JP6056726B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
Control device for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP6056726B2 JP6056726B2 JP2013207410A JP2013207410A JP6056726B2 JP 6056726 B2 JP6056726 B2 JP 6056726B2 JP 2013207410 A JP2013207410 A JP 2013207410A JP 2013207410 A JP2013207410 A JP 2013207410A JP 6056726 B2 JP6056726 B2 JP 6056726B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel ratio
- air
- control
- exhaust purification
- purification catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 73
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 709
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 289
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 280
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 234
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 218
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 218
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 217
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 108
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 25
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 5
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 133
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 57
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 30
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 30
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 26
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 22
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 16
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 15
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 description 12
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 6
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 6
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 5
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
従来から、内燃機関の排気通路に空燃比センサを設け、この空燃比センサの出力に基づいて内燃機関に供給する燃料量を制御する内燃機関の制御装置が広く知られている。特に、斯かる制御装置としては、機関排気通路に設けられた排気浄化触媒の上流側に空燃比センサを設けると共に、下流側に酸素センサを設けたものが知られている(例えば、特許文献1〜3)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a control device for an internal combustion engine in which an air-fuel ratio sensor is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and the amount of fuel supplied to the internal combustion engine based on the output of the air-fuel ratio sensor is widely known. In particular, such a control device is known in which an air-fuel ratio sensor is provided upstream of an exhaust purification catalyst provided in an engine exhaust passage, and an oxygen sensor is provided downstream (for example, Patent Document 1). ~ 3).
特に、特許文献1に記載された制御装置では、上流側の空燃比センサによって検出された空燃比に応じて、この空燃比が目標空燃比となるように内燃機関に供給する燃料量を制御するようにしている。加えて、下流側の酸素センサによって検出された酸素濃度に応じて、目標空燃比を補正するようにしている。特許文献1によれば、これにより、上流側の空燃比センサ等に経年劣化や固体バラツキが存在しても、排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を目標値に合致させることができるようになるとされている。
In particular, in the control device described in
ところで、本願の発明者らによれば、上述した特許文献1〜3に記載された制御装置とは異なる制御を行う制御装置が提案されている。この制御装置では、下流側空燃比センサによって検出された空燃比がリッチ判定空燃比(理論空燃比よりも僅かにリッチな空燃比)以下になったときには、目標空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比(以下、「リーン空燃比」という)に設定される。一方、目標空燃比がリーン空燃比とされている間に排気浄化触媒の酸素吸蔵量が切替基準吸蔵量以上となったときには、目標空燃比が理論空燃比によりもリッチな空燃比(以下、「リッチ空燃比」という)に設定される。ここで、切替基準吸蔵量は、新品状態における最大吸蔵可能酸素量よりも少ない量とされる。 By the way, according to the inventors of this application, the control apparatus which performs control different from the control apparatus described in the patent documents 1-3 mentioned above is proposed. In this control apparatus, when the air-fuel ratio detected by the downstream side air-fuel ratio sensor becomes equal to or less than the rich determination air-fuel ratio (the air-fuel ratio slightly richer than the stoichiometric air-fuel ratio), the target air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The air / fuel ratio is set to a low air / fuel ratio (hereinafter referred to as “lean air / fuel ratio”). On the other hand, when the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst becomes equal to or higher than the switching reference storage amount while the target air-fuel ratio is the lean air-fuel ratio, the target air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter, “ It is set to “rich air-fuel ratio”. Here, the switching reference storage amount is set to an amount smaller than the maximum storable oxygen amount in a new state.
