JP4665858B2 - Catalyst deterioration detection device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排気通路に配置された触媒の劣化を検出する触媒劣化検出装置に関する。 The present invention relates to a catalyst deterioration detection device that detects deterioration of a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine.
一般に、内燃機関では排気ガスを浄化するために排気通路に触媒が配置されている。このような触媒、例えば三元触媒は、触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きくなると、即ちリーンになると排気ガス中に存在する過剰酸素を吸着保持し、触媒流入排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さくなると、即ちリッチになると吸着保持された酸素を放出するO2ストレージ機能を有する。従って、内燃機関の通常運転時、理論空燃比を中心として混合気をリッチ側又はリーン側に交互に振らせると、三元触媒のもつO2ストレージ機能により、混合気がリーンになったときには過剰な酸素が触媒に吸着保持されるためにNOxが還元され、混合気がリッチになったときには触媒に吸着保持された酸素が放出されるためにHCおよびCOが酸化され、これによりNOx,HCおよびCOを同時に浄化できることになる。 Generally, in an internal combustion engine, a catalyst is disposed in an exhaust passage in order to purify exhaust gas. Such a catalyst, for example, a three-way catalyst, adsorbs and holds excess oxygen present in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst becomes larger than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, when the air-fuel ratio becomes lean. When the air-fuel ratio of the gas becomes smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, when the air-fuel ratio becomes rich, it has an O 2 storage function for releasing the adsorbed oxygen. Therefore, during normal operation of the internal combustion engine, if the air-fuel mixture is alternately swung to the rich side or the lean side centering on the stoichiometric air-fuel ratio, when the air-fuel mixture becomes lean due to the O 2 storage function of the three-way catalyst, excess NOx is reduced because oxygen is adsorbed and held by the catalyst, and when the air-fuel mixture becomes rich, oxygen adsorbed and held by the catalyst is released, so that HC and CO are oxidized, whereby NOx, HC and CO can be purified at the same time.
そこで従来より触媒上流側の排気通路に排気空燃比を検出するための空燃比センサを配置し、排気空燃比がリーンになったときには燃料供給量を増量し、排気空燃比がリッチになったときには燃料供給量を減量させることにより、空燃比を理論空燃比を中心としてリッチ側又はリーン側に交互に振らせ、それによってNOx,HCおよびCOを同時に低減するようにしている。 Therefore, an air-fuel ratio sensor for detecting the exhaust air-fuel ratio is disposed in the exhaust passage upstream of the catalyst, and when the exhaust air-fuel ratio becomes lean, the fuel supply amount is increased, and when the exhaust air-fuel ratio becomes rich By reducing the fuel supply amount, the air-fuel ratio is alternately shifted to the rich side or the lean side around the theoretical air-fuel ratio, thereby NOx, HC and CO are simultaneously reduced.
ところで、三元触媒が劣化すると排気ガス浄化率が低下する。三元触媒の劣化度とO2ストレージ機能の低下度との間には相関関係がある。よって、O2ストレージ機能が低下したことを検出することで触媒が劣化したことを検出することができる。 By the way, when the three-way catalyst deteriorates, the exhaust gas purification rate decreases. There is a correlation between the degree of deterioration of the three-way catalyst and the degree of deterioration of the O 2 storage function. Therefore, it is possible to detect that the catalyst has deteriorated by detecting that the O 2 storage function has deteriorated.
かかる原理に基づいて触媒劣化検出を行う装置としては例えば特許文献1に開示されたものがある。この装置においては、三元触媒上流の機関排気通路内に第1空燃比センサが配置され、三元触媒下流の機関排気通路内に第2空燃比センサが配置される。また、触媒上流における空燃比を理論空燃比に対してリーン側の空燃比からリッチ側の空燃比に、又はその逆に切換える空燃比切換手段が設けられる。機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比がリーン空燃比A/Flからリッチ空燃比A/Frに変化されると、第2空燃比センサにより検出される空燃比が一定時間ΔTr、理論空燃比に維持された後にリッチ空燃比A/Frに変化する。理論空燃比に対するリッチ空燃比A/Frの偏差ΔA/Frと、時間ΔTrと、吸入空気量との積から三元触媒に吸着保持される酸素の絶対量が求められ、この絶対量から三元触媒の劣化度が検出される。
As an apparatus for detecting catalyst deterioration based on such a principle, for example, there is one disclosed in
ところで、本発明者による試験研究の結果によれば、内燃機関に吸入される空気量が比較的多い場合、触媒の酸素吸蔵容量として真の値より小さい値が計算されてしまい、その結果、触媒劣化検出に誤検出が生じる場合があるという事実が判明した。 By the way, according to the results of a test study by the present inventor, when the amount of air sucked into the internal combustion engine is relatively large, a value smaller than the true value is calculated as the oxygen storage capacity of the catalyst. It has been found that there is a possibility that a false detection may occur in the deterioration detection.
そこで、本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、その目的は、内燃機関に吸入される空気量が比較的多い場合の誤検出を防止することができる内燃機関の触媒劣化検出装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to detect a catalyst deterioration in an internal combustion engine that can prevent erroneous detection when the amount of air taken into the internal combustion engine is relatively large. Is to provide.
上記目的を達成するため、第1の発明は、
内燃機関の排気通路に配置された触媒の劣化を検出する装置であって、
触媒上流側の排気空燃比を、所定の中心空燃比から所定のリッチ振幅だけリッチ側であるリッチ空燃比と、前記中心空燃比から所定のリーン振幅だけリーン側であるリーン空燃比との一方から他方に、所定のタイミングで強制的に切り替えるアクティブ空燃比制御手段と、
内燃機関に吸入される空気量を検出するための吸入空気量検出手段と
を備え、
前記アクティブ空燃比制御手段は、前記吸入空気量検出手段によって検出された吸入空気量が大のとき、その吸入空気量が小のときよりも前記リッチ振幅を大きくする
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the first invention provides:
An apparatus for detecting deterioration of a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine,
The exhaust air-fuel ratio on the upstream side of the catalyst is selected from one of a rich air-fuel ratio that is rich from a predetermined center air-fuel ratio by a predetermined rich amplitude and a lean air-fuel ratio that is lean from the central air-fuel ratio by a predetermined lean amplitude. On the other hand, active air-fuel ratio control means for forcibly switching at a predetermined timing,
An intake air amount detection means for detecting the amount of air sucked into the internal combustion engine,
The active air-fuel ratio control means increases the rich amplitude when the intake air amount detected by the intake air amount detection means is large than when the intake air amount is small.
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記アクティブ空燃比制御手段は、前記吸入空気量検出手段によって検出された吸入空気量が大のとき、その吸入空気量が小のときよりも前記リーン振幅を大きくし、且つ、同一の吸入空気量に対する前記リッチ振幅と前記リーン振幅とを、互いに等しくするか又は前者を後者より大きくすることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The active air-fuel ratio control means increases the lean amplitude when the intake air quantity detected by the intake air quantity detection means is large, compared with when the intake air quantity is small, and has the same intake air quantity The rich amplitude and the lean amplitude with respect to are made equal to each other, or the former is made larger than the latter.
また、第3の発明は、第1又は第2の発明において、
前記アクティブ空燃比制御手段は、前記触媒上流側の排気空燃比が前記リッチ空燃比に切り替わった時点で前記リッチ振幅を最大とし、その後前記リッチ振幅を徐々に減少させることを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
The active air-fuel ratio control means maximizes the rich amplitude when the exhaust air-fuel ratio upstream of the catalyst is switched to the rich air-fuel ratio, and then gradually decreases the rich amplitude.
また、第4の発明は、第1乃至第3いずれかの発明において、
前記触媒上流側の排気空燃比を検出する触媒前空燃比検出手段をさらに備え、
前記アクティブ空燃比制御手段は、前記触媒前空燃比検出手段によって検出された排気空燃比が所定の目標値に一致するように前記排気空燃比を制御するものであり、且つ、前記リッチ空燃比の目標値を、所定の基準値から所定のオフセット値を減算して算出し、
前記オフセット値は、前記吸入空気量検出手段によって検出された吸入空気量が大であるほど大きな値となるように予め設定された値である
ことを特徴とする。
Further, a fourth invention is any one of the first to third inventions,
A pre-catalyst air-fuel ratio detecting means for detecting an exhaust air-fuel ratio upstream of the catalyst;
The active air-fuel ratio control means controls the exhaust air-fuel ratio so that the exhaust air-fuel ratio detected by the pre-catalyst air-fuel ratio detection means matches a predetermined target value, and the rich air-fuel ratio is controlled. The target value is calculated by subtracting a predetermined offset value from a predetermined reference value,
The offset value is a value set in advance so as to increase as the intake air amount detected by the intake air amount detection means increases.
また、第5の明は、第1乃至第3いずれかの発明において、
前記触媒上流側の排気空燃比を検出する触媒前空燃比検出手段をさらに備え、
前記アクティブ空燃比制御手段は、前記触媒前空燃比検出手段によって検出された排気空燃比が所定の目標値に一致するように前記排気空燃比を制御するものであり、且つ、前記リッチ空燃比の目標値を、所定の基準値に所定の係数を乗算して算出し、
前記係数は、前記吸入空気量検出手段によって検出された吸入空気量が大であるほど1に対し小さな値となるように予め設定された値である
ことを特徴とする。
The fifth light is any one of the first to third inventions.
A pre-catalyst air-fuel ratio detecting means for detecting an exhaust air-fuel ratio upstream of the catalyst;
The active air-fuel ratio control means controls the exhaust air-fuel ratio so that the exhaust air-fuel ratio detected by the pre-catalyst air-fuel ratio detection means matches a predetermined target value, and the rich air-fuel ratio is controlled. A target value is calculated by multiplying a predetermined reference value by a predetermined coefficient,
The coefficient is a value set in advance so as to become a smaller value than 1 as the intake air amount detected by the intake air amount detecting means is larger.
