JP3731426B2 - Engine exhaust purification system - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三元触媒を備えたエンジンの排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と解決すべき課題】
三元触媒に吸収されている酸素量（以下、「酸素ストレージ量」）をエンジンの吸入空気量と触媒に流入する排気の空燃比に基づき推定演算し、触媒の酸素ストレージ量が一定となるようにエンジンの空燃比制御を行う技術が知られている（特開平9-228873号）。
【０００３】
三元触媒のＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣの転換効率を最大に維持するためには触媒雰囲気を理論空燃比にする必要があるが、触媒の酸素ストレージ量を一定に保っておくことで、触媒に流入する排気がリーン側にずれているときは排気中の酸素が触媒に吸収され、リッチ側にずれているときは触媒に吸収されている酸素が放出されるので、触媒雰囲気を実質的に理論空燃比に保つことができる。
【０００４】
ところで、より厳しい排気エミッション性能の要求に応えるために上記三元触媒の下流側に第２の三元触媒を配置することが有効である。しかしながら、このような構成とした場合、第２の触媒の酸素ストレージ量に過不足が生じて排気エミッション性能が低下するという問題を生じる。具体的には、第２の触媒の酸素ストレージ量は、これが不足するとＨＣ、ＣＯの排出量が増大し、過剰になるとＮＯｘが増大する傾向となる。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決し、上下流に配置した複数の触媒の転換効率を常に高く保てるようにしたエンジンの排気浄化装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、エンジン排気管に設けられた第１の触媒と、前記第１の触媒に流入する排気の特性を検出する排気特性検出手段と、前記第１の触媒の下流側に設けられた第２の触媒と、前記第２の触媒から流出する排気の特性を検出する排気特性検出手段と、前記第１の触媒に流入する排気の排気特性を用いて、第１の触媒の酸素ストレージ量を演算する酸素ストレージ量演算手段と、前記演算された酸素ストレージ量に基づき、前記第１の触媒の酸素ストレージ量が目標量となるようにエンジンの空燃比を制御する空燃比制御手段とを備え、かつ前記空燃比制御手段は、前記酸素ストレージ量の目標量を、前記第２の触媒から流出する排気の排気特性がリーン状態を示したときは減少し、リッチ状態を示したときは増大するように構成した。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明の酸素ストレージ量演算手段を、触媒の酸素ストレージ量を吸収速度が速い高速成分と吸収速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けて、酸素吸収時は高速成分の酸素ストレージ量が最大量に到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を吸収すると共に、酸素放出時は高速成分の酸素ストレージ量が最小量に到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を放出するものとして演算するように構成した。
【０００８】
第３の発明は、第２の発明の空燃比制御手段を、前記第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分が目標量となるようにエンジンの空燃比を制御し、この高速成分の目標量を、前記第２の触媒から流出する排気の排気特性がリーン状態を示したときは減少し、リッチ状態を示したときは増大するように構成した。
【０００９】
第４の発明は、第２または第３の発明において、第１の触媒から流出する排気の排気特性を前記第２の触媒の上流側で検出する排気特性検出手段を備え、酸素ストレージ量演算手段を、前記第１の触媒に流入する排気の排気特性と前記第１の触媒から流出する排気の排気特性を用いて、第１の触媒の酸素ストレージ量を演算するように構成した。
【００１０】
第５の発明は、第４の発明の酸素ストレージ量演算手段を、前記第１の触媒から流出する排気の排気特性がリッチになった時点で高速成分および低速成分をそれらの最小量にリセットするように構成した。
【００１１】
請求項６の発明は、第４または第５の発明の酸素ストレージ量演算手段を、前記第１の触媒から流出する排気の排気特性がリーンになった時点で高速成分をその最大量にリセットするように構成した。
【００１２】
第７の発明は、エンジン排気管に設けられた第１の触媒と、前記第１の触媒に流入する排気の特性を検出する排気特性検出手段と、前記第１の触媒の下流側に設けられた第２の触媒と、前記第２の触媒から流出する排気の特性を検出する排気特性検出手段と、前記第１の触媒に流入する排気の排気特性を用いて、第１の触媒の酸素ストレージ量を演算する酸素ストレージ量演算手段と、前記演算された酸素ストレージ量に基づき、前記第１の触媒の酸素ストレージ量が目標量となるようにエンジンの空燃比を制御する空燃比制御手段とを備え、かつ前記空燃比制御手段は、前記第２の触媒から流出する排気の排気特性がリーン状態を示しかつ第１の触媒の酸素ストレージ量が目標量よりも大であるとき、または前記第２の触媒から流出する排気の排気特性がリッチ状態を示しかつ第１の触媒の酸素ストレージ量が目標量よりも小であるとき、目標量への収束速度を高くするように構成した。
【００１３】
第８の発明は、第７の発明の酸素ストレージ量演算手段を、触媒の酸素ストレージ量を吸収速度が速い高速成分と吸収速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けて、酸素吸収時は高速成分の酸素ストレージ量が最大量に到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を吸収すると共に、酸素放出時は高速成分の酸素ストレージ量が最小量に到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を放出するものとして演算するように構成した。
【００１４】
第９の発明は、第８の発明の空燃比制御手段を、前記第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分が目標量となるようにエンジンの空燃比を制御し、第２の触媒から流出する排気の排気特性がリーン状態を示しかつ第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分が目標量よりも大であるとき、または第２の触媒から流出する排気の排気特性がリッチ状態を示しかつ第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分が目標量よりも小であるとき、第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分の目標量への収束速度を高くするように構成した。
【００１５】
第１０の発明は、エンジン排気管に設けられた第１の触媒と、前記第１の触媒に流入する排気の特性を検出する第１の排気特性検出手段と、前記第１の触媒から流出する排気の特性を検出する第２の排気特性検出手段と、前記第１の触媒の下流側に設けられた第２の触媒と、前記第２の触媒から流出する排気の特性を検出する第３の排気特性検出手段と、前記検出された第１の排気特性を用いて、第１の触媒の酸素ストレージ量を演算する酸素ストレージ量演算手段と、前記演算された酸素ストレージ量に基づき、前記第１の触媒の酸素ストレージ量が目標量となるようにエンジンの空燃比を制御する空燃比制御手段とを備え、かつ前記空燃比制御手段は、前記第２と第３の排気特性検出手段が、共にリーン状態を検出したときには第１の触媒の酸素ストレージ量を最大量にリセットし、または共にリッチ状態を検出したときには第１の触媒の酸素ストレージ量を最小量にリセットするように構成した。
【００１６】
第１１の発明は、第１０の発明の空燃比制御手段を、前記第２と第３の排気特性検出手段が、共にリーン状態を検出したときには第１の触媒の酸素ストレージ量を最大量にリセットしかつエンジンの空燃比のリッチ側への制御利得を大きくし、または共にリッチ状態を検出したときには第１の触媒の酸素ストレージ量を最小量にリセットしかつエンジンの空燃比のリーン側への制御利得を大きくするように構成した。
【００１７】
第１２の発明は、第１０または第１１の発明の酸素ストレージ量演算手段を、触媒の酸素ストレージ量を吸収速度が速い高速成分と吸収速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けて、酸素吸収時は高速成分の酸素ストレージ量が最大量に到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を吸収すると共に、酸素放出時は高速成分の酸素ストレージ量が最小量に到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を放出するものとして演算するように構成した。
【００１８】
第１３の発明は、第１０または第１１の発明の酸素ストレージ量演算手段を、触媒の酸素ストレージ量を吸収速度が速い高速成分と吸収速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けて、酸素吸収時は高速成分の酸素ストレージ量が最大量に到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を吸収すると共に、酸素放出時は高速成分の酸素ストレージ量が最小量に到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を放出するものとして演算し、空燃比制御手段を、第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分が目標量となるようにエンジンの空燃比を制御するように構成した。
【００１９】
第１４の発明は、第１３の発明の空燃比制御手段を、前記第２と第３の排気特性検出手段が、共にリーン状態を検出したときには第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分をその最大量にリセットし、または共にリッチ状態を検出したときには第１の触媒の高速成分および低速成分をそれぞれ最小量にリセットするように構成した。
【００２０】
第１５の発明は、エンジン排気管に設けられた第１の触媒と、前記第１の触媒に流入する排気の特性を検出する排気特性検出手段と、前記第１の触媒の下流側に設けられた第２の触媒と、前記検出された排気特性を用いて、第１の触媒の酸素ストレージ量を演算する酸素ストレージ量演算手段と、前記演算された酸素ストレージ量に基づき、前記第１の触媒の酸素ストレージ量が目標量となるようにエンジンの空燃比を制御する空燃比制御手段とを備え、かつ前記空燃比制御手段は、前記第１の触媒の目標酸素ストレージ量を、第１の触媒からのオーバフロー分の酸素量が大であるほど小さく、第１の触媒からのオーバフロー分の酸素量が小であるほど大きく設定するように構成した。
【００２１】
第１６の発明は、第１５の発明において、酸素ストレージ量演算手段を、触媒の酸素ストレージ量を吸収速度が速い高速成分と吸収速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けて、酸素吸収時は高速成分の酸素ストレージ量が最大量に到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を吸収すると共に、酸素放出時は高速成分の酸素ストレージ量が最小量に到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を放出するものとして演算し、空燃比制御手段を、第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分が目標量となるようにエンジンの空燃比を制御するように構成した。
【００２２】
第１７の発明は、第１６の発明の空燃比制御手段を、第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分の目標量を、第１の触媒からのオーバーフロー分の酸素量が大であるほど小さく、第１の触媒からのオーバーフロー分の酸素量が小であるほど大きく設定するように構成した。
【００２３】
第１８の発明は、エンジン排気管に設けられた第１の触媒と、前記第１の触媒に流入する排気の特性を検出する排気特性検出手段と、前記第１の触媒の下流側に設けられた第２の触媒と、前記検出された排気特性を用いて、第１の触媒の酸素ストレージ量を演算する酸素ストレージ量演算手段と、前記演算された酸素ストレージ量に基づき、前記第１の触媒の酸素ストレージ量が目標量となるようにエンジンの空燃比を制御する空燃比制御手段とを備え、かつ前記空燃比制御手段は、第１の触媒からのオーバーフロー分の酸素量が基準値よりも大であるときは目標空燃比を所定のリッチ空燃比にクランプし、基準値よりも小であるときは目標空燃比を所定のリーン空燃比にクランプするように構成した。
【００２４】
第１９の発明は、第１８の発明の酸素ストレージ量演算手段を、触媒の酸素ストレージ量を吸収放出速度が速い高速成分と吸収放出速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けて、酸素吸収時は高速成分の酸素ストレージ量が最大量に到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を吸収すると共に、酸素放出時は高速成分の酸素ストレージ量が最小量に到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を放出するものとして演算するように構成した。
前記第２、第８、第１２、第１３、第１６、第１８の発明において、前記最大量を、高速成分の最大酸素ストレージ量として、高速成分の酸素ストレージ量が最大酸素ストレージ量に到達後に、低速成分が酸素を吸収するものとして演算することができる。
また、前記第２、第８、第１２、第１３、第１６、第１８の発明において、前記最小量を、高速成分の酸素ストレージ量と低速成分の酸素ストレージ量との比が所定値になる高速成分の酸素ストレージ量として、高速成分の酸素ストレージ量が、前記所定比になる酸素ストレージ量に到達後に、高速成分の酸素ストレージ量と低速成分の酸素ストレージ量とが前記所定比を保ちながら高速成分と低速成分とが酸素を放出するものとして演算することができる。
【００２５】
【作用・効果】
上記各発明において、第１の触媒に流入する排気の特性（例えば、排気空燃比）に基づき第１の触媒の酸素ストレージ量が推定演算される。そして演算された酸素ストレージ量に基づき第１の触媒の酸素ストレージ量が目標量（例えば最大酸素ストレージ量の２分の１）となるようにエンジンの目標空燃比が演算され、エンジンの空燃比制御が行われる。
【００２６】
これに加えて第１の発明では、第２の触媒から流出する排気の排気特性がリーン状態であることを検出したときは、前記酸素ストレージ量の目標量を減少する。これにより、空燃比はそれまでよりもリッチ方向に制御されることになるため、第２の触媒のリーン状態が解消される。また、第２の触媒から流出する排気の排気特性がリッチ状態であることを検出したときは、前記酸素ストレージ量の目標量を減少する。これにより、空燃比はそれまでよりもリーン方向に制御されることになるため、第２の触媒のリッチ状態が解消される。このようにして第２の触媒内の雰囲気がリーンまたはリッチに偏るのが防止されることから、その転換効率を高く維持することができる。
【００２７】
ここで、触媒のストレージ特性は、触媒の貴金属に高速で吸収／放出される特性と、触媒のセリア等の酸素ストレージ材に低速で吸収／放出される特性とに分かれるが、第２の発明によれば、触媒の酸素ストレージ量が実際の特性に合わせて高速成分と低速成分とに分けて演算されるので、酸素ストレージ量をより正確に演算することができる。
【００２８】
また、触媒の転換効率を高く保のに寄与するのは主として吸収／放出速度が速い高速成分と考えられるが、第３の発明によれば、第１の触媒酸素ストレージ量のうち高速成分が目標量となるようにエンジンの空燃比を制御すると共に、高速成分の目標量を第２の触媒から流出する排気の排気特性がリーン状態を示したときは減少し、リッチ状態を示したときは増大するようにしたので、第２の触媒も含めて転換効率を高く保つことができる。
【００２９】
さらに、第４の発明によれば、酸素ストレージ量演算手段を、第１の触媒に流入する排気の排気特性に加えて、第１の触媒から流出する排気の排気特性を用いて、第１の触媒の酸素ストレージ量を演算しており、特に第５、第６の発明によると、第１の触媒から流出する排気の排気特性がリッチあるいはリーンになった時点で、高速成分あるいは低速成分のリセットが行われ、それまでに蓄積された演算誤差を解消することができるので、酸素ストレージ量の演算精度を一層高めることができる。
【００３０】
第７の発明では、前記第２の触媒から流出する排気の排気特性がリーン状態を示しかつ第１の触媒の酸素ストレージ量が目標量よりも大であるとき、または第２の触媒から流出する排気の排気特性がリッチ状態を示しかつ第１の触媒の酸素ストレージ量が目標量よりも小であるとき、目標量への収束速度を高くする。すなわち、第１、第２の各触媒が全体にリーン傾向である場合には目標量へ向かってのリッチ方向への制御が速やかに行われ、触媒雰囲気がリーン方向に偏った状態で転換効率の悪化を抑制できる。また、第１、第２の各触媒が全体にリッチ傾向である場合には目標量へ向かってのリーン方向への制御が速やかに行われ、触媒雰囲気がリッチ方向に偏った状態で転換効率の悪化を抑制できる。なお、目標量への収束を早めるには、例えばＰＩ制御による空燃比制御では比例制御定数または積分制御定数を増大する。あるいは、目標空燃比の制御幅を運転性や燃費の観点から制約している場合には、これをリッチおよびリーン方向に拡大して、１回の処理で補正できる空燃比値を大きくするようにしてもよい。
【００３１】
また、触媒のストレージ特性は、触媒の貴金属に高速で吸収／放出される特性と、触媒のセリア等の酸素ストレージ材に低速で吸収／放出される特性とに分かれるが、第８の発明によれば、触媒の酸素ストレージ量が実際の特性に合わせて高速成分と低速成分とに分けて演算されるので、酸素ストレージ量をより正確に演算することができる。
【００３２】
さらに、触媒の転換効率を高く保つのに大きく寄与するのは主として吸収／放出速度が速い高速成分と考えられるが、第９の発明によれば、第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分が目標量となるようにエンジンの空燃比を制御すると共に、第２の触媒から流出する排気の排気特性がリーン状態を示しかつ第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分が目標量よりも大であるとき、または第２の触媒から流出する排気の排気特性がリッチ状態を示しかつ第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分が目標量よりも小であるとき、第１の触媒の酸素ストレージ量のうちの高速成分の目標量への収束速度を高くするので、第２の触媒も含めて触媒の転換効率を速やかに高い状態に回復させることができる。
【００３３】
第１０の発明では、第２と第３の排気特性検出手段が共にリーン状態を検出したときには第１の触媒の酸素ストレージ量を最大量にリセットし、または共にリッチ状態を検出したときには第１の触媒の酸素ストレージ量を最小量にリセットする。このようにすると、酸素ストレージ量の演算結果が実酸素ストレージ量に応じて最大量または最小量に初期化されるため、その後の空燃比制御により速やか、かつ正確に目標量に向かって酸素ストレージ量が制御され、これにより第２の触媒内の雰囲気が長時間にわたりリッチまたはリーン状態となる不都合を解消できる。
【００３４】
また、第１１の発明によれば、酸素ストレージ量が目標量に向かう方向に空燃比制御の制御利得が大きくされるので、第２の触媒内の雰囲気がリーンまたはリッチに偏るのをより確実に防止できる。
【００３５】
さらに、触媒内の酸素ストレージ特性は、触媒の貴金属に高速で吸収／放出される特性と、触媒のセリア等の酸素ストレージ材に低速で吸収／放出される特性とに分かれるが、第１２の発明によれば、触媒の酸素ストレージ量が実際の特性に合わせて高速成分と低速成分とに分けて演算されるので、酸素ストレージ量をより正確に演算することができ、特に、触媒の転換効率を高く保つのに大きく寄与するのは主として吸収／放出速度が速い高速成分と考えられるが、第１３の発明によれば、第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分が目標量となるようにエンジンの空燃比を制御するので、触媒の転換効率を高く保つことができる。
【００３６】
また、第１４の発明によれば、第２と第３の排気特性検出手段が、共にリーン状態を検出したときには第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分をその最大量にリセットし、または共にリッチ状態を検出したときには第１の触媒の酸素ストレージ量の高速成分および低速成分をそれぞれ最小量にリセットするので、実際の酸素ストレージ特性にあった酸素ストレージ量の演算結果が得られ、この結果として触媒の転換効率を高く保つことができる。
【００３７】
第１５の発明では、前記空燃比制御手段を、前記第１の触媒の目標酸素ストレージ量を、第１の触媒からのオーバフロー分の酸素量が大であるほど小さく、第１の触媒からのオーバフロー分の酸素量が小であるほど大きく設定するように構成する。オーバフロー分の酸素量とは、第１の触媒の最大酸素ストレージ量に対する過剰量または最小酸素ストレージ量に対する不足量であり、これが大であるときには第２の触媒の酸素ストレージ量が増大傾向となることが予測される。このときは、第１の触媒の目標酸素ストレージ量を小さくしてやるのであり、これにより空燃比はそれまでよりもリッチ方向に制御されることになるため、第２の触媒のリーン雰囲気への偏りを防止できる。また、第１の触媒からのオーバフロー分の酸素量が、不足状態を含めて小であるときには、第２の触媒の酸素ストレージ量が減少傾向となることが予測される。このときは、第１の触媒の目標酸素ストレージ量を大きくしてやるのであり、これにより空燃比はそれまでよりもリーン方向に制御されることになるため、第２の触媒のリッチ雰囲気への偏りを防止できる。このようにして第２の触媒内の雰囲気がリーンまたはリッチに偏るのが防止されることから、その転換効率を高く維持することができる。