この結果、斯かる制御装置による制御が行われていると、下流側空燃比センサによって検出された空燃比がリッチ判定空燃比以下になる場合がある。このとき、排気浄化触媒の酸素吸蔵量はゼロに到達し、排気浄化触媒からはリッチ空燃比の排気ガスが流出している。一方、斯かる制御が行われていると、排気浄化触媒の酸素吸蔵量が最大吸蔵可能酸素量に到達する前に目標空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比に切り替えられる。したがって、斯かる制御によれば、排気浄化触媒からはリーン空燃比の排気ガスが流出することはほとんどなく、その結果、排気浄化触媒からのNOxの流出を抑制することができる。 As a result, when the control by such a control device is performed, the air-fuel ratio detected by the downstream air-fuel ratio sensor may be equal to or less than the rich determination air-fuel ratio. At this time, the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst reaches zero, and a rich air-fuel ratio exhaust gas flows out from the exhaust purification catalyst. On the other hand, when such control is performed, the target air-fuel ratio is switched from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio before the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst reaches the maximum storable oxygen amount. Therefore, according to such control, the exhaust gas having a lean air-fuel ratio hardly flows out from the exhaust purification catalyst, and as a result, the outflow of NOx from the exhaust purification catalyst can be suppressed.
ところが、排気浄化触媒の最大吸蔵可能酸素量は、排気浄化触媒の劣化等、様々な要因により減少する。最大吸蔵可能酸素量が上述した切替基準吸蔵量未満にまで減少すると、目標空燃比をリーン空燃比に設定している間に排気浄化触媒の酸素吸蔵量は最大吸蔵可能酸素量に到達する。この結果、排気浄化触媒からはNOxが流出することになる。このため、最大吸蔵可能酸素量の減少度合いによっては、排気エミッションの悪化を招くことになる。 However, the maximum storable oxygen amount of the exhaust purification catalyst decreases due to various factors such as deterioration of the exhaust purification catalyst. When the maximum storable oxygen amount decreases to less than the switching reference storage amount described above, the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst reaches the maximum storable oxygen amount while the target air-fuel ratio is set to the lean air-fuel ratio. As a result, NOx flows out from the exhaust purification catalyst. For this reason, depending on the degree of decrease in the maximum storable oxygen amount, exhaust emission may be deteriorated.
そこで、上記課題に鑑みて本発明の目的は、排気浄化触媒が劣化しても排気エミッションの悪化を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can suppress the deterioration of exhaust emission even if the exhaust purification catalyst deteriorates.
上記課題を解決するために、第1の発明では、内燃機関の排気通路に配置されると共に酸素を吸蔵可能な排気浄化触媒と、該排気浄化触媒の排気流れ方向下流側に配置されると共に前記排気浄化触媒から流出する排気ガスの空燃比を検出する下流側空燃比検出装置と、前記排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を目標空燃比に制御する流入空燃比制御手段と、前記目標空燃比の設定を行う目標空燃比設定手段とを具備する、内燃機関の制御装置において、前記目標空燃比設定手段は、片側破綻制御と、両側破綻制御とを実行可能であり、前記片側破綻制御は、前記下流側空燃比検出装置よって検出された空燃比が理論空燃比よりもリッチなリッチ判定空燃比以下になったときに前記目標空燃比を理論空燃比よりもリーンなリーン空燃比に切り替えると共に前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量が所定の切替基準吸蔵量以上になったときに前記目標空燃比を理論空燃比よりもリッチなリッチ空燃比に切り替える制御であり、前記両側破綻制御は、前記下流側空燃比検出装置よって検出された空燃比が前記リッチ判定空燃比以下になったときに目標空燃比をリーン空燃比に切り替えると共に前記下流側空燃比検出装置によって検出された空燃比が理論空燃比よりもリーンなリーン判定空燃比以上になったときに目標空燃比をリッチ空燃比に切り替える制御であり、前記目標空燃比設定手段は、前記排気浄化触媒に吸蔵可能な最大吸蔵可能酸素量又は該最大吸蔵可能酸素量とは異なる運転パラメータであって該運転パラメータの値が変化すると前記最大吸蔵可能酸素量が変化する運転パラメータに基づいて、前記片側破綻制御と前記両側破綻制御との切替を行う、内燃機関の制御装置が提供される。 In order to solve the above-described problem, in the first invention, an exhaust purification catalyst that is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine and that can store oxygen, a downstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust flow direction, and the above-described A downstream air-fuel ratio detection device for detecting an air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the exhaust purification catalyst, an inflow air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst to a target air-fuel ratio, and the target In the control apparatus for an internal combustion engine, comprising the target air-fuel ratio setting means for setting the air-fuel ratio, the target air-fuel ratio setting means can