また、第6の発明は、第1乃至第3いずれかの発明において、
前記アクティブ空燃比制御手段は、前記吸入空気量検出手段によって検出された吸入空気量が所定のしきい値を超えていないときには前記リッチ振幅を所定の基準値とし、その吸入空気量が所定のしきい値を超えているときには前記リッチ振幅を前記基準値より大きな値とすることを特徴とする。
Also, a sixth invention is any one of the first to third inventions,
The active air-fuel ratio control means sets the rich amplitude to a predetermined reference value when the intake air quantity detected by the intake air quantity detection means does not exceed a predetermined threshold value, and the intake air quantity is set to a predetermined value. When the threshold value is exceeded, the rich amplitude is set to a value larger than the reference value.
また、第7の発明は、第1乃至第3いずれかの発明において、
前記アクティブ空燃比制御手段は、前記吸入空気量検出手段によって検出された吸入空気量が大きくなるほど前記リッチ振幅が大きくなるように予め設定されたマップ又は関数を用いて、前記吸入空気量に対応した前記リッチ振幅を決定することを特徴とする。
Also, a seventh invention is any one of the first to third inventions,
The active air-fuel ratio control means responds to the intake air amount using a map or function set in advance so that the rich amplitude increases as the intake air amount detected by the intake air amount detection means increases. The rich amplitude is determined.
また、第8の発明は、第1乃至第7いずれかの発明において、
前記アクティブ空燃比制御手段が前記排気空燃比を前記リッチ空燃比に切り替えた時に前記リッチ振幅が所定のしきい値より大きいとき、所定のトルク変動抑制制御を実行するトルク変動抑制制御手段をさらに備えることを特徴とする。
Further, an eighth invention is any one of the first to seventh inventions,
When the active air-fuel ratio control means switches the exhaust air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio, it further comprises torque fluctuation suppression control means for executing predetermined torque fluctuation suppression control when the rich amplitude is larger than a predetermined threshold value. It is characterized by that.
本発明によれば、内燃機関に吸入される空気量が比較的多い場合の誤検出を防止することができる内燃機関の触媒劣化検出装置を提供することができるという、優れた効果が発揮される。 According to the present invention, it is possible to provide a catalyst deterioration detection device for an internal combustion engine that can prevent erroneous detection when the amount of air taken into the internal combustion engine is relatively large. .
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づき説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施形態の構成を示す概略図である。図示されるように、内燃機関1は、シリンダブロック2に形成された燃焼室3の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室3内でピストン4を往復移動させることにより動力を発生する。内燃機関1は車両用多気筒エンジン(1気筒のみ図示)であり、火花点火式内燃機関、より具体的にはガソリンエンジンである。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the present embodiment. As shown in the figure, the
内燃機関1のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁Viと、排気ポートを開閉する排気弁Veとが気筒ごとに配設されている。各吸気弁Viおよび各排気弁Veは図示しないカムシャフトによって開閉させられる。また、シリンダヘッドの頂部には、燃焼室3内の混合気に点火するための点火プラグ7が気筒ごとに取り付けられている。さらにシリンダヘッドにはインジェクタ(燃料噴射弁)12が気筒ごとに配設され、燃焼室3内に直接燃料噴射するようになっている。ピストン4はいわゆる深皿頂面型に構成されており、その上面には凹部4aが形成されている。そして内燃機関1では、燃焼室3内に空気を吸入させた状態で、インジェクタ12からピストン4の凹部4aに向けて燃料が直接噴射される。これにより点火プラグ7の近傍に、燃料と空気との混合気の層が周囲の空気層と分離された状態で形成(成層化)され、安定した成層燃焼が実行される。
In the cylinder head of the
各気筒の吸気ポートは気筒毎の枝管を介して吸気集合室であるサージタンク8に接続されている。サージタンク8の上流側には吸気集合通路をなす吸気管13が接続されており、吸気管13の上流端にはエアクリーナ9が設けられている。そして吸気管13には、上流側から順に、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ5と、電子制御式スロットルバルブ10とが組み込まれている。なお吸気ポート、サージタンク8及び吸気管13により吸気通路が形成される。
The intake port of each cylinder is connected to a surge tank 8 serving as an intake air collecting chamber via a branch pipe for each cylinder. An
一方、各気筒の排気ポートは気筒毎の枝管を介して排気集合通路をなす排気管6に接続されており、排気管6には、O2ストレージ機能を有する三元触媒からなる触媒11が取り付けられている。なお排気ポート、枝管及び排気管6により排気通路が形成される。触媒11の上流側と下流側とにそれぞれ排気空燃比を検出するための触媒前センサ及び触媒後センサ17,18が設置されている。触媒前センサ17は所謂広域空燃比センサからなり、比較的広範囲に亘る空燃比を連続的に検出可能で、その空燃比に比例した電流信号を出力する。他方、触媒後センサ18は所謂O2センサからなり、理論空燃比を境に出力電圧が急変する特性を持つ。
On the other hand, the exhaust port of each cylinder is connected to an exhaust pipe 6 forming an exhaust collecting passage through a branch pipe for each cylinder, and a
上述の点火プラグ7、スロットルバルブ10及びインジェクタ12等は、制御手段としての電子制御ユニット(以下ECUと称す)20に電気的に接続されている。ECU20は、何れも図示されないCPU、ROM、RAM、入出力ポート、および記憶装置等を含むものである。またECU20には、図示されるように、前述のエアフローメータ5、触媒前センサ17、触媒後センサ18のほか、内燃機関1のクランク角を検出するクランク角センサ14、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ15、吸気圧を検出する吸気圧センサ16、その他の各種センサが図示されないA/D変換器等を介して電気的に接続されている。ECU20は、各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ7、スロットルバルブ10、インジェクタ12等を制御し、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度等を制御する。なおスロットル開度は通常アクセル開度に応じた開度に制御される。
The spark plug 7, the
触媒11は、これに流入する排気ガスの空燃比A/Fが理論空燃比(ストイキ)A/Fs(例えば14.6)のときにNOx ,HCおよびCOを同時に浄化する。そしてこれに対応して、ECU20は、内燃機関の通常運転時、触媒上流側の排気空燃比即ち触媒前空燃比A/Ffrが理論空燃比A/Fsになるように空燃比を制御する。具体的にはECU20は、理論空燃比A/Fsに等しい目標空燃比A/Ftを設定すると共に、触媒前センサ17により検出された触媒前空燃比A/Ffrが目標空燃比A/Ftに一致するように、インジェクタ12から噴射される燃料噴射量を制御する。これにより触媒11に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比近傍に保たれ、触媒11において最大の浄化性能が発揮されるようになる。
The
ここで、触媒11についてより詳細に説明する。図2に示すように、触媒11においては、図示しない担体基材の表面上にコート材31が被覆され、このコート材31に微粒子状の触媒成分32が多数分散配置された状態で保持され、触媒11内部で露出されている。触媒成分32は主にPt,Pd等の貴金属からなり、NOx ,HCおよびCOといった排ガス成分を反応させる際の活性点となる。他方、コート材31は、排気ガスと触媒成分32との界面における反応を促進させる助触媒の役割を担うと共に、雰囲気ガスの空燃比に応じて酸素を吸収放出可能な酸素吸蔵成分を含む。酸素吸蔵成分は例えば二酸化セリウムCeO2からなる。例えば、触媒成分32及びコート材31の雰囲気ガスが理論空燃比A/Fsよりリッチであると、触媒成分32の周囲に存在する酸素吸蔵成分に吸蔵されていた酸素が放出され、この結果、放出された酸素によりHCおよびCOといった未燃成分が酸化され、浄化される。逆に、触媒成分32及びコート材31の雰囲気ガスが理論空燃比A/Fsよりリーンであると、触媒成分32の周囲に存在する酸素吸蔵成分が雰囲気ガスから酸素を吸収し、この結果NOxが還元浄化される。
Here, the
このような酸素吸放出作用により、通常の空燃比制御の際に触媒前空燃比A/Fが理論空燃比A/Fsに対し多少ばらついたとしても、NOx、HCおよびCOといった三つの排気ガス成分を同時浄化することができる。よって通常の空燃比制御において、触媒前空燃比A/Ffを敢えて理論空燃比A/Fsを中心に微小振動させ、酸素の吸放出を繰り返させることにより排ガス浄化を行うことも可能である。 Even if the pre-catalyst air-fuel ratio A / F varies somewhat with respect to the theoretical air-fuel ratio A / Fs during the normal air-fuel ratio control, the three exhaust gas components such as NOx, HC and CO can be obtained. Can be purified simultaneously. Therefore, in normal air-fuel ratio control, it is also possible to purify exhaust gas by causing the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ff to oscillate slightly around the stoichiometric air-fuel ratio A / Fs and repeat the absorption and release of oxygen.
ところで、新品状態の触媒11では前述したように細かい粒子状の触媒成分32が多数均等に分散配置されており、排気ガスと触媒成分32との接触確率が高い状態に維持されている。しかしながら、触媒11が劣化してくると、一部の触媒成分32に消失が見られるほか、触媒成分32同士が排気熱で焼き固まって焼結状態になるものがある(図の破線参照)。こうなると排気ガスと触媒成分32との接触確率の低下を引き起こし、浄化率を落としめる原因となる。そしてこのほかに、触媒成分32の周囲に存在するコート材31の量、即ち酸素吸蔵成分の量が減少し、酸素吸蔵能自体が低下する。
By the way, in the
このように、触媒11の劣化度と触媒11の持つ酸素吸蔵能の低下度とは相関関係にある。そこで本実施形態では、触媒11の酸素吸蔵能を検出することにより触媒11の劣化度を検出ないし判定することとしている。ここで、触媒11の酸素吸蔵能は、触媒11が吸蔵し得る酸素量である酸素吸蔵容量(OSC;O2 Strage Capacity、単位はg)の大きさによって表される。
Thus, the degree of deterioration of the
以下、本実施形態における触媒の劣化検出について説明する。 Hereinafter, detection of deterioration of the catalyst in the present embodiment will be described.
