JP5077047B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、触媒の酸素吸蔵量を減少させるべく触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ化させるリッチ化制御を実行するとともに、推定される酸素吸蔵量が所定量以下である旨判断されることを条件に当該リッチ化制御を停止する内燃機関の制御装置に関する。 The present invention executes enrichment control for enriching the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst to be less than the stoichiometric air-fuel ratio in order to reduce the oxygen storage amount of the catalyst, and the estimated oxygen storage amount is not more than a predetermined amount. The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that stops the enrichment control on condition that the determination is made.
この種の内燃機関としては、例えば特許文献1に記載のものがある。特許文献1に記載の内燃機関も含め、こうした内燃機関においては、酸素吸蔵機能を有する触媒が排気通路に設けられている。こうした触媒では、同触媒に流入するNOxを還元する際に酸素を吸蔵し、同触媒に流入するCO等の未燃成分を酸化する際には吸蔵されている酸素を放出する。また、触媒に吸蔵することのできる酸素量(以下、酸素吸蔵量)にはその上限値である最大酸素吸蔵量があり、触媒の酸素吸蔵量が最大酸素吸蔵量に達するとそれ以上NOxを浄化することができない。また、触媒に酸素が全く吸蔵されていないときには未燃成分を浄化することができない。従って、このような触媒の浄化機能を十分に発揮させるためには、触媒の酸素吸蔵量を適切な量に維持することが重要となる。 An example of this type of internal combustion engine is disclosed in Patent Document 1. In such an internal combustion engine including the internal combustion engine described in Patent Document 1, a catalyst having an oxygen storage function is provided in the exhaust passage. In such a catalyst, oxygen is stored when reducing NOx flowing into the catalyst, and the stored oxygen is released when oxidizing unburned components such as CO flowing into the catalyst. In addition, the maximum amount of oxygen that can be stored in the catalyst (hereinafter referred to as oxygen storage amount) is the maximum oxygen storage amount, and when the oxygen storage amount of the catalyst reaches the maximum oxygen storage amount, NOx is further purified. Can not do it. Further, when no oxygen is stored in the catalyst, unburned components cannot be purified. Therefore, in order to sufficiently exhibit such a purification function of the catalyst, it is important to maintain the oxygen storage amount of the catalyst at an appropriate amount.
一方、内燃機関の減速運転時には燃料噴射を中断する燃料カット制御が実行される。このとき、大量の酸素が短時間に触媒に流入するため、触媒の酸素吸蔵量が増大するとともに、多くの場合には最大酸素吸蔵量に達することとなる。このため、燃料カット制御を停止して燃料噴射を再開すると、しばらくの間は、触媒の酸素吸蔵量は最大酸素吸蔵量近傍となることから、触媒に対してNOxが流入してもこれを浄化することができないといった問題が生じる。 On the other hand, fuel cut control for interrupting fuel injection is performed during deceleration operation of the internal combustion engine. At this time, since a large amount of oxygen flows into the catalyst in a short time, the oxygen storage amount of the catalyst increases, and in many cases, the maximum oxygen storage amount is reached. For this reason, when the fuel cut control is stopped and the fuel injection is restarted, the oxygen storage amount of the catalyst is close to the maximum oxygen storage amount for a while, so even if NOx flows into the catalyst, it is purified. The problem of not being able to do occurs.
そこで、燃料カット制御の停止後に内燃機関の燃料噴射量を増量し、触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比よりもリッチにするリッチ化制御を実行するようにしている。これにより、触媒に対して未燃成分を流入させることで触媒の酸素吸蔵量を減少させることができ、触媒に対してNOxが流入してもこれを好適に浄化することができるようになる。 Thus, after the fuel cut control is stopped, the fuel injection amount of the internal combustion engine is increased, and enrichment control is executed to make the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst richer than the stoichiometric air-fuel ratio. As a result, the oxygen storage amount of the catalyst can be reduced by allowing the unburned component to flow into the catalyst, and even if NOx flows into the catalyst, it can be suitably purified.
上記特許文献1に記載の技術においては、触媒の酸素吸蔵量を推定し、推定される酸素吸蔵量が所定量以下となると当該リッチ化制御を停止するようにしている。またこれと併せて、リッチ化制御を開始してから所定時間が経過したときに触媒の排気下流側の酸素濃度を検出し、検出された酸素濃度が所定濃度よりも低いときには当該リッチ化制御を停止するようにしている。これにより、推定される酸素吸蔵量が所定量よりも大きい場合であっても実際の触媒の酸素吸蔵量が少ないと予測される場合にはリッチ化制御を早期に停止することができる。
ところが、触媒の排気下流側の酸素濃度が所定濃度よりも低くなっても、触媒の酸素吸蔵量を更に減少させるべくリッチ化制御を継続することが望ましい場合がある。しかし、従来の内燃機関の制御装置にあっては触媒の排気下流側の酸素濃度が所定濃度よりも低いことをもってリッチ化制御が停止されるため、この点において改良の余地が残されている。 However, it may be desirable to continue the enrichment control to further reduce the oxygen storage amount of the catalyst even when the oxygen concentration on the exhaust gas downstream side of the catalyst is lower than a predetermined concentration. However, in the conventional control device for an internal combustion engine, the enrichment control is stopped when the oxygen concentration on the exhaust gas downstream side of the catalyst is lower than a predetermined concentration, so there is still room for improvement in this respect.
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、リッチ化制御をより的確なタイミングで停止することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a control device for an internal combustion engine capable of stopping the enrichment control at a more accurate timing.
