JP3963103B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気通路に三元触媒を備える内燃機関の排気浄化装置に関し、特に始動直後の排気浄化性能向上のための空燃比制御技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の一般的な始動直後の排気浄化性能向上のための空燃比制御技術では、始動直後は、触媒のNOx転換効率がストイキよりリーン側で急激に低下することから、空燃比制御の目標A/Fをストイキよりもリッチ側にシフトさせて、NOx転換効率の向上を図っていた。
【0003】
その一方、次のような空燃比制御技術もある。
(1)特開平7−189768号公報
これは、始動直後リーン、加速時リッチを開示している。すなわち、始動直後の所定期間はリーンでフィードバック制御を行い、リーンでのフィードバック制御中に加速状態が検出されるとリッチ化している。
(2)特開平7−301140号公報
これは、始動直後ストイキ、続いてリーン、その後ストイキを開示している。すなわち、始動直後ストイキでフィードバック制御してフィードバック補正値(リーン化前)を記憶し、続いて触媒が活性化するまでリーンでフィードフォワード制御し、その後ストイキでフィードバック制御してフィードバック補正値(リーン化後)を記憶する。リーンでのフィードフォワード制御のリーン化目標値は今回のフィードバック補正値(リーン化前)と前回のフィードバック補正値(リーン化後)とで学習補正される。
(3)特開平9−242528号公報
これは、触媒冷機時リーン(但し2次空気導入でリーン化するので燃焼空燃比はリッチ)、活性化完了後リッチを開示している。すなわち、触媒冷機時(一部活性〜活性完了まで)リーンに制御し、触媒活性完了後リッチに切換えて硫酸塩を除去している。
(4)特開平9−151759号公報
これは、触媒活性化までリーン、活性化後ストイキを開示している。すなわち、触媒活性化水温に達するまでリーンに制御し、触媒活性化水温に達した後ストイキに制御している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の一般的な空燃比制御技術のように、始動直後にすぐさま一定量のリッチシフトを行うと、NOx転換効率は確保できるが、リッチシフトにより触媒の活性化が遅れるばかりか、触媒活性前後のHC、CO転換効率が低下するという問題点がある。
【0005】
そこで、本発明者らは、始動直後の初期段階(始動後0〜20sec 程度)は、機関出口でのNOx濃度が極めて低い一方、機関出口でのHC濃度が極めて高いことから、始動直後に、空燃比をリーンに制御した後、リッチに切換えることを考えた。このような空燃比制御の態様自体は従来の技術として提示した公報にも一部開示されている。
【0006】
しかしながら、リーンからリッチに切換えて制御する際、一律に一定量のリッチシフトを行うのでは、HCやNOxの排出量特性、更には触媒での転換効率の点で、必ずしも最適な制御とは言えず、なお改良の余地があった。
本発明は、このような実状に鑑み、始動直後の排気浄化性能の更なる向上を実現することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1の発明では、排気通路に三元触媒を備える内燃機関の排気浄化装置において、始動直後に、空燃比をストイキよりリーンに制御した後、ストイキよりリッチに制御し、リーンからリッチへの切換えを、機関出口でのNOx濃度に相関するパラメータ若しくは触媒温度に相関するパラメータに基づいて行う空燃比切換手段と、リッチに制御される空燃比を、機関出口でのNOx濃度に相関するパラメータ若しくは触媒温度に相関するパラメータに基づいて多段に、かつ当該パラメータが高濃度若しくは高温度を示すほどよりリッチに設定するリッチ空燃比設定手段と、を備えることを特徴とする。
【0008】
請求項2の発明では、請求項1の発明において、機関出口でのNOx濃度に相関するパラメータは、機関負荷であることを特徴とする。
請求項3の発明では、請求項1の発明において、触媒温度に相関するパラメータは、検出若しくは推定した触媒温度であることを特徴とする。
請求項4の発明では、請求項1の発明において、触媒温度に相関するパラメータは、機関温度であることを特徴とする。