本実施形態では、触媒11の劣化検出の際にECU20によるアクティブ空燃比制御が実行される。ここでアクティブ空燃比制御とは、触媒上流側の排気空燃比である触媒前空燃比A/Ffrを、所定のリッチ空燃比A/Frとリーン空燃比A/Flとの一方から他方に所定のタイミングで強制的に切り替える制御である。
In the present embodiment, active air-fuel ratio control by the
ここで触媒11の劣化検出は、内燃機関1の定常運転時で且つ触媒11が所定の活性温度域にあるときに実行される。触媒11の温度は、直接検出してもよいが、本実施形態の場合それをエンジン運転状態に基づき所定のマップ又は関数を用いて推定するようにしている。触媒11の劣化検出はエンジンの1運転毎に1回実行され、少なくとも続けて2回、触媒11が劣化状態にあると判定されたときに警告装置が作動させられる。
Here, the deterioration detection of the
図3(A),(B)にはそれぞれ、アクティブ空燃比制御実行時における触媒前センサ17及び触媒後センサ18の出力が実線で示されている。また、図3(A)には、ECU20内部で発生される目標空燃比A/Ftが破線で示されている。触媒前センサ17及び触媒後センサ18の出力はそれぞれ触媒前空燃比A/Ffr及び触媒後空燃比A/Frrを表す。
3A and 3B, the outputs of the pre-catalyst sensor 17 and the
図3(A)に示されるように、目標空燃比A/Ftは、中心空燃比としての理論空燃比A/Fsを中心として、そこからリッチ側に所定の振幅(リッチ振幅Ar、Ar>0)だけ離れた空燃比(リッチ空燃比A/Fr)と、そこからリーン側に所定の振幅(リーン振幅Al、Al>0)だけ離れた空燃比(リーン空燃比A/Fl)とに強制的に、且つ交互に切り替えられる。そしてこの目標空燃比A/Ftの切り替えないし振動に追従するようにして、実際値としての触媒前空燃比A/Ffrも、目標空燃比A/Ftに対し僅かな時間遅れを伴って切り替わる。よって触媒前空燃比A/Ffrも目標空燃比A/Ftと同様にリッチ空燃比A/Frとリーン空燃比A/Flとに強制的に且つ交互に切り替えられる。このことから目標空燃比A/Ftと触媒前空燃比A/Ffrとは時間遅れがあること以外等価であることが理解されよう。 As shown in FIG. 3A, the target air-fuel ratio A / Ft is centered on the theoretical air-fuel ratio A / Fs as the center air-fuel ratio, and then has a predetermined amplitude (rich amplitude Ar, Ar> 0) on the rich side. ) Separated by an air-fuel ratio (rich air-fuel ratio A / Fr) and an air-fuel ratio (lean air-fuel ratio A / Fl) separated from the air-fuel ratio by a predetermined amplitude (lean amplitude Al, Al> 0) on the lean side. And alternately. Then, the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr as an actual value is switched with a slight time delay with respect to the target air-fuel ratio A / Ft so as to follow the switching or vibration of the target air-fuel ratio A / Ft. Accordingly, the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr is also forcibly and alternately switched between the rich air-fuel ratio A / Fr and the lean air-fuel ratio A / Fl in the same manner as the target air-fuel ratio A / Ft. From this, it will be understood that the target air-fuel ratio A / Ft and the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr are equivalent except that there is a time delay.
図示例においてリッチ振幅Arとリーン振幅Alとは等しい。例えば理論空燃比A/Fs=14.6、リッチ空燃比A/Fr=14.1、リーン空燃比A/Fl=15.1、リッチ振幅Ar=リーン振幅Al=0.5である。通常の空燃比制御の場合に比べ、アクティブ空燃比制御の場合は空燃比の振り幅が大きく、即ちリッチ振幅Arとリーン振幅Alとの値は大きい。 In the illustrated example, the rich amplitude Ar and the lean amplitude Al are equal. For example, theoretical air fuel ratio A / Fs = 14.6, rich air fuel ratio A / Fr = 14.1, lean air fuel ratio A / Fl = 15.1, rich amplitude Ar = lean amplitude Al = 0.5. Compared with the normal air-fuel ratio control, the active air-fuel ratio control has a larger amplitude of the air-fuel ratio, that is, the values of the rich amplitude Ar and the lean amplitude Al are larger.
ところで、目標空燃比A/Ftが切り替えられるタイミングは、触媒後センサ18の出力がリッチからリーンに、又はリーンからリッチに切り替わるタイミングである。ここで図示されるように触媒後センサ18の出力電圧は理論空燃比A/Fsを境に急変し、触媒後空燃比A/Frrが理論空燃比A/Fsより小さいリッチ側の空燃比であるときその出力電圧がリッチ判定値VR以上となり、触媒後空燃比A/Frrが理論空燃比A/Fsより大きいリーン側の空燃比であるときその出力電圧がリーン判定値VL以下となる。ここでVR>VLであり、例えばVR=0.59(V)、VL=0.21(V)である。
By the way, the timing at which the target air-fuel ratio A / Ft is switched is the timing at which the output of the
図3(A),(B)に示されるように、触媒後センサ18の出力電圧がリッチ側の値からリーン側に変化してリーン判定値VLに等しくなった時(時刻t1)、目標空燃比A/Ftはリーン空燃比A/Flからリッチ空燃比A/Frに切り替えられる。その後、触媒後センサ18の出力電圧がリーン側の値からリッチ側に変化してリッチ判定値VRに等しくなった時(時刻t2)、目標空燃比A/Ftはリッチ空燃比A/Frからリーン空燃比A/Flに切り替えられる。
As shown in FIGS. 3A and 3B, when the output voltage of the
このような空燃比変化を行うアクティブ空燃比制御を実行しつつ、次のようにして触媒11の酸素吸蔵容量OSCが算出され、触媒11の劣化が検出ないし診断される。
While performing the active air-fuel ratio control that performs such an air-fuel ratio change, the oxygen storage capacity OSC of the
図3を参照して、時刻t1より前では目標空燃比A/Ftがリーン空燃比A/Flとされ、触媒11にはリーンガスが流入されている。このとき触媒11では酸素を吸収し続けているが、一杯に酸素を吸収した時点でそれ以上酸素を吸収できなくなり、リーンガスが触媒11を通り抜けて触媒11の下流側に流れ出す。こうなると触媒後空燃比A/Frrがリーン側に変化し、触媒後センサ18の出力電圧がリーン判定値VLに達した時点(t1)で、目標空燃比A/Ftがリッチ空燃比A/Frに切り替えられ、或いは反転される。このように目標空燃比A/Ftは触媒後センサ18の出力をトリガにして反転される。
Referring to FIG. 3, the target air-fuel ratio A / Ft is set to the lean air-fuel ratio A / Fl before time t1, and the lean gas flows into the
そして今度は触媒11にリッチガスが流入されることとなる。このとき触媒11では、それまで吸蔵されていた酸素が放出され続ける。よって触媒11の下流側にはほぼ理論空燃比A/Fsの排気ガスが流出し、触媒後空燃比A/Frrがリッチにならないことから、触媒後センサ18の出力は反転しない。触媒11から酸素が放出され続けるとやがて触媒11からは全ての吸蔵酸素が放出され尽くし、その時点でそれ以上酸素を放出できなくなり、リッチガスが触媒11を通り抜けて触媒11の下流側に流れ出す。こうなると触媒後空燃比A/Frrがリッチ側に変化し、触媒後センサ18の出力電圧がリッチ判定値VRに達した時点(t2)で、目標空燃比A/Ftがリーン空燃比A/Flに切り替えられる。
This time, rich gas flows into the
酸素吸蔵容量OSCが大きいほど、酸素を吸収或いは放出し続けることのできる時間が長くなる。つまり、触媒が劣化していない場合は目標空燃比A/Ftの反転周期(例えばt1からt2までの時間)が長くなり、触媒の劣化が進むほど目標空燃比A/Ftの反転周期は短くなる。 The larger the oxygen storage capacity OSC, the longer the time during which oxygen can be absorbed or released. That is, when the catalyst is not deteriorated, the inversion cycle of the target air-fuel ratio A / Ft (for example, the time from t1 to t2) becomes longer, and the inversion cycle of the target air-fuel ratio A / Ft becomes shorter as the deterioration of the catalyst proceeds. .
そこで、このことを利用して酸素吸蔵容量OSCが以下のようにして算出される。図4に示すように、時刻t1で目標空燃比A/Ftがリッチ空燃比A/Frに切り替えられた直後、僅かに遅れて実際値としての触媒前空燃比A/Ffrがリッチ空燃比A/Frに切り替わる。そして触媒前空燃比A/Ffrが理論空燃比A/Fsに達した時点t11から、次に目標空燃比A/Ftが反転する時点t2まで、次式(1)により微小時間毎の酸素吸蔵容量dCが算出され、且つこの微小時間毎の酸素吸蔵容量dCが時刻t11から時刻t2まで積分される。こうしてこの酸素放出サイクルにおける酸素吸蔵容量OSC1即ち放出酸素量が算出される。 Therefore, using this fact, the oxygen storage capacity OSC is calculated as follows. As shown in FIG. 4, immediately after the target air-fuel ratio A / Ft is switched to the rich air-fuel ratio A / Fr at time t1, the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr as the actual value is slightly delayed with the rich air-fuel ratio A / Fr. Switch to Fr. Then, from the time t11 when the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr reaches the stoichiometric air-fuel ratio A / Fs to the time t2 when the target air-fuel ratio A / Ft next reverses, the oxygen storage capacity for every minute time is given by the following equation (1). dC is calculated, and the oxygen storage capacity dC for each minute time is integrated from time t11 to time t2. In this way, the oxygen storage capacity OSC1, that is, the amount of released oxygen in this oxygen release cycle is calculated.
ここで、Qは燃料噴射量であり、空燃比差ΔA/Fに燃料噴射量Qを乗じると過剰分の空気量を算出できる。Kは空気に含まれる酸素割合(約0.23)である。 Here, Q is the fuel injection amount, and the excess air amount can be calculated by multiplying the air-fuel ratio difference ΔA / F by the fuel injection amount Q. K is the proportion of oxygen contained in the air (about 0.23).