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
(1)請求項1に記載の発明は、排気通路に設けられる排気浄化用の触媒の酸素吸蔵量を推定する推定手段と、前記触媒の酸素吸蔵量を減少させるべく同触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ化させるリッチ化制御を実行するとともに、前記推定手段により推定される酸素吸蔵量が所定量以下である旨判断されることを条件に当該リッチ化制御を停止するリッチ化制御手段とを備える内燃機関の制御装置において、前記触媒の排気下流側の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側にあるかリーン側にあるかに応じて出力が変化する濃淡電池式の酸素センサを備え、前記リッチ化制御手段は、前記酸素センサが前記空燃比がリーン側にあることを示すときには前記所定量として第1所定量を設定し、前記酸素センサの出力が前記空燃比がリッチ側にあることを示すときには前記所定量として前記第1所定量よりも大きい第2所定量を設定し、前記第2所定量は、前記空燃比が理論空燃比よりもリーン側からリッチ側へ変化すると推定される前記触媒の酸素吸蔵量よりも小さい量に設定されていることをその要旨としている。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
(1) The invention according to claim 1 is an estimation means for estimating an oxygen storage amount of an exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage, and an exhaust gas flowing into the catalyst to reduce the oxygen storage amount of the catalyst. The enrichment control for enriching the air / fuel ratio more than the stoichiometric air / fuel ratio is executed, and the enrichment control is stopped on the condition that the oxygen storage amount estimated by the estimation means is determined to be equal to or less than a predetermined amount. In a control apparatus for an internal combustion engine comprising a rich control means, a concentration cell type whose output varies depending on whether the air-fuel ratio on the exhaust downstream side of the catalyst is richer or leaner than the stoichiometric air-fuel ratio includes an oxygen sensor, the rich control means, when the oxygen sensor indicates that the air-fuel ratio is on the lean side sets a first predetermined amount as the predetermined amount, the output of the oxygen sensor is the air When the ratio indicates that it is on the rich side, a second predetermined amount larger than the first predetermined amount is set as the predetermined amount, and the second predetermined amount is such that the air-fuel ratio is richer from the lean side than the stoichiometric air-fuel ratio. The gist of the present invention is that it is set to an amount smaller than the oxygen storage amount of the catalyst estimated to change to the side .
上記構成によれば、触媒の排気下流側の酸素濃度が低いときには高いときに比べてリッチ化制御を停止するための所定量を大きくするようにしている。このため、実際の酸素吸蔵量が少ないと予測されるときには多いと予測されるときに比べて上記所定量を大きくすることができる。これにより、触媒の排気下流側の酸素濃度が所定濃度よりも低くなっても、リッチ化制御が直ちに停止されるのではなく、推定される酸素吸蔵量が触媒の排気下流側の酸素濃度に応じて設定される所定量以下となるまではリッチ化制御が継続されることとなる。従って、リッチ化制御をより的確なタイミングで停止することができるようになる。 According to the above configuration, the predetermined amount for stopping the enrichment control is increased when the oxygen concentration on the downstream side of the exhaust of the catalyst is low compared to when the oxygen concentration is high. For this reason, when the actual oxygen storage amount is predicted to be small, the predetermined amount can be made larger than when the actual oxygen storage amount is predicted to be large. As a result, even if the oxygen concentration on the exhaust gas downstream side of the catalyst becomes lower than the predetermined concentration, the enrichment control is not stopped immediately, but the estimated oxygen storage amount depends on the oxygen concentration on the exhaust gas downstream side of the catalyst. The enrichment control is continued until the predetermined amount or less is reached. Therefore, the enrichment control can be stopped at a more accurate timing.
すなわち、このように、リッチ化制御を停止するための所定量を、触媒の下流側の酸素濃度に応じて第1所定量と第2所定量とのうちから適宜設定することにより、リッチ化制御をより的確なタイミングで停止することができるようになる。 That is, as this, a predetermined amount for stopping the enrichment control, by appropriately setting the one of the first predetermined amount and the second predetermined amount in response to the oxygen concentration downstream of the catalyst, enrichment Control can be stopped at a more appropriate timing.
また、濃淡電池式の酸素センサは、触媒の排気下流側の酸素濃度が所定濃度よりも高いときには所定電圧よりも低い電圧を出力し、酸素濃度が所定濃度以下であるときには所定電圧以上の電圧を出力する。このため、酸素センサの出力電圧が所定電圧よりも低いときには上記所定量として第1所定量を設定し、酸素センサの出力電圧が所定電圧以上であるときには上記所定量として第2所定量を設定するようにすればよい。 The oxygen sensor of concentrated light cell type, when the oxygen concentration of the exhaust downstream of the catalyst is higher than a predetermined concentration outputs a voltage lower than the predetermined voltage, the predetermined voltage or more when the oxygen concentration is predetermined concentration or less Is output. For this reason, the output voltage of the oxygen sensor sets the first predetermined amount as the predetermined amount when less than the predetermined voltage, setting the second predetermined amount as the predetermined amount when the output voltage of the oxygen sensor is the predetermined voltage or more You just have to do it.
(2)請求項1に記載の発明は、請求項2に記載の発明によるように、前記リッチ化制御手段は、内燃機関の燃料噴射を中断する燃料カット制御が停止されたことを条件に前記リッチ化制御を開始するものであるといった態様をもって具体化することができる。 (2) The invention of claim 1, such as by the invention of claim 2, wherein the enrichment control means, wherein on condition that the interrupting fuel cut control fuel injection of the internal combustion engine is stopped It can be embodied in such a manner that the enrichment control is started.
