is set as the stored oxygen desorption amount OSC. . Then, the stored oxygen desorption amount OSC correction process is exited.
[0131]
On the other hand, when the relationship of the equation 11 is not satisfied (“NO” in S680), the stored oxygen desorption amount OSC is corrected as shown in the following equation 13 (S700).
[0132]
[Formula 13]
OSC ← OSCTG-OSCDL [Formula 13]
That is, when the stored oxygen desorption amount OSC deviates below the storage oxygen desorption amount existence region, the lower limit value of the storage oxygen desorption amount existence region is set as the storage oxygen desorption amount OSC. . Then, the stored oxygen desorption amount OSC correction process is exited.
[0133]
When the stored oxygen desorption amount OSC correction process ends in this way, the stored oxygen desorption amount calculation process ends once.
The feedback control of the stored oxygen desorption amount OSC performed based on the calculated value of the stored oxygen desorption amount OSC will be described based on the flowchart of FIG. FIG. 16 shows a flowchart of a process for calculating the stored oxygen desorption amount feedback coefficient KC used in Equation 1 for obtaining the fuel injection amount Q. This process is a process periodically executed for each preset crank angle.
[0134]
When the stored oxygen desorption amount feedback coefficient KC calculation process is started, first, the stored oxygen desorption amount OSC obtained by the stored oxygen desorption amount calculation process of FIG. 8 is obtained by the process of FIG. It is determined whether or not the target stored oxygen desorption amount OSCTG is smaller (S810). If OSC ≧ OSCTG (“NO” in S810), it is then determined whether the stored oxygen desorption amount OSC is greater than the target stored oxygen desorption amount OSCTG (S820). If OSC ≦ OSCTG (“NO” in S820), since OSC = OSCTG, 0 is set to the stored oxygen desorption amount feedback coefficient KC (S830), and the process is temporarily terminated.
[0135]
If OSC <OSCTG (“YES” in S810), the stored oxygen desorption amount feedback coefficient KC is set to a constant KR (eg, 1> KR> 0) (S840), and the process is temporarily terminated. Accordingly, in step S190 of FIG. 4, the fuel injection amount Q is increased, the upstream air-fuel ratio A / F is corrected in the direction of decreasing, that is, the rich direction, and the stored oxygen desorption amount OSC of the three-way catalyst 63 is reduced. It is adjusted in the increasing direction.
[0136]
If OSC> OSCTG (“YES” in S820), the stored oxygen desorption amount feedback coefficient KC is set to a constant KL (for example, 0> KL> −1) (S850), and the process is temporarily terminated. Accordingly, in step S190 of FIG. 4, the fuel injection amount Q is reduced, the upstream air-fuel ratio A / F is corrected in the direction of increasing, that is, the lean direction, and the stored oxygen desorption amount OSC of the three-way catalyst 63 is reduced. It is adjusted in the decreasing direction.
[0137]
By repeating such processing and adjusting the upstream air-fuel ratio A / F, feedback control is executed so that the stored oxygen desorption amount OSC becomes the target stored oxygen desorption amount OSCTG.
[0138]
Of the above-described configuration, the stored oxygen desorption amount OSC integration process of FIG. 9 is the process as the stored oxygen desorption amount integration means, and steps S610 to S650, S654, and S656 of FIG. Steps S670 to S700 in FIG. 10 correspond to the processing as the stored oxygen desorption amount correcting means, and steps S440 and S652 in FIG. 10 correspond to the three-way catalyst adsorption capacity estimation means.
[0139]
According to the first embodiment described above, the following effects can be obtained.
(I). In the stored oxygen desorption amount OSC correction process shown in FIG. 10, the operating state of the engine 4 (fuel cut execution is performed between OSC = maximum stored oxygen desorption amount OSCmax and OSC = 0 (minimum stored oxygen desorption amount). The stored oxygen desorption amount existence region is set according to the flag Fca, the downstream air-fuel ratio subA / F, and the catalyst temperature Tc). Thus, the stored oxygen desorption amount existing region set by corresponding to the operating state of the engine 4 reflects the actual stored oxygen desorption amount.
[0140]
  Then, with reference to this storage oxygen desorption amount existence region, the storage oxygen desorption amount OSC is converted into the storage oxygen desorption amount existence region (target storage oxygen desorption amount OSCTG−storage oxygen desorption) by the processing of steps S670 to S700. In the case where it is outside of the separation amount existence region lower limit value OSCDL to the target stored oxygen desorption amount OSCTG−stored oxygen desorption amount existence region upper limit value OSCUL), the stored oxygen desorption amount OSC.The value of theThe stored oxygen desorption amount within the existing region andYouIt has been corrected so that. Actually, the target storage oxygen desorption amount OSCTG−the stored oxygen desorption amount existing region lower limit value OSCDL or the target stored oxygen desorption amount OSCTG−the stored oxygen desorption amount existing region upper limit value OSCUL is corrected.
[0141]
Thus, as in the prior art, the stored oxygen desorption amount OSC deviates from the stored oxygen desorption amount existence region without requiring a relatively large state change in the oxygen sensor 82 on the downstream side of the catalytic converter 64. If so, the stored oxygen desorption amount OSC can be corrected to an appropriate state. For this reason, the opportunity to correct the stored oxygen desorption amount OSC increases, and the state where the stored oxygen desorption amount OSC is inappropriate does not continue for a long time.
[0142]
Next, the effect will be described with a specific example. In the timing chart shown in FIG. 17 (A), the state where the upstream air-fuel ratio A / F is rich for some reason continues, and the actual stored oxygen desorption amount LO indicated by the alternate long and short dash line is the maximum stored oxygen desorption amount. The state changed to OSCmax is shown. In such a state, the voltage signal Vz of the oxygen sensor 82 on the downstream side of the catalytic converter 64 changes as shown in FIG. It is assumed that the actual stored oxygen desorption amount LO starts to decrease from the maximum stored oxygen desorption amount OSCmax state after time t1. At this time, as indicated by the solid line, it is assumed that the stored oxygen desorption amount LS calculated in the first embodiment is deviated from the actual stored oxygen desorption amount LO for some reason.
[0143]
However, the calculated stored oxygen desorption amount LS reaches the lower limit of the stored oxygen desorption amount existence area AR corresponding to the rich state of the voltage signal Vz at time t2 (“NO” in S680), and therefore more than this. The calculated stored oxygen desorption amount LS does not decrease (S700). Therefore, until the voltage signal Vz switches to the lean state and the stored oxygen desorption amount existence region AL is set, the calculated stored oxygen desorption amount LS is corrected so as to approach the actual stored oxygen desorption amount LO. Will be. In this way, the calculated stored oxygen desorption amount LS can be corrected to an appropriate state.
[0144]
On the other hand, in the latter conventional example described above, since the voltage signal Vz does not change so much as 0.7 V or more or 0.2 V or less after the time t1, as shown by the two-dot chain line LB, there is no appropriate change. No corrections will be made.
[0145]
In the timing chart shown in FIG. 18A, the state where the upstream air-fuel ratio A / F is lean for some reason continues, and the actual stored oxygen desorption amount LO indicated by the alternate long and short dash line is the minimum stored oxygen desorption amount. It shows a state changed to (OSC = 0). In such a state, the voltage signal Vz of the oxygen sensor 82 changes as shown in FIG. It is assumed that the actual stored oxygen desorption amount LO starts to increase from the state of the minimum stored oxygen desorption amount after time t11. At this time, as indicated by the solid line, it is assumed that the stored oxygen desorption amount LS calculated in the first embodiment is deviated from the actual stored oxygen desorption amount LO for some reason.
[0146]
However, the calculated stored oxygen desorption amount LS reaches the upper limit of the stored oxygen desorption amount existence region AL corresponding to the lean state of the voltage signal Vz at time t12 (“NO” in S670), and therefore more than this. The calculated stored oxygen desorption amount LS does not increase (S690). Therefore, the calculated stored oxygen desorption amount LS is corrected to approach the actual stored oxygen desorption amount LO until the voltage signal Vz switches to the rich state and the stored oxygen desorption amount existence region AR is set. Will be. In this way, the calculated stored oxygen desorption amount LS can be corrected to an appropriate state.