【0009】
請求項5の発明では、請求項1〜4の発明において、前記空燃比切換手段は、加速状態を検出したときにリーンを禁止してリッチに切換える機能を有することを特徴とする。
請求項6の発明では、請求項5の発明において、前記加速状態の検出は、スロットル弁の全閉位置でONとなるアイドルスイッチがOFFとなったことを検出して行うことを特徴とする。
【0010】
請求項7の発明では、請求項5の発明において、前記加速状態の検出は、自動変速機でのN→Dセレクトを検出して行うことを特徴とする。
請求項8の発明では、請求項1〜7の発明において、前記空燃比切換手段は、触媒下流の排気センサが活性化して空燃比フィードバック制御が可能となるまでリッチ状態を継続することを特徴とする。
【0011】
請求項9の発明では、請求項8の発明において、触媒下流の排気センサが活性化した後は、当該センサ出力に基づいて空燃比をストイキにフィードバック制御することを特徴とする。
【0012】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、始動直後に、空燃比を先ずリーンに制御することで、始動直後の初期段階(始動後0〜20sec 程度)は、機関出口でのNOx濃度が極めて低い一方、機関出口でのHC濃度が極めて高いことから、HC浄化性能を優先させて、排気浄化性能の向上を図ることができる。
【0013】
また、その後は、機関出口でのNOx濃度に相関するパラメータ若しくは触媒温度に相関するパラメータに基づいて、リーンからリッチに切換えることで、NOx排出量の増大や触媒でのHC転換効率の向上に合わせ、NOx浄化性能を優先させて、排気浄化性能の向上を図ることができる。
また、リッチに制御される空燃比を、機関出口でのNOx濃度に相関するパラメータ若しくは触媒温度に相関するパラメータに基づいて多段に、かつ当該パラメータが高濃度若しくは高温度を示すほどよりリッチに設定することで、NOx排出量の増大や触媒でのHC転換効率の向上の程度に合わせ、最適なリッチシフトにより、総合的な排気浄化性能の向上を図ることができる。
【0014】
請求項2の発明によれば、機関出口でのNOx濃度に相関するパラメータとして、機関負荷を用いることで、機関負荷は、一般的にその増大に伴ってNOx濃度が増大することから、NOx濃度との相関が良く、また、機関制御に必須のパラメータであるので、格別にセンサ等を追加することなく簡単に実施できる。
請求項3の発明によれば、触媒温度に相関するパラメータとして、検出若しくは推定した触媒温度を用いることで、触媒温度センサを付設するか、運転状態などからの推定により簡単に実施できる。
【0015】
請求項4の発明によれば、触媒温度に相関するパラメータとして、機関温度(例えば機関冷却水温度)を用いることで、機関温度は、触媒温度との相関が強く、また、機関制御に必須のパラメータであるので、簡単に実施できる。
請求項5の発明によれば、加速状態(請求項6ではアイドルスイッチOFF、請求項7ではN→Dセレクト)を検出したときに、リーンを禁止してリッチに切換えることで、発進前後を確実に切り分け、リッチシフトのタイミングが遅れるのを防止できる。
【0016】
請求項8の発明によれば、触媒下流の排気センサが活性化して空燃比フィードバック制御が可能となるまでリッチ状態を継続することで、更に請求項9の発明によれば、触媒下流の排気センサが活性化した後は、当該センサ出力に基づいて空燃比をストイキにフィードバック制御することで、活性化前後での排気浄化性能を向上させることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
内燃機関(以下エンジンという)のシステム構成は、第1〜第4実施形態に関し共通であり、図1に示す。
図1において、エンジン1の吸気通路2には、吸気マニホールド3の上流にスロットル弁4が設けられ、更に上流に吸入空気量QA検出用のエアフローメータ5が設けられている。
【0018】
そして、吸気マニホールド3には各気筒毎に燃料供給用の燃料噴射弁6が設けられており、燃料噴射弁6はコントロールユニット10から各気筒毎の所定の燃料噴射時期にて出力される燃料噴射パルス信号により通電されて開弁し、そのパルス幅により燃料噴射量が制御される。
エンジン1の排気通路7(排気マニホールドの直下)には、排気浄化用の三元触媒(マニホールド触媒)8が設けられている。