図1〜図6を参照して、本発明にかかる内燃機関の制御装置を車載ガソリンエンジン(以下、「エンジン10」)の制御装置として具体化した一実施形態について説明する。なおエンジン10は、ポート噴射式の多気筒内燃機関である。
1 to 6, an embodiment in which the control device for an internal combustion engine according to the present invention is embodied as a control device for an in-vehicle gasoline engine (hereinafter, “
図1に、エンジン10及びこれを制御する電子制御装置60の概略構成を示す。
エンジン10の各気筒には、燃焼室11内の燃料と空気との混合気に点火する点火プラグ12が設けられている。燃焼室11には吸気バルブ21により開閉される吸気ポート22が接続され、同吸気ポート22に接続される吸気通路20の途中には吸気ポート22に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁13が気筒毎に設けられている。また、吸気通路20の途中にはサージタンク23が接続され、同サージタンク23の上流側にはスロットルモータ24によって開度が調節されるスロットルバルブ25が設けられている。スロットルバルブ25の開度を変更すると、これに応じて、吸気通路20を通じて燃焼室11に供給される空気量が調節されるようになっている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of the
Each cylinder of the
また、燃焼室11には排気バルブ31により開閉される排気ポート32が接続され、同排気ポート32に接続される排気通路30の途中には触媒コンバータ33が設けられている。触媒コンバータ33には排気浄化触媒としての三元触媒(以下、「触媒34」)が設けられている。触媒34は酸素吸蔵機能を有しており、触媒34に流入するNOxを還元する際に酸素を吸蔵し、触媒34に流入するCO等の未燃成分を酸化する際に同触媒34に吸蔵されている酸素を放出する。
Further, an
また、エンジン10には、その運転状態を検出するための各種センサが設けられている。すなわち、アクセルペダル41の踏み込み量(以下、「アクセル開度ACCP」)を検出するアクセル開度センサ51、クランクシャフトの回転から機関回転速度NEを検出する機関回転速度センサ52が設けられている。また、基準クランク角を決定するために吸気カムシャフトの回転位相を検出する基準クランク角センサ53、スロットルバルブ25の開度(以下、「スロットル開度TA」)を検出するスロットル開度センサ54が設けられている。また、スロットルバルブ25の上流側には、燃焼室に吸入される空気の量(以下、「吸入空気量GA」)を検出するエアフローメータ55が設けられている。また、機関冷却水の温度(以下、「機関冷却水温THW」)を検出する冷却水温センサ56が設けられている。更に、排気通路30において触媒コンバータ33の上流側には、触媒コンバータ33に流入する排気の空燃比を検出する空燃比センサ57が設けられている。また、排気通路30において触媒コンバータ33の下流側には、触媒コンバータ33から流出する排気の空燃比を検出する酸素センサ58が設けられている。なお、これらセンサ以外にも各種のセンサが必要に応じて設けられている。これら各センサ51〜58の検出信号は、エンジン10の各種制御を実行する電子制御装置60に入力される。
The
ここで、空燃比センサ57及び酸素センサ58の出力特性について説明する。
図2に、実際の空燃比と空燃比センサ57の出力電圧Vafとの関係を示し、図3に、実際の空燃比と酸素センサ58の出力電圧Voxとの関係を示す。
Here, output characteristics of the air-
FIG. 2 shows the relationship between the actual air-fuel ratio and the output voltage Vaf of the air-
図2に示すように、空燃比センサ57は、実際の空燃比に比例する電圧Vafを出力するものであり、空燃比が大きいときほど、すなわち空燃比がリーン側にあるときほど大きな電圧Vafを出力する。なお、電圧V1が理論空燃比のときの電圧に相当する。
As shown in FIG. 2, the air-
図3に示すように、酸素センサ58は、実際の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側にあるときには約1Vの電圧Voxを出力し、実際の空燃比が理論空燃比よりもリーン側にあるときには約0Vの電圧Voxを出力するものである。また、空燃比が理論空燃比を挟んでリッチ側からリーン側へ変化するときには電圧Voxは急激に変化する。なお、電圧V2が理論空燃比を挟んでリッチ側からリーン側へ(あるいはリーン側からリッチ側へ)変化するときの電圧に相当する。
As shown in FIG. 3, the
先の図1に示すように、電子制御装置60は、各種制御を実行するためのプログラム及び演算用マップ、並びに制御の実行に際して算出される各種データ等を記憶するメモリを備えて構成されており、上記各センサ51〜58をはじめとする各種センサの出力値により把握される機関運転状態等に基づいて、例えば次の各制御を実行する。すなわち、運転者の要求であるアクセル開度ACCPに応じてスロットルバルブ25を制御するスロットル制御、及び機関回転速度NE及び吸入空気量GA等に基づいて燃料噴射量Qを算出し、同燃料噴射量Qに応じて燃料噴射弁13を制御する燃料噴射制御を実行する。また、空燃比センサ57の検出結果に基づいて混合気の空燃比を推定し、こうして推定された空燃比が目標空燃比になるように燃料噴射量Qに対する空燃比補正値を算出して燃料噴射量Qを増減補正する空燃比フィードバック制御を実行する。更に、車両の減速時等に燃料噴射を中断する燃料カット制御、及び燃料カット制御の停止後に触媒34に流入する排気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ化させるリッチ化制御等の各種制御を実行する。
As shown in FIG. 1, the
また、エンジン10の運転中においては、吸入空気量GAと空燃比センサ57の出力電圧Vafとをモニターし、これら吸入空気量GAと空燃比センサ57の出力電圧Vafとに基づいて酸素吸蔵量EOXを推定するようにしている。そして、推定される酸素吸蔵量EOXが所定量EOXth以下である旨判断されることを条件に当該リッチ化制御を停止するようにしている。
Further, during the operation of the
ここで例えば、吸入空気量GAが一定であれば、すなわち触媒34に流入する排気の量が一定であれば、触媒34に流入する排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときには、排気の空燃比がリーンであるときほど単位期間当たりの酸素吸蔵量EOXの増加量が大きく算出されるようになっている。一方、触媒34に流入する排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときには、排気の空燃比がリッチであるときほど単位期間当たりの酸素吸蔵量EOXの減少量が大きく算出されるようになっている。更に、吸入空気量GAが大きいときほど、触媒34に流入する排気の量が多いものとして単位時間当たりの酸素吸蔵量EOXの増加量(あるいは減少量)が大きく算出されるようになっている。
