JP3747482B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、排気通路を分岐して構成した2つの分岐通路の切換と触媒活性化判断の技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の内燃機関の排気浄化装置としては、例えば、図11に示すようなものがある(実開平1−66420号公報参照)。
このものは、排気通路21を分岐して構成した2つの分岐通路22,23を備え、両分岐通路22,23夫々にメイン触媒24,25を介装すると共に、一方の分岐通路23の前記メイン触媒25上流に低温用のプリ触媒26を介装し、一方の分岐通路23のプリ触媒26とメイン触媒25との間と、他方の分岐通路22のメイン触媒24上流とを連通する連通路27を設けるようにしている。
【0003】
又、前記分岐通路22,23の分岐部には、分岐通路22,23のいずれか一方を排気が流れるように通路を切り換える切換弁28を介装し、前記連通路27には、該連通路27の開通と閉塞とを選択的に行う開閉弁29が介装してある。
そして、排気温度を検出する排温センサを設け、該排温センサから出力される排気温度信号に基づいて、所定の排気温度条件までは、即ち、低温時は、切換弁28を分岐通路23側に切り換えると共に、開閉弁29を閉じ、排気をプリ触媒26と一方のメイン触媒25に流通させる。又、所定の排気温度条件以降は、即ち、高温時は、切換弁28を分岐通路22側に切り換えると共に、開閉弁29を開き、排気を両方のメイン触媒24,25に流通させる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来の排気浄化装置にあっては、排気をプリ触媒26と一方のメイン触媒25に流通させる状態と、排気を両方のメイン触媒24,25に流通させる状態とを選択するため、2つの弁、即ち、切換弁28と開閉弁29とを独立して駆動する必要があり、弁の駆動装置を2つ設ける必要がある等、排気経路の切換構造が複雑化するという欠点がある。
【0005】
又、従来の排気浄化装置にあっては、排気温度に基づいて排気経路を切り換え、排気温度が高くなれば、メイン触媒24,25に排気を流すように切換弁28及び開閉弁29を切換・開閉制御するようにしており、実際に触媒の活性化を判断して排気経路を切り換えていないため、排気エミッションが悪化するという問題点がある。
【0006】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、排気通路を分岐して構成した2つの分岐通路の切換構造の改良を図って、排気経路の切換構造の簡略化を図ることを目的とする。
又、触媒の活性化の判断を行って排気経路を切り換えることにより、排気エミッションを良好にし、酸素濃度検出手段及びプリ触媒の劣化を防止することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1記載の発明は、機関の吸入空気量と回転数とから燃料の基本噴射量を算出すると共に、酸素濃度検出手段の出力を用いて基本噴射量に対する補正係数を算出し、基本噴射量に補正係数を乗じて燃料噴射量を求め、機関の空燃比を理論空燃比にフィードバック制御するようにした内燃機関の排気浄化装置であって、
図1に示すように、
機関の排気通路を2つに分岐して形成した分岐通路と、
一方の分岐通路に設けられた排気浄化用の第1の触媒と、
前記分岐通路の合流部下流の排気通路に設けられた排気浄化用の第2の触媒と、
前記2つの分岐通路の上流側において排気流れを該2つの分岐通路に選択的に切り換える排気切換手段と、
第1の触媒の直上流側分岐通路に設けられて排気中酸素濃度を検出する第1の酸素濃度検出手段と、
前記第2の触媒の直上流側排気通路に設けられて排気中酸素濃度を検出する第2の酸素濃度検出手段と、
を備える一方、
機関状態が冷機時であるか暖機時であるかを判定する機関状態判定手段と、
前記機関状態判定手段の判定結果に基づいて、冷機時に第1及び第2の触媒に、暖機時に第2の触媒に、夫々排気を流すように前記排気切換手段を切換制御する制御手段と、
前記基本噴射量に対する補正係数を算出するための酸素濃度検出手段の出力として、第1及び第2の触媒に夫々排気を流すように前記排気切換手段を切換制御した際には前記第1の酸素濃度検出手段の出力を選択し、第2の触媒に夫々排気を流すように前記排気切換手段を切換制御した際には前記第2の酸素濃度検出手段の出力を選択する選択手段と、
を備え、
前記第1の酸素濃度検出手段と前記第2の酸素濃度検出手段の出力切換時に、当該出力切換時から所定時間経過するまで前記フィードバック制御を停止する構成とした。
【0008】
請求項2記載の発明は、図1に示すように、機関の低回転、低負荷時を判定する判定手段を設け、前記制御手段は、機関の暖機時に前記判定手段により低回転、低負荷と判定された際には第1及び第2の触媒に排気を流すように前記排気切換手段を切換制御する構成である。