execute one-side failure control and both-side failure control, and the one-side failure control The target air-fuel ratio is made leaner than the stoichiometric air-fuel ratio when the air-fuel ratio detected by the downstream-side air-fuel ratio detecting device becomes equal to or less than the rich determination air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio. And switching the target air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio that is richer than the stoichiometric air-fuel ratio when the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst becomes equal to or greater than a predetermined switching reference storage amount. The target air-fuel ratio is switched to the lean air-fuel ratio when the air-fuel ratio detected by the downstream air-fuel ratio detection apparatus becomes equal to or less than the rich determination air-fuel ratio, and the air-fuel ratio detected by the downstream air-fuel ratio detection apparatus is The target air-fuel ratio is controlled to switch to a rich air-fuel ratio when the lean air-fuel ratio becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the target air-fuel ratio setting means is a maximum storable oxygen that can be stored in the exhaust purification catalyst. Or an operating parameter that is different from the maximum storable oxygen amount, and the maximum storable oxygen amount changes when the value of the operating parameter changes. Based on the data, to switch between the two sides collapse and control the side collapse control, the control device of the internal combustion engine is provided.
第2の発明では、第1の発明において、前記排気浄化触媒の最大吸蔵可能酸素量を推定する最大吸蔵量推定手段をさらに具備し、前記目標空燃比設定手段は、前記片側破綻制御中に前記最大吸蔵量推定手段によって推定された最大吸蔵可能酸素量が予め定められた下限吸蔵量以下になったときには、前記片側破綻制御から前記両側破綻制御への切替を行う。 In the second invention, in the first invention, the further comprises a maximum storage amount estimating means for estimating the maximum storable oxygen amount of the exhaust purification catalyst, the target air-fuel ratio setting means, in the piece-side collapse control When the maximum storable oxygen amount estimated by the maximum storable amount estimating means becomes equal to or less than a predetermined lower limit storable amount, switching from the one-side failure control to the both-side failure control is performed.
第3の発明では、第1又は第2の発明において、前記下限吸蔵量は、前記切替基準吸蔵量に等しい。 In a third invention, in the first or second invention, the lower limit storage amount is equal to the switching reference storage amount.
第4の発明では、第1〜第3のいずれか一つの発明において、前記排気浄化触媒の最大吸蔵可能酸素量を推定する最大吸蔵量推定手段をさらに具備し、前記目標空燃比設定手段は、前記両側破綻制御中に前記最大吸蔵量推定手段によって推定された最大吸蔵可能酸素量が予め定められた上限吸蔵量以上になったときには、前記両側破綻制御から前記片側破綻制御への切替を行う。 According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, further comprising a maximum storage amount estimation means for estimating a maximum storable oxygen amount of the exhaust purification catalyst, wherein the target air-fuel ratio setting means comprises: wherein when the maximum storable oxygen amount estimated is equal to or greater than the upper limit storage amount predetermined by the maximum storage amount estimating means during both sides collapse control to switch to the side collapse control from the sides collapse control .
第5の発明では、第1の発明において、前記目標空燃比設定手段は、前記片側破綻制御中に、前記下流側空燃比検出装置よって検出された空燃比がリーン判定空燃比以上になった単位時間当たりの回数が予め定められた回数以上になったときには、前記片側破綻制御から前記両側破綻制御への切替を行う。 In a fifth aspect based on the first aspect, the target air-fuel ratio setting means is a unit in which the air-fuel ratio detected by the downstream air-fuel ratio detection device is equal to or greater than the lean determination air-fuel ratio during the one-side failure control. When the number of times per time exceeds a predetermined number, switching from the one-side failure control to the both-side failure control is performed.