[0147]
On the other hand, in the latter conventional example described above, since the voltage signal Vz does not change so much as 0.7 V or more or 0.2 V or less after time t11, as shown by the two-dot chain line LB, there is no appropriate change. No corrections will be made.
[0148]
In the timing charts shown in FIGS. 19A and 19B, the state where the upstream air-fuel ratio A / F is rich for some reason continues and the actual stored oxygen desorption amount LO is the maximum stored oxygen desorption amount. It shows a state in which the voltage signal Vz of the oxygen sensor 82 has exceeded 0.7V by changing to OSCmax.
[0149]
In the latter conventional example described above, the voltage signal Vz is 0.7 V even if the stored oxygen desorption amount OSC accurately represents the actual stored oxygen desorption amount until the value of the stored oxygen desorption amount OSCmax reaches the maximum stored oxygen desorption amount OSCmax. As long as this is the case (until time t21), OSC = OSCmax is fixed. For this reason, as shown by a two-dot chain line LB, a large deviation from the actual stored oxygen desorption amount LO occurs.
[0150]
However, in the first embodiment, when the voltage signal Vz is in a rich state as shown in FIG. 19B, the stored oxygen desorption amount existence area AR is set. In the area AR, the stored oxygen desorption amount is calculated as calculated based on the upstream air-fuel ratio. For this reason, when the calculated stored oxygen desorption amount decreases, it changes in substantially the same manner as the actual stored oxygen desorption amount LO.
[0151]
For example, even if a deviation from the actual stored oxygen desorption amount LO occurs as shown by the solid line LS when the calculated stored oxygen desorption amount decreases for some reason in the first embodiment, at time t22. When the voltage signal Vz is switched to the lean state, the stored oxygen desorption amount existence region AL is set. At this time, if the calculated stored oxygen desorption amount LS deviates from the upper limit of the stored oxygen desorption amount existing area AL (“NO” in S670), it is corrected as shown (S690), and the actual stored oxygen desorption amount is determined. It approaches the separation amount LO. In this way, the calculated stored oxygen desorption amount LS can be corrected to an appropriate state.
[0152]
As shown in FIGS. 20A and 20B, the reverse case is the same. In the latter conventional example, the value of the stored oxygen desorption amount OSC is set to the minimum stored oxygen desorption amount (OSC = 0). Even if the actual stored oxygen desorption amount is accurately represented until the time is reached, OSC = 0 is fixed as long as the voltage signal Vz is 0.2 V or less (until time t31). For this reason, as shown by a two-dot chain line LB, a large deviation from the actual stored oxygen desorption amount LO occurs.
[0153]
However, in the first embodiment, when the voltage signal Vz is in the lean state as shown in FIG. 20B, the stored oxygen desorption amount existence region AL is set. The stored oxygen desorption amount is calculated as calculated based on the upstream air-fuel ratio in the region AL. For this reason, even when the calculated stored oxygen desorption amount increases, it changes in substantially the same manner as the actual stored oxygen desorption amount LO.
[0154]
For example, even if a deviation from the actual stored oxygen desorption amount LO occurs as shown by the solid line LS when the stored oxygen desorption amount OSC increases for some reason in the calculation of the first embodiment, at time t32 When the voltage signal Vz is switched to the rich state, the stored oxygen desorption amount existence region AR is set. At this time, if the calculated stored oxygen desorption amount LS deviates from the lower limit of the stored oxygen desorption amount existing area AR (“NO” in S680), it is corrected as shown (S700), and the actual stored oxygen desorption amount is determined. It approaches the separation amount LO. In this way, the calculated stored oxygen desorption amount LS can be corrected to an appropriate state.
[0155]
The timing chart of FIG. 21 shows a case where a fuel cut has occurred. In the latter conventional example described above, when the fuel is cut (time t41), the calculated stored oxygen desorption amount is immediately set to zero. For this reason, when the fuel cut ends before the actual stored oxygen desorption amount LO does not become zero (time t43), the calculated stored oxygen desorption amount indicated by the two-dot chain line LB is the actual stored oxygen desorption amount LO. Will cause a large deviation.
[0156]
However, in the first embodiment, since the storage oxygen desorption amount existence area AC for fuel cut is set after the fuel cut has elapsed for a long time, the storage oxygen desorption amount existence area AC is stored as calculated in the storage oxygen desorption amount existence area AC. An oxygen desorption amount OSC is calculated. For this reason, it changes in substantially the same manner as the actual stored oxygen desorption amount LO.
[0157]
For example, even if there is a deviation from the actual stored oxygen desorption amount LO as shown by the solid line LS at the start of the fuel cut for some reason in the calculation of the first embodiment, the stored oxygen desorption amount exists at time t42. Area AC is set. As a result, it is determined that it is outside the upper limit (“NO” in S670), corrected as shown (S690), and approaches the actual stored oxygen desorption amount LO. In this way, the calculated stored oxygen desorption amount LS can be corrected to an appropriate state.
[0158]
(B). Furthermore, as shown in FIGS. 12 and 13, the storage oxygen desorption amount existing region is between the maximum storage oxygen desorption amount and the minimum storage oxygen desorption amount and between the maximum storage oxygen desorption amount and the minimum storage oxygen desorption amount. It is set as an area smaller than the area between the quantity.
[0159]
For this reason, as shown in FIGS. 17 to 21, the correction of the calculated stored oxygen desorption amount rapidly changes to an extreme value such as the maximum stored oxygen desorption amount or the minimum stored oxygen desorption amount. There is nothing.
[0160]
Since the correction to the extreme value is suppressed in this way, as shown in FIGS. 17 to 21, it becomes difficult to generate a state in which the error from the actual stored oxygen desorption amount is large after the correction, A state in which the calculated amount of stored oxygen desorption is inappropriate does not continue for a long time. Therefore, it is possible to correct the calculated stored oxygen desorption amount to an appropriate value before the emission is easily deteriorated, thereby further ensuring prevention of the emission deterioration.
[0161]
(C). As described above, the storage oxygen desorption amount existing region includes the temperature of the three-way catalyst 63, the presence or absence of fuel cut processing, and the downstream air-fuel ratio subA / F detected by the oxygen sensor 82 downstream of the three-way catalyst 63. Used.
[0162]
In the state where the fuel cut process is performed for a long time (“YES” in S610), the stored oxygen desorption amount existing region is determined from the map C considering that the supply of the oxygen amount to the three-way catalyst 63 is large. Can be set. Furthermore, by changing the range of the stored oxygen desorption amount existing region according to the catalyst temperature Tc at this time, an appropriate stored oxygen desorption amount existing region can be set.
[0163]
In a state where the fuel cut process is not performed for a long time (“NO” in S610), if the downstream air-fuel ratio subA / F is in a rich state, the storage oxygen desorption amount existing region considering the rich state is set. Can be set. Further, when the downstream air-fuel ratio subA / F is in the lean state, it is possible to set the storage oxygen desorption amount existing region in consideration of the lean state. Further, at this time, the range of the stored oxygen desorption amount existing region is changed according to the temperature. Thus, an appropriate storage oxygen desorption amount existence region can be set.
[0164]
Thus, the calculation of the stored oxygen desorption amount OSC can be made more appropriate, and the effects described in the above (a) and (b) can be made more remarkable.
(D). The oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst 63 deteriorates with time. For this reason, the degradation coefficient DK is calculated from the map of FIG. 15 using the count value TD counted up in step S440 (S652). Thus, the oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst 63 is estimated and reflected in the setting of the storage oxygen desorption amount existing region in the three-way catalyst 63 (S654, S656). Thus, an appropriate storage oxygen desorption amount existence region can be set. Therefore, the calculation of the stored oxygen desorption amount OSC can be made more appropriate, and the effects described in the above (a), (b), and (c) can be made more remarkable.
[0165]
[Embodiment 2]
In the first embodiment, in order to obtain the current maximum stored oxygen desorption amount OSCmax and the stored oxygen desorption amount existence region in consideration of the deterioration of the three-way catalyst 63, the cumulative use time of the three-way catalyst 63 by the count value TD. I was looking for.
[0166]
In the second embodiment, instead of the cumulative usage time of the three-way catalyst 63, the maximum storage oxygen amount is obtained by actual measurement in the deterioration coefficient DK learning process shown in the flowcharts of FIGS. The deterioration coefficient DK is calculated from the amount of oxygen.