請求項3記載の発明は、図1に示すように、前記第2の酸素濃度検出手段の活性化を判定する判定手段を設け、前記制御手段は、暖機時でかつ前記判定手段により第2の酸素濃度検出手段の活性化が判定された際に第2の触媒に排気を流すように前記排気切換手段を切換制御する構成である。
【0009】
請求項4記載の発明は、図1に示すように、前記第2の触媒の活性化を判定する判定手段を設け、前記制御手段は、暖機時でかつ前記判定手段により第2の触媒の活性化が判定された際に第2の触媒に排気を流すように前記排気切換手段を切換制御する構成である。
請求項5記載の発明は、図1に示すように、前記第2の触媒の活性化を判定する判定手段を、前記第2の酸素濃度検出手段の出力と、第2の触媒の下流側排気通路に設けられて排気中酸素濃度を検出する第3の酸素濃度検出手段の出力の周波数比に基づいて活性化を判定する構成とした。
【0010】
【作用】
請求項1記載の発明において、2つの分岐通路の上流側に設けた排気切換手段のみの切換動作により、排気経路の切り換えが可能であり、排気経路切換構造の簡略化を図ることができる。
又、暖機時には第1の触媒と第1の酸素濃度検出手段には排気が流れず、第1の触媒と第1の酸素濃度検出手段の劣化を防止することができる。
【0011】
請求項2記載の発明において、暖機時であっても、機関の低回転時、低負荷時には、排気温度は低く、第1の触媒、第1の酸素濃度検出手段は劣化しないので、トータルの触媒容量を増やすため、第1の触媒に排気を流すような排気経路に切り換えるようにしたから、排気エミッションの増加を防止することができる。
請求項3記載の発明において、暖機時でかつ第2の酸素濃度検出手段の活性化が判定された際に第2の触媒に排気を流すようにしたから、第2の酸素濃度検出手段が未活性の状態で該酸素濃度検出手段の出力に基づいて空燃比フィードバック制御が行われることがなく、排気エミッションの悪化を防止することができる。
【0012】
請求項4記載の発明において、暖機時でかつ第2の触媒が活性化された際に第1の触媒を介さずに第2の触媒に排気を流すようにしたから、第2の触媒が未活性の状態での空燃比フィードバック制御が行われることがなく、排気エミッションの悪化を防止することができる。
請求項5記載の発明において、第2の酸素濃度検出手段の出力と第3の酸素濃度検出手段の出力の周波数比に基づいて第2の触媒の活性化が判定される。
【0013】
【実施例】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図2は請求項1〜5記載の発明の共通のシステム図を示している。
この図において、内燃機関(以下、エンジンと言う)の排気通路1は2つに分岐され、分岐通路1A,1Bが形成される。これらの分岐通路1A,1Bは再び合流して単一の排気通路1となる。
【0014】
一方の分岐通路1Aには、排気浄化用の第1の触媒としてのプリ触媒2が設けられている。
又、両分岐通路1A,1Bの合流部下流の排気通路1には、排気浄化用の第2の触媒としてのメイン触媒3が設けられている。
前記2つの分岐通路1A,1Bの上流側において排気流れを該2つの分岐通路1A,1Bに選択的に切り換える排気切換手段としての開閉バルブ4が設けられている。
【0015】
かかる開閉バルブ4は、共通の駆動軸5に、分岐通路1A,1Bに夫々配設された2つの弁体4A,4Bを、一方の弁体を開いた時に他方の弁体が閉じるように位相を異ならせて夫々連結し、この駆動軸5をモータ等の回動装置6により回動して弁体4A,4Bを選択的に開閉する構成である。
この場合、弁体4Aを開いて、弁体4Bを閉じることにより、排気が分岐通路1Aからプリ触媒2、排気通路1からメイン触媒3へと流れる排気経路となり、弁体4Bを開いて、弁体4Aを閉じることにより、排気が分岐通路1Bを経て、排気通路1からメイン触媒3へと流れる排気経路となる。
【0016】
前記分岐通路1Aのプリ触媒2の直上流側には、排気中酸素濃度を検出する第1の酸素濃度検出手段としての第1のO2 センサ7が設けられ、前記メイン触媒3の直上流側の排気通路1には、排気中酸素濃度を検出する第2の酸素濃度検出手段としての第2のO2 センサ8が設けられている。
ここで、エンジンは、コントロールユニット9にて各種の信号を基に電子制御されている。
【0017】
具体的には、エンジンの吸気通路に各気筒毎に設けられた図示しない燃料噴射弁(インジェクタ)からの燃料噴射量がコントロールユニット9によって制御されるようになっている。
この制御のため、コントロールユニット9には、エアフロメータ10からの吸入空気量信号Qa、クランク角センサ11からの回転数信号Ne、第1のO2 センサ7或いは第2のO2 センサ8からの排気中酸素濃度信号(リッチ・リーン信号)、更には、スタータスイッチ12からの信号、エンジン水温センサ13からの水温信号TWO等が入力されている。
【0018】
これらの入力信号を受けて、コントロールユニット9は、吸入空気量Qaと回転数Neとから燃料の基本噴射量Tp=K×Qa/Ne(Kは定数)を算出すると共に、第1のO2 センサ7或いは第2のO2 センサ8の出力を用いてそのリーン・リッチに応じて周知の比例積分制御により増減して空燃比フィードバック補正係数αを算出する。