第6の発明では、第1〜第5のいずれか一つの発明において、前記排気浄化触媒の温度を検出又は推定する温度検出装置をさらに具備し、前記目標空燃比設定手段は、前記運転パラメータとして前記排気浄化触媒の温度を用いると共に、前記片側破綻制御中に前記温度検出装置によって検出又は推定された触媒温度が予め定められた下限温度以下になったときには、前記片側破綻制御から前記両側破綻制御への切替を行う。 According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions, the apparatus further comprises a temperature detection device for detecting or estimating the temperature of the exhaust purification catalyst, wherein the target air-fuel ratio setting means is the operating parameter. The temperature of the exhaust purification catalyst is used, and when the catalyst temperature detected or estimated by the temperature detection device during the one-side failure control is equal to or lower than a predetermined lower limit temperature, the one-side failure control is changed to the both-side failure control. Switch to.
第7の発明では、第1〜第6のいずれか一つの発明において、前記排気浄化触媒の温度を検出又は推定する温度検出装置をさらに具備し、前記目標空燃比設定手段は、前記運転パラメータとして前記排気浄化触媒の温度を用いると共に、前記両側破綻制御中に前記温度検出装置によって検出又は推定された触媒温度が予め定められた上限温度以上になったときには、前記両側破綻制御から前記片側破綻制御への切替を行う。 According to a seventh invention, in any one of the first to sixth inventions, further comprising a temperature detection device for detecting or estimating the temperature of the exhaust purification catalyst, wherein the target air-fuel ratio setting means is the operating parameter. The temperature of the exhaust purification catalyst is used, and when the catalyst temperature detected or estimated by the temperature detection device during the both-side failure control is equal to or higher than a predetermined upper limit temperature, the one-side failure control is changed from the both-side failure control. Switch to.
第8の発明では、第1〜第7のいずれか一つの発明において、前記目標空燃比設定手段は、前記運転パラメータとして内燃機関のアイドル運転継続時間を用いると共に、前記片側破綻制御中に前記アイドル運転継続時間が所定の基準継続時間以上となったときには、前記片側破綻制御から前記両側破綻制御への切替を行う。 In an eighth invention according to any one of the first to seventh inventions, the target air-fuel ratio setting means uses an idle operation continuation time of the internal combustion engine as the operation parameter, and also performs the idle operation during the one-side failure control. When the operation continuation time exceeds a predetermined reference continuation time, the one-side failure control is switched to the both-side failure control.
第9の発明では、第1〜第8のいずれか一つの発明において、前記目標空燃比設定手段は、前記運転パラメータとして内燃機関の冷間始動後の積算吸入空気量を用いると共に、前記両側破綻制御中に前記積算吸入空気量が所定の基準空気量以上となったときには、前記両側破綻制御から片側破綻制御への切替を行う。 In a ninth invention, in any one of the first to eighth inventions, the target air-fuel ratio setting means uses an integrated intake air amount after a cold start of the internal combustion engine as the operating parameter, and the both sides fail. When the integrated intake air amount becomes equal to or greater than a predetermined reference air amount during control, switching from the both-side failure control to the one-side failure control is performed.
第10の発明では、第1〜第9のいずれか一つの発明において、前記内燃機関は、当該内燃機関が作動している状態で燃焼室への燃料供給を停止する燃料カット制御を実行可能であり、前記目標空燃比設定手段は、前記運転パラメータとして前記燃料カット制御終了後の経過時間を用いると共に、前記片側破綻制御中に前記燃料カット制御終了後の経過時間が所定の基準経過時間以上となったときには、前記片側破綻制御から前記両側破綻制御への切替を行う。 According to a tenth aspect, in any one of the first to ninth aspects, the internal combustion engine is capable of executing fuel cut control for stopping fuel supply to the combustion chamber while the internal combustion engine is operating. And the target air-fuel ratio setting means uses the elapsed time after the end of the fuel cut control as the operation parameter, and the elapsed time after the end of the fuel cut control during the one-side failure control is equal to or greater than a predetermined reference elapsed time. When this happens, switching from the one-side failure control to the both-side failure control is performed.