【００３８】
ここで、触媒内の酸素ストレージ特性は、触媒の貴金属に高速で吸収／放出される特性と、触媒のセリア等の酸素ストレージ材に低速で吸収／放出される特性とに分かれるが、第１６の発明によれば、触媒の酸素ストレージ量が実際の特性に合わせて高速成分と低速成分とに分けて演算されるので、酸素ストレージ量をより正確に演算することができる。特に、触媒の転換効率を高く保つのに大きく寄与するのは主として吸収／放出速度が速い高速成分と考えられるが、第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分が目標量となるようにエンジンの空燃比を制御するので、触媒の転換効率を高く保つことができる。
【００３９】
また、第１７の発明によれば、第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分の目標量を、第１の触媒からのオーバーフロー分の酸素量が大であるほど小さく、第１の触媒からのオーバーフロー分の酸素量が小であるほど大きく設定するので、高速成分の酸素ストレージ量を速やかに目標量に到達させることができる。
【００４０】
第１８の発明では、第２の触媒の酸素ストレージ量が基準値よりも大であるときは目標空燃比を所定のリッチ空燃比にクランプし、基準値よりも小であるときは目標空燃比を所定のリーン空燃比にクランプする。第２の触媒の酸素ストレージ量は、例えば上述したように第１の触媒からの排気中の酸素量により推定することができる。第２の触媒の酸素ストレージ量がある基準値よりも大であるとき、すなわちリーン傾向であるときに目標空燃比を所定のリッチ空燃比にクランプすること、または第２の触媒の酸素ストレージ量がある基準値よりも小であるとき、すなわちリッチ傾向であるときに目標空燃比を所定のリーン空燃比にクランプすることにより、通常のフィードバック制御を行いながら酸素ストレージ量を制御する場合よりも速やかに酸素ストレージ量を目標量に到達させて、目標量に対する実酸素ストレージ量のずれを最小限に抑えて転換効率を高く維持することができる。
【００４１】
また、触媒内の酸素ストレージ特性は、触媒の貴金属に高速で吸収／放出される特性と、触媒のセリア等の酸素ストレージ材に低速で吸収／放出される特性とに分かれるが、第１９の発明によれば、触媒の酸素ストレージ量が実際の特性に合わせて高速成分と低速成分とに分けて演算されるので、酸素ストレージ量をより正確に演算することができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明が適用される排気浄化装置の概略構成を示し、火花点火式エンジン１の排気浄化装置は、排気管２に設けられた３つの触媒３ａ〜３ｃと、第１の触媒３ａの入口側に位置するフロントＡ／Ｆセンサ４と、同じく出口側に位置する第１のリアＯ2センサ５ａと、第２の触媒３ｂの出口側に位置する第２のリアＯ2センサ５ｂと、コントローラ６とを備える。前記触媒３ａ、３ｂ、３ｃがそれぞれ本発明の第１の触媒、第２の触媒、第３の触媒に相当する。また、フロントＡ／Ｆセンサ４、第１のリアＯ２センサ５ａ、第２のリアＯ２センサ５ｂがそれぞれ本発明の第１の排気特性検出手段、第２の排気特性検出手段、第３の排気特性検出手段に相当する。
【００４３】
エンジン１の吸気管７には、運転者のアクセル操作と独立して制御可能な電子制御式スロットル弁８と、スロットル弁８によって調整された吸入空気量を検出するエアフローメータ９とが設けられている。また、エンジン１にはその回転速度を検出するクランク角センサ１２が設けられている。なお、スロットル弁８はアクセル操作に直接連動して開閉するものであってもよい。
【００４４】
各触媒３ａ〜３ｃは三元触媒機能を有し、流入する排気が理論空燃比での燃焼排気であるときにＮＯｘ、ＨＣ及びＣＯを最大効率で浄化する。それぞれ触媒担体がセリア等の酸素ストレージ材で被覆されており、流入する排気の酸素濃度に応じて酸素の吸収あるいは放出を行う機能（以下、「酸素ストレージ機能」）を有している。第１の触媒３ａとしては単機能の三元触媒を、第２または第３の触媒３ｂ、３ｃとしては三元触媒機能付きのＨＣトラップ触媒をそれぞれ用いるなど、特性が互いに異なる触媒を組み合わせて適用することもできる。
【００４５】
ここで触媒３ａ〜３ｃの酸素ストレージ量は、それぞれの貴金属（Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ等）に吸収／放出される高速成分HO2と、酸素ストレージ材に吸収／放出される低速成分LO2とに分けることができる。低速成分LO2は高速成分HO2に比べて多くの酸素を吸収／放出することができるが、その吸収／放出速度は高速成分HO2に比べて遅いという特性を有している。
【００４６】
さらに、これら高速成分HO2及び低速成分LO2は、
− 酸素吸収時は、高速成分HO2に優先して酸素が吸収され、高速成分HO2が最大量HO2MAXに達して酸素を吸収しきれない状態になったら低速成分LO2に酸素が吸収され始める。
【００４７】
− 酸素放出時は、高速成分HO2に対する低速成分LO2の比（LO2／HO2）が所定値未満の場合、すなわち高速成分が比較的多い場合は高速成分HO2から優先して酸素が放出され、高速成分HO2に対する低速成分LO2の比が所定値以上の場合は高速成分HO2に対する低速成分LO2の比が変化しないよう高速成分HO2及び低速成分LO2の両方から酸素が放出される。
という特性を有している。
【００４８】
触媒３ａの上流に設けられたフロントＡ／Ｆセンサ４は触媒３ａに流入する排気の空燃比をリニアに検出し、触媒３ａ、３ｂの下流に設けられたリアＯ2センサ５ａ，５ｂはそれぞれの出口から排出されてくる排気中の酸素濃度を理論空燃比に対して反転的に検出する。リアＯ2センサ５ａ，５ｂとしてフロントＡ／Ｆセンサ４と同様に空燃比をリニアに検出できるものを適用してもよい。
【００４９】
また、エンジン１には冷却水の温度を検出する冷却水温センサ１０が取り付けられており、検出された冷却水温はエンジン１の運転状態を判断するのに用いられる他、触媒３ａの触媒温度を推定するのにも用いられる。
【００５０】
コントローラ６はマイクロプロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等で構成され、エアフローメータ９、フロントＡ／Ｆセンサ４及び冷却水温センサ１０の出力に基づき、触媒３ａの酸素ストレージ量（高速成分HO2及び低速成分LO2）を演算する。
【００５１】
そして、コントローラ６は、演算した酸素ストレージ量の高速成分HO2が所定量（例えば高速成分の最大量HO2MAXの半分）よりも多いときはエンジン１の空燃比をリッチ側にシフトさせて高速成分HO2を減少させ、逆に、所定量よりも少ないときは空燃比をリーン側にシフトさせて高速成分HO2を増大させ、酸素ストレージ量の高速成分HO2が一定に保たれるようにする。
【００５２】
さらに、演算誤差により演算される酸素ストレージ量と実際の酸素ストレージ量との間にずれが生じるが、コントローラ６は触媒３ａ下流の酸素濃度に基づき所定のタイミングで酸素ストレージ量のリセットを行い、実際の酸素ストレージ量とのずれを修正する。
【００５３】
具体的には、第１のリアＯ2センサ５ａがリーン判定した場合は、少なくとも高速成分HO2は最大となっていると判断し、高速成分HO2を最大量にリセットする。また、第１のリアＯ2センサ５ａがリッチ判定した場合は、高速成分HO2のみならず低速成分LO2からの酸素放出も行われなくなっていることから、低速成分HO2及び高速成分LO2を最小量にリセットする。
【００５４】
次に、コントローラ６が第１の触媒３ａの酸素ストレージ量を一定量に保つために行う基本的な空燃比制御について図２〜図１０を参照しながら詳述する。ここではまず、酸素ストレージ量の演算について説明し、その後で、酸素ストレージ量のリセット、酸素ストレージ量に基づくエンジン１の空燃比制御について説明する。
【００５５】
図２は触媒３ａの酸素ストレージ量を演算するためのルーチンの内容を示し、コントローラ６において所定時間毎に実行される。
【００５６】
これによると、まずエンジンの各種運転条件パラメータとして、代表的に冷却水温センサ１０、クランク角センサ１２、エアフローメータ９の出力が読み込まれ、触媒３ａの温度TCATがそれらに基づき推定される（ステップＳ１、Ｓ２）。そして、推定された触媒温度TCATと触媒活性温度TACToとを比較することによって触媒３ａが活性化したか否かが判断される（ステップＳ３）。
【００５７】
その結果、触媒活性温度TACToに達していると判断された場合は触媒３ａの酸素ストレージ量の演算を行うべくステップＳ４以降に進む。触媒活性温度TACToに達しないと判断された場合は、触媒３ａは酸素の吸収／放出作用を行わないとして処理を終了する。
【００５８】
ステップＳ４では酸素過不足量O2INを演算するためのサブルーチン（図３）が実行されて触媒３ａに流入する排気中の酸素過不足量O2INが演算され、ステップＳ５では酸素ストレージ量の高速成分の酸素放出率Aを演算するためのサブルーチン（図４）が実行され、高速成分の酸素放出率Aが演算される。
【００５９】
さらに、ステップＳ６では酸素ストレージ量の高速成分HO2を演算するためのサブルーチン（図５）が実行され、酸素過不足量O2INと高速成分の酸素放出率Aに基づき高速成分HO2及び高速成分HO2で吸収されずに低速成分LO2に溢れるオーバフロー分OVERFLOWが演算される。
【００６０】
ステップＳ７では、ステップＳ６で演算されたオーバフロー分OVERFLOWに基づき触媒３ａに流入する排気中の酸素過不足量O2INが全て高速成分HO2で吸収されたか否かを判断する。そして、酸素過不足量O2INが高速成分で完全に吸収された場合（OVERFLOW＝0）は処理を終了するが、そうでない場合はステップＳ８へ進んで低速成分LO2を演算するためのサブルーチン（図６）が実行され、高速成分HO2から溢れ出たオーバフロー分OVERFLOWに基づき低速成分LO2が演算される。
【００６１】
なお、ここでは触媒温度TCATをエンジン１の冷却水温、エンジン負荷、エンジン回転速度等から推定するようにしているが、図１に示すように触媒３ａに温度センサ１１を取り付け、触媒３ａの温度を直接測定するようにしてもよい。
【００６２】
また、ステップＳ３で触媒温度TCATが活性温度TACToよりも低いときは酸素ストレージ量を演算しないようにしているが、ステップＳ３を無くして、触媒温度TCATの影響を高速成分の酸素放出率Aや後述する低速成分の酸素吸収放出率Bに反映するようにしても良い。
【００６３】
次に、ステップＳ４から６及びステップＳ８で実行されるサブルーチンについて説明する。
【００６４】
図３は、触媒３ａに流入する排気の酸素過不足量O2INを演算するためのサブルーチンの内容を示す。このサブルーチンでは触媒３ａ上流の空燃比とエンジン１の吸入空気量に基づき触媒３ａに流入する排気の酸素過不足量O2INが演算される。
【００６５】
これによると、まず、フロントＡ／Ｆセンサ出力とエアフローメータ出力が読み込まれる（ステップＳ１１）。
【００６６】
ステップＳ１２では読み込まれたフロントＡ／Ｆセンサ出力を所定の変換テーブルを用いて空燃比に変換し、触媒３ａに流入する排気の過不足酸素濃度を演算する。ここで過不足酸素濃度とは理論空燃比時の酸素濃度を基準とした相対的な濃度で、排気が理論空燃比でゼロ、リッチで負、リーンで正の値をとる。
【００６７】
ステップＳ１３ではエアフローメータ出力を所定の変換テーブルを用いて吸入空気量に変換し、ステップＳ１４ではステップＳ１３で演算した吸入空気量にステップＳ１２で演算した過不足酸素濃度を乗じて触媒３ａに流入する排気の過不足酸素量O2INを演算する。
【００６８】
過不足酸素濃度が上記特性を有することから、過不足酸素量O2INは、触媒３ａに流入する排気が理論空燃比のときゼロ、リッチのとき負、リーンのとき正の値をとる。
【００６９】
また、図４は、酸素ストレージ量の高速成分の酸素放出率Aを演算するためのサブルーチンの内容を示す。このサブルーチンでは高速成分HO2からの酸素放出速度が低速成分LO2の影響を受けることから、低速成分LO2に応じて高速成分の酸素放出率Aが演算される。
【００７０】
これによると、まず、ステップＳ２１で低速成分の高速成分に対する比LO2/HO2が所定値ARより大きいか否かが判断される。
【００７１】
判断の結果、比LO2/HO2が所定値ARより小さいと判断された場合、すなわち、高速成分HO2が低速成分LO2に対して比較的多い場合はステップＳ２２へ進み、高速成分HO2から酸素が優先して放出されるとして高速成分の酸素放出率Aに１．０がセットされる。
【００７２】
これに対し、比LO2/HO2が所定値AR以上と判断された場合は、高速成分HO2に対する低速成分LO2の比が変化しないよう高速成分HO2及び低速成分LO2から酸素が放出されるので、ステップＳ２３へ進んで高速成分の酸素放出率Aとして比LO2/HO2が変化しないような値が演算される。
【００７３】
また、図５は、酸素ストレージ量の高速成分HO2を演算するためのサブルーチンの内容を示す。このサブルーチンでは触媒３ａに流入する排気の酸素酸素過不足量O2INと高速成分の酸素放出率Aに基づき高速成分HO2の演算が行われる。
【００７４】
これによると、まず、ステップＳ３１では酸素過不足量O2INの値に基づき高速成分HO2が酸素を吸収する状態にあるか、あるいは酸素を放出する状態にあるかが判断される。
【００７５】
その結果、触媒３ａに流入する排気の空燃比がリーンであって、酸素過不足量O2INがゼロより大きい場合、高速成分HO2が酸素を吸収する状態にあると判断して、ステップＳ３２に進み、次式（１）、
HO2 ＝ HO2z ＋ O2IN … （１）
HO2z：高速成分HO2の前回値
により高速成分HO2が演算される。
【００７６】
一方、酸素過不足量O2INがゼロ以下の値で、高速成分が酸素を放出する状態にあると判断された場合はステップＳ３３に進み、次式（２）、
HO2 ＝ HO2z ＋ O2IN × A … （２）
A：高速成分HO2の酸素放出率
により高速成分HO2が演算される。
【００７７】
このようにして高速成分HO2が演算されたら、ステップＳ３４、Ｓ３５でその値が高速成分の最大量HO2MAXを超えていないか、あるいは最小量HO2MIN（＝０）以下になっていないかが判断される。
【００７８】
そして、高速成分HO2が最大量HO2MAX以上になっている場合はステップＳ３６に進み、高速成分HO2に吸収されずに溢れ出るオーバフロー分（過剰量）OVERFLOWが次式（３）、
OVERFLOW ＝ HO2 - HO2MAX … （３）
により演算され、さらに、高速成分HO2が最大量HO2MAXに制限される。
【００７９】
また、高速成分HO2が最小量HO2MIN以下になっている場合はステップＳ３７に進み、高速成分HO2に吸収されずに溢れ出るオーバフロー分（不足量）OVERFLOWが次式（４）、
OVERFLOW ＝ HO2 − HO2MIN … （４）
により演算され、さらに、高速成分HO2が最小量HO2MINに制限される。なお、ここでは最小量HO2MINとして０を与えているから、高速成分HO2をすべて放出した状態で不足する酸素量が負のオーバフロー分として算出されることになる。
【００８０】
また、高速成分HO2が最大量HO2MAXと最小量HO2MINの間にあるときは、触媒３に流入した排気の酸素過不足量O2INは全て高速成分HO2に吸収されるので、オーバフロー分OVERFLOWにはゼロが設定される。
【００８１】
ここで、高速成分HO2が最大量HO2MAX以上あるいは最小量HO2MIN以下となって高速成分HO2から溢れ出たオーバフロー分OVERFLOWは、低速成分LO2で吸収あるいは放出される。
【００８２】
また、図６は酸素ストレージ量の低速成分LO2を演算するためのサブルーチンの内容を示す。このサブルーチンでは高速成分HO2から溢れ出たオーバフロー分OVERFLOWに基づき低速成分LO2が演算される。
【００８３】
これによると、ステップＳ４１では低速成分LO2が次式（５）、
LO2 ＝ LO2z ＋ OVERFLOW × B … （５）
LO2z：低速成分LO2の前回値
B：低速成分の酸素吸収放出率
により演算される。ここで低速成分の酸素吸収放出率Bは１以下の正の値に設定されるが、実際には吸収と放出とで異なる特性を有し、また実際の吸収放出率は触媒温度TCAT、低速成分LO2等の影響を受けるので、吸収率と放出率とをそれぞれ分離して設定するようにしても良い。その場合、オーバフロー分OVERFLOWが正であるとき、酸素が過剰であり、このときの酸素吸収Bは、例えば触媒温度TCATが高いほど、また低速成分LO2が小さいほど大きな値に設定される。また、オーバフロー分OVERFLOWが負であるとき、酸素が不足しており、このときの酸素放出率Ｂは、例えば触媒温度TCATが高いほど、また低速成分LO2が大きいほど大きな設定される。
【００８４】
ステップＳ４２、Ｓ４３では、高速成分HO2の演算時と同様に、演算された低速成分LO2がその最大量LO2MAXを超えていないか、あるいは最小量LO2MIN（＝０）以下になっていないかが判断される。
【００８５】
その結果、最大量LO2MAXを超えている場合はステップＳ４４に進み、低速成分LO2から溢れる酸素過不足量O2OUTが次式（６）、
O2OUT ＝ LO2 − LO2MAX … （６）
により演算されて低速成分LO2が最大量LO2MAXに制限される。酸素過不足量O2OUTはそのまま触媒３ａの下流に流出する。
【００８６】
一方、最小量以下になっている場合はステップＳ４５へ進み、低速成分LO2が最小量LO2MINに制限される。
【００８７】
次に、コントローラ６が行う酸素ストレージ量のリセットについて説明する。酸素ストレージ量のリセットを実行することにより、それまでに蓄積された演算誤差が解消され、酸素ストレージ量の演算精度を高めることが可能となる。
【００８８】
図７はリセット条件の判断ルーチンの内容を示す。このルーチンは、触媒３ａ下流の酸素濃度から酸素ストレージ量（高速成分HO2及び低速成分LO2）のリセット条件が成立したか否かを判定し、フラグFrich及びフラグFleanのセットを行うものである。
【００８９】
これによると、まず、触媒３ａ下流の酸素濃度を検出するリアＯ2センサ５ａの出力が読み込まれる（ステップＳ５１）。そして、リアＯ2センサ出力とリーン判定しきい値、リッチ判定しきい値との比較が行われる（ステップＳ５２、Ｓ５３）。
【００９０】
比較の結果、リアＯ2センサ出力がリーン判定しきい値を下回っていた場合はステップＳ５４に進んでフラグFleanに酸素ストレージ量のリーンリセット条件が成立したことを示す「１」が設定される。また、リアＯ2センサ出力がリッチ判定しきい値を上回っていた場合はステップＳ５５に進んでフラグFrichに酸素ストレージ量のリッチリセット条件が成立したことを示す「１」が設定される。
【００９１】
リアＯ2センサ出力がリーン判定しきい値とリッチ判定しきい値の間にあるときはステップＳ５６に進んで、フラグFlean及びFrichにリーンリセット条件、リッチリセット条件が不成立であることを示す「０」が設定される。
【００９２】
なお、上記リアＯ2センサ出力としてはその加重平均値を用いるようにしてもよい。
【００９３】
図８は酸素ストレージ量のリセットを行うためのルーチンの内容を示す。
【００９４】
これによると、ステップＳ６１、Ｓ６２でフラグFlean及びFrichの値の変化に基づきリーンリセット条件あるいはリッチリセット条件が成立したか否かが判断される。
【００９５】
そして、フラグFleanが「０」から「１」に変化し、リーンリセット条件が成立したと判断された場合はステップＳ６３に進み、酸素ストレージ量の高速成分HO2が最大量HO2MAXにリセットされる。このとき、低速成分LO2のリセットは行わない。一方、フラグFrichが「０」から「１」に変化し、リッチリセット条件が成立したと判断された場合はステップＳ６４に進み、酸素ストレージ量の高速成分HO2及び低速成分LO2がそれぞれ最小量HO2MIN、LO2MINにリセットされる。
【００９６】
このような条件でリセットを行うのは、低速成分LO2の酸素吸収速度が遅いため、高速成分HO2が最大量に達すると低速成分LO2が最大量に達していなくても酸素が触媒下流に溢れることから、触媒下流がリーンになった時点では少なくとも高速成分HO2は最大量になっていると考えられるからである。
【００９７】
また、触媒下流がリッチになる時点では、緩やかに酸素を放出する低速成分LO2からも酸素が放出されていないといえ、高速成分HO2、低速成分LO2共に酸素を殆ど保持しておらず最小量になっていると考えられるからである。
【００９８】
さらに、コントローラ６が行う空燃比制御（酸素ストレージ量一定制御）について説明する。
【００９９】
図９は酸素ストレージ量から目標空燃比を演算するルーチンの内容を示す。
【０１００】
これによると、まず、現在の酸素ストレージ量の高速成分HO2が読み込まれ（ステップＳ７１）、現在の高速成分HO2と高速成分の目標値TGHO2の偏差DHO2（＝触媒３ａが必要としている酸素過不足量）が演算される（ステップＳ７２）。高速成分の目標値TGHO2は、例えば高速成分の最大量HO2MAXの２分の１に設定される。
【０１０１】
そしてステップＳ７３では、演算された偏差DHO2が空燃比相当の値に換算され、エンジン１の目標空燃比が設定される。
【０１０２】
したがって、このルーチンによると、酸素ストレージ量の高速成分HO2が目標とする量に満たない場合はエンジン１の目標空燃比がリーン側に設定され、酸素ストレージ量（高速成分HO2）の増大が図られる。これに対し、高速成分HO2が目標とする量を超えている場合はエンジン１の目標空燃比がリッチ側に設定され、酸素ストレージ量（高速成分HO2）の減少が図られることになる。
【０１０３】
次に、上記制御を行うことによる全体的な作用について説明する。
【０１０４】
本発明に係る排気浄化装置にあっては、エンジン１が始動されると触媒３ａの酸素ストレージ量の演算が開始され、触媒３ａの転換効率を最大に保つべく、触媒３ａの酸素ストレージ量が一定となるようにエンジン１の空燃比制御が行われる。
【０１０５】
コントローラ６は触媒３ａに流入する排気の空燃比、エンジン１の吸入空気量に基づき触媒３ａの酸素ストレージ量を推定演算するが、このとき酸素ストレージ量の演算を高速成分HO2と低速成分LO2とで分けて行う。
【０１０６】
具体的には、コントローラ６は、酸素吸収時は、高速成分HO2が優先して吸収し、高速成分HO2が吸収しきれない状態となったら低速成分LO2が吸収し始めるとして演算を行い、また、酸素放出時は、低速成分LO2と高速成分HO2の比（LO2/HO2）が一定割合AR以下の場合は高速成分HO2から優先して酸素が放出されるとし、比LO2/HO2が一定割合になったらその比LO2/HO2を保つように低速成分LO2と高速成分HO2の両方から酸素が放出されるとして酸素ストレージ量の演算を行う。