基本的には、この1回で算出された酸素吸蔵容量OSC1を用い、これを所定のしきい値(触媒劣化判定しきい値)と比較し、酸素吸蔵容量OSC1がしきい値を超えていれば正常、酸素吸蔵容量OSC1がしきい値以下ならば劣化、というように触媒の劣化を判定できる。しかしながら、本実施形態では精度を向上させるため、リーン側でも同様に酸素吸蔵容量(この場合酸素吸収量)を算出し、必要に応じてリッチ側とリーン側とで複数回算出を繰り返し、その平均値をしきい値と比較して最終的な劣化判定を行っている。 Basically, the oxygen storage capacity OSC1 calculated once is used and compared with a predetermined threshold value (catalyst deterioration determination threshold value). If the oxygen storage capacity OSC1 exceeds the threshold value, For example, the deterioration of the catalyst can be determined such that the deterioration is normal and the oxygen storage capacity OSC1 is lower than the threshold value. However, in this embodiment, in order to improve the accuracy, the oxygen storage capacity (oxygen absorption amount in this case) is calculated on the lean side as well, and the calculation is repeated a plurality of times on the rich side and the lean side as necessary. The final deterioration judgment is performed by comparing the value with a threshold value.
具体的には、図4に示すように、時刻t2で目標空燃比A/Ftがリーン空燃比A/Flに切り替えられた後、前式(1)により微小時間毎の酸素吸蔵容量dCが算出され、且つこの微小時間毎の酸素吸蔵容量dCが、触媒前空燃比A/Ffrが理論空燃比A/Fsに達した時点t21から、次に目標空燃比A/Ftがリッチ側に反転する時点t3まで積分される。こうしてこの酸素吸収サイクルにおける酸素吸蔵容量OSC2即ち吸収酸素量が算出される。前回サイクルの酸素吸蔵容量OSC1と今回サイクルの酸素吸蔵容量OSC2とはほぼ等しい値となるはずである。こうして複数の酸素吸蔵容量OSC1,OSC2,・・・OSCn(例えばnは5以上)が繰り返し算出され、その平均値OCSavが所定のしきい値OSCsと比較される。そして、平均値OCSavがしきい値OSCsを超えていれば触媒11は正常、平均値OCSavがしきい値OSCs以下ならば触媒11は劣化と判定される。
Specifically, as shown in FIG. 4, after the target air-fuel ratio A / Ft is switched to the lean air-fuel ratio A / Fl at time t2, the oxygen storage capacity dC for every minute time is calculated by the previous equation (1). And the oxygen storage capacity dC for each minute time from the time t21 when the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr reaches the stoichiometric air-fuel ratio A / Fs, and then when the target air-fuel ratio A / Ft reverses to the rich side Integration is performed until t3. Thus, the oxygen storage capacity OSC2, that is, the amount of absorbed oxygen in this oxygen absorption cycle is calculated. The oxygen storage capacity OSC1 of the previous cycle and the oxygen storage capacity OSC2 of the current cycle should be approximately equal. Thus, a plurality of oxygen storage capacities OSC1, OSC2,... OSCn (for example, n is 5 or more) are repeatedly calculated, and the average value OCCSav is compared with a predetermined threshold value OSCs. If the average value OCCSav exceeds the threshold value OSCs, the
なお、車両の走行距離等、触媒劣化の進行に相関するパラメータに応じて酸素吸蔵容量OSCの算出回数nを変化させてもよい。例えば走行距離が比較的少なく明らかに劣化が相当程度進んでいないと想定できる場合はnを少ない値とし、走行距離が比較的多く劣化が相当程度進んでいる可能性のある場合はnを多い値とする。 Note that the number of times n of calculation of the oxygen storage capacity OSC may be changed in accordance with a parameter that correlates with the progress of catalyst deterioration, such as the travel distance of the vehicle. For example, if it is assumed that the travel distance is relatively small and the deterioration is not significantly advanced, the value of n is set to a small value. If the travel distance is relatively large and the deterioration may be advanced to a considerable degree, the value of n is increased. And
ここで、酸素吸蔵容量OSCと触媒温度との関係を図5に示す。見られるように、酸素吸蔵容量OSCは触媒温度が高くなるにつれ大きくなる傾向にある。酸素吸蔵容量OSCは新品の触媒で最大であり、触媒の劣化が進むにつれ減少してくる。そして、酸素吸蔵容量OSCがしきい値OSCs以下になった場合、触媒11は劣化と判定される。
Here, the relationship between the oxygen storage capacity OSC and the catalyst temperature is shown in FIG. As can be seen, the oxygen storage capacity OSC tends to increase as the catalyst temperature increases. The oxygen storage capacity OSC is the maximum for a new catalyst, and decreases as the catalyst deteriorates. When the oxygen storage capacity OSC becomes equal to or less than the threshold value OSCs, the
さて、本発明者による試験研究の結果によると、内燃機関に吸入される空気量が比較的多い場合、触媒の酸素吸蔵容量OSCとして真の値より小さい値が算出されてしまい、その結果、触媒劣化検出に誤検出が生じる場合があるという事実が判明した。その理由は、吸入空気量が多いと触媒を通過する排気ガスの流速が高く、触媒での酸素吸放出反応が十分に行われる前に排気ガスが素通りしてしまうからと考えられる。また、排気ガス中の各成分が酸化又は還元反応を行うには一定の時間を要するが、排気ガスが触媒内に高速で流入してくると、未反応で触媒を通り抜けるガス量が増え、見かけ上の反応速度が低下するからと考えられる。図6には酸素吸蔵容量OSCと吸入空気量GAとの関係を調べた試験結果を示す。実線で見られるように、吸入空気量GAが多くなるほど酸素吸蔵容量OSCは小さな値として算出される傾向にある。 According to the results of the test research by the present inventor, when the amount of air sucked into the internal combustion engine is relatively large, a value smaller than the true value is calculated as the oxygen storage capacity OSC of the catalyst. It has been found that there is a possibility that a false detection may occur in the deterioration detection. The reason is considered that when the amount of intake air is large, the flow rate of the exhaust gas passing through the catalyst is high, and the exhaust gas passes through before the oxygen absorption / release reaction at the catalyst is sufficiently performed. In addition, a certain amount of time is required for each component in the exhaust gas to undergo an oxidation or reduction reaction. However, when the exhaust gas flows into the catalyst at a high speed, the amount of unreacted gas that passes through the catalyst increases, and apparently. It is thought that the above reaction rate decreases. FIG. 6 shows the test results of examining the relationship between the oxygen storage capacity OSC and the intake air amount GA. As can be seen from the solid line, the oxygen storage capacity OSC tends to be calculated as a smaller value as the intake air amount GA increases.
そこで、このような触媒劣化検出の誤検出を防止すべく、本実施形態では前述のアクティブ空燃比制御において以下のような振幅増大制御を実行することとしている。 Therefore, in order to prevent such erroneous detection of catalyst deterioration detection, in the present embodiment, the following amplitude increase control is executed in the above-described active air-fuel ratio control.
本実施形態のアクティブ空燃比制御においては、エアフローメータ5により検出される吸入空気量GAに応じて少なくともリッチ振幅Arが変更される。そして特に、検出された吸入空気量が大のときには、その吸入空気量が小のときよりも少なくともリッチ振幅Arが大きくされる。即ち、所謂リッチ深さをより深くする制御を行う。 In the active air-fuel ratio control of the present embodiment, at least the rich amplitude Ar is changed according to the intake air amount GA detected by the air flow meter 5. In particular, when the detected intake air amount is large, at least the rich amplitude Ar is made larger than when the intake air amount is small. That is, control is performed to increase the so-called rich depth.
図7〜図10はこのようなリッチ振幅増大制御の第1乃至第4の態様を示す。図中、破線は吸入空気量が小さい(少ない)場合の目標空燃比A/Ftの変化を示し、実線は吸入空気量が大きい(多い)場合の目標空燃比A/Ftの変化を示す。ここで吸入空気量が小さい場合、図3に示した場合と同様に、目標空燃比A/Ftが理論空燃比A/Fsを中心として等しい振幅Ar,Alだけリッチ側又はリーン側に切り替えられ、目標空燃比A/Ftがリッチ空燃比A/Frとリーン空燃比A/Flとの間で切り替えられるものとし、これを基準状態とする。なお理論空燃比A/Fs=14.6、リッチ空燃比A/Fr=14.1、リーン空燃比A/Fl=15.1、リッチ振幅Ar=リーン振幅Al=0.5とする。図示省略するが、目標空燃比A/Ftの切り替えに追従して実際値或いは触媒前センサ検出値としての触媒前空燃比A/Ffrも同じように切り替わることが容易に理解されよう。 7 to 10 show first to fourth modes of such rich amplitude increase control. In the figure, a broken line indicates a change in the target air-fuel ratio A / Ft when the intake air amount is small (small), and a solid line indicates a change in the target air-fuel ratio A / Ft when the intake air amount is large (large). When the intake air amount is small, the target air-fuel ratio A / Ft is switched to the rich side or lean side by the same amplitudes Ar and Al with the theoretical air-fuel ratio A / Fs as the center, as in the case shown in FIG. It is assumed that the target air-fuel ratio A / Ft is switched between the rich air-fuel ratio A / Fr and the lean air-fuel ratio A / Fl, which is the reference state. Note that the theoretical air-fuel ratio A / Fs = 14.6, the rich air-fuel ratio A / Fr = 14.1, the lean air-fuel ratio A / Fl = 15.1, and the rich amplitude Ar = lean amplitude Al = 0.5. Although illustration is omitted, it will be easily understood that the pre-catalyst air-fuel ratio A / Ffr as the actual value or the pre-catalyst sensor detection value is switched in the same manner following the switching of the target air-fuel ratio A / Ft.