第11の発明では、第1〜第10のいずれか一つの発明において、前記内燃機関は、当該内燃機関が作動している状態で燃焼室への燃料供給を停止する燃料カット制御を実行可能であり、前記目標空燃比設定手段は、前記運転パラメータとして単位時間当たりの燃料カット制御の実行回数を用いると共に、前記両側破綻制御中に前記単位時間当たりの燃料カット制御の実行回数が予め定められた回数以上となったときには、前記両側破綻制御から片側破綻制御への切替を行う。 In an eleventh aspect of the invention, in any one of the first to tenth aspects of the invention, the internal combustion engine can execute fuel cut control for stopping fuel supply to the combustion chamber while the internal combustion engine is operating. And the target air-fuel ratio setting means uses the number of executions of the fuel cut control per unit time as the operation parameter, and the number of executions of the fuel cut control per unit time is predetermined during the both-side failure control When the number of times becomes more than the number of times, switching from the both-side failure control to the one-side failure control is performed.
第12の発明では、第1〜第11のいずれか一つの発明において、前記排気浄化触媒の温度を検出又は推定する温度検出装置をさらに具備し、前記目標空燃比設定手段は、前記運転パラメータとして前記排気浄化触媒の温度を用いると共に、前記両側破綻制御中に前記温度検出装置によって検出又は推定された触媒温度が予め定められた離脱温度以上となったときには、前記両側破綻制御から前記片側破綻制御への切替を行う。
第13の発明では、第1〜第12のいずれか一つの発明において、前記排気浄化触媒の排気流れ方向上流側に配置されると共に前記排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を検出する上流側空燃比検出装置をさらに具備し、前記片側破綻制御において前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量は前記上流側空燃比検出装置の出力に基づいて算出される。
According to a twelfth aspect, in any one of the first to eleventh aspects, the apparatus further includes a temperature detection device that detects or estimates the temperature of the exhaust purification catalyst, and the target air-fuel ratio setting means is the operating parameter. The temperature of the exhaust purification catalyst is used, and when the catalyst temperature detected or estimated by the temperature detection device during the both-side failure control is equal to or higher than a predetermined separation temperature, the one-side failure control is performed from the both-side failure control. Switch to.
According to a thirteenth aspect, in any one of the first to twelfth aspects, the upstream side that is disposed upstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust flow direction and that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst. A side air-fuel ratio detection device is further provided, and the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst is calculated based on the output of the upstream side air-fuel ratio detection device in the one-side failure control.
本発明によれば、排気浄化触媒が劣化しても排気エミッションの悪化を抑制することができる内燃機関の制御装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if an exhaust purification catalyst deteriorates, the control apparatus of the internal combustion engine which can suppress the deterioration of exhaust emission is provided.
以下、図面を参照して本発明の内燃機関の制御装置について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。図1は、本発明の第一実施形態に係る制御装置が用いられる内燃機関を概略的に示す図である。 Hereinafter, a control device for an internal combustion engine of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are assigned to similar components. FIG. 1 is a diagram schematically showing an internal combustion engine in which a control device according to a first embodiment of the present invention is used.