【０１０７】
そして、演算された酸素ストレージ量の高速成分HO2が目標値よりも多いときは、コントローラ６はエンジン１の空燃比をリッチ側に制御して高速成分HO2を減少させ、目標値よりも少ないときは空燃比をリーン側に制御して高速成分HO2を増大させる。
【０１０８】
この結果、酸素ストレージ量の高速成分HO2が目標とする値に保たれるので、触媒３に流入する排気の空燃比が理論空燃比からずれたとしても、応答性の高い高速成分HO2から直ちに酸素が吸収あるいは放出されて触媒雰囲気が理論空燃比方向に修正され、触媒３の転換効率が最大に保たれる。
【０１０９】
さらに、演算誤差が累積すると演算される酸素ストレージ量が実際の酸素ストレージ量とずれてくるが、触媒３下流がリッチあるいはリーンになったタイミングで酸素ストレージ量（高速成分HO2及び低速成分LO2）のリセットが行われ、演算値と実際の酸素ストレージ量とのずれが修正される。
【０１１０】
図１０は上記酸素ストレージ量一定制御を行ったときの高速成分HO2の変化の様子を示したものである。この場合、時刻ｔ2、ｔ3では、リアＯ2センサ５ａの出力がリッチ判定しきい値以下となってリッチリセット条件が成立するので、酸素ストレージ量の高速成分HO2が最小量（＝０）にリセットされる。このとき低速成分LO2も最小量にリセットされる（図示せず）。
【０１１１】
また、時刻ｔ1では、リアＯ2センサ５ａの出力がリーン判定しきい値以上となりリーンリセット条件が成立するので、高速成分HO2が最大量HO2MAXにリセットされる。ただし、このとき低速成分LO2は最大になっているとは限らないので低速成分LO2のリセットは行われない。
【０１１２】
このように、触媒３ａの下流の排気がリッチあるいはリーンになったタイミングで酸素ストレージ量のリセットが行われ、実際の酸素ストレージ量とのずれが修正される結果、触媒の酸素ストレージ量の演算精度がさらに向上し、酸素ストレージ量を一定に保つための空燃比制御の精度も高められて触媒の転換効率を高く維持することができる。
【０１１３】
以上は本発明が前提とする空燃比制御の一例を示したもので、本発明ではさらに第２のリアＯ２センサ５ｂによる排気特性の検出結果等を用いて第２の触媒３ｂの酸素ストレージ量をも適量に維持することにより転換効率の改善を図る。以下、この点につき図１１以下の図面を用いて説明する。
【０１１４】
図１１は第２の触媒３ｂの酸素ストレージ量を制御するための第１の実施形態の制御内容を示すフローチャートである。この処理は上述した空燃比制御と同期して周期的に実行されるもので、第２のリアＯ２センサ５ｂの出力（MVAOSV2）に応じて、図９の空燃比制御ルーチンで用いる第１の触媒３ａに対する目標酸素ストレージ量（TGHO2）を設定する機能を有している。
【０１１５】
この処理では、まず第２のリアＯ２センサ５ｂの出力をサンプリングし、運転状態に応じたその加重平均値MVAOSV2を算出し（ステップＳ８１）、次いでこれをリーン判定値THL、リッチ判定値THRと比較する（ステップＳ８２）。これは第２の触媒３ｂから排出された排気の空燃比を判定する処理であり、この排気空燃比がリーン判定値THLよりもリーンであるときには目標酸素ストレージ量TGHO2として初期目標量（例えば、最大酸素ストレージ量HO2MAXの２分の１）よりも所定量だけ少ないTGHO2Lを設定し（ステップＳ８３）、リッチ判定値THRよりもリッチであるときには初期目標量よりも所定量だけ多いTGHO2Rを設定する（ステップＳ８４）。また、排気空燃比がリーン判定値THLとリッチ判定値THRの間にあるときは初期目標量をそのまま適用する（ステップＳ８５）。このような目標量の補正処理により、第２の触媒３ｂ内の雰囲気がリーンまたはリッチに偏るのが防止され、したがってその転換効率を高く維持することができる。
【０１１６】
図１２は第２の触媒３ｂの酸素ストレージ量を制御するための第２の実施形態の制御内容を示すフローチャートである。この処理は上述した空燃比制御と同期して周期的に実行されるもので、第２のリアＯ２センサ５ｂの出力に応じて、図９の空燃比制御ルーチンにおける目標量への収束速度を高める機能を有している。
【０１１７】
この処理において、第２のリアＯ２センサ５ｂの出力の加重平均値MVAOSV2を算出し、これをリーン判定値THL、リッチ判定値THRと比較する点は上記第１の実施形態と同様である（ステップＳ９１、Ｓ９２）。ただし、前記判定結果がリーンであるときにはさらに図５の処理で算出した酸素ストレージ量HO2とその目標量TGHO2とを比較し、HO2＞TGHO2であるときには空燃比制御におけるリッチ方向へのＰ分（比例制御定数）を増加する（ステップＳ９３、Ｓ９４）。これに対して、判定結果がリッチであるときには、さらにHO2とTGHO2との比較結果がHO2＜TGHO2であるときに空燃比制御におけるリーン方向へのＰ分を増加する。前記何れの条件にも該当しない場合にはＰ分として初期設定値を用いる。この処理によれば、第１、第２の触媒３ａ，３ｂが共にリーン傾向である場合には目標量へ向かってのリッチ方向への制御が速やかに行われ、触媒雰囲気がリーン方向に偏った状態で転換効率の悪化を抑制できる。また、共にリッチ傾向である場合には目標量へ向かってのリーン方向への制御が速やかに行われ、触媒雰囲気がリッチ方向に偏った状態で転換効率の悪化を抑制できる。
【０１１８】
図１３は第２の触媒３ｂの酸素ストレージ量を制御するための第３の実施形態の制御内容を示すフローチャートである。この処理は上述した空燃比制御と同期して周期的に実行されるもので、第１、第２のリアＯ２センサ５ａ、５ｂの出力に応じて、図９の空燃比制御ルーチンにおける目標量への収束速度を高めると共に、図８のリセット処理による触媒酸素ストレージ量の初期化を開始させる機能を有している。
【０１１９】
この処理では、まず第１のリアＯ２センサ５ａと第２のリアＯ２センサ５ｂのそれぞれの出力の加重平均値MVAOSV1、MVAOSV2を演算し（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）、次いでこれらをリーン判定値THL、リッチ判定値ＴＨＲと比較する（ステップＳ１０３）。前記比較結果として各センサ出力ともにリーンであった場合には空燃比制御のリッチ方向へのＰ分（制御利得）を増加すると共にリーンリセットフラグFleanを１に設定し（ステップＳ１０４、１０５）、比較結果として各センサ出力ともにリッチであった場合には空燃比制御のリーン方向へのＰ分（制御利得）を増加すると共にリッチリセットフラグFrichを１に設定し（ステップＳ１０６、Ｓ１０７）、前記の何れでもなかった場合には空燃比制御のＰ分として初期設定値を用いる（ステップＳ１０８）。この制御によれば、各触媒３ａ、３ｂともにリーン雰囲気のときには酸素ストレージ量の高速成分HO2が最大量HO2MAXにリセットされると共に目標値に向かって速やかに実酸素ストレージ量が制御され、または各触媒３ａ、３ｂともにリッチ雰囲気のときには酸素ストレージ量の高速成分HO2および低速成分LO2がそれぞれ最小量HO2MIN、LO2MINにリセットされると共に目標値に向かって速やかに実酸素ストレージ量が制御される。このため、第２の触媒３ｂ内の雰囲気が長時間にわたりリッチまたはリーン状態となって転換効率が低下するような不都合を防止できる。
【０１２０】
図１４は第２の触媒３ｂの酸素ストレージ量を制御するための第４の実施形態の制御内容を示すフローチャートである。この処理は上述した空燃比制御と同期して周期的に実行されるもので、図示したように第１の触媒３ａからのオーバフロー分（酸素過不足量O2OUT、図６，Ｓ４４参照）を積算し（ステップＳ１１１）、この積算値SUMOFに基づいて空燃比制御で使用する目標酸素ストレージ量TGHO2を補正する（ステップＳ１１２）。
【０１２１】
オーバフロー分O2OUTの積算値SUMOFに対しては、図１５に示したように、該積算値SUMOFが増大するほど減少する係数KTGを設定し、この係数KTGに第１の触媒３ａの最大酸素ストレージ量HO2MAXを乗じることで目標量の補正を行っている。前記係数の特性により、オーバフロー分O2OUTが多いリーン雰囲気であるときほど目標酸素ストレージ量TGHO2が減少し、これにより空燃比はリッチ方向に制御されることになるため、第２の触媒３ｂのリーン傾向を補償できる。また、オーバフロー分O2OUTが少ないリッチ雰囲気であるときほど目標酸素ストレージ量TGHO2が増大し、これにより空燃比はリーン方向に制御されることになるため、第２の触媒３ｂのリッチ傾向を補償できる。このようにして第２の触媒内の雰囲気がリーンまたはリッチに偏るのが防止されることから、その転換効率を高く維持することができる。
【０１２２】
図１６は第２の触媒３ｂの酸素ストレージ量を制御するための第５の実施形態の制御内容を示すフローチャートである。この処理は上述した空燃比制御と同期して周期的に実行されるもので、第１の触媒３ａからのオーバフロー分O2OUTから第２の触媒３ｂのリーン・リッチ状態を推定し、その結果に応じて図９の空燃比制御ルーチンにおける目標空燃比をリッチ側またはリーン側にクランプすることで第２の触媒３ｂのリーンまたはリッチ側への雰囲気条件の偏りを防止する機能を有している。
【０１２３】
この処理では、まず図１４と同様に第１の触媒３ａからのオーバフロー分O2OUTの積算値SUMOFを求め、これを予め定めた判定基準値と比較することで第２触媒３ｂ内がリーン雰囲気かリッチ雰囲気かを判定する（ステップＳ１２１、Ｓ１２２）。前記判定結果としてリーン判定がされたときには空燃比制御の目標Ａ／Ｆを初期値（理論空燃比）から所定量だけリッチ側の値にクランプし（ステップＳ１２３）、リッチ判定がされたときには目標Ａ／Ｆを所定量だけリーン側の値にクランプする（ステップＳ１２４）。リッチ、リーン何れとも判定されないときは目標Ａ／Ｆを初期値とする（ステップＳ１２５）。これにより、通常のフィードバック制御を行いながら酸素ストレージ量を制御する場合よりも速やかに酸素ストレージ量を目標量に到達させて、目標量に対する実酸素ストレージ量のずれを最小限に抑え、触媒に良好な排気浄化性能を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排気浄化装置の概略構成図である。
【図２】触媒の酸素ストレージ量を演算するためのルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図３】触媒に流入する排気の酸素過不足量を演算するためのサブルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図４】高速成分の酸素放出率を演算するためのサブルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図５】酸素ストレージ量の高速成分を演算するためのサブルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図６】酸素ストレージ量の低速成分を演算するためのサブルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図７】リセット条件の判断ルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図８】酸素ストレージ量のリセットを行うためのルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図９】酸素ストレージ量から目標空燃比を演算するルーチンの内容を示したフローチャートである。
【図１０】酸素ストレージ量一定制御を行ったときの様子を示したタイムチャートである。
【図１１】酸素ストレージ量制御に関する第１の実施形態の内容を示したフローチャートである。
【図１２】酸素ストレージ量制御に関する第２の実施形態の内容を示したフローチャートである。
【図１３】酸素ストレージ量制御に関する第３の実施形態の内容を示したフローチャートである。
【図１４】酸素ストレージ量制御に関する第４の実施形態の内容を示したフローチャートである。
【図１５】酸素ストレージ量制御に関する第５の実施形態の内容を示したフローチャートである。
【図１６】オーバフロー分の積算値と酸素ストレージ量の目標量を補正する係数の関係を示した説明図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 排気管
３ａ 第１の触媒
３ｂ 第２の触媒
３ｃ 第３の触媒
４ フロントＡ／Ｆセンサ（第１の排気特性検出手段）
５ａ 第１のリアＯ2センサ（第２の排気特性検出手段）
５ｂ 第２のリアＯ2センサ（第３の排気特性検出手段）
６ コントローラ
７ 吸気管
８ スロットル弁
９ エアフローメータ
１０ 冷却水温センサ
１１ 温度センサ
１２ クランク角センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust emission control device for an engine provided with a three-way catalyst.
[0002]
[Prior art and problems to be solved]
The amount of oxygen absorbed by the three-way catalyst (hereinafter referred to as “oxygen storage amount”) is estimated and calculated based on the intake air amount of the engine and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst so that the oxygen storage amount of the catalyst becomes constant. In addition, a technique for performing air-fuel ratio control of an engine is known (Japanese Patent Laid-Open No. 9-228873).
[0003]
In order to maintain the maximum conversion efficiency of NOx, CO, and HC of the three-way catalyst, it is necessary to make the catalyst atmosphere the stoichiometric air-fuel ratio, but by keeping the oxygen storage amount of the catalyst constant, it flows into the catalyst When the exhaust to be exhausted deviates to the lean side, oxygen in the exhaust is absorbed by the catalyst, and when it deviates to the rich side, the oxygen absorbed by the catalyst is released. The fuel ratio can be maintained.
[0004]
By the way, it is effective to dispose a second three-way catalyst downstream of the three-way catalyst in order to meet more stringent requirements for exhaust emission performance. However, with such a configuration, there arises a problem that the oxygen storage amount of the second catalyst becomes excessive and insufficient, and the exhaust emission performance deteriorates. Specifically, when the oxygen storage amount of the second catalyst is insufficient, the HC and CO emissions increase, and when it becomes excessive, NOx tends to increase.
[0005]
An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for an engine that solves such problems and is capable of constantly maintaining a high conversion efficiency of a plurality of catalysts arranged upstream and downstream.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The first invention is provided on the downstream side of the first catalyst provided in the engine exhaust pipe, the exhaust characteristic detecting means for detecting the characteristic of the exhaust gas flowing into the first catalyst, and the first catalyst. The oxygen storage of the first catalyst using the second catalyst, the exhaust characteristic detecting means for detecting the characteristic of the exhaust gas flowing out from the second catalyst, and the exhaust gas characteristic of the exhaust gas flowing into the first catalyst Oxygen storage amount calculating means for calculating the amount, and air / fuel ratio control means for controlling the air / fuel ratio of the engine based on the calculated oxygen storage amount so that the oxygen storage amount of the first catalyst becomes a target amount. And the air-fuel ratio control means decreases the target amount of the oxygen storage amount when the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the second catalyst shows a lean state, and increases when it shows a rich state. Configured to
[0007]
In the second invention, the oxygen storage amount calculating means of the first invention is divided into a high speed component having a fast absorption speed and a low speed component having a slow absorption speed than the high speed component. During oxygen absorption, the high-speed component absorbs oxygen in preference to the low-speed component until the oxygen storage amount of the high-speed component reaches the maximum amount, and when oxygen is released, the oxygen storage amount of the high-speed component reaches high speed until it reaches the minimum amount. As a component that releases oxygen in preference to low-speed components It was configured to calculate.
[0008]
In a third aspect of the invention, the air-fuel ratio control means of the second aspect of the invention controls the air-fuel ratio of the engine so that the high-speed component of the oxygen storage amount of the first catalyst becomes the target amount. The amount is configured to decrease when the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the second catalyst shows a lean state, and to increase when the exhaust property shows a rich state.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the present invention, the apparatus further comprises exhaust characteristic detection means for detecting the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the first catalyst on the upstream side of the second catalyst. Is configured to calculate the oxygen storage amount of the first catalyst using the exhaust characteristics of the exhaust gas flowing into the first catalyst and the exhaust characteristics of the exhaust gas flowing out of the first catalyst.