図7に示す第1の態様は、リッチ振幅及びリーン振幅の両方を基準値Ar、Alに対し等しく増大する態様である。ここで基準値Ar、Alに対する増大量をΔAr、ΔAlとするとΔAr=ΔAlとなり、増大後のリッチ振幅及びリーン振幅をArx、AlxとするとArx=Alxとなる。結果的に目標空燃比A/Ftは基準状態よりもΔAr、ΔAlだけリッチ側及びリーン側に大きく振られるようになる。例えばΔAr=ΔAl=0.3などとすることができ、この場合、振幅増大後のリッチ空燃比A/Fr=13.8、リーン空燃比A/Fl=15.4となる。 The first mode shown in FIG. 7 is a mode in which both the rich amplitude and the lean amplitude are increased equally with respect to the reference values Ar and Al. Here, ΔAr = ΔAl when the increase amounts with respect to the reference values Ar and Al are ΔAr and ΔAl, and Arx = Alx when the rich and lean amplitudes after increase are Arx and Alx. As a result, the target air-fuel ratio A / Ft is greatly swung to the rich side and the lean side by ΔAr and ΔAl from the reference state. For example, ΔAr = ΔAl = 0.3 can be set, and in this case, the rich air-fuel ratio A / Fr = 13.8 and the lean air-fuel ratio A / Fl = 15.4 after the amplitude increase.
図8に示す第2の態様は、リッチ振幅及びリーン振幅の両方を基準値Ar、Alよりも増大するが、増大後リッチ振幅Arxを増大後リーン振幅Alxよりも大きくする態様である(Arx>Alx)。増大量ΔAr、ΔAlについてはΔAr>ΔAlとなる。結果的に目標空燃比A/Ftは基準状態よりも大きく振られるが、リーン側よりもリッチ側の方が大きく振られるようになる。 The second mode shown in FIG. 8 is a mode in which both the rich amplitude and the lean amplitude are increased from the reference values Ar and Al, but the increased rich amplitude Arx is larger than the increased lean amplitude Alx (Arx> Alx). The increase amounts ΔAr and ΔAl satisfy ΔAr> ΔAl. As a result, the target air-fuel ratio A / Ft is swung larger than the reference state, but the rich side is swung larger than the lean side.
図9に示す第3の態様は、リーン振幅を基準値Alと等しくする一方、リッチ振幅を基準値Arより増大する態様である。増大量ΔAr、ΔAlについてはΔAr>0,ΔAl=0となる。結果的に目標空燃比A/Ftは基準状態に対し、リッチ側のみより大きく振られるようになる。 The third mode shown in FIG. 9 is a mode in which the lean amplitude is made equal to the reference value Al while the rich amplitude is increased from the reference value Ar. For increasing amounts ΔAr and ΔAl, ΔAr> 0 and ΔAl = 0. As a result, the target air-fuel ratio A / Ft is swung larger than the reference state only on the rich side.
図10に示す第4の態様は、少なくともリッチ振幅Arを1サイクル中で経時的に変化させる態様である。即ち、基準状態ではリッチ振幅Arが時間に対し一定であるのに対し、振幅増状態では、増大後リッチ振幅Arxが切替時(t1)に最大とされ、その後徐々に減少されている。図示例では時間に対し一定割合でリッチ振幅Arxが減少されている。この結果、目標空燃比A/Ftの波形は基準状態では矩形であるのに対し、振幅増状態では略鋸歯状となる。本発明者による試験研究の結果によれば、切替時の最初の振幅を増大させることが誤検出防止に有効であることが判明している。よってこのような振幅変化の態様も有効である。 The fourth mode shown in FIG. 10 is a mode in which at least the rich amplitude Ar is changed over time in one cycle. That is, in the reference state, the rich amplitude Ar is constant with respect to time, whereas in the amplitude increasing state, the increased rich amplitude Arx is maximized at the time of switching (t1) and then gradually decreased. In the illustrated example, the rich amplitude Arx is decreased at a constant rate with respect to time. As a result, the waveform of the target air-fuel ratio A / Ft is rectangular in the reference state, but is substantially sawtooth in the increased amplitude state. According to the results of test studies by the present inventors, it has been found that increasing the initial amplitude at the time of switching is effective in preventing false detection. Therefore, such an aspect of amplitude change is also effective.
図示例では、図7の第1の態様の如く、リーン振幅Alもリッチ振幅Arと同様に増大され且つ経時的に変化させられている。切替時(t2)におけるリーン振幅Alxはリッチ振幅Arxと等しく、また、切替時から所定時間経過した時のリーン振幅Alもその時のリッチ振幅Arと等しい。図示省略するが、リッチ側とリーン側との振幅増大量ΔAr、ΔAlを、図8の第2の態様又は図9の第3の態様の如く異ならせてもよいことが理解されよう。 In the illustrated example, as in the first aspect of FIG. 7, the lean amplitude Al is also increased and changed over time in the same manner as the rich amplitude Ar. The lean amplitude Alx at the time of switching (t2) is equal to the rich amplitude Arx, and the lean amplitude Al when a predetermined time has elapsed from the time of switching is also equal to the rich amplitude Ar at that time. Although not shown in the drawings, it will be understood that the amplitude increase amounts ΔAr and ΔAl between the rich side and the lean side may be made different as in the second mode of FIG. 8 or the third mode of FIG.
本発明者による試験研究の結果によれば、このようなリッチ振幅の増大が吸入空気量増大に基づく酸素吸蔵量算出値低下を抑制できることが判明している。その理由は、より濃いリッチガスが触媒に流入すると反応が促進され、酸素放出が行われ易くなるからと考えられる。一方、リーン振幅を増大するよりリッチ振幅を増大する方が効果が大きいことも判明している。よってこのように少なくともリッチ振幅を増大することにより、吸入空気量が多い場合でも真の値により近い触媒の酸素吸蔵容量を算出することができるようになり、触媒劣化検出における誤検出或いは誤判定を防止することができるようになる。 According to the results of a test study by the present inventors, it has been found that such an increase in rich amplitude can suppress a decrease in the oxygen storage amount calculated value based on an increase in the intake air amount. The reason is considered to be that when a richer rich gas flows into the catalyst, the reaction is promoted and oxygen release is facilitated. On the other hand, it has also been found that increasing the rich amplitude is more effective than increasing the lean amplitude. Therefore, by increasing at least the rich amplitude in this way, it becomes possible to calculate the oxygen storage capacity of the catalyst closer to the true value even when the amount of intake air is large. Can be prevented.
次に、吸入空気量GAに対するリッチ振幅の増大の態様を説明する。第1の態様は、吸入空気量GAの所定のしきい値GAsを境にリッチ振幅をステップ的に増大する態様である。 Next, an aspect of increasing the rich amplitude with respect to the intake air amount GA will be described. The first aspect is an aspect in which the rich amplitude is increased stepwise with a predetermined threshold GAs of the intake air amount GA as a boundary.
この第1の態様を実施する制御のフローチャートを図11に示す。まずステップS101ではアクティブ空燃比制御実行中か否かが判断され、実行中でなければ本フローが終了される。実行中であれば、ステップS102において、エアフローメータ5により検出された吸入空気量GAが所定のしきい値GAsを超えているか否かが判断される。吸入空気量GAがしきい値GAsを超えていない場合、ステップS104においてリッチ振幅及びリーン振幅は基準値Ar、Alに設定される。他方、吸入空気量GAがしきい値GAsを超えている場合、ステップS103において、リッチ振幅のみを増大する(例えば図9に示した第3の態様の場合)か、又はリッチ振幅及びリーン振幅の両方を増大する(例えば図7、図8に示した第1、第2の態様の場合)。 FIG. 11 shows a flowchart of control for implementing the first aspect. First, in step S101, it is determined whether or not active air-fuel ratio control is being executed. If it is not being executed, this flow is terminated. If it is being executed, it is determined in step S102 whether or not the intake air amount GA detected by the air flow meter 5 exceeds a predetermined threshold GAs. If the intake air amount GA does not exceed the threshold GAs, the rich amplitude and the lean amplitude are set to the reference values Ar and Al in step S104. On the other hand, if the intake air amount GA exceeds the threshold GAs, only the rich amplitude is increased (for example, in the case of the third mode shown in FIG. 9) or the rich amplitude and the lean amplitude are increased in step S103. Both are increased (for example, in the case of the first and second modes shown in FIGS. 7 and 8).
この第1の態様によれば、図6に一点鎖線I又はIIで示すように、吸入空気量GAがしきい値GAsより大きい場合の酸素吸蔵容量算出値OSCの低下傾向を抑制或いは改善することができ、触媒劣化の誤検出を未然に防止することができる。なお、しきい値GAsの数は2以上としてもよく、吸入空気量GAがしきい値を超える度にリッチ振幅増大量(及びリーン振幅増大量)を増やしていってもよい。しきい値の設定方法としては、実機試験により図6に示した如き酸素吸蔵容量算出値と吸入空気量との関係を予め調べておき、酸素吸蔵容量算出値の低下傾向が大きくなる境目の吸入空気量を把握し、その吸入空気量をしきい値として設定する方法がある。 According to the first aspect, as shown by the alternate long and short dash line I or II in FIG. 6, the tendency for the oxygen storage capacity calculated value OSC to decrease when the intake air amount GA is larger than the threshold GAs is suppressed or improved. And erroneous detection of catalyst deterioration can be prevented in advance. The number of threshold values GAs may be two or more, and the rich amplitude increase amount (and the lean amplitude increase amount) may be increased every time the intake air amount GA exceeds the threshold value. As a threshold setting method, the relationship between the oxygen storage capacity calculation value and the intake air amount as shown in FIG. 6 is examined in advance by an actual machine test, and inhalation at the boundary where the decrease tendency of the oxygen storage capacity calculation value becomes large There is a method of grasping the air amount and setting the intake air amount as a threshold value.