<内燃機関全体の説明>
図1を参照すると1は機関本体、2はシリンダブロック、3はシリンダブロック2内で往復動するピストン、4はシリンダブロック2上に固定されたシリンダヘッド、5はピストン3とシリンダヘッド4との間に形成された燃焼室、6は吸気弁、7は吸気ポート、8は排気弁、9は排気ポートをそれぞれ示す。吸気弁6は吸気ポート7を開閉し、排気弁8は排気ポート9を開閉する。
<Description of the internal combustion engine as a whole>
Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a piston that reciprocates in the
図1に示したようにシリンダヘッド4の内壁面の中央部には点火プラグ10が配置され、シリンダヘッド4の内壁面周辺部には燃料噴射弁11が配置される。点火プラグ10は、点火信号に応じて火花を発生させるように構成される。また、燃料噴射弁11は、噴射信号に応じて、所定量の燃料を燃焼室5内に噴射する。なお、燃料噴射弁11は、吸気ポート7内に燃料を噴射するように配置されてもよい。また、本実施形態では、燃料として排気浄化触媒における理論空燃比が14.6であるガソリンが用いられる。しかしながら、本発明の内燃機関は他の燃料を用いても良い。
As shown in FIG. 1, a
各気筒の吸気ポート7はそれぞれ対応する吸気枝管13を介してサージタンク14に連結され、サージタンク14は吸気管15を介してエアクリーナ16に連結される。吸気ポート7、吸気枝管13、サージタンク14、吸気管15は吸気通路を形成する。また、吸気管15内にはスロットル弁駆動アクチュエータ17によって駆動されるスロットル弁18が配置される。スロットル弁18は、スロットル弁駆動アクチュエータ17によって回動せしめられることで、吸気通路の開口面積を変更することができる。
The intake port 7 of each cylinder is connected to a
一方、各気筒の排気ポート9は排気マニホルド19に連結される。排気マニホルド19は、各排気ポート9に連結される複数の枝部とこれら枝部が集合した集合部とを有する。排気マニホルド19の集合部は上流側排気浄化触媒20を内蔵した上流側ケーシング21に連結される。上流側ケーシング21は、排気管22を介して下流側排気浄化触媒24を内蔵した下流側ケーシング23に連結される。排気ポート9、排気マニホルド19、上流側ケーシング21、排気管22及び下流側ケーシング23は、排気通路を形成する。
On the other hand, the
電子制御ユニット(ECU)31はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス32を介して相互に接続されたRAM(ランダムアクセスメモリ)33、ROM(リードオンリメモリ)34、CPU(マイクロプロセッサ)35、入力ポート36および出力ポート37を具備する。吸気管15には、吸気管15内を流れる空気流量を検出するためのエアフロメータ39が配置され、このエアフロメータ39の出力は対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。また、排気マニホルド19の集合部には排気マニホルド19内を流れる排気ガス(すなわち、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガス)の空燃比を検出する上流側空燃比センサ(上流側空燃比検出装置)40が配置される。加えて、排気管22内には排気管22内を流れる排気ガス(すなわち、上流側排気浄化触媒20から流出して下流側排気浄化触媒24に流入する排気ガス)の空燃比を検出する下流側空燃比センサ(下流側空燃比検出装置)41が配置される。これら空燃比センサ40、41の出力も対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。なお、これら空燃比センサ40、41の構成については後述する。
An electronic control unit (ECU) 31 comprises a digital computer, and is connected to each other via a
また、アクセルペダル42にはアクセルペダル42の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ43が接続され、負荷センサ43の出力電圧は対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。クランク角センサ44は例えばクランクシャフトが15度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート36に入力される。CPU35ではこのクランク角センサ44の出力パルスから機関回転数が計算される。一方、出力ポート37は対応する駆動回路45を介して点火プラグ10、燃料噴射弁11及びスロットル弁駆動アクチュエータ17に接続される。
A
なお、本実施形態に係る内燃機関は、ガソリンを燃料とする無過給内燃機関であるが、本発明に係る内燃機関の構成は、上記構成に限定されるものではない。例えば、本発明に係る内燃機関は、気筒数、気筒配列、燃料の噴射態様、吸排気系の構成、動弁機構の構成、過給器の有無、及び過給態様等が、上記内燃機関と異なるものであってもよい。 The internal combustion engine according to this embodiment is a non-supercharged internal combustion engine using gasoline as fuel, but the configuration of the internal combustion engine according to the present invention is not limited to the above configuration. For example, the internal combustion engine according to the present invention has the number of cylinders, cylinder arrangement, fuel injection mode, intake / exhaust system configuration, valve mechanism configuration, supercharger presence / absence, supercharging mode, etc. It may be different.