[0010]
In a fifth aspect of the invention, the oxygen storage amount calculation means of the fourth aspect of the invention resets the high speed component and the low speed component to their minimum amounts when the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the first catalyst becomes rich. It was configured as follows.
[0011]
According to a sixth aspect of the invention, the oxygen storage amount calculating means of the fourth or fifth aspect of the invention resets the high speed component to the maximum amount when the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the first catalyst becomes lean. It was configured as follows.
[0012]
The seventh invention is provided on the downstream side of the first catalyst provided in the engine exhaust pipe, the exhaust characteristic detecting means for detecting the characteristic of the exhaust gas flowing into the first catalyst, and the first catalyst. A second catalyst, an exhaust characteristic detecting means for detecting a characteristic of the exhaust gas flowing out from the second catalyst, First Oxygen storage amount calculation means for calculating the oxygen storage amount of the first catalyst using the exhaust characteristics of the exhaust gas flowing into the catalyst, and the oxygen storage amount of the first catalyst based on the calculated oxygen storage amount Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the engine so that the target amount becomes the target amount, and the air-fuel ratio control means shows that the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the second catalyst shows a lean state and the first When the oxygen storage amount of the catalyst is larger than the target amount, or the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the second catalyst shows a rich state, and the oxygen storage amount of the first catalyst is smaller than the target amount. In some cases, it was configured to increase the convergence speed to the target amount.
[0013]
In an eighth aspect of the invention, the oxygen storage amount calculating means of the seventh aspect of the invention is divided into a high speed component having a high absorption speed and a low speed component having a low absorption speed than the high speed component. During oxygen absorption, the high-speed component absorbs oxygen in preference to the low-speed component until the oxygen storage amount of the high-speed component reaches the maximum amount, and when oxygen is released, the oxygen storage amount of the high-speed component reaches high speed until it reaches the minimum amount. As a component that releases oxygen in preference to low-speed components It was configured to calculate.
[0014]
In a ninth aspect, the air-fuel ratio control means of the eighth aspect controls the air-fuel ratio of the engine so that the high-speed component of the oxygen storage amount of the first catalyst becomes the target amount, and the second catalyst When the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out shows a lean state and the high speed component of the oxygen storage amount of the first catalyst is larger than the target amount, or the exhaust gas characteristic of the exhaust gas flowing out from the second catalyst is rich. When the high-speed component of the oxygen storage amount of the first catalyst is smaller than the target amount, the convergence rate of the high-speed component to the target amount of the oxygen storage amount of the first catalyst is increased. .
[0015]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a first catalyst provided in an engine exhaust pipe, a first exhaust characteristic detecting means for detecting a characteristic of exhaust gas flowing into the first catalyst, and an outflow from the first catalyst. A second exhaust characteristic detecting means for detecting the characteristic of the exhaust; a second catalyst provided downstream of the first catalyst; and a third characteristic for detecting the characteristic of the exhaust gas flowing out from the second catalyst. Exhaust characteristic detecting means, oxygen storage amount calculating means for calculating the oxygen storage amount of the first catalyst using the detected first exhaust characteristic, and the first oxygen storage amount based on the calculated oxygen storage amount Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the engine so that the oxygen storage amount of the catalyst becomes the target amount, and the air-fuel ratio control means includes both the second and third exhaust characteristic detection means. When a lean condition is detected, the first touch Reset the oxygen storage amount maximum amount, or both when detecting a rich condition is configured to reset the oxygen storage amount of the first catalyst to the minimum amount.
[0016]
The eleventh invention resets the oxygen storage amount of the first catalyst to the maximum amount when the air-fuel ratio control means of the tenth invention and the second and third exhaust characteristic detection means both detect a lean state. And when the control gain to the rich side of the air / fuel ratio of the engine is increased, or when the rich state is detected, the oxygen storage amount of the first catalyst is reset to the minimum amount and the control to the lean side of the engine's air / fuel ratio is performed. The gain was increased.
[0017]
The twelfth invention divides the oxygen storage amount calculating means of the tenth or eleventh invention into an oxygen storage amount of the catalyst divided into a high speed component having a high absorption speed and a low speed component having a low absorption speed than the high speed component, During oxygen absorption, the high-speed component absorbs oxygen in preference to the low-speed component until the oxygen storage amount of the high-speed component reaches the maximum amount, and when oxygen is released, the oxygen storage amount of the high-speed component reaches high speed until it reaches the minimum amount. As a component that releases oxygen in preference to low-speed components It was configured to calculate.
[0018]
In a thirteenth aspect of the invention, the oxygen storage amount calculating means of the tenth or eleventh aspect of the invention is divided into a high speed component having a high absorption speed and a low speed component having a low absorption speed than the high speed component. During oxygen absorption, the high-speed component absorbs oxygen in preference to the low-speed component until the oxygen storage amount of the high-speed component reaches the maximum amount, and when oxygen is released, the oxygen storage amount of the high-speed component reaches high speed until it reaches the minimum amount. As a component that releases oxygen in preference to low-speed components The air-fuel ratio control means is configured to control the air-fuel ratio of the engine so that the high-speed component of the oxygen storage amount of the first catalyst becomes the target amount.
[0019]
According to a fourteenth aspect of the present invention, when the air-fuel ratio control means of the thirteenth aspect of the invention detects both the lean state and the second and third exhaust characteristic detection means, the high-speed component of the oxygen storage amount of the first catalyst is detected. The high-speed component and the low-speed component of the first catalyst are each reset to the minimum amount when the maximum amount is reset or when the rich state is detected.
[0020]
According to a fifteenth aspect of the present invention, a first catalyst provided in an engine exhaust pipe, an exhaust characteristic detecting means for detecting a characteristic of exhaust flowing into the first catalyst, and a downstream side of the first catalyst are provided. A second catalyst; an oxygen storage amount calculating means for calculating an oxygen storage amount of the first catalyst using the detected exhaust characteristic; and the first catalyst based on the calculated oxygen storage amount. Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the engine so that the oxygen storage amount of the engine becomes the target amount, and the air-fuel ratio control means determines the target oxygen storage amount of the first catalyst as the first catalyst. The smaller the amount of oxygen from the overflow from the first catalyst, the smaller the amount of oxygen, and the smaller the amount of oxygen from the first catalyst, the larger the amount of oxygen.
[0021]
In a sixteenth aspect based on the fifteenth aspect, the oxygen storage amount calculating means is divided into a high speed component having a high absorption speed and a low speed component having a low absorption speed slower than the high speed component. During oxygen absorption, the high-speed component absorbs oxygen in preference to the low-speed component until the oxygen storage amount of the high-speed component reaches the maximum amount, and when oxygen is released, the oxygen storage amount of the high-speed component reaches high speed until it reaches the minimum amount. As a component that releases oxygen in preference to low-speed components The air-fuel ratio control means is configured to control the air-fuel ratio of the engine so that the high-speed component of the oxygen storage amount of the first catalyst becomes the target amount.
[0022]
In a seventeenth aspect of the invention, the air-fuel ratio control means of the sixteenth aspect of the invention is configured such that the target amount of the high speed component of the oxygen storage amount of the first catalyst is larger, and the oxygen amount of the overflow from the first catalyst is larger. The smaller the oxygen content of the overflow from the first catalyst, the larger the setting.