【0019】
そして、燃料の基本噴射量Tpに空燃比フィードバック補正係数αを乗じて燃料噴射量Teを求め、このTeに対応するパルス幅の駆動パルス信号を機関回転に同期して燃料噴射弁に出力することにより、燃料噴射を行わせ、エンジンの空燃比を理論空燃比にフィードバック制御している。
従って、コントロールユニット9は空燃比制御手段の機能を有している。
【0020】
又、コントロールユニット9は、次に説明する図3及び図4のフローチャートに従って、演算処理を行うことにより、エンジンの冷機時にプリ触媒2及びメイン触媒3に、暖機時にメイン触媒3に、夫々排気を流すように前記排気切換手段を構成する開閉バルブ4を切換制御する制御手段と、基本噴射量に対する補正係数を算出するためのO2 センサ出力として、エンジンの冷機時には前記第1のO2 センサ7の出力を選択し、暖機時には前記第2のO2 センサ8の出力を選択する選択手段として機能する(請求項1及び2記載の発明)。
【0021】
次に、図3及び図4のフローチャートに基づいて、請求項1及び2記載の発明の一実施例の作用について説明する。
ステップ1(図ではS1と略記する。以下同様)では、スタータスイッチ12がONされたか否かを判定し、スタータスイッチ12がONされれば、ステップ2に進み、ONされなければステップ3に進む。
【0022】
ステップ2では、前述したように弁体4Aを開き、弁体4Bを閉じて、排気が分岐通路1Aからプリ触媒2、排気通路1からメイン触媒3へと流れる排気経路となる(以下、状態1と言う)ように指示する。
ステップ4では、上記状態1であることを示すフラグF1=0をたてる。
ステップ5では、水温センサ13により検出された始動時水温TWOを読み込む。
【0023】
ステップ6では、始動時水温TWOにより定まる時間T1を演算する。
ステップ7では、タイマ1による計測時間TIMER1をリセットする。
ステップ3では、第1のO2 センサ7出力OS1をA/D変換して取り込む。
ステップ8では、第2のO2 センサ8出力OS2をA/D変換して取り込む。
ステップ9では、上記状態1であることを示すフラグF1=0であるか否かを判定し、スタータスイッチ12がONされて状態1であれば、フラグF1=0であるから、ステップ10に進み、フラグF1=0でなければ、ステップ11に進む。
【0024】
ステップ10では、エンジン負荷としての燃料の基本噴射量Tpと所定値A1とを比較し、Tp<A1であれば、ステップ12に進み、Tp≧A1であれば、ステップ13に進む。
ステップ12ではタイマ1による計測時間TIMER1と所定値T1とを比較し、TIMER1<T1であれば、ステップ14に進み、TIMER1≧T1であれば、ステップ13に進む。
【0025】
ステップ14では、計測時間TIMER1をインクリメントして、TIMER1=TIMER1+DTとし、ステップ15のサブルーチンAに進み、その後、ステップ16に進んで、燃料噴射量を演算し、ステップ17にて燃料噴射弁を作動して燃料噴射を実行する。前記サブルーチンAは、図5のフローチャートに示すように実行され、これについては後述する。
【0026】
ここで、ステップ10及びステップ12は、エンジンの暖機状態の判断を行うステップであり、Tp≧A1又はTIMER1≧T1の時に、ステップ13において、前述したように弁体4Aを閉じ、弁体4Bを開いて、排気が分岐通路1Bを経て、排気通路1からメイン触媒3へと流れる排気経路となる(状態2)ように指示する。
【0027】
ステップ18では、上記状態2であることを示すフラグF1=1をたてる。
ステップ19では、タイマ1による計測時間TIMER1をリセットし、ステップ20では、タイマ2による計測時間TIMER2をリセットする。
ステップ21では、後述する空燃比フィードバック補正係数のクランプ値αoを空燃比フィードバック補正係数αとし、ステップ22に進んで、後述するC2 をリセットする(C2 =0)。
【0028】
一方、ステップ9にて、フラグF1=0でないと判定された後のステップ11においては、フラグF1=2(後述するが、エンジンの暖機時の低回転、低負荷時における状態1を示す)であるか否かを判定し、フラグF1=2でなければ、ステップ23に進み、フラグF1=2であれば、ステップ24に進む。
ステップ23では、エンジン負荷としての燃料の基本噴射量Tpと所定値A2とを比較し、Tp<A2であれば、ステップ25に進み、Tp≧A2であれば、ステップ15に進む。
【0029】
ステップ25では、エンジン回転数Neと所定値NEとを比較し、Ne<NEであれば、ステップ26に進み、Ne≧NEであれば、ステップ15に進む。
ステップ26では、Tp<A2及びNe<NEとなった回数Cをカウントし(C1 =C1 +1)、ステップ27では、C1 と所定値Dとを比較して、C1 >Dであれば、ステップ28に進み、C1 ≦Dであれば、ステップ15に進む。
【0030】
ステップ28では、状態1を指示し、ステップ29では、エンジンの暖機時の低回転、低負荷時における状態1であることを示すフラグF1=2をたてる。