吸入空気量に対するリッチ振幅増大の第2の態様は、図12に示すような吸入空気量GAとリッチ振幅Arとの関係を予め定めたマップ(関数でもよい)を用いて、検出された吸入空気量GAに対応するリッチ振幅Arを求める態様である。このマップにおいては、吸入空気量GAが大きくなるほどリッチ振幅Arが大きくなるように両者の関係が設定されている。よってこのマップから、検出された吸入空気量GAに対応するリッチ振幅Arを求めることで、吸入空気量GAが大きくなるほど大きなリッチ振幅Arが得られ、吸入空気量GAの大小によらず常に適切な、誤検出を防止し得るリッチ振幅Arを得ることができる。そして図6に一点鎖線III又はIVで示すように、吸入空気量GAの全域において、酸素吸蔵容量算出値OSCの低下傾向を抑制或いは改善することができ、触媒劣化の誤検出を未然に防止することができる。 The second aspect of the increase in the rich amplitude with respect to the intake air amount is the detected intake air using a map (which may be a function) that predetermines the relationship between the intake air amount GA and the rich amplitude Ar as shown in FIG. In this aspect, the rich amplitude Ar corresponding to the amount GA is obtained. In this map, the relationship between the two is set so that the rich amplitude Ar increases as the intake air amount GA increases. Accordingly, by obtaining the rich amplitude Ar corresponding to the detected intake air amount GA from this map, a larger rich amplitude Ar is obtained as the intake air amount GA increases, and is always appropriate regardless of the magnitude of the intake air amount GA. Thus, the rich amplitude Ar that can prevent erroneous detection can be obtained. Then, as shown by the alternate long and short dash line III or IV in FIG. 6, the decrease tendency of the oxygen storage capacity calculation value OSC can be suppressed or improved in the entire intake air amount GA, and erroneous detection of catalyst deterioration can be prevented. be able to.
ここで、リッチ振幅に加えてリーン振幅をも増大するような場合(例えば図7、図8に示した第1、第2の態様の場合)には、同様に、図12に示す如き吸入空気量GAとリーン振幅Alとの関係を予め定めたマップ(関数でもよい)を用いて、検出された吸入空気量GAに対応するリーン振幅Alを求めるようにしてもよい。 Here, in the case where the lean amplitude is increased in addition to the rich amplitude (for example, in the case of the first and second modes shown in FIGS. 7 and 8), similarly, the intake air as shown in FIG. A lean amplitude Al corresponding to the detected intake air amount GA may be obtained using a map (which may be a function) that predetermines the relationship between the amount GA and the lean amplitude Al.
次に、目標空燃比の算出方法を説明する。目標空燃比算出の第1の態様は、目標空燃比の所定の基準値に対し所定のオフセット値を加減算することにより目標空燃比を算出する態様である。リッチ側の目標空燃比は基準値からオフセット値を減算して算出され、リーン側の目標空燃比は基準値にオフセット値を加算して算出される。 Next, a method for calculating the target air-fuel ratio will be described. The first mode for calculating the target air-fuel ratio is a mode for calculating the target air-fuel ratio by adding or subtracting a predetermined offset value to or from a predetermined reference value of the target air-fuel ratio. The rich target air-fuel ratio is calculated by subtracting the offset value from the reference value, and the lean target air-fuel ratio is calculated by adding the offset value to the reference value.
前記オフセット値は、検出された吸入空気量が大であるほど大きな値となるように予め設定された値である。図13には、このように両者の関係を予め設定したマップ(関数でもよい)が示されている。よってこのマップから、検出された吸入空気量GAに対応するオフセット値OFを求めることで、吸入空気量GAが増大するほどオフセット値OFを増大し、リッチ振幅又はリーン振幅を増大することができる。 The offset value is a value set in advance so as to increase as the detected intake air amount increases. FIG. 13 shows a map (which may be a function) in which the relationship between the two is set in advance. Therefore, by obtaining the offset value OF corresponding to the detected intake air amount GA from this map, the offset value OF can be increased as the intake air amount GA increases, and the rich amplitude or the lean amplitude can be increased.
例えば、図7及び図13に示されるように、吸入空気量GA1のときのオフセット値OF1を用いたときのリッチ側目標空燃比がA/Frであったとする。そして吸入空気量がGA1からGA2に増大され、そのGA2に対応するオフセット値OF2が用いられたとき、より大きなオフセット値OF2が減算されるので、リッチ側目標空燃比はより小さな値A/Frxとなり、結果的にリッチ振幅が増大される。リーン側では逆により大きなオフセット値OF2が加算されるので、リーン側目標空燃比はより大きなA/Flxとなり、結果的にリーン振幅が増大される。 For example, as shown in FIGS. 7 and 13, it is assumed that the rich target air-fuel ratio is A / Fr when the offset value OF1 when the intake air amount GA1 is used. When the intake air amount is increased from GA1 to GA2 and the offset value OF2 corresponding to GA2 is used, the larger offset value OF2 is subtracted, so the rich side target air-fuel ratio becomes a smaller value A / Frx. As a result, the rich amplitude is increased. On the other hand, since a larger offset value OF2 is added on the lean side, the lean side target air-fuel ratio becomes a larger A / Flx, and as a result, the lean amplitude is increased.
次に、目標空燃比算出の第2の態様は、目標空燃比の所定の基準値に対し所定の係数を乗算することにより目標空燃比を算出する態様である。図14には吸入空気量GAと係数Bとの関係を予め定めたマップ(関数でもよい)が示されている。このマップにおいては、リッチ係数Br及びリーン係数Blといった二つの係数Bと、吸入空気量GAとの関係が予め設定され、吸入空気量GAが大きくなるにつれ、リッチ係数Brは1に対しより小さな値となり、リーン係数Blは1に対しより大きな値となる。よってこのマップから、検出された吸入空気量GAに対応する係数Br,Blを求めることで、リッチ側では吸入空気量GAが増大するほどより小さな目標空燃比を得られ、これによってリッチ振幅を増大し、他方、リーン側では吸入空気量GAが増大するほどより大きな目標空燃比を得られ、これによってリーン振幅を増大することができる。 Next, the second mode of calculating the target air-fuel ratio is a mode in which the target air-fuel ratio is calculated by multiplying a predetermined reference value of the target air-fuel ratio by a predetermined coefficient. FIG. 14 shows a map (which may be a function) in which the relationship between the intake air amount GA and the coefficient B is determined in advance. In this map, the relationship between the two coefficients B, such as the rich coefficient Br and the lean coefficient Bl, and the intake air amount GA is preset, and the rich coefficient Br becomes a smaller value than 1 as the intake air amount GA increases. Thus, the lean coefficient Bl is a larger value than 1. Therefore, by obtaining the coefficients Br and Bl corresponding to the detected intake air amount GA from this map, a smaller target air-fuel ratio can be obtained as the intake air amount GA increases on the rich side, thereby increasing the rich amplitude. On the other hand, on the lean side, a larger target air-fuel ratio can be obtained as the intake air amount GA increases, and thereby the lean amplitude can be increased.
例えば、図7及び図14に示されるように、吸入空気量GA1のときのリッチ係数Br1を用いたときのリッチ側目標空燃比がA/Frであったとする。そして吸入空気量がGA1からGA2に増大され、そのGA2に対応するリッチ係数Br2が用いられたとき、より小さなリッチ係数Br2が乗算されるので、リッチ側目標空燃比はより小さなA/Frxとなり、結果的にリッチ振幅が増大される。リーン側では逆により大きなリーン係数Br2が乗算されるので、リーン側目標空燃比はより大きなA/Flxとなり、結果的にリーン振幅が増大される。 For example, as shown in FIGS. 7 and 14, it is assumed that the rich target air-fuel ratio is A / Fr when using the rich coefficient Br1 when the intake air amount GA1 is used. When the intake air amount is increased from GA1 to GA2 and the rich coefficient Br2 corresponding to GA2 is used, a smaller rich coefficient Br2 is multiplied, so the rich target air-fuel ratio becomes a smaller A / Frx, As a result, the rich amplitude is increased. On the other hand, since the lean side is multiplied by a larger lean coefficient Br2, the lean side target air-fuel ratio becomes a larger A / Flx, and as a result, the lean amplitude is increased.
なお、第1の態様において図13に示されたようなマップをリッチ側とリーン側とで別々に用意し、同一の吸入空気量GAに対して、オフセット値OFを異ならせ、図8に示したようにリッチ側とリーン側とで振幅を変えるようにしてもよい。また、図14に示したマップではリッチ係数Br及びリーン係数Blを1に対し対称となるように設定したが、これに限らず、例えば図8に示したようにリッチ側振幅をリーン側振幅より大きくする場合には、同一の吸入空気量GAに対して、1に対するリッチ係数Brの差の絶対値を、1に対するリーン係数Blの差の絶対値より大きくすることができる。 In the first mode, maps such as those shown in FIG. 13 are prepared separately for the rich side and the lean side, and the offset value OF is made different for the same intake air amount GA, as shown in FIG. As described above, the amplitude may be changed between the rich side and the lean side. Further, in the map shown in FIG. 14, the rich coefficient Br and the lean coefficient Bl are set to be symmetric with respect to 1. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. When increasing, the absolute value of the difference of the rich coefficient Br with respect to 1 can be made larger than the absolute value of the difference of the lean coefficient Bl with respect to 1 for the same intake air amount GA.
これら目標空燃比算出の第1及び第2の態様は、図10に示した如く振幅を徐々に減少させるように目標空燃比を設定する場合にも適用可能である。この場合、図10に示されるように、目標空燃比A/Ftをリーン空燃比A/Flからリッチ空燃比A/Frに切り替える時(例えばt1)、又はその逆に切り替える時(例えばt2)の、切り替え直後の最初の目標空燃比A/Ftの算出に、前記第1及び第2の態様を適用することができる。 The first and second modes of calculating the target air-fuel ratio can also be applied when the target air-fuel ratio is set so as to gradually decrease the amplitude as shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 10, when the target air-fuel ratio A / Ft is switched from the lean air-fuel ratio A / Fl to the rich air-fuel ratio A / Fr (for example, t1) or vice versa (for example, t2). The first and second modes can be applied to the calculation of the first target air-fuel ratio A / Ft immediately after switching.
ところで、アクティブ空燃比制御は上述のように目標空燃比A/Ftを大きく切り替える制御であることから、これに伴って燃料噴射量も大きく変化し、大きなトルク変動が生じてトルクショックが起こることが懸念される。このようなトルクショックはドライバビリティ上好ましいものではない。 By the way, since the active air-fuel ratio control is a control for largely switching the target air-fuel ratio A / Ft as described above, the fuel injection amount also changes greatly with this, and a large torque fluctuation may occur and a torque shock may occur. Concerned. Such a torque shock is not preferable in terms of drivability.
