JP4840590B2 - 内燃機関の排気制御装置 - Google Patents
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Description
即ち、強制変調によって得られる触媒上での還元反応や酸化反応には、排ガスと共に触媒上に供給されるCO量やO2量が密接に関係するため、これらの供給量を最適制御しなければ適切な還元反応及び酸化反応、ひいては十分な昇温促進は望めない。特許文献1の技術では、O2F/B制御への切換時を想定して排気空燃比の振幅を制御しているだけであるため、結果として強制変調時において触媒上に適切な量のCOやO2を供給できず、触媒の昇温促進による浄化性能の向上を達成できなかった。
従って、空燃比変動制御手段が中心空燃比をリッチ空燃比側にシフトした後に、フィードバック制御手段のフィードバック制御が開始される。
従って、触媒の温度が約300℃〜約400℃の範囲で中心空燃比がリッチ空燃比側にシフトされる。
以下、本発明を具体化したエンジンの排気制御装置の第1実施形態を説明する。
図1は本実施形態のエンジン及びその排気制御装置を模式的に示す全体構成図であり、筒内噴射型直列4気筒ガソリンエンジン1を対象として構成されている。エンジン1にはDOHC4弁式の動弁機構が採用されており、図示しないクランク軸によりシリンダヘッド2上に設けられた吸気カムシャフト3及び排気カムシャフト4が回転駆動され、これらのカムシャフト3,4により吸気弁5及び排気弁6が所定のタイミングで開閉される。
また、エンジン1の冷態始動時において、ECU21はO2センサ25の出力に基づく目標空燃比(例えば、理論空燃比)へのO2F/B制御を実行すると共に(フィードバック制御手段)、O2F/B制御に先立ってO/L制御による強制変調を実行するが(空燃比変動制御手段)、強制変調では、空燃比変動の中心空燃比を入口温度Texに応じて切換えることにより、三元触媒17に供給されるCO量やO2量の最適化を図っている。以下、この冷態始動時の排気制御について詳述する。
まず、ステップS2でエンジン始動モードを実行する。始動モードとしては、クランキング開始から完爆判定までの始動時増量補正、及び完爆判定後の始動後増量補正等が適宜O/L制御で実行されて、円滑なエンジン始動が図られる。エンジン始動モードの内容は一般的なものであり、このときの始動後増量補正による燃料制御が[背景技術]で述べたO2センサの活性化前に実行されるリッチ空燃比によるO/L制御に相当する。
1)エンジン負荷、具体的にはスロットル開度θthや体積効率等
2)エンジン始動完了後の経過時間
3)冷却水温Tw
4)O2センサの活性化後の経過時間
5)触媒温度Tcat
これらの要件に基づき強制変調開始条件が成立していないとしてステップS14でNo(否定)の判定を下したときには、そのままルーチンを終了する。従って、この場合にはステップS2のエンジン始動モードで、従来制御と同様に略一定のリッチ空燃比によるO/L制御が継続して実行される。
図3,4或いは図5,6に示した各強制変調の波形パターンは、三元触媒17の活性度合に対して最適な排ガス特性として求められた要求O2濃度及び要求CO濃度に基づいて決定されたものである。即ち、ライトオフ温度を境界とした三元触媒17の温度域に応じて昇温のために触媒17上に供給すべき最適なO2量及びCO量、換言すれば最適な排ガスのO2濃度及びCO濃度も相違し、それらのO2濃度及びCO濃度を達成可能な強制変調の実行条件も相違するとの観点から各実行条件が決定されている。
図8は排気空燃比の制御に応じた触媒昇温状況を示し、平均空燃比15.0を前提として、上記図3に示した低温域用の波形パターン(図中に1Hz±0.5と表示)、上記図5に示した低温域用の波形パターン(図中に1Hz+0.5/-1.0と表示)、エンジン始動モードのO/L制御(図中にO/Lと表示)、02F/B制御(図中に02F/Bと表示)による昇温状況を比較している。このように平均空燃比をリーン側の15.0に設定すると、何れの排気制御でもエンジン始動後の早期段階で入口温度に対してベッド温度が迅速に上昇しており、触媒昇温状況は平均空燃比に依存する可能性が高いと推測できる。
また,直接噴射型のエンジンに限ることなく,吸気管噴射型のエンジンにも適用可能である。さらに,触媒下流にO2センサを装着して,A/Fの目標値を制御してもよい。
16 排気通路
17 三元触媒
21 ECU(フィードバック制御手段、空燃比変動制御手段)
24 温度センサ(触媒温度相関値検出手段)
Claims (3)
- 内燃機関の排気通路に設けられた触媒と、
上記触媒の温度に相関するパラメータ値を検出する触媒温度相関値検出手段と、
上記内燃機関の始動直後に作動し、上記触媒に流入する排気の空燃比をリーン空燃比とリッチ空燃比との間で強制的に変動させる空燃比変動制御手段と
を備え、
上記空燃比変動制御手段は、その作動初期において空燃比変動の中心空燃比をストイキよりもリーン空燃比側に設定し、その後上記触媒温度相関値検出手段で検出されたパラメータ値の温度上昇方向への変化に伴い上記中心空燃比をストイキよりもリッチ側にシフトするように構成され、
上記シフト前のストイキよりもリーン側の空燃比及び上記シフト後のストイキよりもリッチ側の空燃比が、上記触媒の活性度合に対して該触媒の昇温のために最適な排ガス特性となるように上記触媒温度相関値検出手段で検出されたパラメータ値に応じて求められたO2濃度及びCO濃度を達成可能な中心空燃比として設定されたことを特徴とする内燃機関の排気制御装置。 - 上記内燃機関の実空燃比を上記目標空燃比に近づけるようにフィードバック制御するフィードバック制御手段をさらに備え、
上記空燃比変動制御手段が上記中心空燃比をストイキよりもリッチ空燃比側にシフトした後、上記フィードバック制御手段が作動を開始することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気制御装置。 - 上記触媒の温度が約300℃〜約400℃の範囲で、上記空燃比変動制御手段が上記中心空燃比をストイキよりもリッチ空燃比側にシフトするように構成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の内燃機関の排気制御装置。
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