Here, for example, if the intake air amount GA is constant, that is, if the amount of exhaust gas flowing into the
ところで、触媒34の酸素吸蔵量にはその上限値である最大酸素吸蔵量があり、触媒34の酸素吸蔵量が最大酸素吸蔵量に達するとそれ以上NOxを浄化することができない。また、触媒34に酸素が全く吸蔵されていないときには未燃成分を浄化することができない。従って、このような触媒34の浄化機能を十分に発揮させるためには、触媒34の酸素吸蔵量を適切な量に維持することが重要となる。
By the way, the oxygen storage amount of the
一方、車両の減速時、具体的には機関回転速度NEが所定速度以上であり且つアクセル開度ACCPが「0」であるときには燃料カット制御が実行される。このとき、大量の酸素が短時間に触媒34に流入するため、触媒34の酸素吸蔵量が増大するとともに、多くの場合には最大酸素吸蔵量に達することとなる。このため、燃料カット制御を停止して燃料噴射を再開すると、しばらくの間は、触媒34の酸素吸蔵量は最大酸素吸蔵量近傍となることから、触媒34に対してNOxが流入してもこれを浄化することができないといった問題が生じる。
On the other hand, when the vehicle is decelerated, specifically, when the engine speed NE is equal to or higher than a predetermined speed and the accelerator opening ACCP is “0”, fuel cut control is executed. At this time, since a large amount of oxygen flows into the
そこで、本実施形態においては、燃料カット制御の停止後に燃料噴射量Qを増量し、触媒34に流入する排気の空燃比を理論空燃比よりもリッチにするリッチ化制御を実行するようにしている。これにより、触媒34に対して未燃成分を流入させることで触媒34の酸素吸蔵量を減少させるようにしている。
Therefore, in the present embodiment, after the fuel cut control is stopped, the fuel injection amount Q is increased, and the enrichment control for making the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the
また、リッチ化制御中においては、酸素センサ58の出力電圧Voxをモニターし、この出力電圧Voxが所定電圧V2よりも低いときには上記所定量EOXthとして第1所定量E1を設定するようにしている。また、酸素センサ58の出力電圧Voxが所定電圧V2以上であるときには上記所定量EOXthとして第1所定量E1よりも大きい第2所定量E2(E2>E1)を設定するようにしている。ここで、酸素センサ58の出力電圧Voxが所定電圧V2よりも低い状態から所定電圧V2となったとき、すなわち触媒34の下流側の空燃比が理論空燃比よりもリーン側からリッチ側へ変化したときに、そのとき推定される酸素吸蔵量EOXが第2所定量E2よりも大きい状態となるように、第2所定量E2が設定されている。ちなみに、第1所定量E1は最大酸素吸蔵量EOXmaxの1/4倍の値に設定され、第2所定量E2は第1所定量の2.5倍の値に設定されている。
<酸素吸蔵量算出処理>
次に、図4を参照して、酸素吸蔵量の算出処理について詳細に説明する。なお図4は、酸素吸蔵量の算出処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、エンジン10の運転中に電子制御装置60によって所定クランク角毎に繰り返し実行される。
During the enrichment control, the output voltage Vox of the
<Oxygen storage amount calculation process>
Next, the oxygen storage amount calculation process will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of the oxygen storage amount calculation process. A series of processing shown in this flowchart is repeatedly executed at predetermined crank angles by the
この処理では、まず、そのときの空燃比センサ57の出力電圧Vafを読み込み、この出力電圧Vafが所定電圧V1以上であるか否かを判断する(ステップS101)。すなわち、触媒34に流入する排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであるか否かを判断する。ここで、空燃比センサ57の出力電圧Vafが所定電圧V1以上である場合には(ステップS101:「YES」)、次に、そのときの吸入空気量GAと空燃比センサ57の出力電圧Vafとを読み込む。そして、これら吸入空気量GAと空燃比センサ57の出力電圧Vafとに基づいて、前回の制御周期から今回の制御周期までに酸素吸蔵量EOXの増加した量(以下、「今回の酸素増加量EOXinc」)を算出する(ステップS102)。ここでは上述したように、吸入空気量GAが大きいほど、また空燃比センサ57の出力電圧Vafが大きいほど、今回の酸素増加量EOXincが大きく算出されるようになっている。なお、燃料カット制御中のように、燃焼室11に供給される空気がそのまま触媒34に流入するときには、上述した算出方法に代えて、吸入空気量GAに対して酸素濃度係数(0.21)を乗じたものを今回の酸素増加量EOXincとすることができる。こうして今回の酸素増加量EOXincを算出すると、次に、以下の演算式(1)に基づいて、今回の制御周期における酸素吸蔵量(以下、「今回の酸素吸蔵量EOX」)を算出する(ステップS103)。すなわち、前回の制御周期における酸素吸蔵量EOXに対して、今回の酸素増加量EOXincを加算したものを今回の酸素吸蔵量EOXとして算出する。
EOX ← EOX + EOXinc ・・・(1)
こうして今回の酸素吸蔵量EOXを算出すると、次に、算出された酸素吸蔵量EOXが最大酸素吸蔵量EOXmax以上であるか否かを判断する(ステップS104)。ここでは、最大酸素吸蔵量EOXmaxとして、実験等により予め求められる固定値を用いている。
In this process, first, the output voltage Vaf of the air-
EOX ← EOX + EOXinc (1)
Once the current oxygen storage amount EOX is thus calculated, it is next determined whether or not the calculated oxygen storage amount EOX is greater than or equal to the maximum oxygen storage amount EOXmax (step S104). Here, a fixed value obtained in advance by experiments or the like is used as the maximum oxygen storage amount EOXmax.