【0019】
コントロールユニット10には、前記エアフローメータ5からの信号の他、エンジン回転数NEを検出可能なクランク角センサ11からの信号、スロットル弁4の全閉位置でONとなるアイドルスイッチ12からの信号、エンジンの冷却水温度(水温)TWを検出する水温センサ13からの信号が入力されている。また、排気通路7の触媒8上流及び下流にそれぞれ排気中の排気成分(特に酸素濃度)を検出する排気センサ14、15(フロント排気センサ14及びリア排気センサ15)が設けられ、これらの信号もコントロールユニット10に入力されている。更に必要により、触媒8の温度TCを直接又は近傍の排気温度から間接的に検出する触媒温度センサ16が設けられ、この信号もコントロールユニット10に入力されている。
【0020】
ところで、排気規制強化に対応するため、大気レベルの排気エミッションの実現を目指しているが、コールド始動時にHC同様、テールパイプからのNOx排出量が多く、排気モードテストで見ても、コールド1山(始動後0〜125sec )でのテールパイプからのNOx排出量がモードトータルの8〜9割と非常に大きな割合を占めている。
【0021】
図2は、排気モードテストのコールド1山での空燃比(A/F)の変化に対するテールパイプからのHC排出量及びNOx排出量を、始動後0〜20sec (ファーストアイドル)と、始動後20〜125sec (発進〜1山終了)とに分けて、積算値で示している。
図2(a)からわかるように、HCについては、始動後0〜20sec の短い時間でのテールパイプからのHC排出量が格段に多く、始動後20〜125sec では時間が長くなってもテールパイプからのHC排出量は少ない。そして、いずれもA/Fのリーン化により減少し、リッチ化により増大する。
【0022】
また、図2(b)からわかるように、NOxについては、始動後0〜20sec でのテールパイプからのNOx排出量はA/Fの変化にかかわらず極めて少ない。そして、始動後20〜125sec でのテールパイプからのNOx排出量はA/Fをリーン化するほど激増するが、リッチ化により激減する。
すなわち、始動後0〜20sec (ファーストアイドル)の期間は、極低温で、エンジン出口でのNOx濃度が低いため、A/Fの変化にからわらず、テールパイプからのNOx排出量は少ない。一方、この期間は、エンジン出口でのHC濃度がモード中で最も高く、またマニホールド触媒も十分に活性化していないため、テールパイプからのHC排出量が多い。したがって、この期間は、HC浄化性能を優先させるため、リーンシフトを行うことで、HC転換効率向上とマニホールド触媒活性促進とを図ることが可能となる。
【0023】
始動後20〜125sec (発進〜1山終了)の期間は、マニホールド触媒がほぼ活性化しており、エンジン出口でのHC濃度の低下と、マニホールド触媒の活性化とにより、テールパイプからのHC排出量は少なくなるが、エンジン出口でのNOx濃度の増大により、テールパイプからのNOx排出量が大きくなる。しかし、A/Fのリッチ化により、NOx排出量を大きく低減することが可能である一方、HC排出量の増大はわずかである。したがって、この期間は、NOx浄化性能を優先させるため、リッチシフトを行うことで、NOx転換効率向上を図り、HC排出量を最小限にとどめつつNOx排出量を大幅に低減することが可能となる。
【0024】
したがって、本発明では、始動直後に、空燃比をリーンに制御した後、リッチに制御し、リーンからリッチへの切換えを、エンジン出口でのNOx濃度に相関するパラメータ若しくは触媒温度に相関するパラメータに基づいて行う。また、リッチに制御される空燃比を、エンジン出口でのNOx濃度に相関するパラメータ若しくは触媒温度に相関するパラメータに基づいて多段に、かつ当該パラメータが高濃度若しくは高温度を示すほどよりリッチに設定する。
【0025】
そして、触媒下流の排気センサ(リア排気センサ)が活性化して空燃比フィードバック制御が可能となるまでリッチ状態を継続し、リア排気センサが活性化した後は、当該センサ出力に基づいて空燃比をストイキ(λ=1)にフィードバック制御する。
このような始動直後の空燃比制御は、コントロールユニット10において、燃料噴射弁6の燃料噴射量の演算に用いる目標空燃比(目標A/F)の設定という形態で行うことができる。