ステップ30では、タイマ2による計測時間TIMER2をリセットする。
ステップ31では、αo=αとし、ステップ32に進んで、前記C1 をリセットする。
【0031】
一方、ステップ11にて、フラグF1=2であると判定された後のステップ24では、燃料の基本噴射量Tpと所定値A2とを比較し、Tp<A2であれば、ステップ33に進み、Tp≧A2であれば、ステップ34に進む。
ステップ33では、エンジン回転数Neと所定値NEとを比較し、Ne<NEであれば、ステップ15に進み、Ne≧NEであれば、ステップ34に進む。
【0032】
ステップ34では、Tp≧A2又はNe≧NEとなった回数C2 をカウントし(C2 =C2 +1)、ステップ35では、C2 と所定値Eとを比較して、C2 <Eであれば、ステップ15に進み、C2 ≧Eであれば、ステップ13に進んで、状態2を指示する。
次に、サブルーチンAについて説明する。
【0033】
図5において、ステップ41では、空燃比フィードバック制御(λコントロール)条件であるか否かが判定され、λコントロール条件でなければ、ステップ42に進んで、空燃比フィードバック補正係数αを1.0とする。
λコントロール条件であれば、ステップ43に進んで、フラグF1=1であるか否かを判定する。
【0034】
フラグF1=1、即ち、状態2であると判定されると、ステップ44に進んで、第2のO2 センサ8出力OS2をλコントロールで使用する出力値OSとするべく、OS2=OSとし、フラグF1=0又は2、即ち、状態1又はエンジンの暖機時の低回転、低負荷時における状態1であると判定されると、ステップ45に進んで、第1のO2 センサ出力7OS1をλコントロールで使用する出力値OSとするべく、OS1=OSとする。
【0035】
ステップ46では、O2 センサ出力OSとスライスレベルSLとを比較して、O2 センサ出力のリッチ・リーンを判定し、O2 センサ出力がリーンと判定されると、ステップ47に進んで、O2 センサ出力がリーンであることを示すフラグF2=0をたて、O2 センサ出力がリッチと判定されると、ステップ48に進んで、O2 センサ出力がリッチであることを示すフラグF2=1をたてる。
【0036】
ステップ49では、フラグF1=0であるか否かを判定し、フラグF1=0と判定された際は、状態1であるから、ステップ50にて、O2 センサ出力のリッチ・リーンの反転を判定し、反転すれば、ステップ51にて、フラグF2の判定を行って、O2 センサ出力のリッチ・リーンを判定し、フラグF2=0でリーンであれば、ステップ52に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをα=α+PL とし、フラグF2=1でリッチであれば、ステップ53に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをα=α−PR とする。
【0037】
又、O2 センサ出力のリッチ・リーンの反転がなければ、ステップ54にて、フラグF2の判定を行って、O2 センサ出力のリッチ・リーンを判定し、フラグF2=0でリーンであれば、ステップ55に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをα=α+IL とし、フラグF2=1でリッチであれば、ステップ56に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをα=α−IR とする。
【0038】
一方、ステップ49にてフラグF1=0ではないと判定された際は、状態2に切り換わったのであるから、ステップ57に進んで、タイマ2による計測時間TIMER2と所定値T2とを比較し、TIMER2>T2であれば、ステップ50に進み、TIMER2≦T2であれば、ステップ58に進む。
このステップ58では、計測時間TIMER2をインクリメントして、TIMER2=TIMER2+DTとし、ステップ59に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをクランプ値αoとする。
【0039】
上記ステップ49、ステップ57、ステップ58及びステップ59へのフローの流れは、O2センサ出力として、第1のO2センサ7の出力から第2のO2センサ8の出力への切換時に時間的にディレイが生じるので、そのディレイ時間中に空燃比フィードバック補正係数αをクランプすることを示している。
かかる実施例によると、排気経路の切換構造については、次のような利点がある。
【0040】
即ち、エンジンの排気通路1を2つに分岐し、一方の分岐通路1Aにプリ触媒2を設けると共に、分岐通路1A,1Bの合流部下流の排気通路1にメイン触媒3を設けるようにし、2つの分岐通路1A,1Bの上流側において排気流れを該2つの分岐通路に選択的に切り換える開閉バルブ4を設けるようにしたから、開閉バルブ4における2つの弁体4A,4Bを単一の駆動装置(前記回動装置6)によって一体的に駆動すれば、経路の切り換えが可能であり、弁体4A,4Bの駆動装置の簡略化を図ることができる等、排気経路切換構造の簡略化を図ることができる(請求項1記載の発明)。