[0167]
Therefore, in the second embodiment, the stored oxygen desorption amount calculation process of FIG. 22 is executed instead of the stored oxygen desorption amount calculation process of FIG. 8, and the stored oxygen desorption amount OSC correction process of FIG. 10 is executed. Instead, the stored oxygen desorption amount OSC correction process of FIG. 23 is executed. In the process of FIG. 22, only the process of step S440 in FIG. 8 is not performed, and in the process of FIG. 23, the process of step S652 in FIG. 10 is not performed. Therefore, the processing content of FIG. 22 is as described in the first embodiment except for step S440, and the processing content of FIG. 23 is as described in the first embodiment except for step S652. However, in FIG. 22 and FIG. 23, it shows by the step number which added 1000 to the step number used for the same process in FIG. 8 and FIG.
[0168]
Other configurations of the second embodiment are basically the same as those of the first embodiment unless otherwise described.
Here, the deterioration coefficient DK learning process shown in FIG. 24 will be described. This process is a process repeatedly executed at a period of time Δt. When this process is started, first, the catalyst temperature Tc is read into the work area of the RAM 50c (S1010).
[0169]
Next, the temperature region i is selected according to the catalyst temperature Tc (S1020). Here, it is assumed that the temperature region of the catalyst temperature Tc is divided and set as shown by a broken line in FIG. The temperature region i is selected by calculating to which temperature region the catalyst temperature Tc belongs.
[0170]
Next, it is determined whether or not the temperature region i obtained as described above is the same as the temperature region obtained in the previous control cycle (S1030). If they are not in the same temperature range (“NO” in S1030), then the deterioration coefficient learning execution flag XCATG is set to “OFF” (S1040), and the air-fuel ratio deviation integrated value SUMFC is cleared after fuel cut recovery (S1050). .
[0171]
After step S1050 or when it is determined that the temperature region i is the same as the previous time (“YES” in S1030), it is next determined whether or not the fuel cut execution flag Fca is “ON” for a long time. (S1060). Whether or not it is a long time may be determined, for example, by providing a reference time for determination and determining whether or not Fca = “ON” continues for the reference time or longer.
[0172]
If the fuel cut execution flag Fca is “ON” for a long time (“YES” in S1060), the deterioration coefficient learning execution flag XCATG is set to “ON” (S1070).
[0173]
After step S1070 or when the fuel cut execution flag Fca is “OFF” (“NO” in S1060), it is next determined whether or not the deterioration coefficient learning execution flag XCATG is “ON” (S1080). . If XCATG = “OFF” (“NO” in S1080), the deterioration coefficient DK learning process is temporarily terminated as it is.
[0174]
If XCATG = “ON” (“YES” in S1080), then an integration process (S1090) of the air-fuel ratio deviation integrated value SUMFC after return from fuel cut is executed. FIG. 25 shows the details of the air-fuel ratio deviation integrated value SUMFC integrated processing after the fuel cut is restored.
[0175]
When the air-fuel ratio deviation integrated value SUMFC integration process is started after the fuel cut is restored, it is first determined whether or not the upstream air-fuel ratio A / F is the stoichiometric air-fuel ratio (S1710). If the upstream air-fuel ratio A / F is the stoichiometric air-fuel ratio (“YES” in S1710), the integration process is exited as it is.
[0176]
If the upstream air-fuel ratio A / F is not the stoichiometric air-fuel ratio (“NO” in S1710), it is next determined whether or not the upstream air-fuel ratio A / F is lean (S1720). When the upstream air-fuel ratio A / F is lean (“YES” in S1720), the air-fuel ratio deviation integrated value SUMFC after return from fuel cut is calculated from the following equation 14 (S1730).
[0177]
[Expression 14]
SUMFC
← SUMFC- {KO2 · GA · (ΔA / F) / (A / F)} · Δt ... [Formula 14]
Here, SUMFC on the right side represents an air-fuel ratio deviation integrated value SUMFC after return from fuel cut in the previous control cycle. The meanings of the other symbols and the contents of the equations are as described in Equation 2 above.
[0178]
On the other hand, when it is determined in step S1720 that the upstream air-fuel ratio A / F is not lean, that is, rich (“NO” in S1720), the air-fuel ratio deviation integrated value SUMFC after return from fuel cut is calculated from the following equation 15. Calculated (S1740).
[0179]
[Expression 15]
SUMFC
← SUMFC- {KO2 · GA · k · (ΔA / F) / (A / F)} · Δt ... [Equation 15]
Here, the meanings of the symbols and the contents of the equations are as described in the equations 4 and 14.
[0180]
Thus, after the integration of the air-fuel ratio deviation integrated value SUMFC after fuel cut recovery (S1730, S1740) is executed, the integration process is exited.
Returning to FIG. 24, after step S1090, it is determined whether or not the downstream air-fuel ratio subA / F is rich (S1100). If subA / F is not rich (“NO” in S1100), the deterioration coefficient DK learning process is temporarily terminated as it is.
[0181]
If subA / F = rich (“YES” in S1100), it is considered that the stored oxygen amount of the three-way catalyst 63 is almost 0, that is, the stored oxygen desorption amount OSC is almost the maximum stored oxygen desorption amount OSCmax. For this reason, the post-fuel cut return air-fuel ratio deviation integrated value SUMFC obtained at this time can be regarded as an actually measured value of the maximum stored oxygen desorption amount OSCmax.
[0182]
Therefore, if “YES” is determined in step S1100, then, as shown in the following equation 16, the three-way catalyst shown in FIG. 26 based on the post-fuel cut return air-fuel ratio deviation integrated value SUMFC and the catalyst temperature Tc. A ratio with the maximum stored oxygen desorption amount G (Tc) obtained from the map of the maximum stored oxygen desorption amount 63 when not in use is set as the deterioration coefficient DK (i) of the temperature region i (S1110).
[0183]
[Expression 16]
DK (i) <-SUMFC / G (Tc) ... [Formula 16]
The value of DK (i) is stored in the backup RAM 50d as the deterioration coefficient of the temperature region i.
[0184]
Next, the deterioration coefficient learning execution flag XCATG is set to “OFF” (S1120), and the air-fuel ratio deviation integrated value SUMFC after fuel cut return is cleared (S1130). In this way, the deterioration coefficient DK learning process is once ended.
[0185]
The deterioration coefficient DK (i) for each temperature region i thus obtained is a temperature region corresponding to the catalyst temperature Tc instead of the deterioration factor DK in steps S1654 and S1656 of FIG. 23 and step S662 of FIG. A deterioration coefficient DK (i) of i is used. Note that a value of “1.0” as an initial value is used for the deterioration coefficient DK (i) in the temperature region i where learning of the deterioration coefficient DK is not completed.
[0186]
In the configuration of the second embodiment described above, the stored oxygen desorption amount OSC integration process in FIG. Steps S1670 to S1700 of FIG. 23 are processing as the stored oxygen desorption amount correcting means, and the deterioration coefficient DK learning processing of FIGS. 24 and 25 is the three-way catalyst adsorption capacity detecting means. It corresponds to the process.
[0187]
According to the second embodiment described above, the following effects can be obtained.
(I). The effects (a), (b) and (c) of the first embodiment are produced.
(B). The oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst 63 deteriorates with time, or the degree of deterioration varies depending on the temperature range. For this reason, in the second embodiment, the oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst 63 is detected by the deterioration coefficient DK learning process of FIGS. 24 and 25 and reflected in the setting of the storage oxygen desorption amount existing region in the three-way catalyst 63. ing.
[0188]
Thus, an appropriate storage oxygen desorption amount existence region can be set. Accordingly, the calculation of the stored oxygen desorption amount OSC can be made more appropriate, and the effect of the first embodiment can be made more remarkable.
[0189]
(C). Further, the detection of the oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst 63 starts when oxygen is saturated in the three-way catalyst 63. Then, the process ends when the downstream air-fuel ratio subA / F detected downstream of the three-way catalyst 63 becomes rich. Then, during this period, the three-way catalyst is obtained by calculating the post-fuel cut return air-fuel ratio deviation integrated value SUMFC, which is an integrated value of the excess and deficiency of the fuel concentration calculated based on the exhaust state flowing into the three-way catalyst 63. The oxygen adsorption capacity of 63 is detected.