【0026】
コントロールユニット10での始動直後の空燃比制御(目標A/Fの設定)について、以下に、第1〜第4実施形態に分けて説明する。
先ず本発明の第1実施形態について説明する。本実施形態では、エンジン出口でのNOx濃度に相関するパラメータとして、エンジン負荷(特に燃料噴射量)を用いている。
【0027】
図3は第1実施形態での空燃比制御のフローチャートである。
S1では、始動時水温TWINIを読込む。始動時水温TWINIは始動時に水温センサ13の信号に基づいて水温TWを検出し、これを始動時水温TWINI=TWとして記憶保持する。
S2では、始動時水温TWINIがコールド判定水温TWAFCLH以上か否かを判定し、TWINI<TWAFCLHであれば、コールド時であるので、S3へ進む。これに対して、TWINI≧TWAFCLHであれば、ホットリスタート時であるので、S9へ進み、目標A/Fをストイキ(14.7;λ=1)に設定して、リターンする。
【0028】
S3では、リア排気センサ15の出力を読込み、次のS4では、リア排気センサ15が活性化しているか否かを判定する。リア排気センサ15の出力は活性化前は一定レベルに貼り付いていて、活性化すると出力が変動するので、これに基づいて判定する。リア排気センサ15が活性化していない場合は、S5へ進む。これに対して、リア排気センサ15が活性化している場合は、S9へ進み、目標A/Fをストイキ(14.7;λ=1)に設定して、リターンする。
【0029】
S5では、コールド始動直後であるので、先ず、エンジン出口でのNOx排出量に相関するパラメータとして、エンジン負荷、ここではエンジン負荷を代表する燃料噴射量(燃料噴射パルス幅)TPを読込む。尚、燃料噴射量TPは吸入空気量QAとエンジン回転数NEとに基づいて算出されている。
次のS6では、燃料噴射量TPと予め定めたリッチシフト判定値TP1とを比較し、TP≧TP1か否かを判定する。
【0030】
TP<TP1の場合は、S7へ進み、HC浄化性能を優先させるため、目標A/Fを予め定めたリーン空燃比ABFLに設定して、リターンする。
TP≧TP1の場合は、S8へ進み、NOx浄化性能を優先させるため、目標A/Fをリッチ空燃比に設定して、リターンする。このときのリッチ空燃比は、燃料噴射量TPに応じて設定し、燃料噴射量TPが大きいほど、よりリッチ側に設定する。
【0031】
具体的には、多段(少なくとも2段)に設定し、例えば、
TP1≦TP<TP2 のとき、目標A/F=ABFR1
TP2≦TP<TP3 のとき、目標A/F=ABFR2
TP3≦TP のとき、目標A/F=ABFR3
とする。ここで、ABFR1>ABFR2>ABFR3であり、ABFR3が最もリッチな空燃比である。尚、ここではリッチ空燃比を3段に制御しているが、これに限るものでないことは言うまでもない。
【0032】
図4は第1実施形態での制御の一例を示すタイムチャートである。
始動直後は、燃料噴射量がTP1未満であるので、目標A/Fはリーン(ABFL)に設定される。このときは、エンジン出口でのNOx排出量(E.O.NOx)が小さく、エンジン出口でのHC排出量(E.O.HC)が大きいので、HC浄化性能を優先させるため、リーンシフトすることで、HC転換効率向上と触媒活性促進とを図る。
【0033】
燃料噴射量がTP1を超えると(この例ではN→Dセレクトと同時に)、リーンシフトが禁止され、目標A/Fはリッチ(ABFR1)に設定される。更に燃料噴射量が大きくなって、TP2、TP3を超えると、目標A/Fは更にリッチ側(ABFR2、ABFR3)に設定される。
エンジン負荷(燃料噴射量)が大きくなると、エンジン出口でのHC排出量が低下する一方、NOx排出量が増加するので、NOx浄化性能を優先させるため、リーンシフトを禁止し、よりリッチ側に制御することで、NOx転換効率向上を図る。
【0034】
その後、リア排気センサ15の出力変化よりリア排気センサ15が活性化したことが検出されると、リッチシフトが禁止され、目標A/Fはストイキ(λ=1)に設定され、空燃比フィードバック制御が開始される。
次に本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、アイドルスイッチを併用して制御を行うものである。
【0035】
図5は第2実施形態での空燃比制御のフローチャートである。