【0041】
又、かかる実施例によると、排気経路の切換判断については、次のような利点がある。
即ち、エンジンの暖機時にメイン触媒3に排気を流すように排気経路を切り換えて、プリ触媒2と第1のO2 センサ7には排気を流さないようにしたから、プリ触媒2のみならず第1のO2 センサ7の劣化を防止することができる(請求項1記載の発明)。
【0042】
又、フローチャートのステップ23、25、26、27、28から明らかなように、暖機時であっても、エンジンの低回転時、低負荷時には排気温度は低いので、プリ触媒2に排気を流すような排気経路に切り換えるようにしたから、排気エミッションの増加を防止することができる(請求項2記載の発明)。
更に、O2センサ出力として、第1のO2センサ7の出力から第2のO2センサ8の出力への切換時における所定時間中は、空燃比フィードバック補正係数αをクランプするようにしたから、第1のO2センサ7の出力から第2のO2センサ8の出力への切換時に生じる時間的なディレイに対処でき、λコントロールを安定して行うことができる。
【0043】
次に、請求項3記載の発明の一実施例について説明する。
この実施例は、排気経路の切換判断において、第2のO2 センサ8の活性化の有無を判断するようにし、暖機時でかつ第2のO2 センサ8の活性化が判定された際にメイン触媒3に排気を流すようにしたものである。
尚、この実施例では、エンジンの暖機時にエンジン低回転、低負荷と判定された際にはプリ触媒2からメイン触媒3に排気を流す制御は行っていない。
【0044】
かかる制御内容を図6のフローチャートに基づいて説明する。
即ち、このフローチャートにおいて、ステップ61からステップ68までは、図3及び図4の実施例のフローチャートのステップ1〜8と同様である。
そして、ステップ69において、状態1であることを示すフラグF1=0であるか否かを判定し、状態1であれば、フラグF1=0であるから、ステップ70に進み、フラグF1=0でなければ、ステップ71のサブルーチンA(図5参照)に進む。
【0045】
ステップ70及びステップ72は、先の実施例と同様に、エンジンの暖機状態の判断を行うステップであり、Tp≧A1又はTp<A1であってTIMER1≧T1の時に、ステップ73に進んで第2のO2 センサ8の活性化の有無を判断する。
このO2 センサ8の活性化判断は、一定のエンジン運転条件で、O2 センサ8出力電圧が設定電圧を一定時間越えたとき、又は始動時水温によって定まる時間経過したときに、O2 センサ8が活性化したと判断される。
【0046】
第2のO2 センサ8の活性化が判定されない場合は、ステップ74に進み、活性化が判定された際には、ステップ75に進んで、前述したように弁体4Aを閉じ、弁体4Bを開いて、排気が分岐通路1Bを経て、排気通路1からメイン触媒3へと流れる排気経路となる(状態2)ように指示する。
ステップ76では、上記状態2であることを示すフラグF1=1をたてる。
【0047】
ステップ77では、タイマ1による計測時間TIMER1をリセットする。
かかる実施例によると、暖機時でかつ第2のO2 センサ8の活性化が判定された際にメイン触媒3に排気を流すようにしたから、第2のO2 センサ8が未活性の状態で該O2 センサ8によるλコントロールが行われることがなく、排気エミッションの悪化を防止することができる。
【0048】
次に、請求項4記載の発明の一実施例について説明する。
この実施例は、排気経路の切換判断において、メイン触媒3の活性化の有無を判断するようにし、暖機時でかつメイン触媒3の活性化が判定された際にメイン触媒3に排気を流すようにしたものである。
尚、この実施例にあっては、図2に示すように、メイン触媒3の直下流側の排気通路1に、排気中酸素濃度を検出する第3の酸素濃度検出手段としての第3のO2 センサ14が設けられており、第2のO2 センサ8の出力と、第3のO2 センサ14の出力の周波数比に基づいてメイン触媒3の活性化の有無を判断するように構成されている(請求項5記載の発明)。
【0049】
かかる制御内容を図7及び図8のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ81,83,84は図3及び図4の実施例のフローチャートのステップ1,2,4と同様である。
そして、ステップ84の後のステップ85では、第2のO2 センサ8の制御周波数の読み込みが終了していないことを示すフラグF6=0をたてる。ステップ86では、第3のO2 センサ14の制御周波数の読み込みが終了していないことを示すフラグF7=0をたてる。
【0050】
ステップ87,88,89は図3及び図4の実施例のフローチャートのステップ5,6,7と同様である。
ステップ89の後のステップ90では、タイマ3による計測時間TIMER3をリセットし、ステップ91では、タイマ4による計測時間TIMER4をリセットする。
【0051】
ステップ82では、第1のO2 センサ7出力OSR1をA/D変換して取り込む、ステップ92では、第2のO2 センサ8出力OSR2をA/D変換して取り込む。ステップ93では、第3のO2 センサ出力14OSR3をA/D変換して取り込む。