[0023]
According to an eighteenth aspect of the present invention, a first catalyst provided in an engine exhaust pipe, an exhaust characteristic detecting means for detecting a characteristic of exhaust flowing into the first catalyst, and a downstream side of the first catalyst are provided. Using the second catalyst and the detected exhaust characteristic, the first catalyst Medium An oxygen storage amount calculating means for calculating an oxygen storage amount, and an air / fuel ratio control means for controlling the air / fuel ratio of the engine based on the calculated oxygen storage amount so that the oxygen storage amount of the first catalyst becomes a target amount. And the air-fuel ratio control means comprises: Overflow oxygen amount from the first catalyst When the value is larger than the reference value, the target air-fuel ratio is clamped to a predetermined rich air-fuel ratio, and when the value is smaller than the reference value, the target air-fuel ratio is clamped to a predetermined lean air-fuel ratio.
[0024]
In the nineteenth aspect of the invention, the oxygen storage amount calculating means of the eighteenth aspect of the invention is divided into a high speed component having a high absorption / release speed and a low speed component having a low absorption / release speed that is slower than the high speed component. During oxygen absorption, the high-speed component absorbs oxygen in preference to the low-speed component until the oxygen storage amount of the high-speed component reaches the maximum amount, and when oxygen is released, the oxygen storage amount of the high-speed component reaches high speed until it reaches the minimum amount. As a component that releases oxygen in preference to low-speed components It was configured to calculate.
In the second, eighth, twelfth, thirteenth, sixteenth and eighteenth inventions, the maximum amount is the maximum oxygen storage amount of the high speed component, and the oxygen storage amount of the high speed component reaches the maximum oxygen storage amount. The low-speed component can be calculated as absorbing oxygen.
In the second, eighth, twelfth, thirteenth, sixteenth, and eighteenth inventions, the ratio between the oxygen storage amount of the high speed component and the oxygen storage amount of the low speed component is a predetermined value for the minimum amount. As the oxygen storage amount of the high-speed component, the oxygen storage amount of the high-speed component and the oxygen storage amount of the low-speed component maintain the predetermined ratio after the oxygen storage amount of the high-speed component reaches the oxygen storage amount that reaches the predetermined ratio. It can be calculated that the component and the low speed component release oxygen.
[0025]
[Action / Effect]
In each of the above inventions, the oxygen storage amount of the first catalyst is estimated and calculated based on the characteristics of the exhaust gas flowing into the first catalyst (for example, the exhaust air-fuel ratio). Based on the calculated oxygen storage amount, the target air-fuel ratio of the engine is calculated so that the oxygen storage amount of the first catalyst becomes a target amount (for example, one half of the maximum oxygen storage amount), and the air-fuel ratio control of the engine Is done.
[0026]
In addition, in the first invention, when it is detected that the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the second catalyst is in the lean state, the target amount of the oxygen storage amount is decreased. As a result, the air-fuel ratio is controlled to be richer than before, so that the lean state of the second catalyst is eliminated. Further, when it is detected that the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the second catalyst is rich, the target amount of the oxygen storage amount is decreased. As a result, the air-fuel ratio is controlled in a leaner direction than before, so that the rich state of the second catalyst is eliminated. In this way, since the atmosphere in the second catalyst is prevented from being lean or rich, the conversion efficiency can be maintained high.
[0027]
Here, the storage characteristics of the catalyst are divided into characteristics that are absorbed / released at high speed by the noble metal of the catalyst and characteristics that are absorbed / released at low speed by the oxygen storage material such as ceria of the catalyst. According to this, the oxygen storage amount of the catalyst is calculated separately for the high speed component and the low speed component according to the actual characteristics, so that the oxygen storage amount can be calculated more accurately.
[0028]
Further, it is considered that a high-speed component having a high absorption / release rate contributes to maintaining a high conversion efficiency of the catalyst. According to the third invention, the high-speed component of the first catalyst oxygen storage amount is a target. The air-fuel ratio of the engine is controlled so that the amount becomes the same, and the target amount of the high-speed component decreases when the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the second catalyst shows a lean state, and increases when it shows a rich state. As a result, the conversion efficiency including the second catalyst can be kept high.
[0029]
Further, according to the fourth invention, the oxygen storage amount calculating means uses the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the first catalyst in addition to the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing into the first catalyst. The oxygen storage amount of the catalyst is calculated. In particular, according to the fifth and sixth inventions, when the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the first catalyst becomes rich or lean, the high speed component or the low speed component is reset. Since the calculation error accumulated so far can be eliminated, the calculation accuracy of the oxygen storage amount can be further improved.
[0030]
In the seventh invention, when the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the second catalyst shows a lean state and the oxygen storage amount of the first catalyst is larger than the target amount, or flows out from the second catalyst When the exhaust characteristic of the exhaust shows a rich state and the oxygen storage amount of the first catalyst is smaller than the target amount, the convergence speed to the target amount is increased. That is, when each of the first and second catalysts has a lean tendency as a whole, the control in the rich direction toward the target amount is quickly performed, and the conversion efficiency is improved in a state where the catalyst atmosphere is biased in the lean direction. Deterioration can be suppressed. Further, when the first and second catalysts tend to be rich as a whole, the control in the lean direction toward the target amount is quickly performed, and the conversion efficiency is improved in a state where the catalyst atmosphere is biased in the rich direction. Deterioration can be suppressed. In order to accelerate the convergence to the target amount, for example, in the air-fuel ratio control by PI control, the proportional control constant or the integral control constant is increased. Alternatively, when the control range of the target air-fuel ratio is restricted from the viewpoint of drivability and fuel consumption, this is expanded in the rich and lean directions to increase the air-fuel ratio value that can be corrected in one process. May be.
[0031]
Further, the storage characteristics of the catalyst are divided into characteristics that are absorbed / released at high speed by the noble metal of the catalyst and characteristics that are absorbed / released at low speed by the oxygen storage material such as ceria of the catalyst. For example, since the oxygen storage amount of the catalyst is calculated separately for the high speed component and the low speed component in accordance with the actual characteristics, the oxygen storage amount can be calculated more accurately.
[0032]
Further, it is considered that the high-speed component having a high absorption / release rate mainly contributes to keeping the catalyst conversion efficiency high. According to the ninth aspect, the high-speed component of the oxygen storage amount of the first catalyst The air-fuel ratio of the engine is controlled so that the target amount becomes the target amount, the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the second catalyst shows a lean state, and the high-speed component of the oxygen storage amount of the first catalyst is lower than the target amount. When the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the second catalyst shows a rich state and the high speed component of the oxygen storage amount of the first catalyst is smaller than the target amount, Since the convergence speed of the high-speed component of the oxygen storage amount to the target amount is increased, the conversion efficiency of the catalyst including the second catalyst can be quickly recovered to a high state.
[0033]
In the tenth aspect of the invention, the oxygen storage amount of the first catalyst is reset to the maximum when both the second and third exhaust characteristic detecting means detect the lean state, or when both the rich states are detected, the first Reset the oxygen storage amount of the catalyst to the minimum amount. In this way, the calculation result of the oxygen storage amount is initialized to the maximum amount or the minimum amount according to the actual oxygen storage amount, so that the oxygen storage amount can be quickly and accurately approached to the target amount by the subsequent air-fuel ratio control. Thus, the disadvantage that the atmosphere in the second catalyst becomes rich or lean for a long time can be solved.
[0034]
Further, according to the eleventh aspect, since the control gain of the air-fuel ratio control is increased in the direction in which the oxygen storage amount is directed toward the target amount, the atmosphere in the second catalyst is more reliably prevented from being lean or rich. Can be prevented.
[0035]
Further, the oxygen storage characteristics in the catalyst are divided into characteristics that are absorbed / released at high speed by the noble metal of the catalyst and characteristics that are absorbed / released at low speed by the oxygen storage material such as ceria of the catalyst. According to the above, the oxygen storage amount of the catalyst is calculated separately for the high speed component and the low speed component according to the actual characteristics, so that the oxygen storage amount can be calculated more accurately. It is considered that the high speed component having a high absorption / release rate mainly contributes to keep it high, but according to the thirteenth invention, the high speed component of the oxygen storage amount of the first catalyst becomes the target amount. Since the air-fuel ratio of the engine is controlled, the conversion efficiency of the catalyst can be kept high.
[0036]
According to the fourteenth aspect of the invention, when both the second and third exhaust characteristic detecting means detect a lean state, the high-speed component of the oxygen storage amount of the first catalyst is reset to its maximum amount, or When both the rich states are detected, the high-speed component and the low-speed component of the oxygen storage amount of the first catalyst are reset to the minimum amount, respectively, so that the calculation result of the oxygen storage amount that matches the actual oxygen storage characteristics is obtained. As a result, the conversion efficiency of the catalyst can be kept high.
[0037]
In a fifteenth aspect of the invention, the air-fuel ratio control means sets the target oxygen storage amount of the first catalyst so that the larger the amount of oxygen from the first catalyst is, the smaller the overflow amount from the first catalyst is. The smaller the amount of oxygen in the minute, the larger the setting. The oxygen amount for the overflow is an excess amount relative to the maximum oxygen storage amount of the first catalyst or a shortage amount relative to the minimum oxygen storage amount, and when this amount is large, the oxygen storage amount of the second catalyst tends to increase. Is predicted. At this time, the target oxygen storage amount of the first catalyst is reduced, so that the air-fuel ratio is controlled in a richer direction than before, so the bias of the second catalyst to the lean atmosphere is reduced. Can be prevented. Further, when the amount of oxygen for overflow from the first catalyst is small including the shortage state, it is predicted that the oxygen storage amount of the second catalyst tends to decrease. At this time, the target oxygen storage amount of the first catalyst is increased, and the air-fuel ratio is thereby controlled in a leaner direction than before, so the bias of the second catalyst toward the rich atmosphere is reduced. Can be prevented. In this way, since the atmosphere in the second catalyst is prevented from being lean or rich, the conversion efficiency can be maintained high.
[0038]
Here, the oxygen storage characteristic in the catalyst is divided into a characteristic of being absorbed / released at a high speed by the noble metal of the catalyst and a characteristic of being absorbed / released at a low speed by an oxygen storage material such as ceria of the catalyst. According to the invention, the oxygen storage amount of the catalyst is calculated separately for the high speed component and the low speed component in accordance with the actual characteristics, so that the oxygen storage amount can be calculated more accurately. In particular, it is considered that the high-speed component having a high absorption / release rate mainly contributes to keeping the catalyst conversion efficiency high, but the engine is designed so that the high-speed component of the oxygen storage amount of the first catalyst becomes the target amount. Since the air-fuel ratio is controlled, the conversion efficiency of the catalyst can be kept high.
[0039]
According to the seventeenth aspect of the invention, the target amount of the high speed component in the oxygen storage amount of the first catalyst is smaller as the amount of oxygen overflow from the first catalyst is larger. Since the smaller the amount of oxygen in the overflow, the larger the amount of oxygen, the higher the oxygen storage amount of the high-speed component can be quickly reached the target amount.
[0040]
In the eighteenth invention, when the oxygen storage amount of the second catalyst is larger than the reference value, the target air-fuel ratio is clamped to a predetermined rich air-fuel ratio, and when it is smaller than the reference value, the target air-fuel ratio is set. Clamp to a predetermined lean air-fuel ratio. The oxygen storage amount of the second catalyst can be estimated from the amount of oxygen in the exhaust from the first catalyst, for example, as described above. When the oxygen storage amount of the second catalyst is larger than a certain reference value, that is, when the lean tendency is present, the target air-fuel ratio is clamped to a predetermined rich air-fuel ratio, or the oxygen storage amount of the second catalyst is By clamping the target air-fuel ratio to a predetermined lean air-fuel ratio when it is smaller than a certain reference value, that is, when it is rich, the oxygen storage amount is controlled more quickly than when performing normal feedback control. By making the oxygen storage amount reach the target amount, the shift of the actual oxygen storage amount with respect to the target amount can be minimized and the conversion efficiency can be maintained high.
[0041]
Further, the oxygen storage characteristics in the catalyst are divided into characteristics that are absorbed / released at high speed by the noble metal of the catalyst and characteristics that are absorbed / released at low speed by the oxygen storage material such as ceria of the catalyst. According to the above, since the oxygen storage amount of the catalyst is calculated separately for the high speed component and the low speed component in accordance with the actual characteristics, the oxygen storage amount can be calculated more accurately.
[0042]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a schematic configuration of an exhaust purification apparatus to which the present invention is applied. An exhaust purification apparatus of a spark ignition engine 1 includes three catalysts 3a to 3c provided in an exhaust pipe 2 and a first catalyst 3a. Front A / F sensor 4 located on the inlet side of the first rear O, which is also located on the outlet side 2 A second rear O located on the outlet side of the sensor 5a and the second catalyst 3b. 2 A sensor 5b and a controller 6 are provided. The catalysts 3a, 3b, and 3c correspond to the first catalyst, the second catalyst, and the third catalyst of the present invention, respectively. The front A / F sensor 4, the first rear O2 sensor 5a, and the second rear O2 sensor 5b are respectively a first exhaust characteristic detecting means, a second exhaust characteristic detecting means, and a third exhaust characteristic. It corresponds to detection means.
[0043]
An intake pipe 7 of the engine 1 is provided with an electronically controlled throttle valve 8 that can be controlled independently of a driver's accelerator operation, and an air flow meter 9 that detects an intake air amount adjusted by the throttle valve 8. Yes. The engine 1 is provided with a crank angle sensor 12 for detecting the rotational speed. The throttle valve 8 may be opened and closed directly in conjunction with the accelerator operation.
[0044]
Each of the catalysts 3a to 3c has a three-way catalyst function, and purifies NOx, HC and CO with maximum efficiency when the inflowing exhaust gas is combustion exhaust gas at the stoichiometric air-fuel ratio. Each catalyst carrier is covered with an oxygen storage material such as ceria, and has a function of absorbing or releasing oxygen (hereinafter referred to as “oxygen storage function”) in accordance with the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas. A combination of catalysts having different characteristics, such as a single-function three-way catalyst as the first catalyst 3a and an HC trap catalyst with a three-way catalyst function as the second or third catalysts 3b and 3c, respectively. You can also
[0045]
Here, the oxygen storage amount of the catalysts 3a to 3c is divided into a high speed component HO2 absorbed / released by each precious metal (Pt, Rh, Pd, etc.) and a low speed component LO2 absorbed / released by the oxygen storage material. Can do. The low-speed component LO2 can absorb / release more oxygen than the high-speed component HO2, but the absorption / release speed is slower than that of the high-speed component HO2.
[0046]
Furthermore, these high speed component HO2 and low speed component LO2
-During oxygen absorption, oxygen is absorbed in preference to the high speed component HO2, and when the high speed component HO2 reaches the maximum amount HO2MAX and cannot absorb oxygen, oxygen begins to be absorbed by the low speed component LO2.
[0047]
-When releasing oxygen, if the ratio of low-speed component LO2 to high-speed component HO2 (LO2 / HO2) is less than the specified value, that is, if there are relatively many high-speed components, oxygen is preferentially released from high-speed component HO2, and high-speed components When the ratio of the low speed component LO2 to the HO2 is equal to or greater than a predetermined value, oxygen is released from both the high speed component HO2 and the low speed component LO2 so that the ratio of the low speed component LO2 to the high speed component HO2 does not change.
It has the characteristic.
[0048]
A front A / F sensor 4 provided upstream of the catalyst 3a linearly detects the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 3a, and a rear O provided downstream of the catalysts 3a and 3b. 2 The sensors 5a and 5b detect the oxygen concentration in the exhaust gas discharged from the respective outlets in a reversible manner with respect to the theoretical air-fuel ratio. Rear O 2 As the sensors 5a and 5b, sensors that can detect the air-fuel ratio linearly similarly to the front A / F sensor 4 may be applied.
[0049]
The engine 1 is provided with a cooling water temperature sensor 10 that detects the temperature of the cooling water. The detected cooling water temperature is used to determine the operating state of the engine 1 and estimates the catalyst temperature of the catalyst 3a. It is also used to do.
[0050]
The controller 6 includes a microprocessor, a RAM, a ROM, an I / O interface, and the like. Based on the outputs of the air flow meter 9, the front A / F sensor 4, and the cooling water temperature sensor 10, the oxygen storage amount of the catalyst 3a (high-speed components HO2 and The low speed component LO2) is calculated.
[0051]
The controller 6 shifts the air-fuel ratio of the engine 1 to the rich side to shift the high-speed component HO2 when the calculated high-speed component HO2 of the oxygen storage amount is larger than a predetermined amount (for example, half the maximum high-speed component amount HO2MAX). Conversely, when it is less than the predetermined amount, the air-fuel ratio is shifted to the lean side to increase the high speed component HO2, so that the high speed component HO2 of the oxygen storage amount is kept constant.