図5のフロー中のS1〜S4、S9は図3のフローと同じであり、説明を省略する。S2での判定で始動時水温TWINI<コールド判定水温TWAFCLHであり、S4での判定でリア排気センサ15が活性化していない場合(コールド始動直後)は、S21へ進む。
【0036】
S21では、エンジン負荷の指標値として、アイドルスイッチ12の信号を読込み、次のS21では、アイドルスイッチOFF(加速状態)か否かを判定する。
アイドルスイッチON(アイドル状態)の場合は、S23へ進み、HC浄化性能を優先させるため、目標A/Fをアイドル状態に適合させて予め定めたリーン空燃比ABFLに設定して、リターンする。
【0037】
アイドルスイッチOFF(加速状態)の場合は、S24へ進み、エンジン負荷を代表する燃料噴射量TPを読込む。そして、S25へ進み、NOx浄化性能を優先させるため、目標A/Fをリッチ空燃比に設定して、リターンする。このときのリッチ空燃比は、燃料噴射量TPに応じて設定し、燃料噴射量TPが大きいほど、よりリッチ側に設定する。
【0038】
具体的には、多段(少なくとも2段)に設定し、例えば、
TP<TP1 のとき、目標A/F=ABFR1
TP≧TP1 のとき、目標A/F=ABFR2
とする。ここで、ABFR1>ABFR2であり、ABFR2の方がよりリッチな空燃比である。尚、ここではリッチ空燃比を2段に制御しているが、3段若しくはそれ以上にしてもよいは言うまでもない。
【0039】
図6は第2実施形態での制御の一例を示すタイムチャートである。
始動直後は、アイドル状態であるので、目標A/Fはリーン(ABFL)に設定される。このときは、エンジン出口でのNOx排出量(E.O.NOx)が小さく、エンジン出口でのHC排出量(E.O.HC)が大きいので、HC浄化性能を優先させるため、リーンシフトすることで、HC転換効率向上と触媒活性促進とを図る。
【0040】
アクセルペダルの踏込み(発進)によりアイドルスイッチOFF(加速状態)となると、リーンシフトが禁止され、目標A/Fはリッチ(ABFR1)に設定される。そして、燃料噴射量が大きくなって、TP1を超えると、目標A/Fは更にリッチ側(ABFR2)に設定される。
加速状態では、エンジン負荷(燃料噴射量)が大きくなるほど、エンジン出口でのHC排出量が低下する一方、NOx排出量が増加するので、NOx浄化性能を優先させるため、リーンシフトを禁止し、よりリッチ側に制御することで、NOx転換効率向上を図るのである。
【0041】
尚、本実施形態では、アイドルスイッチOFFの検出時にリーンを禁止してリッチに切換えているが、自動変速機でのN→Dセレクトの検出時にリーンを禁止してリッチに切換えるようにしてもよい。
次に本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態では、触媒温度に相関するパラメータを用いている。
【0042】
図7は第3実施形態での空燃比制御のフローチャートである。
図7のフロー中のS1〜S4、S9は図3のフローと同じであり、説明を省略する。S2での判定で始動時水温TWINI<コールド判定水温TWAFCLHであり、S4での判定でリア排気センサ15が活性化していない場合(コールド始動直後)は、S31へ進む。
【0043】
S31では、触媒温度に相関するパラメータとして、触媒温度センサ16により直接若しくは間接的に検出した触媒温度TC、又は触媒に流入するガス量等の演算に基づいて推定した触媒温度TCを読込む。
次のS32では、触媒温度TCと予め定めたリッチシフト判定値TC1とを比較し、TC≧TC1か否かを判定する。
【0044】
TC<TC1の場合は、S33へ進み、HC浄化性能を優先させるため、目標A/Fを予め定めたリーン空燃比ABFLに設定して、リターンする。
TC≧TC1の場合は、S34へ進み、NOx浄化性能を優先させるため、目標A/Fをリッチ空燃比に設定して、リターンする。このときのリッチ空燃比は、触媒温度TCに応じて設定し、触媒温度TCが高いほど、よりリッチ側に設定する。
【0045】
具体的には、多段(少なくとも2段)に設定し、例えば、
TC1≦TC<TC2 のとき、目標A/F=ABFR1
TC2≦TC のとき、目標A/F=ABFR2
とする。ここで、ABFR1>ABFR2であり、ABFR2の方がよりリッチな空燃比である。尚、ここではリッチ空燃比を2段に制御しているが、3段若しくはそれ以上にしてもよいは言うまでもない。