上記ステップS104の判断処理において、酸素吸蔵量EOXが最大酸素吸蔵量EOXmax以上である場合には(ステップS104:「YES」)、今回の酸素吸蔵量EOXとして最大酸素吸蔵量EOXmaxを設定して(ステップS105)、この一連の処理を一旦終了する。 If the oxygen storage amount EOX is greater than or equal to the maximum oxygen storage amount EOXmax in the determination process of step S104 (step S104: “YES”), the maximum oxygen storage amount EOXmax is set as the current oxygen storage amount EOX ( In step S105), this series of processes is temporarily terminated.
一方、上記ステップS104の判断処理において、算出された酸素吸蔵量EOXが最大酸素吸蔵量EOXmax未満である場合には(ステップS104:「NO」)、上記ステップS105をスキップして、すなわち、算出された酸素吸蔵量をそのまま今回の酸素吸蔵量EOXとして設定して、この一連の処理を一旦終了する。 On the other hand, when the calculated oxygen storage amount EOX is less than the maximum oxygen storage amount EOXmax in the determination process of step S104 (step S104: “NO”), step S105 is skipped, that is, calculated. This oxygen storage amount is set as it is as the current oxygen storage amount EOX, and this series of processes is temporarily terminated.
他方、上記ステップS101の判断処理において、空燃比センサ57の出力電圧Vafが所定電圧V1未満である場合には(ステップS101:「NO」)、次に、そのときの吸入空気量GAと空燃比センサ57の出力電圧Vafとを読み込む。そして、これら吸入空気量GAと空燃比センサ57の出力電圧Vafとに基づいて、前回の制御周期から今回の制御周期までに酸素吸蔵量EOXの減少した量(以下、「今回の酸素減少量EOXdec」)を算出する(ステップS106)。ここでは上述したように、吸入空気量GAが大きいほど、また空燃比センサ57の出力電圧Vafが小さいほど、今回の酸素減少量EOXdecが大きく算出されるようになっている。こうして今回の酸素減少量EOXdecを算出すると、次に、以下の演算式(2)に基づいて、今回の酸素吸蔵量EOXを算出する(ステップS107)。すなわち、前回の制御周期における酸素吸蔵量EOXから、今回の酸素減少量EOXdecを減算したものを今回の酸素吸蔵量EOXとして算出する。
EOX ← EOX − EOXdec ・・・(2)
こうして今回の酸素吸蔵量EOXを算出すると、次に、算出された酸素吸蔵量EOXが「0」以下であるか否かを判断する(ステップS108)。そしてその結果、酸素吸蔵量EOXが「0」以下である場合には(ステップS108:「YES」)、今回の酸素吸蔵量EOXとして「0」を設定して(ステップS109)、この一連の処理を一旦終了する。
On the other hand, if the output voltage Vaf of the air-
EOX ← EOX-EOXdec (2)
Once the current oxygen storage amount EOX is thus calculated, it is next determined whether or not the calculated oxygen storage amount EOX is equal to or less than “0” (step S108). As a result, when the oxygen storage amount EOX is equal to or less than “0” (step S108: “YES”), “0” is set as the current oxygen storage amount EOX (step S109), and this series of processes is performed. Is temporarily terminated.