そこで、本実施形態では、このようなトルク変動ひいてはトルクショックを抑制するため、以下のようなトルク変動抑制制御を実行することとしている。 Therefore, in the present embodiment, in order to suppress such torque fluctuations and thus torque shocks, the following torque fluctuation suppression control is executed.
トルク変動抑制制御の第1の態様は、図15に示すように、目標空燃比A/Ftの切り替えと同時に点火時期を遅角するものである。即ち、例えば目標空燃比A/Ftをリーン側からリッチ側に切り替えた時点(t1)で、吸入空気量に基づいて定まるリッチ振幅が所定のしきい値Arsをより大きければ(Arx>Arsの場合)、点火時期を、運転状態(例えば回転速度NE及び負荷率KL)に基づいて定まる基本点火時期より遅角量ΔIGだけ遅角する。切り替え時点t1でリッチ振幅がしきい値Ars以下であれば遅角は実行しない。遅角量ΔIGは、切替時期t1で最大とし、その後急速に減少させて最終的にゼロにする。即ち、トルク変動は目標空燃比A/Ftの切替時に瞬間的に起こるものなので、点火遅角も切り替え時にのみ瞬間的に行うようにする。 As shown in FIG. 15, the first mode of torque fluctuation suppression control retards the ignition timing simultaneously with switching of the target air-fuel ratio A / Ft. That is, for example, when the target air-fuel ratio A / Ft is switched from the lean side to the rich side (t1), if the rich amplitude determined based on the intake air amount is larger than the predetermined threshold value Ars (Arx> Ars) ), The ignition timing is retarded by a delay amount ΔIG from the basic ignition timing determined based on the operating state (for example, the rotational speed NE and the load factor KL). If the rich amplitude is equal to or less than the threshold value Ars at the switching time t1, the retardation is not executed. The retardation amount ΔIG is maximized at the switching timing t1, and then rapidly decreased to finally become zero. That is, since torque fluctuation occurs instantaneously when the target air-fuel ratio A / Ft is switched, the ignition delay is also instantaneously performed only at the time of switching.
図示例では、目標空燃比A/Ftをリッチ側からリーン側に切り替えた時(t2)も同様に、リーン振幅が所定のしきい値Alsより大きければ(Alx>Alsの場合)、点火時期遅角を実行するようにしている。この点火時期遅角は図7〜図10に示したいずれの態様においても可能である。 In the illustrated example, when the target air-fuel ratio A / Ft is switched from the rich side to the lean side (t2), similarly, if the lean amplitude is larger than the predetermined threshold value Als (when Alx> Als), the ignition timing is delayed. Try to run the corner. This ignition timing retardation is possible in any of the modes shown in FIGS.
しきい値Ars、Alsや遅角量ΔIGの値は実機試験等に基づいて最適値に設定される。しきい値Ars、Alsは一定値であってもよいし、吸入空気量等の値に応じて変化する値であってもよい。遅角量ΔIGについても同様である。 The values of threshold values Ars, Als and retardation amount ΔIG are set to optimum values based on actual machine tests and the like. The threshold values Ars and Als may be constant values, or may be values that change according to values such as the intake air amount. The same applies to the retardation amount ΔIG.
トルク変動抑制制御の第2の態様は、図16に示すように、目標空燃比A/Ftの切り替えと同時にスロットル開度THを所定量変更、すなわち増大(開動)又は減少(閉動)するものである。なお(A)に示されるスロットル開度THの値は、ECU20からスロットルバルブ10に与えられるスロットル開度指示値の値である。
As shown in FIG. 16, the second mode of torque fluctuation suppression control is to change the throttle opening TH by a predetermined amount simultaneously with the switching of the target air-fuel ratio A / Ft, that is, increase (open) or decrease (close). It is. The value of the throttle opening TH shown in (A) is the value of the throttle opening instruction value given from the
例えば目標空燃比A/Ftをリーン側からリッチ側に切り替えた時点(t1)で、吸入空気量GAに基づき定まるリッチ振幅が所定のしきい値Arsをより大きければ(Arx>Arsの場合)、スロットル開度THを、検出されるアクセル開度ACに基づいて定まる基本スロットル開度から所定量ΔTHだけ減少する。即ちこの場合はリッチ空燃比への切り替えであり、燃料噴射量が増加されるので、加速側トルク変動を打ち消すべくスロットル開度は減少される。切り替え時点t1でリッチ振幅がしきい値Ars以下であればスロットル開度減少は実行しない。スロットル開度変更量ΔTHは、点火時期の場合と同様に、切替時期t1で最大とし、その後急速に減少させて最終的にゼロにする。即ちスロットル開度変更も目標空燃比の切り替え時にのみ瞬時的に行うようにする。 For example, when the target air-fuel ratio A / Ft is switched from the lean side to the rich side (t1) and the rich amplitude determined based on the intake air amount GA is larger than the predetermined threshold value Ars (when Arx> Ars), The throttle opening TH is reduced by a predetermined amount ΔTH from the basic throttle opening determined based on the detected accelerator opening AC. That is, in this case, switching to the rich air-fuel ratio is performed, and the fuel injection amount is increased, so that the throttle opening is decreased in order to cancel the acceleration side torque fluctuation. If the rich amplitude is less than or equal to the threshold value Ars at the switching time t1, the throttle opening reduction is not executed. As in the case of the ignition timing, the throttle opening change amount ΔTH is maximized at the switching timing t1, and then rapidly decreased to finally become zero. That is, the throttle opening is changed instantaneously only when the target air-fuel ratio is switched.
図示例では、目標空燃比A/Ftをリッチ側からリーン側に切り替えた時(t2)にも同様に、リーン振幅が所定のしきい値Alsをより大きければ(Alx>Alsの場合)、スロットル開度変更を実行するようにしている。この場合、先とは逆に、リーン空燃比への切り替えであり、燃料噴射量が減少されるので、減速側トルク変動を打ち消すべくスロットル開度は増大される。 In the illustrated example, similarly, when the target air-fuel ratio A / Ft is switched from the rich side to the lean side (t2), if the lean amplitude is larger than the predetermined threshold value Als (when Alx> Als), the throttle The opening degree is changed. In this case, contrary to the previous case, switching to the lean air-fuel ratio is performed, and the fuel injection amount is reduced, so that the throttle opening is increased to cancel the deceleration side torque fluctuation.
前記同様、しきい値Ars、Alsやスロットル開度変更量ΔTHの値は実機試験等に基づいて最適値に設定される。しきい値Ars、Alsは一定値であってもよいし、吸入空気量等の値に応じて変化する値であってもよい。スロットル開度変更量ΔTHについても同様である。特にスロットル開度変更量ΔTHは、エンジン運転状態や車両走行状態を表す一乃至複数のパラメータ(回転速度NE、負荷率KL、吸入空気量GA、車速、触媒温度等)に応じてその時々の値を決定してもよく、当該パラメータとスロットル開度変更量ΔTHとの関係を予め定めたマップ又は関数から決定してもよい。リーン空燃比への切り替え時における減速側トルク変動は、リッチ空燃比への切り替え時における加速側トルク変動より小さいことも想定される。よって、必要に応じて、前者の場合のスロットル開度増大量を後者の場合のスロットル開度減少量より少なくしたり、或いは前者の場合のスロットル開度増大自体を省略することも可能である。このスロットル開度変更は図7〜図10に示したいずれの態様においても可能である。 As described above, the thresholds Ars and Als and the throttle opening change amount ΔTH are set to optimum values based on actual machine tests and the like. The threshold values Ars and Als may be constant values, or may be values that change according to values such as the intake air amount. The same applies to the throttle opening change amount ΔTH. In particular, the throttle opening change amount ΔTH is a value depending on one or more parameters (rotational speed NE, load factor KL, intake air amount GA, vehicle speed, catalyst temperature, etc.) representing the engine operating state and the vehicle traveling state. The relationship between the parameter and the throttle opening change amount ΔTH may be determined from a predetermined map or function. It is assumed that the deceleration side torque fluctuation at the time of switching to the lean air-fuel ratio is smaller than the acceleration side torque fluctuation at the time of switching to the rich air-fuel ratio. Therefore, if necessary, the throttle opening increase amount in the former case can be made smaller than the throttle opening decrease amount in the latter case, or the throttle opening increase itself in the former case can be omitted. This change in the throttle opening is possible in any of the modes shown in FIGS.
このスロットル開度変更制御については次のような別の態様を採ることも可能である。図17に示すように、ここでは触媒後空燃比或いは触媒後センサ出力A/Frrの切り替えに応答して、まずスロットル開度THを変更し、次いで所定の遅れ時間Δtを経て目標空燃比A/Ftを切り替えるようにしている。 The throttle opening change control can take another form as follows. As shown in FIG. 17, here, in response to switching of the post-catalyst air-fuel ratio or the post-catalyst sensor output A / Frr, first the throttle opening TH is changed, and then the target air-fuel ratio A / F is passed through a predetermined delay time Δt. Ft is switched.
ECU20からインジェクタ12に駆動信号を与えれば燃焼室3内の混合気の空燃比は即座に変えることができるが、スロットルバルブ10は、開度指令信号を与えてから実際に開度が指令値に到達するまでに作動遅れを伴う場合がある。そこでこの作動遅れを打ち消すため、先にスロットルバルブ10の作動を開始させ、これに遅れて目標空燃比A/Ftを切り替えるようにしている。こうすることで燃焼室3内の混合気の空燃比が切り替わるタイミングに合わせてスロットル開度を変更することができ、効果的にトルク変動及びトルクショックを防止することができると共に、円滑なドライバビリティを達成できる。
If the
前記遅れ時間Δtの値は実機試験等に基づいて最適に設定することができる。また、アクティブ空燃比制御の実行時に、各運転状態毎に学習するようにしてもよい。 The value of the delay time Δt can be optimally set based on an actual machine test or the like. Further, at the time of executing the active air-fuel ratio control, learning may be performed for each operation state.