[0190]
When the downstream air-fuel ratio subA / F becomes rich, it is considered that the amount of oxygen stored in the three-way catalyst 63 has become almost zero. For this reason, the air-fuel ratio deviation integrated value SUMFC after return from fuel cut indicates the maximum stored oxygen amount of the three-way catalyst 63. The level of the maximum stored oxygen amount represents the degree of oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst 63 at that time, that is, the degree of deterioration of the three-way catalyst.
[0191]
Therefore, the deterioration coefficient DK is obtained by using the detected air-fuel ratio deviation integrated value SUMFC detected after the fuel cut and the maximum stored oxygen desorption amount G (Tc) when the three-way catalyst 63 is not used. An appropriate storage oxygen desorption amount existence region can be set by the deterioration coefficient DK. For this reason, the calculation of the stored oxygen desorption amount OSC can be made more appropriate.
[0192]
(D). In the second embodiment, when the fuel cut process continues for a reference time or longer, the accumulation of the air-fuel ratio deviation integrated value SUMFC after the fuel cut return is started assuming that the oxygen is saturated in the three-way catalyst 63.
[0193]
When the fuel cut process continues for the reference time or longer in this way, it can be considered that oxygen is saturated in the three-way catalyst 63, and at this timing, the integrated air-fuel ratio deviation integrated value SUMFC after fuel cut recovery is integrated. It becomes possible to start.
[0194]
Thus, an appropriate storage oxygen desorption amount existence region can be set by using the oxygen adsorption ability of the three-way catalyst 63 detected by using the fuel cut. Therefore, even during operation of the engine 4, the deterioration state of the three-way catalyst 63 can be obtained, and the calculated stored oxygen desorption amount OSC can be corrected more appropriately.
[0195]
[Embodiment 3]
The third embodiment is different from the first embodiment in that the process shown in FIG. 27 is executed instead of steps S610 to S650 in the stored oxygen desorption amount OSC correction process shown in FIG. The processing after step S652 in FIG. 10 is the same. Other configurations are the same as those in the first embodiment unless otherwise specified.
[0196]
The process of FIG. 27 will be described. When the stored oxygen desorption amount OSC correction process is started, it is first determined whether or not the fuel cut execution flag Fca is “ON” for a long time (S2610). This determination process is the same as step S610 in FIG.
[0197]
If Fca = “ON” for a long time (“YES” in S2610), the map C use continuation flag Fcc is set to “ON” (S2612). Next, the storage oxygen desorption amount existence region upper limit value OSCUL and the storage oxygen desorption amount existence region lower limit value OSCDL are determined based on the catalyst temperature Tc from the map C shown in FIG. 13 stored in the ROM 50b. Calculate (S2630).
[0198]
On the other hand, if Fca is not “ON” for a long time including when Fca = “OFF” (“NO” in S2610), it is determined whether the downstream air-fuel ratio subA / F is rich (S2620). ). If subA / F = rich (“YES” in S2620), the map C use continuation flag Fcc is set to “OFF” (S2622). Next, the storage oxygen desorption amount existence region upper limit value OSCUL and the storage oxygen desorption amount existence region lower limit value OSCDL are determined based on the catalyst temperature Tc from the map A shown in FIG. 12 stored in the ROM 50b. Calculate (S2640).
[0199]
If subA / F = lean (“NO” in S2620), it is determined whether the map C use continuation flag Fcc is “OFF” (S2624). If Fcc = “ON” (“NO” in S2624), step S2630 described above is executed, and the stored oxygen desorption amount existence region upper limit value OSCUL and the stored oxygen desorption amount existence region lower limit value OSCDL are set. The map C is calculated based on the catalyst temperature Tc.
[0200]
If Fcc = “OFF” (“YES” in S2624), then the stored oxygen desorption amount existence region upper limit value OSCUL and the stored oxygen desorption amount existence region lower limit value OSCDL are stored before being stored in the ROM 50b. Calculation is made based on the catalyst temperature Tc from the map B shown in FIG. 12 (S2650).
[0201]
After any one of steps S2630 to S2650, the process proceeds to step S652 and subsequent steps shown in FIG.
Here, steps S2610 to S2650 in FIG. 27 and steps S654 and S656 in FIG. 10 correspond to the processing as the stored oxygen desorption amount existence region setting means.
[0202]
According to the third embodiment described above, the following effects can be obtained.
(I). The effect of the first embodiment occurs.
(B). Immediately after the fuel cut is completed, the actual increase in the stored oxygen desorption amount may be slower than expected. Accordingly, in response to such a case, it is determined that the map C use continuation flag Fcc is “ON” immediately after the end of the fuel cut processing. As long as Fcc = “ON” and the voltage signal Vz from the oxygen sensor 82 downstream of the three-way catalyst 63 continuously detects the lean state (“NO” in S2620 and “NO” in S2624). The stored oxygen desorption amount existence region is set using the map C (S2630). This makes it possible to more appropriately correct the calculated stored oxygen desorption amount.
[0203]
This effect will be described using a specific example. The timing chart shown in FIG. 28A shows the state of the stored oxygen desorption amount before and after the fuel cut. In such a state, the voltage signal Vz of the oxygen sensor 82 changes as shown in FIG. It is assumed that the fuel cut is completed at time t51. At this time, as shown by the solid line, the value of the stored oxygen desorption amount LS calculated in the third embodiment rises faster, resulting in a deviation from the actual stored oxygen desorption amount LO. To do.
[0204]
As described above, immediately after the fuel cut, as long as the voltage signal Vz of the oxygen sensor 82 continues to be in the lean state, the stored oxygen desorption amount existence region AC for the fuel cut is continuously set. For this reason, the calculated stored oxygen desorption amount LS reaches the upper limit of the storage oxygen desorption amount existence region AC at time t52 (“NO” in S670). The separation amount LS does not increase (S690). Therefore, the calculated stored oxygen desorption amount LS becomes a constant value until the rich stored oxygen desorption amount existence region AR is set after the voltage signal Vz is switched to the rich state.
[0205]
At time t53, when the voltage signal Vz is switched to the rich state and the rich stored oxygen desorption amount existing area AR is set, the calculated stored oxygen desorption amount LS becomes the stored oxygen desorption amount existing area. Step up to the lower limit of AR. The calculated value of the stored oxygen desorption amount LS at times t51 to t53 changes near the upper and lower sides of the actual stored oxygen desorption amount LO, and finally deviates greatly from the actual stored oxygen desorption amount LO. Does not occur. In this way, the calculated stored oxygen desorption amount LS can be corrected to an appropriate state.
[0206]
On the other hand, in the latter conventional example described above, after the voltage signal Vz exceeds 0.2 V, no appropriate correction is performed as shown by the two-dot chain line LB, and the actual stored oxygen desorption amount LO and The deviation is not corrected sufficiently.
[0207]
[Other embodiments]
In each of the above embodiments, the feedback control in which the stored oxygen desorption amount OSC of the three-way catalyst is the target stored oxygen desorption amount OSCTG is performed by correcting the fuel injection amount calculated by the air-fuel ratio feedback control. It was. In addition to this, feedback control of the stored oxygen desorption amount may be executed by correcting the target air-fuel ratio itself in the air-fuel ratio feedback control.
[0208]
In each of the above embodiments, the temperature of the three-way catalyst 63 is detected by the catalyst temperature sensor 67, but without using the catalyst temperature sensor 67, it depends on the engine load such as the intake air amount obtained from the air flow meter 68. The temperature of the three-way catalyst 63 may be estimated.
[0209]
In each of the above embodiments, the correction of the stored oxygen desorption amount OSC when the storage oxygen desorption amount existing region is out of the range is corrected to the upper and lower limit positions of the stored oxygen desorption amount existing region. In addition to this, the stored oxygen desorption amount existing region may be corrected further than the upper and lower limit positions. Further, outside the storage oxygen desorption amount existence region, it may be brought close to the storage oxygen desorption amount existence region.