一方、上記ステップS108の判断処理において、算出された酸素吸蔵量EOXが「0」よりも大きい場合には(ステップS108:「NO」)、上記ステップS109をスキップして、すなわち、算出された酸素吸蔵量をそのまま今回の酸素吸蔵量EOXとして設定して、この一連の処理を一旦終了する。ちなみに、エンジン10の工場出荷時や触媒34の交換時等には、酸素吸蔵量EOXを「0」として初期化するようにしている。
<リッチ化制御処理>
次に、図5を参照して、リッチ化制御について説明する。なお、図5は、リッチ化制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、燃料カット制御が停止されたことを条件に電子制御装置60によって実行される。
On the other hand, when the calculated oxygen storage amount EOX is larger than “0” in the determination process of step S108 (step S108: “NO”), step S109 is skipped, that is, the calculated oxygen The occlusion amount is set as it is as the current oxygen occlusion amount EOX, and this series of processes is temporarily terminated. Incidentally, when the
<Rich processing>
Next, the enrichment control will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing the processing procedure of the enrichment control. A series of processing shown in this flowchart is executed by the
この処理では、まず、ステップS201の処理としてリッチ化制御を開始する。そして、次に、そのときの酸素センサ58の出力電圧Voxを読み込み、この出力電圧Voxが所定電圧V2未満であるか否かを判断する(ステップS202)。すなわち、触媒34から流出する排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであるか否かを判断する。ここで、酸素センサ58の出力電圧Voxが所定電圧V2未満である場合には(ステップS202:「YES」)、次に、当該リッチ化制御を停止するための所定量EOXthを第1所定量E1に設定する(ステップS203)。一方、酸素センサ58の出力電圧Voxが所定電圧V2未満でない場合には(ステップS202:「NO」)、次に、当該リッチ化制御を停止するための所定量EOXthを第1所定量E1よりも大きい第2所定量E2(E2>E1)に設定する(ステップS204)。
In this process, first, the enrichment control is started as the process of step S201. Next, the output voltage Vox of the
こうしてリッチ化制御を停止するための所定量EOXthを設定すると、次に、そのときの酸素吸蔵量EOXが上記所定量EOXth以下であるか否かを判断する(ステップS205)。そしてこの結果、酸素吸蔵量EOXが上記所定量EOXth以下でない場合には(ステップS205:「NO」)、次に、先のステップS202〜ステップS204の処理を繰り返し実行する。 When the predetermined amount EOXth for stopping the enrichment control is thus set, it is next determined whether or not the oxygen storage amount EOX at that time is equal to or less than the predetermined amount EOXth (step S205). As a result, if the oxygen storage amount EOX is not less than or equal to the predetermined amount EOXth (step S205: “NO”), then the processing of the previous steps S202 to S204 is repeatedly executed.
一方、上記ステップS205の判断処理において、酸素吸蔵量EOXが上記所定量EOXth以下である場合には(ステップS205:「YES」)、次に、リッチ化制御を停止して(ステップS206)、この一連の処理を終了する。 On the other hand, when the oxygen storage amount EOX is equal to or less than the predetermined amount EOXth in the determination process in step S205 (step S205: “YES”), the enrichment control is then stopped (step S206). A series of processing ends.
次に、図6を参照して、本実施形態にかかる内燃機関の制御装置による作用について説明する。なお、図6は、推定される酸素吸蔵量EOXの推移を示すグラフである。
タイミングt1において燃料カット制御が停止されるとともにリッチ化制御が開始されると、酸素吸蔵量EOXは徐々に減少するようになる。ここで、酸素吸蔵量EOXが第1所定量E1となるタイミングt3までに酸素センサ58の出力電圧Voxが所定電圧V2以上となったときには、当該リッチ化制御を停止するための所定量EOXthとして第2所定量E2が設定される。これにより、酸素吸蔵量EOXが第2所定量E2以下となることを条件に当該リッチ化制御が停止される。すなわち、酸素吸蔵量EOXが第2所定量E2以下となる前に酸素センサ58の出力電圧Voxが所定電圧V2以上となったときには、その後、酸素吸蔵量EOXが第2所定量E2となるタイミングt2にて当該リッチ化制御が停止される。酸素センサ58の出力電圧Voxが所定電圧V2よりも低い状態から所定電圧V2となったときには、そのとき推定される酸素吸蔵量EOXは第2所定量E2よりも大きい状態となることから、リッチ化制御が直ちに停止されることはなく、酸素吸蔵量EOXが第2所定量E2以下となるまではリッチ化制御が継続されることとなる。ちなみに、酸素吸蔵量EOXが第2所定量E2以下となってから第1所定量E1となるまでに酸素センサ58の出力電圧Voxが所定電圧V2以上となったときには、その直後に当該リッチ化制御が停止される。
Next, with reference to FIG. 6, the operation of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment will be described. FIG. 6 is a graph showing the transition of the estimated oxygen storage amount EOX.
When the fuel cut control is stopped and the enrichment control is started at timing t1, the oxygen storage amount EOX gradually decreases. Here, when the output voltage Vox of the
他方、酸素吸蔵量EOXが第1所定量E1となるタイミングt3までに酸素センサ58の出力電圧Voxが所定電圧V2とならなかったときには、当該リッチ化制御を停止するための所定量EOXthとして第1所定量E1が設定される。これにより、酸素吸蔵量EOXが第1所定量E1以下となることを条件に当該リッチ化制御が停止される。なお、本実施形態の電子制御装置60が、本発明にかかる推定手段、及びリッチ化制御手段に相当する。また、本実施形態の酸素センサ58が、酸素濃度検出手段に相当する。
On the other hand, when the output voltage Vox of the
以上説明した本実施形態にかかる内燃機関の制御装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
(1)エンジン10の電子制御装置60は、排気通路30に設けられる排気浄化用の触媒34の酸素吸蔵量を推定する推定手段と、触媒34の酸素吸蔵量を減少させるべく同触媒34に流入する排気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ化させるリッチ化制御を実行するとともに、推定手段により推定される酸素吸蔵量EOXが所定量EOXth以下である旨判断されることを条件に当該リッチ化制御を停止するリッチ化制御手段とを備えることとした。また、触媒34の排気下流側の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段を備え、リッチ化制御手段は、リッチ化制御中の酸素濃度が低いときには高いときに比べて当該リッチ化制御を停止するための所定量EOXthを大きくすることとした。このように、触媒34の排気下流側の酸素濃度が低いときには高いときに比べてリッチ化制御を停止するための所定量EOXthを大きくしているため、実際の酸素吸蔵量が少ないと予測されるときには多いと予測されるときに比べて上記所定量EOXthを大きくすることができる。これにより、触媒34の排気下流側の酸素濃度が所定濃度よりも低くなっても、リッチ化制御が直ちに停止されるのではなく、推定される酸素吸蔵量EOXが触媒の排気下流側の酸素濃度に応じて設定される所定量EOXth以下となるまではリッチ化制御が継続されることとなる。従って、リッチ化制御をより的確なタイミングで停止することができるようになる。
According to the control apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) The
(2)リッチ化制御手段は、酸素濃度が所定濃度よりも高いときには上記所定量EOXthとして第1所定量E1を設定し、酸素濃度が所定濃度以下であるときには所定量EOXthとして第1所定量E1よりも大きい第2所定量E2を設定することとした。このように、リッチ化制御を停止するための所定量EOXthを、触媒の下流側の酸素濃度に応じて第1所定量E1と第2所定量E2とのうちから適宜設定することにより、リッチ化制御をより的確なタイミングで停止することができるようになる。 (2) The enrichment control means sets the first predetermined amount E1 as the predetermined amount EOXth when the oxygen concentration is higher than the predetermined concentration, and the first predetermined amount E1 as the predetermined amount EOXth when the oxygen concentration is equal to or lower than the predetermined concentration. The second predetermined amount E2 that is larger than the predetermined value is set. As described above, the predetermined amount EOXth for stopping the enrichment control is appropriately set from the first predetermined amount E1 and the second predetermined amount E2 according to the oxygen concentration on the downstream side of the catalyst, thereby enriching. Control can be stopped at a more appropriate timing.