【0046】
図8は第3実施形態での制御の一例を示すタイムチャートである。
始動直後は、触媒温度がTC1未満であるので、目標A/Fはリーン(ABFL)に設定される。このときは、エンジン出口でのNOx排出量が小さく、エンジン出口でのHC排出量が大きいので、HC浄化性能を優先させるため、リーンシフトすることで、HC転換効率向上と触媒活性促進とを図る。
【0047】
触媒温度がTC1を超えると、リーンシフトが禁止され、目標A/Fはリッチ(ABFR1)に設定される。更に触媒温度が高くなって、TC2を超えると、目標A/Fは更にリッチ側(ABFR2)に設定される。
触媒温度が高くなると、HC転換効率向上によりHCが低減される一方、高温状態ゆえNOxが増加するので、NOx浄化性能を優先させるため、リーンシフトを禁止し、よりリッチ側に制御することで、NOx転換効率向上を図るのである。尚、図9は、触媒温度毎に(350℃、400℃、450℃、500℃)、A/Fの変化(ストイキ、リッチ、リーン)に対する触媒でのHC残存率、NOx残存率を示したものある。
【0048】
これによると、低温側(例えば350℃、400℃)では、HC転換効率の悪化により特にリッチ側でHC残存率が大きいが、リーンにするとNOx残存率が大きくなるので、リッチでもストイキ寄りに制御するのがよいことがわかる。また、高温側(例えば450℃、500℃)では、HC転換効率の向上によりHC残存率が大幅に低下する一方、リーン側でのNOx残存率が急増するので、よりリッチに制御することがよいことがわかる。
【0049】
次に本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態では、触媒温度に相関するパラメータとして、エンジン温度(特に水温)を用いている。
図10は第4実施形態での空燃比制御のフローチャートである。
図10のフロー中のS1〜S4、S9は図3のフローと同じであり、説明を省略する。S2での判定で始動時水温TWINI<コールド判定水温TWAFCLHであり、S4での判定でリア排気センサ15が活性化していない場合(コールド始動直後)は、S41へ進む。
【0050】
S41では、触媒温度に相関するパラメータとして、エンジン温度、ここでは水温TWを、水温センサ13からの信号に基づいて読込む。
次のS42では、検出した水温TWと予め定めたリッチシフト判定値TW1とを比較し、TW≧TW1か否かを判定する。
TW<TW1の場合は、S43へ進み、HC浄化性能を優先させるため、目標A/Fを予め定めたリーン空燃比ABFLに設定して、リターンする。
【0051】
TW≧TW1の場合は、S44へ進み、NOx浄化性能を優先させるため、目標A/Fをリッチ空燃比に設定して、リターンする。このときのリッチ空燃比は、水温TWに応じて設定し、水温TWが高いほど、よりリッチ側に設定する。
具体的には、多段(少なくとも2段)に設定し、例えば、
TW1≦TW<TW2 のとき、目標A/F=ABFR1
TW2≦TW のとき、目標A/F=ABFR2
とする。ここで、ABFR1>ABFR2であり、ABFR2の方がよりリッチな空燃比である。尚、ここではリッチ空燃比を2段に制御しているが、3段若しくはそれ以上にしてもよいは言うまでもない。
【0052】
図11は第4実施形態での制御の一例を示すタイムチャートである。
始動直後は、水温がTW1未満であるので、目標A/Fはリーン(ABFL)に設定される。このときは、エンジン出口でのNOx排出量が小さく、エンジン出口でのHC排出量が大きいので、HC浄化性能を優先させるため、リーンシフトすることで、HC転換効率向上と触媒活性促進とを図る。
【0053】
水温がTW1を超えると、リーンシフトが禁止され、目標A/Fはリッチ(ABFR1)に設定される。更に水温が高くなって、TW2を超えると、目標A/Fは更にリッチ側(ABFR2)に設定される。
水温が高くなると、当然に触媒温度も高くなるので、HC転換効率向上によりHCが低減される一方、高温状態ゆえNOxが増加するので、NOx浄化性能を優先させるため、リーンシフトを禁止し、よりリッチ側に制御することで、NOx転換効率向上を図るのである。
【0054】