[0210]
In each of the above embodiments, when the voltage signal Vz of the oxygen sensor 82 is lower than the voltage determination value VS, it is determined that the air-fuel ratio A / F on the downstream side of the three-way catalyst 63 is lean, and the oxygen sensor 82 When the voltage signal Vz is equal to or higher than the voltage determination value VS, it is determined that the air-fuel ratio on the downstream side of the three-way catalyst 63 is rich, and the stored oxygen desorption amount existence region is set correspondingly. In addition to this, by providing a plurality of voltage determination values for the voltage signal Vz of the oxygen sensor 82, determining three or more air-fuel ratio regions, and providing a stored oxygen desorption amount existing region corresponding to each air-fuel ratio region, Further, the stored oxygen desorption amount OSC may be corrected more precisely.
[0211]
The configuration of FIG. 27 of the third embodiment can be applied to the second embodiment by using instead of steps S1610 to S1650 of FIG. 23 of the second embodiment. The effect (b) described in (2) can be produced.
[0212]
Although the embodiments of the present invention have been described above, it should be noted that the embodiments of the present invention include the following forms (1) to (15). That is, the stored oxygen desorption amount is a value indicating the desorption amount of oxygen from the three-way catalyst in the maximum stored oxygen amount state, and is equivalent to “maximum stored oxygen amount−stored oxygen amount”. Even if the stored oxygen amount is used instead of the oxygen desorption amount, the same control is possible. From this, each embodiment mentioned above contains the following forms (1)-(15).
[0213]
(1). A three-way catalyst stored oxygen amount calculating device for calculating a stored oxygen amount in a three-way catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine,
A stored oxygen amount integrating means for integrating the stored oxygen amount in the three-way catalyst based on the exhaust state flowing into the three-way catalyst;
Between the maximum stored oxygen amount and the minimum stored oxygen amount in the three-way catalyst, the region is smaller than the region between the maximum stored oxygen amount and the minimum stored oxygen amount, depending on the operating state of the internal combustion engine. A storage oxygen amount existence region setting means for setting a storage oxygen amount existence region where the storage oxygen amount of the original catalyst is likely to be located;
When the stored oxygen amount integrated by the stored oxygen amount integrating unit is out of the stored oxygen amount existing region set by the stored oxygen amount existing region setting unit, the stored oxygen amount integrating unit A stored oxygen amount correcting means for correcting the accumulated stored oxygen amount so as to be close to the stored oxygen amount existing region or within the stored oxygen amount existing region;
A three-way catalyst stored oxygen amount calculating device.
[0214]
(2). The stored oxygen amount integrating means uses a three-way catalyst by using an intake air amount to the internal combustion engine and an air-fuel ratio detected upstream of the three-way catalyst as a state quantity representing an exhaust state flowing into the three-way catalyst. The three-way catalyst stored oxygen amount calculating device according to (1), wherein the amount of oxygen stored in the three-way catalyst is obtained by integrating the balance between the amount of oxygen adsorbed and the amount of desorption in the catalyst.
[0215]
(3). The stored oxygen amount existence region setting means sets the stored oxygen amount existence region corresponding to the air-fuel ratio by using the air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst as the state amount representing the operating state of the internal combustion engine. The three-way catalyst stored oxygen amount calculation device according to (1) or (2), wherein:
[0216]
(4). The stored oxygen amount existence region setting means uses the presence or absence of a fuel cut process to stop the fuel supply to the internal combustion engine during operation of the internal combustion engine as a state quantity representing the operation state of the internal combustion engine. The three-way catalyst stored oxygen amount calculation device according to (1) or (2), wherein a storage oxygen amount existence region corresponding to is set.
[0217]
(5). The storage oxygen amount existence region setting means detects whether or not there is a fuel cut process for stopping the fuel supply to the internal combustion engine during the operation of the internal combustion engine and a downstream of the three-way catalyst as a state quantity representing the operation state of the internal combustion engine. (1) or (2), wherein the storage oxygen amount existence region corresponding to the presence or absence of fuel cut processing and the air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst is set by using Three-way catalyst storage oxygen amount calculation device.
[0218]
(6). The stored oxygen amount existence region setting means uses the temperature of the three-way catalyst and the air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst as the state quantity representing the operating state of the internal combustion engine, thereby And a storage oxygen amount existence region corresponding to an air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst, wherein the three-way catalyst storage oxygen amount calculation device according to (1) or (2) is set.
[0219]
(7). The stored oxygen amount existence region setting means, as a state quantity indicating the operating state of the internal combustion engine, the temperature of the three-way catalyst and the presence or absence of a fuel cut process for stopping the fuel supply to the internal combustion engine during the operation of the internal combustion engine. The three-way catalyst stored oxygen amount calculation device according to (1) or (2), wherein the storage oxygen amount existence region corresponding to the temperature of the three-way catalyst and the presence or absence of the fuel cut processing is set.
[0220]
(8). The stored oxygen amount existence region setting means, as a state quantity representing the operating state of the internal combustion engine, the temperature of the three-way catalyst, the presence or absence of fuel cut processing to stop the fuel supply to the internal combustion engine during the operation of the internal combustion engine, By using the air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst, the temperature of the three-way catalyst, the presence or absence of fuel cut processing, and the storage oxygen amount existence region corresponding to the air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst are set. The three-way catalyst stored oxygen amount calculating device according to (1) or (2), wherein:
[0221]
(9). The storage oxygen amount existence region setting means is an air-fuel ratio in which the fuel concentration is lower than the stoichiometric air-fuel ratio downstream of the three-way catalyst immediately after the end of the fuel cut processing for stopping the fuel supply to the internal combustion engine during operation of the internal combustion engine. Is continued, the storage oxygen amount existence region corresponding to the presence of fuel cut processing is set, and the three-way catalyst storage oxygen described in (4), (5), (7) or (8) Quantity calculation device.
[0222]
(10). In addition to the configuration according to any one of (1) to (9),
A three-way catalyst adsorption capacity estimation means for estimating the oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst is provided.
The storage oxygen amount existence region setting means sets the storage oxygen amount existence region in the three-way catalyst according to the operating state of the internal combustion engine and the oxygen adsorption ability of the three-way catalyst estimated by the three-way catalyst adsorption ability estimation means. A three-way catalyst stored oxygen amount calculating device characterized by setting.
[0223]
(11). The three-way catalyst stored oxygen amount calculating device according to (10), wherein the three-way catalyst adsorption capacity estimating means estimates the oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst according to the accumulated usage time of the three-way catalyst.
[0224]
(12). In addition to the configuration according to any one of (1) to (9),
Equipped with a three-way catalyst adsorption capacity detection means for detecting the oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst,
The storage oxygen amount existence region setting means sets the storage oxygen amount existence region in the three-way catalyst according to the operating state of the internal combustion engine and the oxygen adsorption ability of the three-way catalyst detected by the three-way catalyst adsorption ability detection means. A three-way catalyst stored oxygen amount calculating device characterized by setting.
[0225]
(13). The three-way catalyst adsorption capacity detecting means is used from when oxygen is saturated in the three-way catalyst until when the air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst is in a state where the fuel concentration is higher than the stoichiometric air-fuel ratio. The oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst is detected according to the integrated value of the excess and deficiency of the fuel concentration calculated based on the exhaust state flowing into the three-way catalyst in (3). Catalyst storage oxygen amount calculation device.
[0226]
(14). The three-way catalyst adsorption capacity detecting means determines that the oxygen is saturated in the three-way catalyst when the fuel cut processing for stopping the fuel supply to the internal combustion engine during the operation of the internal combustion engine continues for a reference time or longer. 3. The three-way catalyst stored oxygen amount calculating device according to (13), wherein integration of excess / deficient amount of fuel concentration calculated based on an exhaust state flowing into the catalyst is started.
[0227]
(15). The three-way catalyst stored oxygen amount calculating device according to any one of (1) to (14), wherein the three-way catalyst stored oxygen amount calculated by the three-way catalyst stored oxygen amount calculating device is a target stored oxygen amount. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that controls an air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to a combustion chamber of the internal combustion engine so that
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a gasoline engine and an air-fuel ratio control apparatus as a first embodiment.
FIG. 2 is a block diagram of a control system in the first embodiment.
3 is an output explanatory diagram of an air-fuel ratio sensor and an oxygen sensor according to Embodiment 1. FIG.
FIG. 4 is a flowchart of a fuel injection amount control process in the first embodiment.
FIG. 5 is a flowchart of fuel cut processing in the first embodiment.
FIG. 6 is a configuration explanatory diagram of a map for calculating a stoichiometric air-fuel ratio basic fuel injection amount QBS in the first embodiment.