[0052]
Furthermore, although there is a difference between the oxygen storage amount calculated by the calculation error and the actual oxygen storage amount, the controller 6 resets the oxygen storage amount at a predetermined timing based on the oxygen concentration downstream of the catalyst 3a, and actually Correct the deviation from the oxygen storage amount.
[0053]
Specifically, the first rear O 2 When the sensor 5a makes a lean determination, it is determined that at least the high speed component HO2 is maximum, and the high speed component HO2 is reset to the maximum amount. Also, the first rear O 2 When the sensor 5a makes a rich determination, not only the high speed component HO2 but also the oxygen release from the low speed component LO2 is not performed, so the low speed component HO2 and the high speed component LO2 are reset to the minimum amount.
[0054]
Next, basic air-fuel ratio control performed by the controller 6 in order to keep the oxygen storage amount of the first catalyst 3a constant will be described in detail with reference to FIGS. Here, the calculation of the oxygen storage amount will be described first, and then the oxygen storage amount reset and the air-fuel ratio control of the engine 1 based on the oxygen storage amount will be described.
[0055]
FIG. 2 shows the contents of a routine for calculating the oxygen storage amount of the catalyst 3a, which is executed by the controller 6 every predetermined time.
[0056]
According to this, first, typically, the outputs of the coolant temperature sensor 10, the crank angle sensor 12, and the air flow meter 9 are read as various operating condition parameters of the engine, and the temperature TCAT of the catalyst 3a is estimated based on them (step S1). , S2). Then, it is determined whether or not the catalyst 3a has been activated by comparing the estimated catalyst temperature TCAT and the catalyst activation temperature TACTo (step S3).
[0057]
As a result, if it is determined that the catalyst activation temperature TACTo has been reached, the process proceeds to step S4 and subsequent steps in order to calculate the oxygen storage amount of the catalyst 3a. If it is determined that the catalyst activation temperature TACTo has not been reached, the catalyst 3a does not perform the oxygen absorption / release action, and the process is terminated.
[0058]
In step S4, a subroutine (FIG. 3) for calculating the oxygen excess / deficiency O2IN is executed to calculate the oxygen excess / deficiency O2IN in the exhaust gas flowing into the catalyst 3a, and in step S5, oxygen as a high-speed component of the oxygen storage amount is calculated. A subroutine (FIG. 4) for calculating the release rate A is executed, and the oxygen release rate A of the high speed component is calculated.
[0059]
Further, in step S6, a subroutine (FIG. 5) for calculating the high-speed component HO2 of the oxygen storage amount is executed and absorbed by the high-speed component HO2 and the high-speed component HO2 based on the oxygen excess / deficiency O2IN and the oxygen release rate A of the high-speed component. The overflow amount OVERFLOW overflowing the low speed component LO2 is calculated.
[0060]
In step S7, based on the overflow amount OVERFLOW calculated in step S6, it is determined whether or not all the oxygen excess / deficiency O2IN in the exhaust gas flowing into the catalyst 3a has been absorbed by the high speed component HO2. If the oxygen excess / deficiency O2IN is completely absorbed by the high-speed component (OVERFLOW = 0), the process ends. If not, the process proceeds to step S8 and a subroutine for calculating the low-speed component LO2 (FIG. 6). ) Is executed, and the low speed component LO2 is calculated based on the overflow amount OVERFLOW overflowing from the high speed component HO2.
[0061]
Here, the catalyst temperature TCAT is estimated from the cooling water temperature of the engine 1, the engine load, the engine speed, and the like. However, as shown in FIG. 1, a temperature sensor 11 is attached to the catalyst 3a, and the temperature of the catalyst 3a is set. You may make it measure directly.
[0062]
Further, when the catalyst temperature TCAT is lower than the activation temperature TACTo in step S3, the oxygen storage amount is not calculated, but step S3 is eliminated, and the influence of the catalyst temperature TCAT is influenced by the oxygen release rate A of the high-speed component and the later-described. The low-speed component oxygen absorption / release rate B may be reflected.
[0063]
Next, the subroutine executed in steps S4 to S6 and step S8 will be described.
[0064]
FIG. 3 shows the contents of a subroutine for calculating the oxygen excess / deficiency O2IN of the exhaust gas flowing into the catalyst 3a. In this subroutine, the oxygen excess / deficiency amount O2IN of the exhaust gas flowing into the catalyst 3a is calculated based on the air-fuel ratio upstream of the catalyst 3a and the intake air amount of the engine 1.
[0065]
According to this, first, the front A / F sensor output and the air flow meter output are read (step S11).
[0066]
In step S12, the read front A / F sensor output is converted into an air-fuel ratio using a predetermined conversion table, and the excess / deficiency oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the catalyst 3a is calculated. Here, the excess / deficient oxygen concentration is a relative concentration based on the oxygen concentration at the stoichiometric air-fuel ratio, and the exhaust gas takes zero at the stoichiometric air-fuel ratio, negative at rich, and positive at lean.
[0067]
In step S13, the air flow meter output is converted into an intake air amount using a predetermined conversion table. In step S14, the intake air amount calculated in step S13 is multiplied by the excess / deficient oxygen concentration calculated in step S12 and flows into the catalyst 3a. Calculate the excess and deficiency oxygen amount O2IN of the exhaust.
[0068]
Since the excess / deficiency oxygen concentration has the above characteristics, the excess / deficiency oxygen amount O2IN is zero when the exhaust gas flowing into the catalyst 3a is the stoichiometric air-fuel ratio, negative when it is rich, and positive when it is lean.
[0069]
FIG. 4 shows the contents of a subroutine for calculating the oxygen release rate A of the high speed component of the oxygen storage amount. In this subroutine, since the oxygen release rate from the high speed component HO2 is affected by the low speed component LO2, the oxygen release rate A of the high speed component is calculated according to the low speed component LO2.
[0070]
According to this, first, in step S21, it is determined whether or not the ratio LO2 / HO2 of the low speed component to the high speed component is larger than a predetermined value AR.
[0071]
As a result of the determination, if it is determined that the ratio LO2 / HO2 is smaller than the predetermined value AR, that is, if the high speed component HO2 is relatively larger than the low speed component LO2, the process proceeds to step S22, and oxygen takes precedence over the high speed component HO2. 1.0 is set to the oxygen release rate A of the high speed component.
[0072]
On the other hand, if the ratio LO2 / HO2 is determined to be greater than or equal to the predetermined value AR, oxygen is released from the high speed component HO2 and the low speed component LO2 so that the ratio of the low speed component LO2 to the high speed component HO2 does not change, so step S23 Then, a value that does not change the ratio LO2 / HO2 is calculated as the oxygen release rate A of the high-speed component.
[0073]
FIG. 5 shows the contents of a subroutine for calculating the high-speed component HO2 of the oxygen storage amount. In this subroutine, the high speed component HO2 is calculated based on the oxygen oxygen excess / deficiency O2IN of the exhaust gas flowing into the catalyst 3a and the oxygen release rate A of the high speed component.
[0074]
According to this, first, in step S31, based on the value of oxygen excess / deficiency O2IN, it is determined whether the high speed component HO2 is in a state of absorbing oxygen or in a state of releasing oxygen.
[0075]
As a result, if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 3a is lean and the oxygen excess / deficiency O2IN is greater than zero, it is determined that the high speed component HO2 is in a state of absorbing oxygen, and the process proceeds to step S32. The following formula (1),
HO2 = HO2z + O2IN (1)
HO2z: Previous value of high-speed component HO2
As a result, the high speed component HO2 is calculated.
[0076]
On the other hand, if it is determined that the oxygen excess / deficiency amount O2IN is equal to or less than zero and the high-speed component is in a state of releasing oxygen, the process proceeds to step S33, where
HO2 = HO2z + O2IN x A (2)
A: Oxygen release rate of high-speed component HO2
As a result, the high speed component HO2 is calculated.
[0077]
When the high speed component HO2 is calculated in this way, it is determined in steps S34 and S35 whether the value does not exceed the maximum amount HO2MAX of the high speed component or not less than the minimum amount HO2MIN (= 0).
[0078]
If the high-speed component HO2 is greater than or equal to the maximum amount HO2MAX, the process proceeds to step S36, where the overflow amount (excess amount) OVERFLOW that overflows without being absorbed by the high-speed component HO2 is expressed by the following equation (3):
OVERFLOW = HO2-HO2MAX (3)
Further, the high speed component HO2 is limited to the maximum amount HO2MAX.
[0079]
If the high speed component HO2 is less than or equal to the minimum amount HO2MIN, the process proceeds to step S37, and the overflow amount (insufficient amount) OVERFLOW overflowing without being absorbed by the high speed component HO2 is expressed by the following equation (4):
OVERFLOW = HO2-HO2MIN (4)
Further, the high speed component HO2 is limited to the minimum amount HO2MIN. Here, since 0 is given as the minimum amount HO2MIN, the amount of oxygen deficient in the state in which all the high-speed component HO2 is released is calculated as a negative overflow amount.
[0080]
In addition, when the high speed component HO2 is between the maximum amount HO2MAX and the minimum amount HO2MIN, all the oxygen excess / deficiency O2IN of the exhaust gas flowing into the catalyst 3 is absorbed by the high speed component HO2, so that the overflow amount OVERFLOW is zero. Is set.
[0081]
Here, the overflow amount OVERFLOW overflowing from the high speed component HO2 when the high speed component HO2 is greater than or equal to the maximum amount HO2MAX or less than the minimum amount HO2MIN is absorbed or released by the low speed component LO2.
[0082]
FIG. 6 shows the contents of a subroutine for calculating the low speed component LO2 of the oxygen storage amount. In this subroutine, the low speed component LO2 is calculated based on the overflow amount OVERFLOW overflowing from the high speed component HO2.
[0083]
According to this, in step S41, the low speed component LO2 is expressed by the following equation (5),
LO2 = LO2z + OVERFLOW x B (5)
LO2z: Previous value of low-speed component LO2
B: Oxygen absorption / release rate of low-speed components
Is calculated by Here, the oxygen absorption / release rate B of the low-speed component is set to a positive value of 1 or less, but actually has different characteristics in absorption and release, and the actual absorption / release rate is the catalyst temperature TCAT, low-speed component Since it is affected by LO2, etc., the absorption rate and the release rate may be set separately. In this case, when the overflow amount OVERFLOW is positive, oxygen is excessive, and the oxygen absorption B at this time is set to a larger value as the catalyst temperature TCAT is higher and the low speed component LO2 is smaller, for example. Further, when the overflow amount OVERFLOW is negative, oxygen is insufficient, and the oxygen release rate B at this time is set to be larger as the catalyst temperature TCAT is higher and the low speed component LO2 is larger, for example.
[0084]
In steps S42 and S43, similarly to the calculation of the high speed component HO2, it is determined whether the calculated low speed component LO2 does not exceed the maximum amount LO2MAX or is not less than the minimum amount LO2MIN (= 0). .
[0085]
As a result, if the maximum amount LO2MAX is exceeded, the process proceeds to step S44, where the oxygen excess / deficiency O2OUT overflowing from the low speed component LO2 is expressed by the following equation (6):
O2OUT = LO2 − LO2MAX (6)
And the low speed component LO2 is limited to the maximum amount LO2MAX. The oxygen excess / deficiency O2OUT flows out downstream of the catalyst 3a as it is.
[0086]
On the other hand, if the amount is less than the minimum amount, the process proceeds to step S45, where the low speed component LO2 is limited to the minimum amount LO2MIN.
[0087]
Next, the oxygen storage amount reset performed by the controller 6 will be described. By executing the resetting of the oxygen storage amount, the calculation errors accumulated so far are eliminated, and the calculation accuracy of the oxygen storage amount can be improved.
[0088]
FIG. 7 shows the contents of a reset condition determination routine. This routine determines whether or not a reset condition for the oxygen storage amount (high speed component HO2 and low speed component LO2) is satisfied from the oxygen concentration downstream of the catalyst 3a, and sets the flag Frich and the flag Flean.
[0089]
According to this, first, the rear O for detecting the oxygen concentration downstream of the catalyst 3a. 2 The output of the sensor 5a is read (step S51). And rear O 2 The sensor output is compared with the lean determination threshold value and the rich determination threshold value (steps S52 and S53).
[0090]
As a result of comparison, rear O 2 If the sensor output is below the lean determination threshold value, the process proceeds to step S54, and "1" indicating that the lean reset condition for the oxygen storage amount is satisfied is set in the flag Flean. Rear O 2 If the sensor output exceeds the rich determination threshold value, the process proceeds to step S55, and “1” indicating that the oxygen storage amount rich reset condition is satisfied is set in the flag Frich.
[0091]
Rear O 2 When the sensor output is between the lean determination threshold value and the rich determination threshold value, the process proceeds to step S56, and "0" indicating that the lean reset condition and the rich reset condition are not satisfied is set in the flags Flean and Frich. Is done.
[0092]
The rear O 2 The weighted average value may be used as the sensor output.
[0093]
FIG. 8 shows the contents of a routine for resetting the oxygen storage amount.
[0094]
According to this, it is determined in steps S61 and S62 whether the lean reset condition or the rich reset condition is satisfied based on the change in the values of the flags Flean and Frich.
[0095]
When the flag Flean changes from “0” to “1” and it is determined that the lean reset condition is satisfied, the process proceeds to step S63, and the high-speed component HO2 of the oxygen storage amount is reset to the maximum amount HO2MAX. At this time, the low speed component LO2 is not reset. On the other hand, if the flag Frich changes from “0” to “1” and it is determined that the rich reset condition is satisfied, the process proceeds to step S64, where the high speed component HO2 and the low speed component LO2 of the oxygen storage amount are the minimum amounts HO2MIN, Reset to LO2MIN.
[0096]
The reason for resetting under these conditions is that the oxygen absorption rate of the low speed component LO2 is slow, so when the high speed component HO2 reaches the maximum amount, oxygen overflows downstream of the catalyst even if the low speed component LO2 does not reach the maximum amount. This is because it is considered that at least the high-speed component HO2 is at the maximum when the downstream side of the catalyst becomes lean.
[0097]
In addition, when the downstream of the catalyst becomes rich, it can be said that oxygen is not released from the low-speed component LO2 that slowly releases oxygen. It is because it is thought that it has become.
[0098]
Further, air-fuel ratio control (constant oxygen storage amount control) performed by the controller 6 will be described.
[0099]
FIG. 9 shows the contents of a routine for calculating the target air-fuel ratio from the oxygen storage amount.
[0100]
According to this, first, the high-speed component HO2 of the current oxygen storage amount is read (step S71), and the deviation DHO2 between the current high-speed component HO2 and the target value TGHO2 of the high-speed component (= oxygen excess / deficiency required by the catalyst 3a) ) Is calculated (step S72). The target value TGHO2 of the high speed component is set to, for example, one half of the maximum amount HO2MAX of the high speed component.
[0101]
In step S73, the calculated deviation DHO2 is converted into a value corresponding to the air-fuel ratio, and the target air-fuel ratio of the engine 1 is set.
[0102]
Therefore, according to this routine, when the high-speed component HO2 of the oxygen storage amount is less than the target amount, the target air-fuel ratio of the engine 1 is set to the lean side, and the oxygen storage amount (high-speed component HO2) is increased. . On the other hand, when the high speed component HO2 exceeds the target amount, the target air-fuel ratio of the engine 1 is set to the rich side, and the oxygen storage amount (high speed component HO2) is reduced.
[0103]
Next, the overall effect of performing the above control will be described.
[0104]
In the exhaust emission control device according to the present invention, when the engine 1 is started, calculation of the oxygen storage amount of the catalyst 3a is started, and the oxygen storage amount of the catalyst 3a is constant in order to keep the conversion efficiency of the catalyst 3a at a maximum. Thus, the air-fuel ratio control of the engine 1 is performed.
[0105]
The controller 6 estimates and calculates the oxygen storage amount of the catalyst 3a based on the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 3a and the intake air amount of the engine 1. At this time, the oxygen storage amount is calculated by the high speed component HO2 and the low speed component LO2. Do it separately.
[0106]
Specifically, when absorbing oxygen, the controller 6 calculates that the high speed component HO2 preferentially absorbs and the low speed component LO2 begins to absorb when the high speed component HO2 cannot be absorbed, At the time of oxygen release, if the ratio of the low speed component LO2 to the high speed component HO2 (LO2 / HO2) is less than a certain ratio AR, oxygen is preferentially released from the high speed component HO2, and the ratio LO2 / HO2 becomes a constant ratio. Then, the oxygen storage amount is calculated assuming that oxygen is released from both the low speed component LO2 and the high speed component HO2 so as to maintain the ratio LO2 / HO2.