なお、本発明にかかる内燃機関の制御装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。 The control device for an internal combustion engine according to the present invention is not limited to the configuration exemplified in the above embodiment, and may be implemented as, for example, the following form appropriately modified.
・上記実施形態では、本発明を多気筒内燃機関の制御装置として具体化したが、これを単気筒内燃機関の制御装置として具体化することもできる。
・上記実施形態では、本発明をポート噴射式の内燃機関の制御装置として具体化したが、これを燃焼室11内に燃料を直接噴射する直接噴射式の内燃機関の制御装置として具体化することもできる。
In the above-described embodiment, the present invention is embodied as a control device for a multi-cylinder internal combustion engine. However, it can be embodied as a control device for a single-cylinder internal combustion engine.
In the above embodiment, the present invention is embodied as a control device for a port injection type internal combustion engine, but is embodied as a control device for a direct injection type internal combustion engine that directly injects fuel into the
・上記実施形態では、吸入空気量GAと触媒34に流入する排気の空燃比を検出する空燃比センサ57の出力電圧Vafとに基づいて酸素吸蔵量EOXを推定するようにしているが、酸素吸蔵量EOXを推定する推定手段の構成はこれに限られるものではない。他に例えば、吸入空気量GAに代えて、触媒34に流入する排気の流量を直接検出するセンサを設け、同センサの検出結果に基づいて酸素吸蔵量を推定するようにしてもよい。
In the above embodiment, the oxygen storage amount EOX is estimated based on the intake air amount GA and the output voltage Vaf of the air-
・上記実施形態のリッチ化制御では、燃料噴射量Qを増量することにより触媒34に流入する排気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ化させるようにしているが、リッチ化制御手段の構成はこれに限られるものではない。他に例えば、排気通路30にて触媒34に向けて燃料等を添加することにより触媒34に流入する排気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ化させるようにしてもよい。
In the enrichment control of the above embodiment, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the
・上記実施形態では、最大酸素吸蔵量EOXmaxとして、実験等により予め求められる固定値を用いているが、これに代えて、触媒34のそのときの状態量を推定し、該状態量に応じて最大酸素吸蔵量を可変設定するようにしてもよい。この場合、触媒34の床温が高いほど最大酸素吸蔵量が大きくなることに鑑みて、触媒34の床温を検出するとともに該床温に基づいて最大酸素吸蔵量を求めるようにしてもよい。また、触媒34の劣化が進行するほど最大酸素吸蔵量が小さくなることに鑑みて、触媒34の劣化状態を推定するとともに該劣化状態に基づいて最大酸素吸蔵量を求めるようにしてもよい。このように最大酸素吸蔵量を推定する場合であっても、推定される触媒吸蔵量が実際の酸素吸蔵量から乖離することを回避することはできないことから、本発明のを適用することにより、リッチ化制御をより的確なタイミングで停止することができるようになる。
In the above embodiment, a fixed value obtained in advance by experiments or the like is used as the maximum oxygen storage amount EOXmax. Instead, the state amount of the
・上記実施形態では、燃料カット制御が停止されたことを条件にリッチ化制御を開始するようにしているが、こうしたリッチ化制御は燃料カット制御が停止されたことを条件に開始されるものに限られるものではない。要するに、触媒34の酸素吸蔵量を減少させる必要があるときであればこれを任意のタイミングで実行することができる。
In the above embodiment, the enrichment control is started on the condition that the fuel cut control is stopped. However, the enrichment control is started on the condition that the fuel cut control is stopped. It is not limited. In short, if it is necessary to reduce the oxygen storage amount of the
・上記実施形態では、酸素センサ58の出力電圧Voxが所定電圧V2未満である場合には、当該リッチ化制御を停止するための所定量EOXthを第1所定量E1に設定するようにしているが、ここでの所定電圧は、理論空燃比を挟んでリッチ側からリーン側へ(あるいはリーン側からリッチ側へ)変化するときの電圧V2に限られるものではない。すなわち、所定電圧V2に代えて、同所定電圧V2の近傍の電圧を採用することもできる。
In the above embodiment, when the output voltage Vox of the
・上記実施形態では、濃淡電池式の酸素センサ58により触媒34の排気下流側の酸素濃度を検出するようにしているが、本発明にかかる酸素濃度検出手段はこれに限られるものではない。他に例えば図7に示すように、限界電流式の酸素センサ、すなわち上記実施形態の空燃比センサ57と同様のセンサにより触媒34の排気下流側の酸素濃度を検出するようにしてもよい。この場合、図8に示すように、触媒34の排気下流側の空燃比センサ59の出力電圧Vafdnが大きいときほどリッチ化制御を停止するための所定量EOXthが小さくなるようにしてもよい。このように所定量EOXthを設定すれば、リッチ化制御をより一層的確なタイミングで停止することができるようになる。
In the above embodiment, the oxygen concentration downstream of the