ステップ94では、上記状態1であることを示すフラグF1=0であるか否かを判定し、状態1であれば、フラグF1=0であるから、ステップ95に進み、フラグF1=0でなければ、ステップ96のサブルーチンBに進む。
【0052】
ステップ95では、燃料の基本噴射量Tpと所定値A1とを比較し、Tp<A1であれば、ステップ98に進み、Tp≧A1であれば、ステップ97に進む。ステップ98ではタイマ1による計測時間TIMER1と所定値T1とを比較し、TIMER1<T1であれば、ステップ99に進み、TIMER1≧T1であれば、ステップ97に進む。
【0053】
ステップ99では、計測時間TIMER1をインクリメントして、TIMER1=TIMER1+DTとし、ステップ96のサブルーチンBに進み、その後、ステップ100に進んで、燃料噴射量を演算し、ステップ101にて燃料噴射弁を作動して燃料噴射を実行する。前記サブルーチンBは、図9のフローチャートに示すように実行され、これについては後述する。
【0054】
ここで、エンジンの暖機状態の判断を行うステップ95及びステップ98において、Tp≧A1又はTIMER1≧T1の時に、ステップ97に進んで、全てのO2 センサ7,8及び14の活性化の有無を判断する。
全てのO2 センサ7,8及び14の活性化が行われていない場合には、ステップ99に進み、活性化が行われていれば、ステップ102に進む。
【0055】
ステップ102では、第2のO2 センサ8の制御周波数の読み込みが終了しているか否か、即ち、終了していることを示すフラグF6=1であるか、終了していないことを示すフラグF6=0であるかを判定し、終了していれば、ステップ103に進み、終了していなければ、ステップ99に進む。
ステップ103では、第3のO2 センサ14の制御周波数の読み込みが終了しているか否か、即ち、終了していることを示すフラグF7=1であるか、終了していないことを示すフラグF7=0であるかを判定し、終了していれば、ステップ104に進み、終了していなければ、ステップ99に進む。
【0056】
ステップ104では、第2のO2 センサ制御周波数ND2と第3のO2 センサ制御周波数ND3との比(出力の周波数比:ヘルツレートHZR)を演算する(HZR=ND3/ND2)。
ステップ105では、ヘルツレートHZRと所定値Bとを比較し、HZR<Bであれば、ステップ106に進み、HZR≧Bであれば、ステップ99に進む。
【0057】
この場合、HZR<Bであれば、メイン触媒3が活性化したと判断され、その後のステップ106において、前述したように弁体4Aを閉じ、弁体4Bを開いて、排気が分岐通路1Bを経て、排気通路1からメイン触媒3へと流れる排気経路となる(状態2)ように指示する。
即ち、暖機時でかつメイン触媒3の活性化が判定された際にメイン触媒3に排気を流す。
【0058】
ステップ107では、上記状態2であることを、フラグF1=1として記憶する。
ステップ108では、タイマ1による計測時間TIMER1を0にリセットする。
次に、サブルーチンBを図9のフローチャートに基づいて説明する。
【0059】
フローチャートにおいて、ステップ111では、λコントロール条件であるか否かが判定され、λコントロール条件でなければ、ステップ112に進んで、空燃比フィードバック補正係数αを1.0とする。
λコントロール条件であれば、ステップ113に進んで、第1のO2 センサ7の出力OS1とスライスレベルSL1とを比較し、OS1<SL1であれば、第1のO2 センサ7の出力OS1がリーンであるから、ステップ114にて、これを示すフラグF3=0をたてる。OS1≧SL1であれば、第1のO2 センサ7の出力OS1がリッチであるから、ステップ115にて、これを示すフラグF3=1をたてる。
【0060】
ステップ116では、第2のO2 センサ8の出力OS2とスライスレベルSL2とを比較し、OS2<SL2であれば、第2のO2 センサ8の出力OS2がリーンであるから、ステップ117にて、これを示すフラグF4=0をたてる。OS2≧SL2であれば、第2のO2 センサ8の出力OS2がリッチであるから、ステップ118にて、これを示すフラグF4=1をたてる。
【0061】
ステップ119では、フラグF1=1であるか否かを判定する。
フラグF1=1、即ち、状態2であると判定されると、ステップ120に進んで、λコントロールで使用するO2 センサ出力のリーン・リッチを示すフラグF5をフラグF4にし、フラグF1=0、即ち、状態1であると判定されると、ステップ121に進んで、前記フラグF5をフラグF3にする。
【0062】
ステップ122では、フラグF1=0であるか否かを判定し、フラグF1=0と判定された際は、状態1であるから、ステップ123にて、O2 センサ出力のリッチ・リーンの反転を判定し、反転すれば、ステップ124にて、フラグF5の判定を行って、O2 センサ出力のリッチ・リーンを判定し、フラグF5=0でリーンであれば、ステップ125に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをα=α+PL とし、フラグF5=1でリッチであれば、ステップ126に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをα=α−PR とする。