[0107]
When the calculated high-speed component HO2 of the oxygen storage amount is larger than the target value, the controller 6 controls the air-fuel ratio of the engine 1 to the rich side to decrease the high-speed component HO2, and when it is smaller than the target value. The air-fuel ratio is controlled to the lean side to increase the high speed component HO2.
[0108]
As a result, since the high-speed component HO2 of the oxygen storage amount is maintained at the target value, even if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 3 deviates from the stoichiometric air-fuel ratio, oxygen is immediately generated from the high-speed component HO2 with high responsiveness. Is absorbed or released, the catalyst atmosphere is corrected in the stoichiometric air-fuel ratio direction, and the conversion efficiency of the catalyst 3 is kept at the maximum.
[0109]
Furthermore, when the calculation error accumulates, the calculated oxygen storage amount deviates from the actual oxygen storage amount. However, the oxygen storage amount (high speed component HO2 and low speed component LO2) is reduced when the downstream of the catalyst 3 becomes rich or lean. Reset is performed to correct the deviation between the calculated value and the actual oxygen storage amount.
[0110]
FIG. 10 shows how the high-speed component HO2 changes when the oxygen storage amount constant control is performed. In this case, the time t 2 , T Three Then rear O 2 Since the output of the sensor 5a is equal to or less than the rich determination threshold value and the rich reset condition is satisfied, the high speed component HO2 of the oxygen storage amount is reset to the minimum amount (= 0). At this time, the low speed component LO2 is also reset to the minimum amount (not shown).
[0111]
Also, time t 1 Then rear O 2 Since the output of the sensor 5a exceeds the lean determination threshold value and the lean reset condition is satisfied, the high speed component HO2 is reset to the maximum amount HO2MAX. However, at this time, the low speed component LO2 is not necessarily maximized, so the low speed component LO2 is not reset.
[0112]
As described above, the oxygen storage amount is reset when the exhaust gas downstream of the catalyst 3a becomes rich or lean, and the deviation from the actual oxygen storage amount is corrected. As a result, the calculation accuracy of the oxygen storage amount of the catalyst is corrected. This further improves the accuracy of air-fuel ratio control for keeping the oxygen storage amount constant, so that the conversion efficiency of the catalyst can be kept high.
[0113]
The above shows an example of the air-fuel ratio control premised on the present invention. In the present invention, the oxygen storage amount of the second catalyst 3b is further determined using the detection result of the exhaust characteristic by the second rear O2 sensor 5b. In order to improve the conversion efficiency, maintain the proper amount. Hereinafter, this point will be described with reference to FIG. 11 and subsequent drawings.
[0114]
FIG. 11 is a flowchart showing the control contents of the first embodiment for controlling the oxygen storage amount of the second catalyst 3b. This process is periodically executed in synchronism with the above-described air-fuel ratio control, and the first catalyst used in the air-fuel ratio control routine of FIG. 9 according to the output (MVAOSV2) of the second rear O2 sensor 5b. It has a function of setting a target oxygen storage amount (TGHO2) for 3a.
[0115]
In this process, first, the output of the second rear O2 sensor 5b is sampled, and the weighted average value MVAOSV2 corresponding to the driving state is calculated (step S81), and then compared with the lean determination value THL and the rich determination value THR. (Step S82). This is a process for determining the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the second catalyst 3b. When this exhaust air-fuel ratio is leaner than the lean determination value THL, the initial target amount (for example, the maximum target amount) is set as the target oxygen storage amount TGHO2. TGHO2L smaller than the oxygen storage amount HO2MAX by a predetermined amount is set (step S83), and when richer than the rich determination value THR, TGHO2R larger by the predetermined amount than the initial target amount is set (step S83). S84). When the exhaust air-fuel ratio is between the lean determination value THL and the rich determination value THR, the initial target amount is applied as it is (step S85). Such a target amount correction process prevents the atmosphere in the second catalyst 3b from being lean or rich, and thus the conversion efficiency can be maintained high.
[0116]
FIG. 12 is a flowchart showing the control contents of the second embodiment for controlling the oxygen storage amount of the second catalyst 3b. This process is periodically executed in synchronization with the air-fuel ratio control described above, and the convergence speed to the target amount in the air-fuel ratio control routine of FIG. 9 is increased according to the output of the second rear O2 sensor 5b. It has a function.
[0117]
In this processing, the weighted average value MVAOSV2 of the output of the second rear O2 sensor 5b is calculated and compared with the lean determination value THL and the rich determination value THR, as in the first embodiment (step). S91, S92). However, when the determination result is lean, the oxygen storage amount HO2 calculated in the processing of FIG. 5 is compared with the target amount TGHO2, and when HO2> TGHO2, the P component (proportional to the rich direction in the air-fuel ratio control is compared. (Control constant) is increased (steps S93 and S94). On the other hand, when the determination result is rich, the P component in the lean direction in the air-fuel ratio control is further increased when the comparison result between HO2 and TGHO2 is HO2 <TGHO2. If none of the above conditions is met, an initial set value is used as P minutes. According to this process, when the first and second catalysts 3a and 3b are both lean, the control in the rich direction toward the target amount is quickly performed, and the catalyst atmosphere is biased in the lean direction. The deterioration of conversion efficiency can be suppressed in the state. Further, when both tend to be rich, control in the lean direction toward the target amount is quickly performed, and deterioration of conversion efficiency can be suppressed while the catalyst atmosphere is biased in the rich direction.
[0118]
FIG. 13 is a flowchart showing the control contents of the third embodiment for controlling the oxygen storage amount of the second catalyst 3b. This process is periodically executed in synchronism with the above-described air-fuel ratio control. According to the outputs of the first and second rear O2 sensors 5a and 5b, the target amount in the air-fuel ratio control routine of FIG. 9 is obtained. And a function of starting initialization of the catalyst oxygen storage amount by the reset process of FIG.
[0119]
In this process, first, the weighted average values MVAOSV1 and MVAOSV2 of the outputs of the first rear O2 sensor 5a and the second rear O2 sensor 5b are calculated (steps S101 and S102), and then these are calculated as lean determination values THL and rich. It is compared with the judgment value THR (step S103). If each sensor output is lean as a result of the comparison, the P component (control gain) in the rich direction of the air-fuel ratio control is increased and the lean reset flag Flean is set to 1 (steps S104 and 105). As a result, if each sensor output is rich, the P component (control gain) in the lean direction of the air-fuel ratio control is increased and the rich reset flag Frich is set to 1 (steps S106 and S107). If not, the initial set value is used as P for air-fuel ratio control (step S108). According to this control, when each of the catalysts 3a and 3b is in a lean atmosphere, the high-speed component HO2 of the oxygen storage amount is reset to the maximum amount HO2MAX and the actual oxygen storage amount is promptly controlled toward the target value. When both the atmospheres 3a and 3b are rich, the high speed component HO2 and the low speed component LO2 of the oxygen storage amount are reset to the minimum amounts HO2MIN and LO2MIN, respectively, and the actual oxygen storage amount is quickly controlled toward the target value. For this reason, the inconvenience that the atmosphere in the second catalyst 3b becomes rich or lean for a long time and the conversion efficiency decreases can be prevented.
[0120]
FIG. 14 is a flowchart showing the control contents of the fourth embodiment for controlling the oxygen storage amount of the second catalyst 3b. This process is periodically executed in synchronization with the above-described air-fuel ratio control, and as shown in the figure, the overflow amount from the first catalyst 3a (oxygen excess / deficiency amount O2OUT, see FIG. 6, S44) is integrated. (Step S111), the target oxygen storage amount TGHO2 used in the air-fuel ratio control is corrected based on the integrated value SUMOF (Step S112).
[0121]
For the integrated value SUMOF of the overflow O2OUT, as shown in FIG. 15, a coefficient KTG that decreases as the integrated value SUMOF increases is set, and the maximum oxygen storage amount of the first catalyst 3a is set to this coefficient KTG. The target amount is corrected by multiplying by HO2MAX. Due to the characteristic of the coefficient, the target oxygen storage amount TGHO2 decreases as the lean atmosphere has a larger overflow amount O2OUT, whereby the air-fuel ratio is controlled in the rich direction, and therefore the lean tendency of the second catalyst 3b. Can be compensated. In addition, the target oxygen storage amount TGHO2 increases as the rich atmosphere has a smaller amount of overflow O2OUT, whereby the air-fuel ratio is controlled in the lean direction, so that the rich tendency of the second catalyst 3b can be compensated. In this way, since the atmosphere in the second catalyst is prevented from being lean or rich, the conversion efficiency can be maintained high.
[0122]
FIG. 16 is a flowchart showing the control contents of the fifth embodiment for controlling the oxygen storage amount of the second catalyst 3b. This process is periodically executed in synchronism with the above-described air-fuel ratio control, and the lean / rich state of the second catalyst 3b is estimated from the overflow amount O2OUT from the first catalyst 3a, and according to the result. Thus, by clamping the target air-fuel ratio in the air-fuel ratio control routine of FIG. 9 to the rich side or the lean side, the second catalyst 3b has a function of preventing the atmosphere condition from being biased to the lean or rich side.
[0123]
In this process, first, an integrated value SUMOF of the overflow amount O2OUT from the first catalyst 3a is obtained in the same manner as in FIG. 14, and this is compared with a predetermined determination reference value, so that the inside of the second catalyst 3b is in a lean atmosphere or rich. The atmosphere is determined (steps S121 and S122). When the lean determination is made as the determination result, the target A / F of the air-fuel ratio control is clamped to a rich value by a predetermined amount from the initial value (theoretical air-fuel ratio) (step S123), and when the rich determination is made, the target A / F / F is clamped to a lean value by a predetermined amount (step S124). When neither rich nor lean is determined, the target A / F is set as an initial value (step S125). This allows the oxygen storage amount to reach the target amount more quickly than when controlling the oxygen storage amount while performing normal feedback control, minimizing the deviation of the actual oxygen storage amount from the target amount, and is good for the catalyst Exhaust gas purification performance can be exhibited.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust emission control device according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the contents of a routine for calculating the oxygen storage amount of the catalyst.
FIG. 3 is a flowchart showing the contents of a subroutine for calculating the oxygen excess / deficiency of the exhaust flowing into the catalyst.
FIG. 4 is a flowchart showing the contents of a subroutine for calculating an oxygen release rate of a high-speed component.
FIG. 5 is a flowchart showing the contents of a subroutine for calculating a high-speed component of the oxygen storage amount.
FIG. 6 is a flowchart showing the contents of a subroutine for calculating a low-speed component of the oxygen storage amount.
FIG. 7 is a flowchart showing the contents of a reset condition determination routine.
FIG. 8 is a flowchart showing the contents of a routine for resetting the oxygen storage amount.
FIG. 9 is a flowchart showing the contents of a routine for calculating a target air-fuel ratio from the oxygen storage amount.
FIG. 10 is a time chart showing a state when the oxygen storage amount constant control is performed.
FIG. 11 is a flowchart showing the contents of the first embodiment relating to oxygen storage amount control.
FIG. 12 is a flowchart showing the contents of a second embodiment related to oxygen storage amount control.
FIG. 13 is a flowchart showing the contents of a third embodiment relating to oxygen storage amount control.
FIG. 14 is a flowchart showing the contents of a fourth embodiment relating to oxygen storage amount control.
FIG. 15 is a flowchart showing the contents of a fifth embodiment relating to oxygen storage amount control;
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a relationship between an integrated value for overflow and a coefficient for correcting a target amount of oxygen storage amount.
[Explanation of symbols]
1 engine
2 Exhaust pipe
3a First catalyst
3b Second catalyst
3c Third catalyst
4 Front A / F sensor (first exhaust characteristic detection means)
5a 1st rear O 2 Sensor (second exhaust characteristic detection means)
5b 2nd rear O 2 Sensor (third exhaust characteristic detection means)
6 Controller
7 Intake pipe
8 Throttle valve
9 Air flow meter
10 Cooling water temperature sensor
11 Temperature sensor
12 Crank angle sensor

Claims (21)

エンジン排気管に設けられた第１の触媒と、
前記第１の触媒に流入する排気の特性を検出する排気特性検出手段と、
前記第１の触媒の下流側に設けられた第２の触媒と、
前記第２の触媒から流出する排気の特性を検出する排気特性検出手段と、
前記第１の触媒に流入する排気の排気特性を用いて、第１の触媒の酸素ストレージ量を演算する酸素ストレージ量演算手段と、
前記演算された酸素ストレージ量に基づき、前記第１の触媒の酸素ストレージ量が目標量となるようにエンジンの空燃比を制御する空燃比制御手段とを備え、
かつ前記空燃比制御手段は、前記酸素ストレージ量の目標量を、前記第２の触媒から流出する排気の排気特性がリーン状態を示したときは減少し、リッチ状態を示したときは増大するように構成したエンジンの排気浄化装置。A first catalyst provided in the engine exhaust pipe;
Exhaust characteristic detecting means for detecting the characteristic of exhaust flowing into the first catalyst;
A second catalyst provided downstream of the first catalyst;
Exhaust characteristic detecting means for detecting characteristics of the exhaust gas flowing out from the second catalyst;
Oxygen storage amount calculating means for calculating the oxygen storage amount of the first catalyst using the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing into the first catalyst;
Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the engine so that the oxygen storage amount of the first catalyst becomes a target amount based on the calculated oxygen storage amount;
The air-fuel ratio control means decreases the target amount of the oxygen storage amount when the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the second catalyst shows a lean state, and increases when the exhaust property shows a rich state. The engine exhaust gas purification device. 前記酸素ストレージ量演算手段は、触媒の酸素ストレージ量を吸収速度が速い高速成分と吸収速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けて、
酸素吸収時は高速成分の酸素ストレージ量が最大量に到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を吸収すると共に、酸素放出時は高速成分の酸素ストレージ量が最小量に到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を放出するものとして演算する請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。The oxygen storage amount calculating means divides the oxygen storage amount of the catalyst into a high speed component having a high absorption speed and a low speed component having a low absorption speed than the high speed component,
During oxygen absorption, the high-speed component absorbs oxygen in preference to the low-speed component until the oxygen storage amount of the high-speed component reaches the maximum amount, and when oxygen is released, the oxygen storage amount of the high-speed component reaches high speed until it reaches the minimum amount. The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein the component is calculated on the assumption that the component releases oxygen in preference to the low-speed component . 前記空燃比制御手段は、前記第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分が目標量となるようにエンジンの空燃比を制御し、この高速成分の目標量を、前記第２の触媒から流出する排気の排気特性がリーン状態を示したときは減少し、リッチ状態を示したときは増大する請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置。  The air-fuel ratio control unit controls the air-fuel ratio of the engine so that the high-speed component of the oxygen storage amount of the first catalyst becomes a target amount, and the target amount of the high-speed component flows out from the second catalyst. The exhaust emission control device for an engine according to claim 2, wherein the exhaust emission characteristic of the engine is reduced when the exhaust characteristic indicates a lean state and increases when the exhaust characteristic indicates a rich state. 前記第１の触媒から流出する排気の排気特性を前記第２の触媒の上流側で検出する排気特性検出手段を備え、