FIG. 7 is a flowchart of a high load increase calculation process in the first embodiment.
FIG. 8 is a flowchart of stored oxygen desorption amount calculation processing in the first embodiment.
FIG. 9 is a flowchart of stored oxygen desorption amount integration processing in the first embodiment.
FIG. 10 is a flowchart of stored oxygen desorption amount correction processing in the first embodiment.
FIG. 11 is a flowchart of a target stored oxygen desorption amount calculation process in the first embodiment.
FIG. 12 is a configuration explanatory diagram of a map A and a map B for setting a storage oxygen desorption amount existence region in the first embodiment.
FIG. 13 is a configuration explanatory diagram of a map C for setting a storage oxygen desorption amount existence region in the first embodiment.
FIG. 14 is a configuration explanatory diagram of a map for obtaining the maximum stored oxygen desorption amount G (Tc) based on the catalyst temperature Tc when the three-way catalyst is not used in the first embodiment.
FIG. 15 is an explanatory diagram of a map configuration for obtaining a deterioration coefficient DK based on a count value TD in the first embodiment.
FIG. 16 is a flowchart of stored oxygen desorption amount feedback coefficient KC calculation processing according to the first embodiment;
FIG. 17 is a timing chart for explaining the effect of the first embodiment;
FIG. 18 is a timing chart for explaining the effect of the first embodiment;
FIG. 19 is a timing chart for explaining the effect of the first embodiment;
FIG. 20 is a timing chart for explaining the effect of the first embodiment;
FIG. 21 is a timing chart for explaining the effect of the first embodiment;
FIG. 22 is a flowchart of stored oxygen desorption amount calculation processing according to the second embodiment.
FIG. 23 is a flowchart of stored oxygen desorption amount correction processing in the second embodiment.
FIG. 24 is a flowchart of a degradation coefficient learning process in the second embodiment.
FIG. 25 is a flowchart of an air-fuel ratio deviation integrated value integration process after return from fuel cut according to the second embodiment.
FIG. 26 is an explanatory diagram of a temperature region of the catalyst temperature Tc in the second embodiment.
27 is a flowchart of stored oxygen desorption amount correction processing in Embodiment 3. FIG.
FIG. 28 is a timing chart for explaining an effect of the third embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... Engine, 6 ... Cylinder block, 6a ... Cylinder head, 8-14 ... Cylinder, 16 ... Intake manifold, 18 ... Surge tank, 20 ... Intake passage, 22 ... Air cleaner, 24-30 ... Injector, 32 ... Throttle valve, 34 ... throttle motor, 36 ... throttle opening sensor, 38 ... accelerator pedal, 40 ... accelerator opening sensor, 50 ... ECU, 50a ... CPU, 50b ... ROM, 50c ... RAM, 50d ... backup RAM, 50e ... input circuit, 50f ... Output circuit, 50g ... Bidirectional bus, 60 ... Exhaust manifold, 62 ... Exhaust passage, 63 ... Three-way catalyst, 64 ... Catalytic converter, 66 ... Muffler, 67 ... Catalyst temperature sensor, 68 ... Air flow meter, 70-76 ... Ignition plug, 70a to 76a ... Ignition coil, 8 DESCRIPTION OF SYMBOLS 0 ... Air-fuel ratio sensor, 82 ... Oxygen sensor, 90 ... Revolution sensor, 92 ... Cylinder discrimination | determination sensor, 94 ... Water temperature sensor, 96 ... Shift position sensor, 97 ... Vehicle speed sensor

Claims (14)

内燃機関の排気通路に配置された三元触媒における貯蔵酸素脱離量を算出する三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置であって、
三元触媒に流入する排気状態に基づいて前記三元触媒における貯蔵酸素脱離量を積算する貯蔵酸素脱離量積算手段と、
三元触媒における最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間において、最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間の領域よりも小さい領域であってかつ三元触媒の貯蔵酸素脱離量が位置する可能性が高い貯蔵酸素脱離量存在領域を内燃機関の運転状態に応じて設定する貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段と、
前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量が前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段にて設定されている貯蔵酸素脱離量存在領域から外れている場合には、前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量の値を、前記貯蔵酸素脱離量存在領域に近づけるように、あるいは前記貯蔵酸素脱離量存在領域以内とるように修正する貯蔵酸素脱離量修正手段とを備え
前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態を表す状態量として、三元触媒の下流で検出される空燃比を用いることにより空燃比領域を判断し、該空燃比領域に対応する貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することを特徴とする三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置。
A three-way catalyst stored oxygen desorption amount calculating device for calculating a stored oxygen desorption amount in a three-way catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine,
Stored oxygen desorption amount integrating means for integrating the stored oxygen desorption amount in the three-way catalyst based on the exhaust state flowing into the three-way catalyst;
In between the maximum oxygen stored desorption amount and minimum storage oxygen desorption amount in the three-way catalyst, and (iii) A region smaller than the region between the maximum oxygen stored desorption amount and the minimum oxygen stored desorption amount A storage oxygen desorption amount existence region setting means for setting a storage oxygen desorption amount existence region where the storage oxygen desorption amount of the original catalyst is highly likely to be located according to the operating state of the internal combustion engine ;
When the stored oxygen desorption amount accumulated by the stored oxygen desorption amount integrating means is out of the stored oxygen desorption amount existing area set by the stored oxygen desorption amount existing area setting means, the value of the integrated shelf oxygen desorption amount in the storage of oxygen desorption amount integrating means, as close to the storage of oxygen desorption amount present area, or so that you and within said reservoir oxygen desorption amount existing region and a reservoir of oxygen desorption amount correction means for correcting,
The stored oxygen desorption amount existence region setting means determines an air-fuel ratio region by using an air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst as a state amount representing the operating state of the internal combustion engine, and enters the air-fuel ratio region. A three-way catalyst stored oxygen desorption amount calculating apparatus, wherein a corresponding storage oxygen desorption amount existence region is set .
内燃機関の排気通路に配置された三元触媒における貯蔵酸素脱離量を算出する三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置であって、
三元触媒に流入する排気状態に基づいて前記三元触媒における貯蔵酸素脱離量を積算する貯蔵酸素脱離量積算手段と、
三元触媒における最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間において、最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間の領域よりも小さい領域であってかつ三元触媒の貯蔵酸素脱離量が位置する可能性が高い貯蔵酸素脱離量存在領域を内燃機関の運転状態に応じて設定する貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段と、
前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量が前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段にて設定されている貯蔵酸素脱離量存在領域から外れている場合には、前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量の値を、前記貯蔵酸素脱離量存在領域に近づけるように、あるいは前記貯蔵酸素脱離量存在領域以内とするように修正する貯蔵酸素脱離量修正手段とを備え、
前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態を表す状態量として、内燃機関の運転中に内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット処理の有無を用いることにより、燃料カット処理有無に対応する貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することを特徴とする三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置。
A three-way catalyst stored oxygen desorption amount calculating device for calculating a stored oxygen desorption amount in a three-way catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine,
Stored oxygen desorption amount integrating means for integrating the stored oxygen desorption amount in the three-way catalyst based on the exhaust state flowing into the three-way catalyst;
A region between the maximum storage oxygen desorption amount and the minimum storage oxygen desorption amount in the three-way catalyst that is smaller than the region between the maximum storage oxygen desorption amount and the minimum storage oxygen desorption amount and is ternary A storage oxygen desorption amount existence region setting means for setting a storage oxygen desorption amount existence region where the storage oxygen desorption amount of the catalyst is highly likely to be located according to the operating state of the internal combustion engine;
When the stored oxygen desorption amount accumulated by the stored oxygen desorption amount integrating means is out of the stored oxygen desorption amount existing area set by the stored oxygen desorption amount existing area setting means, The stored oxygen desorption amount integrated by the stored oxygen desorption amount integrating means is corrected so as to be close to the stored oxygen desorption amount existing region or within the stored oxygen desorption amount existing region. A stored oxygen desorption amount correcting means,
The stored oxygen desorption amount existence region setting means uses a fuel cut process for stopping the fuel supply to the internal combustion engine during operation of the internal combustion engine as a state quantity indicating the operation state of the internal combustion engine, thereby A three-way catalyst stored oxygen desorption amount calculation device, wherein a storage oxygen desorption amount existence region corresponding to the presence or absence of processing is set .