・上記実施形態では、リッチ化制御手段を通じて、当該リッチ化制御中の上記酸素濃度が低いときには高いときに比べて当該リッチ化制御を停止するための所定量EOXthを大きくするようにしているが、本発明にかかるリッチ化制御手段はこれに限られるものではない。他に例えば、当該リッチ化制御中の酸素濃度が低いときには高いときに比べて酸素吸蔵量を小さく推定するようにしてもよい。これにより、実際の酸素吸蔵量が少ないと予測されるときには多いと予測されるときに比べて酸素吸蔵量を小さく推定することができる。このため例えば、触媒の排気下流側の酸素濃度が所定濃度よりも低くなっても、リッチ化制御が直ちに停止されるのではなく、触媒の排気下流側の酸素濃度に応じて推定される酸素吸蔵量が所定量以下となるまではリッチ化制御が継続されることとなる。従って、リッチ化制御をより的確なタイミングで停止することができるようになる。 In the above embodiment, the predetermined amount EOXth for stopping the enrichment control is increased through the enrichment control unit when the oxygen concentration during the enrichment control is low compared to when the oxygen concentration is high. The enrichment control means according to the present invention is not limited to this. In addition, for example, the oxygen storage amount may be estimated to be smaller when the oxygen concentration during the enrichment control is low than when the oxygen concentration is high. Thereby, when the actual oxygen storage amount is predicted to be small, the oxygen storage amount can be estimated to be smaller than when the actual oxygen storage amount is predicted to be large. Therefore, for example, even if the oxygen concentration on the downstream side of the exhaust of the catalyst becomes lower than a predetermined concentration, the enrichment control is not immediately stopped, but the oxygen storage estimated according to the oxygen concentration on the downstream side of the exhaust of the catalyst. The enrichment control is continued until the amount becomes a predetermined amount or less. Therefore, the enrichment control can be stopped at a more accurate timing.
10…エンジン、11…燃焼室、12…点火プラグ、13…燃料噴射弁、20…吸気通路、21…吸気バルブ、22…吸気ポート、23…サージタンク、24…スロットルモータ、25…スロットルバルブ、30…排気通路、31…排気バルブ、32…排気ポート、33…触媒コンバータ、34…触媒、41…アクセルペダル、51…アクセル開度センサ、52…機関回転速度センサ、53…基準クランク角センサ、54…スロットル開度センサ、55…エアフローメータ、56…冷却水温センサ、57,59…空燃比センサ、58…酸素センサ、60…電子制御装置。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記触媒の排気下流側の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側にあるかリーン側にあるかに応じて出力が変化する濃淡電池式の酸素センサを備え、
前記リッチ化制御手段は、前記酸素センサが前記空燃比がリーン側にあることを示すときには前記所定量として第1所定量を設定し、前記酸素センサの出力が前記空燃比がリッチ側にあることを示すときには前記所定量として前記第1所定量よりも大きい第2所定量を設定し、
前記第2所定量は、前記空燃比が理論空燃比よりもリーン側からリッチ側へ変化すると推定される前記触媒の酸素吸蔵量よりも小さい量に設定されている
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 Estimating means for estimating the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst provided in the exhaust passage, and a rich mechanism for making the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst richer than the stoichiometric air-fuel ratio in order to reduce the oxygen storage amount of the catalyst A control device for an internal combustion engine, comprising: enrichment control means for executing enrichment control and stopping the enrichment control on condition that the oxygen storage amount estimated by the estimation means is less than or equal to a predetermined amount In
A concentration cell-type oxygen sensor whose output changes depending on whether the air-fuel ratio on the exhaust downstream side of the catalyst is richer or leaner than the stoichiometric air-fuel ratio ;
The enrichment control means sets the first predetermined amount as the predetermined amount when the oxygen sensor indicates that the air-fuel ratio is on the lean side , and the output of the oxygen sensor indicates that the air-fuel ratio is on the rich side Is set as the predetermined amount, a second predetermined amount greater than the first predetermined amount,
The internal combustion engine according to claim 1, wherein the second predetermined amount is set to an amount smaller than an oxygen storage amount of the catalyst estimated to change the air-fuel ratio from a lean side to a rich side with respect to a stoichiometric air-fuel ratio . Control device.
前記リッチ化制御手段は、内燃機関の燃料噴射を中断する燃料カット制御が停止されたことを条件に前記リッチ化制御を開始する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 ,
The control device for an internal combustion engine, wherein the enrichment control means starts the enrichment control on condition that fuel cut control for interrupting fuel injection of the internal combustion engine is stopped.
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