前記酸素ストレージ量演算手段は、前記第１の触媒に流入する排気の排気特性と前記第１の触媒から流出する排気の排気特性を用いて、第１の触媒の酸素ストレージ量を演算する請求項２または請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置。An exhaust characteristic detecting means for detecting an exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the first catalyst upstream of the second catalyst;
The oxygen storage amount calculation means calculates an oxygen storage amount of the first catalyst using exhaust characteristics of exhaust flowing into the first catalyst and exhaust characteristics of exhaust flowing out of the first catalyst. The exhaust emission control device for an engine according to claim 2 or claim 3. 前記酸素ストレージ量演算手段は、前記第１の触媒から流出する排気の排気特性がリッチになった時点で高速成分および低速成分をそれらの最小量にリセットする請求項４に記載のエンジンの排気浄化装置。  5. The engine exhaust gas purification according to claim 4, wherein the oxygen storage amount calculation means resets the high speed component and the low speed component to their minimum amounts when the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the first catalyst becomes rich. apparatus. 前記酸素ストレージ量演算手段は、前記第１の触媒から流出する排気の排気特性がリーンになった時点で高速成分をその最大量にリセットする請求項４または請求項５に記載のエンジンの排気浄化装置。  The engine exhaust gas purification according to claim 4 or 5, wherein the oxygen storage amount calculation means resets the high speed component to the maximum amount when the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the first catalyst becomes lean. apparatus. エンジン排気管に設けられた第１の触媒と、
前記第１の触媒に流入する排気の特性を検出する排気特性検出手段と、
前記第１の触媒の下流側に設けられた第２の触媒と、
前記第２の触媒から流出する排気の特性を検出する排気特性検出手段と、
前記第１の触媒に流入する排気の排気特性を用いて、第１の触媒の酸素ストレージ量を演算する酸素ストレージ量演算手段と、
前記演算された酸素ストレージ量に基づき、前記第１の触媒の酸素ストレージ量が目標量となるようにエンジンの空燃比を制御する空燃比制御手段とを備え、
かつ前記空燃比制御手段は、前記第２の触媒から流出する排気の排気特性がリーン状態を示しかつ第１の触媒の酸素ストレージ量が目標量よりも大であるとき、または前記第２の触媒から流出する排気の排気特性がリッチ状態を示しかつ第１の触媒の酸素ストレージ量が目標量よりも小であるとき、目標量への収束速度を高くするように構成したエンジンの排気浄化装置。A first catalyst provided in the engine exhaust pipe;
Exhaust characteristic detecting means for detecting the characteristic of exhaust flowing into the first catalyst;
A second catalyst provided downstream of the first catalyst;
Exhaust characteristic detecting means for detecting characteristics of the exhaust gas flowing out from the second catalyst;
Using exhaust characteristics of the exhaust gas flowing into the first catalyst, the oxygen storage amount calculation means for calculating oxygen storage amount of the first catalyst,
Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the engine so that the oxygen storage amount of the first catalyst becomes a target amount based on the calculated oxygen storage amount;
And the air-fuel ratio control means is configured such that the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the second catalyst shows a lean state and the oxygen storage amount of the first catalyst is larger than a target amount, or the second catalyst An exhaust emission control device for an engine configured to increase a convergence speed to a target amount when an exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the engine shows a rich state and an oxygen storage amount of the first catalyst is smaller than the target amount. 前記酸素ストレージ量演算手段は、触媒の酸素ストレージ量を吸収速度が速い高速成分と吸収速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けて、
酸素吸収時は高速成分の酸素ストレージ量が最大量に到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を吸収すると共に、酸素放出時は高速成分の酸素ストレージ量が最小量に到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を放出するものとして演算する請求項７に記載のエンジンの排気浄化装置。The oxygen storage amount calculating means divides the oxygen storage amount of the catalyst into a high speed component having a high absorption speed and a low speed component having a low absorption speed than the high speed component,
During oxygen absorption, the high-speed component absorbs oxygen in preference to the low-speed component until the oxygen storage amount of the high-speed component reaches the maximum amount, and when oxygen is released, the oxygen storage amount of the high-speed component reaches high speed until it reaches the minimum amount. The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 7, wherein the component is calculated on the assumption that the component releases oxygen in preference to the low-speed component . 前記空燃比制御手段は、前記第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分が目標量となるようにエンジンの空燃比を制御し、第２の触媒から流出する排気の排気特性がリーン状態を示しかつ第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分が目標量よりも大であるとき、または第２の触媒から流出する排気の排気特性がリッチ状態を示しかつ第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分が目標量よりも小であるとき、第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分の目標量への収束速度を高くする請求項８に記載のエンジンの排気浄化装置。  The air-fuel ratio control means controls the air-fuel ratio of the engine so that the high-speed component of the oxygen storage amount of the first catalyst becomes a target amount, and the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the second catalyst is in a lean state. When the high-speed component of the oxygen storage amount of the first catalyst is larger than the target amount, or the exhaust characteristic of the exhaust gas flowing out from the second catalyst shows a rich state, and the oxygen storage amount of the first catalyst The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 8, wherein when the high speed component is smaller than the target amount, the convergence speed of the first catalyst in the oxygen storage amount to the target amount of the high speed component is increased. エンジン排気管に設けられた第１の触媒と、
前記第１の触媒に流入する排気の特性を検出する第１の排気特性検出手段と、
前記第１の触媒から流出する排気の特性を検出する第２の排気特性検出手段と、
前記第１の触媒の下流側に設けられた第２の触媒と、
前記第２の触媒から流出する排気の特性を検出する第３の排気特性検出手段と、
前記検出された第１の排気特性を用いて、第１の触媒の酸素ストレージ量を演算する酸素ストレージ量演算手段と、前記演算された酸素ストレージ量に基づき、前記第１の触媒の酸素ストレージ量が目標量となるようにエンジンの空燃比を制御する空燃比制御手段とを備え、
かつ前記空燃比制御手段は、前記第２と第３の排気特性検出手段が、共にリーン状態を検出したときには第１の触媒の酸素ストレージ量を最大量にリセットし、または共にリッチ状態を検出したときには第１の触媒の酸素ストレージ量を最小量にリセットするように構成したエンジンの排気浄化装置。A first catalyst provided in the engine exhaust pipe;
First exhaust characteristic detection means for detecting characteristics of exhaust flowing into the first catalyst;
A second exhaust characteristic detecting means for detecting the characteristic of the exhaust gas flowing out from the first catalyst;
A second catalyst provided downstream of the first catalyst;
Third exhaust characteristic detecting means for detecting the characteristic of exhaust flowing out of the second catalyst;
An oxygen storage amount calculating means for calculating an oxygen storage amount of the first catalyst using the detected first exhaust characteristic, and an oxygen storage amount of the first catalyst based on the calculated oxygen storage amount Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the engine so that becomes a target amount,
The air-fuel ratio control means resets the oxygen storage amount of the first catalyst to the maximum amount when both the second and third exhaust characteristic detection means detect the lean state, or both detect the rich state. An engine exhaust purification system configured to reset the oxygen storage amount of the first catalyst to a minimum amount sometimes. 前記空燃比制御手段は、前記第２と第３の排気特性検出手段が、共にリーン状態を検出したときには第１の触媒の酸素ストレージ量を最大量にリセットしかつエンジンの空燃比のリッチ側への制御利得を大きくし、または共にリッチ状態を検出したときには第１の触媒の酸素ストレージ量を最小量にリセットしかつエンジンの空燃比のリーン側への制御利得を大きくする請求項１０に記載のエンジンの排気浄化装置。  The air-fuel ratio control means resets the oxygen storage amount of the first catalyst to the maximum amount when both the second and third exhaust characteristic detection means detect a lean state, and to the rich side of the air-fuel ratio of the engine. 11. The control gain according to claim 10, wherein when the rich state is detected, the oxygen storage amount of the first catalyst is reset to the minimum amount and the control gain toward the lean side of the air-fuel ratio of the engine is increased. Engine exhaust purification system. 前記酸素ストレージ量演算手段は、触媒の酸素ストレージ量を吸収速度が速い高速成分と吸収速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けて、
酸素吸収時は高速成分の酸素ストレージ量が最大量に到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を吸収すると共に、酸素放出時は高速成分の酸素ストレージ量が最小量に到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を放出するものとして演算する請求項１０または請求項１１に記載のエンジンの排気浄化装置。The oxygen storage amount calculating means divides the oxygen storage amount of the catalyst into a high speed component having a high absorption speed and a low speed component having a low absorption speed than the high speed component,
During oxygen absorption, the high-speed component absorbs oxygen in preference to the low-speed component until the oxygen storage amount of the high-speed component reaches the maximum amount, and when oxygen is released, the oxygen storage amount of the high-speed component reaches high speed until it reaches the minimum amount. The engine exhaust purification device according to claim 10 or 11, wherein the component is calculated on the assumption that oxygen is released in preference to a low-speed component . 前記酸素ストレージ量演算手段は、触媒の酸素ストレージ量を吸収速度が速い高速成分と吸収速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けて、酸素吸収時は高速成分の酸素ストレージ量が最大量に到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を吸収すると共に、酸素放出時は高速成分の酸素ストレージ量が最小量に到達するまで高速成分は低速成分に 優先して酸素を放出するものとして演算し、
前記空燃比制御手段は、第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分が目標量となるようにエンジンの空燃比を制御する請求項１０または請求項１１に記載のエンジンの排気浄化装置。The oxygen storage amount calculating means divides the oxygen storage amount of the catalyst into a high speed component having a high absorption speed and a low speed component having a low absorption speed than the high speed component, and the oxygen storage amount of the high speed component is maximized during oxygen absorption. high speed component until it reaches the while absorbing oxygen in preference to the low speed component, the high speed component until the oxygen released oxygen storage amount of high speed component reaches a minimum amount as to release oxygen in preference to the low speed component Operate,
The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 10 or 11, wherein the air-fuel ratio control means controls the air-fuel ratio of the engine so that a high-speed component of the oxygen storage amount of the first catalyst becomes a target amount. 前記空燃比制御手段は、前記第２と第３の排気特性検出手段が、共にリーン状態を検出したときには第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分をその最大量にリセットし、または共にリッチ状態を検出したときには第１の触媒の高速成分および低速成分をそれぞれ最小量にリセットする請求項１３に記載のエンジンの排気浄化装置。  The air-fuel ratio control unit resets the high-speed component of the oxygen storage amount of the first catalyst to the maximum amount when both the second and third exhaust characteristic detection units detect a lean state, or both are rich. The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 13, wherein when the state is detected, the high speed component and the low speed component of the first catalyst are respectively reset to a minimum amount. エンジン排気管に設けられた第１の触媒と、
前記第１の触媒に流入する排気の特性を検出する排気特性検出手段と、
前記第１の触媒の下流側に設けられた第２の触媒と、
前記検出された排気特性を用いて、第１の触媒の酸素ストレージ量を演算する酸素ストレージ量演算手段と、
前記演算された酸素ストレージ量に基づき、前記第１の触媒の酸素ストレージ量が目標量となるようにエンジンの空燃比を制御する空燃比制御手段とを備え、
かつ前記空燃比制御手段は、前記第１の触媒の目標酸素ストレージ量を、第１の触媒からのオーバーフロー分の酸素量が大であるほど小さく、第１の触媒からのオーバーフロー分の酸素量が小であるほど大きく設定するように構成したエンジンの排気浄化装置。A first catalyst provided in the engine exhaust pipe;
Exhaust characteristic detecting means for detecting the characteristic of exhaust flowing into the first catalyst;
A second catalyst provided downstream of the first catalyst;
Oxygen storage amount calculating means for calculating the oxygen storage amount of the first catalyst using the detected exhaust characteristic;
Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the engine so that the oxygen storage amount of the first catalyst becomes a target amount based on the calculated oxygen storage amount;
In addition, the air-fuel ratio control means decreases the target oxygen storage amount of the first catalyst as the overflow amount of oxygen from the first catalyst increases, and the overflow amount of oxygen from the first catalyst decreases. An exhaust emission control device for an engine configured to be set larger as it is smaller. 前記酸素ストレージ量演算手段は、触媒の酸素ストレージ量を吸収速度が速い高速成分と吸収速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けて、酸素吸収時は高速成分の酸素ストレージ量が最大量に到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を吸収すると共に、酸素放出時は高速成分の酸素ストレージ量が最小量に到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を放出するものとして演算し、
前記空燃比制御手段は、第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分が目標量となるようにエンジンの空燃比を制御する請求項１５に記載のエンジンの排気浄化装置。The oxygen storage amount calculating means divides the oxygen storage amount of the catalyst into a high speed component having a high absorption speed and a low speed component having a low absorption speed than the high speed component, and the oxygen storage amount of the high speed component is maximized during oxygen absorption. The high speed component absorbs oxygen in preference to the low speed component until it reaches, and when releasing oxygen, the high speed component releases oxygen in preference to the low speed component until the oxygen storage amount of the high speed component reaches the minimum amount. Operate,
The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 15, wherein the air-fuel ratio control means controls the air-fuel ratio of the engine so that the high-speed component of the oxygen storage amount of the first catalyst becomes a target amount. 前記空燃比制御手段は、第１の触媒の酸素ストレージ量のうち高速成分の目標量を、第１の触媒からのオーバーフロー分の酸素量が大であるほど小さく、第１の触媒からのオーバーフロー分の酸素量が小であるほど大きく設定する請求項１６に記載のエンジンの排気浄化装置。  The air-fuel ratio control means decreases the target amount of the high-speed component of the oxygen storage amount of the first catalyst as the amount of oxygen from the first catalyst increases, and the amount of overflow from the first catalyst. The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 16, wherein the smaller the amount of oxygen is, the larger the oxygen amount is set. エンジン排気管に設けられた第１の触媒と、
前記第１の触媒に流入する排気の特性を検出する排気特性検出手段と、
前記第１の触媒の下流側に設けられた第２の触媒と、
前記検出された排気特性を用いて、第１の触媒の酸素ストレージ量を演算する酸素ストレージ量演算手段と、
前記演算された酸素ストレージ量に基づき、前記第１の触媒の酸素ストレージ量が目標量となるようにエンジンの空燃比を制御する空燃比制御手段とを備え、
かつ前記空燃比制御手段は、第１の触媒からのオーバーフロー分の酸素量が基準値よりも大であるときは目標空燃比を所定のリッチ空燃比にクランプし、基準値よりも小であるときは目標空燃比を所定のリーン空燃比にクランプするように構成したエンジンの排気浄化装置。A first catalyst provided in the engine exhaust pipe;
Exhaust characteristic detecting means for detecting the characteristic of exhaust flowing into the first catalyst;
A second catalyst provided downstream of the first catalyst;
Using the detected exhaust characteristic, and the oxygen storage amount calculation means for calculating oxygen storage amount of the first catalytic,
Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the engine so that the oxygen storage amount of the first catalyst becomes a target amount based on the calculated oxygen storage amount;
The air-fuel ratio control means clamps the target air-fuel ratio to a predetermined rich air-fuel ratio when the oxygen amount of the overflow from the first catalyst is larger than the reference value, and is smaller than the reference value Is an engine exhaust purification system configured to clamp the target air-fuel ratio to a predetermined lean air-fuel ratio. 前記酸素ストレージ量演算手段は、触媒の酸素ストレージ量を吸収放出速度が速い高速成分と吸収放出速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けて、
酸素吸収時は高速成分の酸素ストレージ量が最大量に到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を吸収すると共に、酸素放出時は高速成分の酸素ストレージ量が最小量に 到達するまで高速成分は低速成分に優先して酸素を放出するものとして演算する請求項１８に記載のエンジンの排気浄化装置。The oxygen storage amount calculation means divides the oxygen storage amount of the catalyst into a high speed component having a high absorption / release rate and a low speed component having a low absorption / release rate than the high speed component,
During oxygen absorption, the high-speed component absorbs oxygen in preference to the low-speed component until the oxygen storage amount of the high-speed component reaches the maximum amount, and when oxygen is released, the oxygen storage amount of the high-speed component reaches high speed until it reaches the minimum amount. 19. The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 18, wherein the component is calculated on the assumption that oxygen is released in preference to the low speed component . 前記最大量は、高速成分の最大酸素ストレージ量であり、高速成分の酸素ストレージ量が最大酸素ストレージ量に到達後に、低速成分が酸素を吸収するものとして演算する、
請求項２、請求項８、請求項１２、請求項１３、請求項１６、請求項１８の何れかに記載のエンジンの排気浄化装置。The maximum amount is the maximum oxygen storage amount of the high speed component, and is calculated as the low speed component absorbs oxygen after the oxygen storage amount of the high speed component reaches the maximum oxygen storage amount.
The exhaust emission control device for an engine according to any one of claims 2, 8, 12, 13, 16, and 18. 前記最小量は、高速成分の酸素ストレージ量と低速成分の酸素ストレージ量との比が所定値になる高速成分の酸素ストレージ量であり、
高速成分の酸素ストレージ量が、前記所定比になる酸素ストレージ量に到達後に、高速成分の酸素ストレージ量と低速成分の酸素ストレージ量とが前記所定比を保ちながら高速成分と低速成分とが酸素を放出するものとして演算する、
請求項２、請求項８、請求項１２、請求項１３、請求項１６、請求項１８の何れかに記載のエンジンの排気浄化装置。The minimum amount is the oxygen storage amount of the high speed component where the ratio of the oxygen storage amount of the high speed component and the oxygen storage amount of the low speed component becomes a predetermined value,
After the oxygen storage amount of the high-speed component reaches the oxygen storage amount that reaches the predetermined ratio, the high-speed component and the low-speed component store oxygen while the oxygen storage amount of the high-speed component and the oxygen storage amount of the low-speed component maintain the predetermined ratio. Calculating as emitting,
The exhaust emission control device for an engine according to any one of claims 2, 8, 12, 13, 16, and 18.
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