【0063】
又、O2 センサ出力のリッチ・リーンの反転がなければ、ステップ127にて、フラグF5の判定を行って、O2 センサ出力のリッチ・リーンを判定し、フラグF5=0でリーンであれば、ステップ128に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをα=α+IL とし、フラグF5=1でリッチであれば、ステップ129に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをα=α−IR とする。
【0064】
一方、ステップ122にてフラグF1=0ではないと判定された際は、状態2に切り換わったのであるから、ステップ130に進んで、タイマ2による計測時間TIMER2と所定値T2とを比較し、TIMER2>T2であれば、ステップ123に進み、TIMER2≦T2であれば、ステップ131に進む。
このステップ131では、計測時間TIMER2をインクリメントして、TIMER2=TIMER2+DTとし、ステップ132に進んで、空燃比フィードバック補正係数αをクランプ値αoとする。
【0065】
ステップ134においては、フラグF1=0であるか否かを判定し、フラグF1=0と判定された際は、状態1であって状態2には切り換わっていないから、ステップ135にて、サブルーチンCを実行する。
このサブルーチンCは、前述したヘルツレートの読み込みルーチンであり、これを図10のフローチャートに基づいて説明する。
【0066】
ステップ141では、第2のO2センサ8の出力OS2のリッチ・リーンを示すフラグF4に基づいてリッチ・リーンの反転を判定する。
反転しなければ、ステップ142に進んで、タイマ3による計測時間TIMER3をインクリメントして、TIMER3=TIMER3+DTとし、ステップ143に進む。
【0067】
反転すれば、ステップ144にて、第2のO2 センサ8の出力OS2の反転回数N2をインクリメントし(N2=N2+1)、ステップ145に進んで、タイマ3による計測時間TIMER3が所定時間例えば20sec経過したか否かを判定する。
TIMER3が20sec経過しなければ、ステップ142に進む。
一方、TIMER3が20sec経過したならば、ステップ146に進んで、第2のO2 センサ8の出力OS2の反転回数N2を制御周波数ND2として読み込む。
【0068】
ステップ147では、第2のO2センサ8の制御周波数の読み込みが終了していることを示すフラグF6=1をたてる。
ステップ148では、計測時間TIMER3をリセットし、ステップ149に進んで、第2のO2センサ8の出力OS2の反転回数N2をリセットする。
次に、ステップ143では、第3のO2センサ14の出力OS3のリッチ・リーンを示すフラグF8に基づいてリッチ・リーンの反転を判定する。
【0069】
反転しなければ、ステップ150に進んで、タイマ4による計測時間TIMER4をインクリメントして、TIMER4=TIMER4+DTとする。
反転すれば、第3のO2センサ14の出力OS3の反転回数N3をインクリメントし(N3=N3+1)、ステップ152に進んで、タイマ4による計測時間TIMER4が所定時間例えば20sec経過したか否かを判定する。
【0070】
TIMER4が20sec経過しなければ、ステップ150に進む。
一方、TIMER4が20sec経過したならば、ステップ153に進んで、第3のO2 センサ14の出力OS3の反転回数N3を制御周波数ND3として読み込む。
ステップ154では、第3のO2 センサ14の制御周波数の読み込みが終了していることを示すフラグF7=1をたてる。
【0071】
ステップ155では、計測時間TIMER4をリセットし、ステップ156に進んで、第3のO2センサ14の出力OS3の反転回数N3をリセットする。
かかる実施例によると、暖機時でかつヘルツレートによりメイン触媒3の活性化が判定された際にメイン触媒3に排気を流すようにしたから、メイン触媒3が未活性の状態でのλコントロールが行われることがなく、排気エミッションの悪化を防止することができる。
【0072】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1記載の発明によれば、2つの分岐通路の上流側に設けた排気切換手段のみの切換動作により、排気経路の切り換えが可能であり、排気経路切換構造の簡略化を図ることができる。
又、暖機時には第1の触媒と第1の酸素濃度検出手段には排気が流れず、第1の触媒と第1の酸素濃度検出手段の劣化を防止することができる。
【0073】
請求項2記載の発明によれば、暖機時であっても、機関の低回転時、低負荷時には、第1の触媒に排気を流すような排気経路に切り換えるようにしたから、排気エミッションの増加を防止することができる。