内燃機関の排気通路に配置された三元触媒における貯蔵酸素脱離量を算出する三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置であって、
三元触媒に流入する排気状態に基づいて前記三元触媒における貯蔵酸素脱離量を積算する貯蔵酸素脱離量積算手段と、
三元触媒における最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間において、最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間の領域よりも小さい領域であってかつ三元触媒の貯蔵酸素脱離量が位置する可能性が高い貯蔵酸素脱離量存在領域を内燃機関の運転状態に応じて設定する貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段と、
前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量が前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段にて設定されている貯蔵酸素脱離量存在領域から外れている場合には、前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量の値を、前記貯蔵酸素脱離量存在領域に近づけるように、あるいは前記貯蔵酸素脱離量存在領域以内とするように修正する貯蔵酸素脱離量修正手段とを備え、
前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態を表す状態量として、内燃機関の運転中に内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット処理の有無と、三元触媒の 下流で検出される空燃比とを用いることにより、燃料カット処理有無および三元触媒の下流で検出される空燃比に対応する貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することを特徴とする三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置。
A three-way catalyst stored oxygen desorption amount calculating device for calculating a stored oxygen desorption amount in a three-way catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine,
Stored oxygen desorption amount integrating means for integrating the stored oxygen desorption amount in the three-way catalyst based on the exhaust state flowing into the three-way catalyst;
A region between the maximum storage oxygen desorption amount and the minimum storage oxygen desorption amount in the three-way catalyst that is smaller than the region between the maximum storage oxygen desorption amount and the minimum storage oxygen desorption amount and is ternary A storage oxygen desorption amount existence region setting means for setting a storage oxygen desorption amount existence region where the storage oxygen desorption amount of the catalyst is highly likely to be located according to the operating state of the internal combustion engine;
When the stored oxygen desorption amount accumulated by the stored oxygen desorption amount integrating means is out of the stored oxygen desorption amount existing area set by the stored oxygen desorption amount existing area setting means, The stored oxygen desorption amount integrated by the stored oxygen desorption amount integrating means is corrected so as to be close to the stored oxygen desorption amount existing region or within the stored oxygen desorption amount existing region. A stored oxygen desorption amount correcting means,
The stored oxygen desorption amount existence region setting means includes, as state quantities representing the operation state of the internal combustion engine, presence or absence of a fuel cut process for stopping fuel supply to the internal combustion engine during operation of the internal combustion engine, and downstream of the three-way catalyst. The three-way catalyst storage is characterized in that, by using the air-fuel ratio detected in step 3, the storage oxygen desorption amount existence region corresponding to the presence or absence of fuel cut processing and the air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst is set. Oxygen desorption amount calculation device.
内燃機関の排気通路に配置された三元触媒における貯蔵酸素脱離量を算出する三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置であって、
三元触媒に流入する排気状態に基づいて前記三元触媒における貯蔵酸素脱離量を積算する貯蔵酸素脱離量積算手段と、
三元触媒における最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間において、最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間の領域よりも小さい領域であってかつ三元触媒の貯蔵酸素脱離量が位置する可能性が高い貯蔵酸素脱離量存在領域を内燃機関の運転状態に応じて設定する貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段と、
前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量が前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段にて設定されている貯蔵酸素脱離量存在領域から外れている場合には、前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量の値を、前記貯蔵酸素脱離量存在領域に近づけるように、あるいは前記貯蔵酸素脱離量存在領域以内とするように修正する貯蔵酸素脱離量修正手段とを備え、
前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態を表す状態量として、三元触媒の温度を用いるとともに、三元触媒の下流で検出される空燃比を用いることにより空燃比領域を判断し、三元触媒の温度および前記空燃比領域に対応する貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することを特徴とする三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置。
A three-way catalyst stored oxygen desorption amount calculating device for calculating a stored oxygen desorption amount in a three-way catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine,
Stored oxygen desorption amount integrating means for integrating the stored oxygen desorption amount in the three-way catalyst based on the exhaust state flowing into the three-way catalyst;
A region between the maximum storage oxygen desorption amount and the minimum storage oxygen desorption amount in the three-way catalyst that is smaller than the region between the maximum storage oxygen desorption amount and the minimum storage oxygen desorption amount and is ternary A storage oxygen desorption amount existence region setting means for setting a storage oxygen desorption amount existence region where the storage oxygen desorption amount of the catalyst is highly likely to be located according to the operating state of the internal combustion engine;
When the stored oxygen desorption amount accumulated by the stored oxygen desorption amount integrating means is out of the stored oxygen desorption amount existing area set by the stored oxygen desorption amount existing area setting means, The stored oxygen desorption amount integrated by the stored oxygen desorption amount integrating means is corrected so as to be close to the stored oxygen desorption amount existing region or within the stored oxygen desorption amount existing region. A stored oxygen desorption amount correcting means,
The stored oxygen desorption amount existence region setting means uses the temperature of the three-way catalyst as the state amount representing the operating state of the internal combustion engine, and uses the air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst, thereby The three-way catalyst stored oxygen desorption amount calculating device is characterized in that the temperature of the three-way catalyst and the stored oxygen desorption amount existing region corresponding to the air-fuel ratio region are set .
内燃機関の排気通路に配置された三元触媒における貯蔵酸素脱離量を算出する三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置であって、
三元触媒に流入する排気状態に基づいて前記三元触媒における貯蔵酸素脱離量を積算する貯蔵酸素脱離量積算手段と、
三元触媒における最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間において、最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間の領域よりも小さい領域であってかつ三元触媒の貯蔵酸素脱離量が位置する可能性が高い貯蔵酸素脱離量存在領域を内燃機関の運転状態に応じて設定する貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段と、
前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量が前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段にて設定されている貯蔵酸素脱離量存在領域から外れている場合には、前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量の値を、前記貯蔵酸素脱離量存在領域に近づけるように、あるいは前記貯蔵酸素脱離量存在領域以内とするように修正する貯蔵酸素脱離量修正手段とを備え、
前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態を表す状態量として、三元触媒の温度と、内燃機関の運転中に内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット処理の有無とを用いることにより、三元触媒の温度および燃料カット処理有無に対応する貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することを特徴とする三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置。
A three-way catalyst stored oxygen desorption amount calculating device for calculating a stored oxygen desorption amount in a three-way catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine,
Stored oxygen desorption amount integrating means for integrating the stored oxygen desorption amount in the three-way catalyst based on the exhaust state flowing into the three-way catalyst;
A region between the maximum storage oxygen desorption amount and the minimum storage oxygen desorption amount in the three-way catalyst that is smaller than the region between the maximum storage oxygen desorption amount and the minimum storage oxygen desorption amount and is ternary A storage oxygen desorption amount existence region setting means for setting a storage oxygen desorption amount existence region where the storage oxygen desorption amount of the catalyst is highly likely to be located according to the operating state of the internal combustion engine;
When the stored oxygen desorption amount accumulated by the stored oxygen desorption amount integrating means is out of the stored oxygen desorption amount existing area set by the stored oxygen desorption amount existing area setting means, The stored oxygen desorption amount integrated by the stored oxygen desorption amount integrating means is corrected so as to be close to the stored oxygen desorption amount existing region or within the stored oxygen desorption amount existing region. A stored oxygen desorption amount correcting means,
The stored oxygen desorption amount existence region setting means includes a temperature of the three-way catalyst as a state quantity indicating an operation state of the internal combustion engine, and presence / absence of fuel cut processing for stopping fuel supply to the internal combustion engine during operation of the internal combustion engine Is used to set the storage oxygen desorption amount existence region corresponding to the temperature of the three-way catalyst and the presence or absence of fuel cut processing .