尚、第1実施形態(図3のフロー)においては、S5〜S8の部分が空燃比切換手段に相当し、特にS8の部分がリッチ空燃比設定手段に相当する。また、第2実施形態(図5のフロー)においては、S21〜S25の部分が空燃比切換手段に相当し、特にS25の部分がリッチ空燃比設定手段に相当する。また、第3実施形態(図7のフロー)においては、S31〜S34の部分が空燃比切換手段に相当し、特にS34の部分がリッチ空燃比設定手段に相当する。また、第4実施形態(図10のフロー)においては、S41〜S44の部分が空燃比切換手段に相当し、特にS44の部分がリッチ空燃比設定手段に相当する。
【0055】
また、第3実施形態及び第4実施形態に対し、第2実施形態のように、加速状態(アイドルスイッチOFF又はN→Dセレクト)の検出時にリーンを禁止してリッチに切換える制御を追加するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1〜第4実施形態共通のエンジンのシステム図
【図2】 始動直後のHC、NOx排出量の特性図
【図3】 第1実施形態での空燃比制御のフローチャート
【図4】 第1実施形態での始動直後のタイムチャート
【図5】 第2実施形態での空燃比制御のフローチャート
【図6】 第2実施形態での始動直後のタイムチャート
【図7】 第3実施形態での空燃比制御のフローチャート
【図8】 第3実施形態での始動直後のタイムチャート
【図9】 各触媒温度でのHC、NOx残存率の特性図
【図10】 第4実施形態での空燃比制御のフローチャート
【図11】 第4実施形態での始動直後のタイムチャート
【符号の説明】
1 エンジン
2 吸気通路
4 スロットル弁
5 燃料噴射弁
7 排気通路
8 三元触媒
10 コントロールユニット
12 アイドルスイッチ
13 水温センサ
14 フロント排気センサ
15 リア排気センサ
16 触媒温度センサ

Claims (9)

  1. 排気通路に三元触媒を備える内燃機関の排気浄化装置において、
    始動直後に、空燃比をストイキよりリーンに制御した後、ストイキよりリッチに制御し、リーンからリッチへの切換えを、機関出口でのNOx濃度に相関するパラメータ若しくは触媒温度に相関するパラメータに基づいて行う空燃比切換手段と、
    リッチに制御される空燃比を、機関出口でのNOx濃度に相関するパラメータ若しくは触媒温度に相関するパラメータに基づいて多段に、かつ当該パラメータが高濃度若しくは高温度を示すほどよりリッチに設定するリッチ空燃比設定手段と、
    を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
  2. 機関出口でのNOx濃度に相関するパラメータは、機関負荷であ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。
  3. 触媒温度に相関するパラメータは、検出若しくは推定した触媒温度であ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。
  4. 触媒温度に相関するパラメータは、機関温度であ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。
  5. 前記空燃比切換手段は、加速状態を検出したときにリーンを禁止してリッチに切換える機能を有することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
  6. 前記加速状態の検出は、スロットル弁の全閉位置でONとなるアイドルスイッチがOFFとなったことを検出して行うことを特徴とする請求項5記載の内燃機関の排気浄化装置。
  7. 前記加速状態の検出は、自動変速機でのN→Dセレクトを検出して行うことを特徴とする請求項5記載の内燃機関の排気浄化装置。
  8. 前記空燃比切換手段は、触媒下流の排気センサが活性化して空燃比フィードバック制御が可能となるまでリッチ状態を継続することを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
  9. 触媒下流の排気センサが活性化した後は、当該センサ出力に基づいて空燃比をストイキにフィードバック制御することを特徴とする請求項8記載の内燃機関の排気浄化装置。
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