請求項3記載の発明によれば、暖機時でかつ第2の酸素濃度検出手段の活性化が判定された際に第1の触媒を介さずに第2の触媒に排気を流すようにしたから、排気エミッションを良好にすることができる。
【0074】
請求項4記載の発明によれば、暖機時でかつ第2の触媒が活性化された際に第1の触媒を介さずに第2の触媒に排気を流すようにしたから、排気エミッションの悪化を防止することができる。
請求項5記載の発明によれば、第2の酸素濃度検出手段の出力と、第2の触媒の下流側排気通路に設けられて排気中酸素濃度を検出する第3の酸素濃度検出手段の出力の周波数比に基づいて第2の触媒の活性化を容易にかつ確実に判定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 請求項1〜5記載の発明の構成図
【図2】 同上の発明の実施例のシステム図
【図3】 請求項1及び2記載の発明の一実施例の制御内容を説明するフローチャート
【図4】 請求項1及び2記載の発明の一実施例の制御内容を説明するフローチャート
【図5】 同上のフローチャートにおけるサブルーチンのフローチャート
【図6】 請求項3記載の発明の一実施例の制御内容を説明するフローチャート
【図7】 請求項4及び5記載の発明の一実施例の制御内容を説明するフローチャート
【図8】 請求項4及び5記載の発明の一実施例の制御内容を説明するフローチャート
【図9】 同上のフローチャートにおけるサブルーチンのフローチャート
【図10】 同上のサブルーチンにおける更なるサブルーチンのフローチャート
【図11】 従来の従来の内燃機関の排気浄化装置を示す概略図
【符号の説明】
1 排気通路
1A,1B 分岐通路
2 プリ触媒
3 メイン触媒
4 開閉バルブ
7 第1のO2 センサ
8 第2のO2 センサ
9 コントロールユニット
11 クランク角センサ
14 第3のO2 センサ
Claims (5)
- 機関の吸入空気量と回転数とから燃料の基本噴射量を算出すると共に、酸素濃度検出手段の出力を用いて基本噴射量に対する補正係数を算出し、基本噴射量に補正係数を乗じて燃料噴射量を求め、機関の空燃比を理論空燃比にフィードバック制御するようにした内燃機関の排気浄化装置であって、
機関の排気通路を2つに分岐して形成した分岐通路と、
一方の分岐通路に設けられた排気浄化用の第1の触媒と、
前記分岐通路の合流部下流の排気通路に設けられた排気浄化用の第2の触媒と、
前記2つの分岐通路の上流側において排気流れを該2つの分岐通路に選択的に切り換える排気切換手段と、
第1の触媒の直上流側分岐通路に設けられて排気中酸素濃度を検出する第1の酸素濃度検出手段と、
前記第2の触媒の直上流側排気通路に設けられて排気中酸素濃度を検出する第2の酸素濃度検出手段と、
を備える一方、
機関状態が冷機時であるか暖機時であるかを判定する機関状態判定手段と、
前記機関状態判定手段の判定結果に基づいて、冷機時に第1及び第2の触媒に、暖機時に第2の触媒に、夫々排気を流すように前記排気切換手段を切換制御する制御手段と、
前記基本噴射量に対する補正係数を算出するための酸素濃度検出手段の出力として、第1及び第2の触媒に夫々排気を流すように前記排気切換手段を切換制御した際には前記第1の酸素濃度検出手段の出力を選択し、第2の触媒に夫々排気を流すように前記排気切換手段を切換制御した際には前記第2の酸素濃度検出手段の出力を選択する選択手段と、
を備え、
前記第1の酸素濃度検出手段と前記第2の酸素濃度検出手段の出力切換時に、当該出力切換時から所定時間経過するまで前記フィードバック制御を停止する構成としたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 機関の低回転、低負荷時を判定する判定手段を設け、前記制御手段は、機関の暖機時に前記判定手段により低回転、低負荷と判定された際には第1及び第2の触媒に排気を流すように前記排気切換手段を切換制御することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記第2の酸素濃度検出手段の活性化を判定する判定手段を設け、前記制御手段は、暖機時でかつ前記判定手段により第2の酸素濃度検出手段の活性化が判定された際に第2の触媒に排気を流すように前記排気切換手段を切換制御する請求項1又は2記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記第2の触媒の活性化を判定する判定手段を設け、前記制御手段は、暖機時でかつ前記判定手段により第2の触媒の活性化が判定された際に第2の触媒に排気を流すように前記排気切換手段を切換制御する請求項1又は2記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記第2の触媒の活性化を判定する判定手段は、前記第2の酸素濃度検出手段の出力と、第2の触媒の下流側排気通路に設けられて排気中酸素濃度を検出する第3の酸素濃度検出手段の出力の周波数比に基づいて活性化を判定する請求項4記載の内燃機関の排気浄化装置。
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