内燃機関の排気通路に配置された三元触媒における貯蔵酸素脱離量を算出する三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置であって、
三元触媒に流入する排気状態に基づいて前記三元触媒における貯蔵酸素脱離量を積算する貯蔵酸素脱離量積算手段と、
三元触媒における最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間において、最大貯蔵酸素脱離量と最小貯蔵酸素脱離量との間の領域よりも小さい領域であってかつ三元触媒の貯蔵酸素脱離量が位置する可能性が高い貯蔵酸素脱離量存在領域を内燃機関の運転状態に応じて設定する貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段と、
前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量が前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段にて設定されている貯蔵酸素脱離量存在領域から外れている場合には、前記貯蔵酸素脱離量積算手段にて積算された貯蔵酸素脱離量の値を、前記貯蔵酸素脱離量存在領域に近づけるように、あるいは前記貯蔵酸素脱離量存在領域以内とするように修正する貯蔵酸素脱離量修正手段とを備え、
前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態を表す状態量として、三元触媒の温度と、内燃機関の運転中に内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット処理の有無と、三元触媒の下流で検出される空燃比とを用いることにより、三元触媒の温度、燃料カット処理有無および三元触媒の下流で検出される空燃比に対応する貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することを特徴とする三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置。
A three-way catalyst stored oxygen desorption amount calculating device for calculating a stored oxygen desorption amount in a three-way catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine,
Stored oxygen desorption amount integrating means for integrating the stored oxygen desorption amount in the three-way catalyst based on the exhaust state flowing into the three-way catalyst;
A region between the maximum storage oxygen desorption amount and the minimum storage oxygen desorption amount in the three-way catalyst that is smaller than the region between the maximum storage oxygen desorption amount and the minimum storage oxygen desorption amount and is ternary A storage oxygen desorption amount existence region setting means for setting a storage oxygen desorption amount existence region where the storage oxygen desorption amount of the catalyst is highly likely to be located according to the operating state of the internal combustion engine;
When the stored oxygen desorption amount accumulated by the stored oxygen desorption amount integrating means is out of the stored oxygen desorption amount existing area set by the stored oxygen desorption amount existing area setting means, The stored oxygen desorption amount integrated by the stored oxygen desorption amount integrating means is corrected so as to be close to the stored oxygen desorption amount existing region or within the stored oxygen desorption amount existing region. A stored oxygen desorption amount correcting means,
The stored oxygen desorption amount existence region setting means includes a temperature of the three-way catalyst as a state quantity indicating an operation state of the internal combustion engine, and presence / absence of fuel cut processing for stopping fuel supply to the internal combustion engine during operation of the internal combustion engine And the air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst, the temperature of the three-way catalyst, the presence or absence of fuel cut processing, and the presence of stored oxygen desorption amount corresponding to the air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst A three-way catalyst storage oxygen desorption amount calculation device characterized by setting a region .
前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段は、内燃機関の運転中に内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット処理の終了直後において、三元触媒の下流において理論空燃比よりも燃料濃度が低い空燃比が継続している場合は、燃料カット処理有りに対応する貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することを特徴とする請求項2、3、5または6記載の三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置。 The stored oxygen desorption amount existence region setting means has a fuel concentration lower than the stoichiometric air-fuel ratio downstream of the three-way catalyst immediately after the end of the fuel cut processing for stopping the fuel supply to the internal combustion engine during operation of the internal combustion engine. The three-way catalyst storage oxygen desorption according to claim 2, 3, 5, or 6, wherein when the air-fuel ratio continues, a storage oxygen desorption amount existence region corresponding to the presence of fuel cut processing is set. Quantity calculation device. 請求項1〜7のいずれか記載の構成に加えて、
三元触媒の酸素吸着能力を推定する三元触媒吸着能力推定手段を備え、
前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態および前記三元触媒吸着能力推定手段にて推定された三元触媒の酸素吸着能力に応じて、三元触媒における貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することを特徴とする三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置。
In addition to the structure according to any one of claims 1 to 7,
A three-way catalyst adsorption capacity estimating means for estimating the oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst is provided.
The storage oxygen desorption amount existence region setting means is configured to store the stored oxygen desorption in the three-way catalyst according to the operating state of the internal combustion engine and the oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst estimated by the three-way catalyst adsorption capacity estimation means. A three-way catalyst storage oxygen desorption amount calculation device , characterized in that a quantity existence region is set .
前記三元触媒吸着能力推定手段は、三元触媒の累積使用時間に応じて、三元触媒の酸素吸着能力を推定することを特徴とする請求項8記載の三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置。 9. The three-way catalyst storage oxygen desorption amount calculation according to claim 8, wherein the three-way catalyst adsorption capacity estimation means estimates the oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst according to the accumulated usage time of the three-way catalyst. apparatus. 請求項1〜7のいずれか記載の構成に加えて、
三元触媒の酸素吸着能力を検出する三元触媒吸着能力検出手段を備え、
前記貯蔵酸素脱離量存在領域設定手段は、内燃機関の運転状態および前記三元触媒吸着能力検出手段にて検出された三元触媒の酸素吸着能力に応じて、三元触媒における貯蔵酸素脱離量存在領域を設定することを特徴とする三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置。
In addition to the structure according to any one of claims 1 to 7,
Equipped with a three-way catalyst adsorption capacity detection means for detecting the oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst,
The storage oxygen desorption amount existence region setting means is configured to store the stored oxygen desorption in the three-way catalyst according to the operating state of the internal combustion engine and the oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst detected by the three-way catalyst adsorption capacity detection means. A three-way catalyst storage oxygen desorption amount calculation device , characterized in that a quantity existence region is set .
前記三元触媒吸着能力検出手段は、三元触媒において酸素が飽和状態である時から、三元触媒の下流で検出される空燃比が理論空燃比よりも燃料濃度が濃い状態になった時までにおける三元触媒に流入する排気状態に基づいて算出される燃料濃度の過不足量の積算値に応じて、三元触媒の酸素吸着能力を検出することを特徴とする請求項10記載の三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置。 The three-way catalyst adsorption capacity detecting means is used from when oxygen is saturated in the three-way catalyst until when the fuel concentration of the air-fuel ratio detected downstream of the three-way catalyst is higher than the stoichiometric air-fuel ratio. 11. The three-way catalyst according to claim 10, wherein the oxygen adsorption capacity of the three-way catalyst is detected according to an integrated value of an excess / deficiency amount of the fuel concentration calculated based on an exhaust state flowing into the three-way catalyst. Catalyst storage oxygen desorption amount calculation device. 前記三元触媒吸着能力検出手段は、内燃機関の運転中に内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット処理が基準時間以上継続した場合に、三元触媒において酸素が飽和状態であるとして三元触媒に流入する排気状態に基づいて算出される燃料濃度の過不足量の積算を開始することを特徴とする請求項11記載の三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置。 The three-way catalyst adsorption capacity detecting means determines that the oxygen is saturated in the three-way catalyst when the fuel cut processing for stopping the fuel supply to the internal combustion engine during the operation of the internal combustion engine continues for a reference time or longer. 12. The three-way catalyst storage oxygen desorption amount calculation device according to claim 11, wherein integration of fuel concentration excess / deficiency calculated based on an exhaust state flowing into the catalyst is started . 前記貯蔵酸素脱離量積算手段は、三元触媒に流入する排気状態を表す状態量として、内燃機関への吸入空気量と三元触媒の上流で検出される空燃比とを用いることにより、三元触媒での酸素の吸着量と離脱量との収支を積算して三元触媒における貯蔵酸素脱離量を求めることを特徴とする請求項1〜12のいずれか記載の三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置。 The stored oxygen desorption amount integrating means uses a quantity of intake air to the internal combustion engine and an air-fuel ratio detected upstream of the three-way catalyst as a state quantity that represents the exhaust state flowing into the three-way catalyst. The three-way catalyst storage oxygen desorption according to any one of claims 1 to 12, wherein a storage oxygen desorption amount in the three-way catalyst is obtained by integrating a balance between an oxygen adsorption amount and a desorption amount in the two-way catalyst. Separation amount calculation device. 請求項1〜13のいずれか記載の三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置を備え、該三元触媒貯蔵酸素脱離量算出装置にて算出される三元触媒の貯蔵酸素脱離量が、目標貯蔵酸素脱離量となるように、内燃機関の燃焼室に供給される混合気の空燃比を制御することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。The three-way catalyst stored oxygen desorption amount calculation device according to any one of claims 1 to 13, wherein the three-way catalyst storage oxygen desorption amount calculation device calculated by the three-way catalyst storage oxygen desorption amount calculation device, An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, wherein the air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to a combustion chamber of the internal combustion engine is controlled so as to achieve a target stored oxygen desorption amount.
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