図17に示した例について説明すると、例えば、触媒後センサ18の出力電圧がリーン判定値VLに等しくなった時(時刻t1)、検出された吸入空気量GAに基づいて切り替え後のリッチ振幅即ちリッチ空燃比が算出される。そしてそのリッチ振幅がしきい値Arsを超えている場合(Arx>Arsの場合)、大きなトルク変動が生じる可能性があることから、その時点t1でスロットルバルブ10にスロットル開度THをΔTHだけ減少するための開度指令信号が送られる。この後スロットルバルブ10は前述の作動遅れを伴って指令値通りに開度を減少するであろう。減少量ΔTHは最初最大でその後急速に減少される。そして、時刻t1から遅れ時間Δtを経過した時、目標空燃比A/Ftが、増大されたリッチ空燃比A/Frxに切り替えられる。この時にはスロットルバルブ10の実際の開度が丁度ΔTHだけ減少されており、トルクショックは抑制される。なお時刻t1で算出されたリッチ振幅がしきい値Ars以下である場合はこのようなスロットル開度減少を実行しない。
The example shown in FIG. 17 will be described. For example, when the output voltage of the
図示例では、目標空燃比A/Ftをリーン側に切り替える場合にも同様の制御が実行される。触媒後センサ18の出力電圧がリッチ判定値VLに到達した時点t2で、スロットル開度THをΔTHだけ増大するための開度指令信号が送られ、次いで遅れ時間Δt経過後、目標空燃比A/Ftが増大リーン空燃比A/Flxに切り替えられる。
In the illustrated example, similar control is executed when the target air-fuel ratio A / Ft is switched to the lean side. At the time t2 when the output voltage of the
このスロットル開度変更制御については次のようなさらなる別の態様を採ることも可能である。図18に示すように、ここではスロットル開度の立ち上がり速度を遅くする制御を実行する。スロットル開度の急激な変更によってトルクショックが出る可能性もあるので、この場合にこの態様は効果的である。 The throttle opening change control may take another aspect as follows. As shown in FIG. 18, here, control is performed to slow down the rising speed of the throttle opening. Since a torque shock may occur due to a sudden change in the throttle opening, this mode is effective in this case.
図18に示される態様は図16に示された態様と基本的に同様である。異なるのは、スロットル開度THを所定量ΔTH変更するときに所定のなまし処理が実行され、スロットル開度波形が緩やかに立ち上げられる点である。図示例では目標空燃比A/Ftをリッチ側に切り替えるときとリーン側に切り替えるときとで同様のなまし処理が実行される。この立ち上がり速度を遅くする制御を図17に示した態様と組み合わせることも可能である。 The mode shown in FIG. 18 is basically the same as the mode shown in FIG. The difference is that when the throttle opening TH is changed by a predetermined amount ΔTH, a predetermined smoothing process is executed and the throttle opening waveform is gradually raised. In the illustrated example, the same smoothing process is executed when the target air-fuel ratio A / Ft is switched to the rich side and when it is switched to the lean side. It is also possible to combine the control for slowing the rising speed with the mode shown in FIG.
なお、上述の実施形態においては、ECU20及びインジェクタ12が本発明にいうアクティブ空燃比制御手段を構成し、エアフローメータ5が本発明にいう吸入空気量検出手段を構成し、ECU20及び点火プラグ7、又はECU20及びスロットルバルブ10が本発明にいうトルク変動抑制制御手段を構成する。また、触媒前センサ17が、触媒上流側の排気空燃比を検出する触媒前空燃比検出手段を構成し、触媒後センサ18が、触媒下流側の排気空燃比を検出する触媒後空燃比検出手段を構成する。触媒後センサ18として、触媒前センサ17と同様の空燃比センサを用いることも可能である。
In the above-described embodiment, the
以上、本発明の好適な実施形態を詳細に述べたが、本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。例えば上述の内燃機関は直噴式であったが、吸気ポート(吸気通路)噴射式或いは両噴射方式を兼ね備えるデュアル噴射式の内燃機関にも本発明は適用可能である。また、吸入空気量の代わりに、吸入空気量に相関する他の値(エンジン負荷率など)を用いてもよい。 The preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, but various other embodiments of the present invention are conceivable. For example, although the above-described internal combustion engine is a direct injection type, the present invention is also applicable to an intake port (intake passage) injection type or a dual injection type internal combustion engine having both injection types. Further, instead of the intake air amount, another value (such as an engine load factor) correlated with the intake air amount may be used.
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.
1 内燃機関
3 燃焼室
5 エアフローメータ
6 排気管
7 点火プラグ
10 スロットルバルブ
11 触媒
12 インジェクタ
15 アクセル開度センサ
17 触媒前センサ
18 触媒後センサ
20 電子制御ユニット(ECU)
A/F 空燃比
A/Ffr 触媒前空燃比
A/Frr 触媒後空燃比
A/Ft 目標空燃比
A/Fs 理論空燃比
A/Fr リッチ空燃比
A/Fl リーン空燃比
A/Frx 振幅増大後のリッチ空燃比
A/Flx 振幅増大後のリーン空燃比
Ar リッチ振幅
Al リーン振幅
Ars リッチ振幅のしきい値
Als リーン振幅のしきい値
Arx 振幅増大後のリッチ振幅
Alx 振幅増大後のリーン振幅
ΔAr リッチ振幅増大量
ΔAl リーン振幅増大量
OSC 触媒の酸素吸蔵容量
OSCs 劣化判定しきい値
GA 吸入空気量
GAs 吸入空気量のしきい値
TH スロットル開度
ΔTH スロットル開度変更量
ΔIG 点火時期遅角量
OF オフセット値
B 係数
Br リッチ係数
Bl リーン係数
VR リッチ判定値
VL リーン判定値
DESCRIPTION OF
A / F Air-fuel ratio A / Ffr Pre-catalyst air-fuel ratio A / Frr Post-catalyst air-fuel ratio A / Ft Target air-fuel ratio A / Fs Theoretical air-fuel ratio A / Fr Rich air-fuel ratio A / Fl Lean air-fuel ratio A / Frx After amplitude increase Rich air-fuel ratio A / Flx Lean air-fuel ratio Ar after amplitude increase Rich amplitude Al Lean amplitude Ars Rich amplitude threshold Als Lean amplitude threshold Arx Rich amplitude Alx after amplitude increase Lean amplitude ΔAr Rich amplitude after amplitude increase Increase amount ΔAl Lean amplitude increase amount OSC Catalyst oxygen storage capacity OSCs Deterioration determination threshold GA Intake air amount GAs Intake air amount threshold TH Throttle opening ΔTH Throttle opening change amount ΔIG Ignition timing retardation amount OF Offset value B coefficient Br rich coefficient Bl lean coefficient VR rich judgment value VL lean judgment value
Claims (8)
触媒上流側の排気空燃比を、所定の中心空燃比から所定のリッチ振幅だけリッチ側であるリッチ空燃比と、前記中心空燃比から所定のリーン振幅だけリーン側であるリーン空燃比との一方から他方に、所定のタイミングで強制的に切り替えるアクティブ空燃比制御手段と、
内燃機関に吸入される空気量を検出するための吸入空気量検出手段と
を備え、
前記アクティブ空燃比制御手段は、前記吸入空気量検出手段によって検出された吸入空気量が大のとき、その吸入空気量が小のときよりも前記リッチ振幅を大きくする
ことを特徴とする内燃機関の触媒劣化検出装置。 An apparatus for detecting deterioration of a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine,
The exhaust air-fuel ratio on the upstream side of the catalyst is selected from one of a rich air-fuel ratio that is rich from a predetermined center air-fuel ratio by a predetermined rich amplitude and a lean air-fuel ratio that is lean from the central air-fuel ratio by a predetermined lean amplitude. On the other hand, active air-fuel ratio control means for forcibly switching at a predetermined timing,
An intake air amount detection means for detecting the amount of air sucked into the internal combustion engine,
The active air-fuel ratio control means increases the rich amplitude when the intake air amount detected by the intake air amount detection means is large than when the intake air amount is small. Catalyst deterioration detector.
前記アクティブ空燃比制御手段は、前記触媒前空燃比検出手段によって検出された排気空燃比が所定の目標値に一致するように前記排気空燃比を制御するものであり、且つ、前記リッチ空燃比の目標値を、所定の基準値から所定のオフセット値を減算して算出し、
前記オフセット値は、前記吸入空気量検出手段によって検出された吸入空気量が大であるほど大きな値となるように予め設定された値である
ことを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の内燃機関の触媒劣化検出装置。 A pre-catalyst air-fuel ratio detecting means for detecting an exhaust air-fuel ratio upstream of the catalyst;
The active air-fuel ratio control means controls the exhaust air-fuel ratio so that the exhaust air-fuel ratio detected by the pre-catalyst air-fuel ratio detection means matches a predetermined target value, and the rich air-fuel ratio is controlled. The target value is calculated by subtracting a predetermined offset value from a predetermined reference value,
The offset value is a value set in advance so as to increase as the intake air amount detected by the intake air amount detection means increases. The catalyst deterioration detection apparatus of the internal combustion engine.
前記アクティブ空燃比制御手段は、前記触媒前空燃比検出手段によって検出された排気空燃比が所定の目標値に一致するように前記排気空燃比を制御するものであり、且つ、前記リッチ空燃比の目標値を、所定の基準値に所定の係数を乗算して算出し、
前記係数は、前記吸入空気量検出手段によって検出された吸入空気量が大であるほど1に対し小さな値となるように予め設定された値である
ことを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の内燃機関の触媒劣化検出装置。 A pre-catalyst air-fuel ratio detecting means for detecting an exhaust air-fuel ratio upstream of the catalyst;
The active air-fuel ratio control means controls the exhaust air-fuel ratio so that the exhaust air-fuel ratio detected by the pre-catalyst air-fuel ratio detection means matches a predetermined target value, and the rich air-fuel ratio is controlled. A target value is calculated by multiplying a predetermined reference value by a predetermined coefficient,
The coefficient is a value set in advance so that the larger the intake air amount detected by the intake air amount detection means, the smaller the value becomes than 1. The catalyst deterioration detection apparatus of the internal combustion engine described in 1.
When the active air-fuel ratio control means switches the exhaust air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio, it further comprises torque fluctuation suppression control means for executing predetermined torque fluctuation suppression control when the rich amplitude is larger than a predetermined threshold value. The catalyst deterioration detecting device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7.
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