<排気浄化触媒の説明>
上流側排気浄化触媒20及び下流側排気浄化触媒24は、いずれも同様な構成を有する。排気浄化触媒20、24は、酸素吸蔵能力を有する三元触媒である。具体的には、排気浄化触媒20、24は、セラミックから成る担体に、触媒作用を有する貴金属(例えば、白金(Pt))及び酸素吸蔵能力を有する物質(例えば、セリア(CeO2))を担持させたものである。排気浄化触媒20、24は、所定の活性温度に達すると、未燃ガス(HCやCO等)と窒素酸化物(NOx)とを同時に浄化する触媒作用に加えて、酸素吸蔵能力を発揮する。
<Description of exhaust purification catalyst>
Both the upstream side
排気浄化触媒20、24の酸素吸蔵能力によれば、排気浄化触媒20、24は、排気浄化触媒20、24に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン(リーン空燃比)であるときには排気ガス中の酸素を吸蔵する。一方、排気浄化触媒20、24は、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ(リッチ空燃比)であるときには、排気浄化触媒20、24に吸蔵されている酸素を放出する。
According to the oxygen storage capacity of the
排気浄化触媒20、24は、触媒作用及び酸素吸蔵能力を有することにより、酸素吸蔵量に応じてNOx及び未燃ガスの浄化作用を有する。すなわち、図2(A)に示したように、排気浄化触媒20、24に流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比である場合、酸素吸蔵量が少ないときには排気浄化触媒20、24により排気ガス中の酸素が吸蔵される。また、これに伴って、排気ガス中のNOxが還元浄化される。また、酸素吸蔵量が多くなると、最大吸蔵可能酸素量Cmax近傍の或る吸蔵量(図中のCuplim)を境に排気浄化触媒20、24から流出する排気ガス中の酸素及びNOxの濃度が急激に上昇する。
The
一方、図2(B)に示したように、排気浄化触媒20、24に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比である場合、酸素吸蔵量が多いときには排気浄化触媒20、24に吸蔵されている酸素が放出され、排気ガス中の未燃ガスは酸化浄化される。また、酸素吸蔵量が少なくなると、ゼロ近傍の或る吸蔵量(図中のClowlim)を境に排気浄化触媒20、24から流出する排気ガス中の未燃ガスの濃度が急激に上昇する。
On the other hand, as shown in FIG. 2B, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the
以上のように、本実施形態において用いられる排気浄化触媒20、24によれば、排気浄化触媒20、24に流入する排気ガスの空燃比及び酸素吸蔵量に応じて排気ガス中のNOx及び未燃ガスの浄化特性が変化する。なお、触媒作用及び酸素吸蔵能力を有していれば、排気浄化触媒20、24は三元触媒とは異なる触媒であってもよい。
As described above, according to the
<空燃比センサの構成>
次に、図3を参照して、本実施形態における空燃比センサ40、41の構成について説明する。図3は、空燃比センサ40、41の概略的な断面図である。図3から分かるように、本実施形態における空燃比センサ40、41は、固体電解質層及び一対の電極から成るセルが1つである1セル型の空燃比センサである。
<Configuration of air-fuel ratio sensor>
Next, the configuration of the air-
図3に示したように、空燃比センサ40、41は、固体電解質層51と、固体電解質層51の一方の側面上に配置された排気側電極(第一電極)52と、固体電解質層51の他方の側面上に配置された大気側電極(第二電極)53と、通過する排気ガスの拡散律速を行う拡散律速層54と、拡散律速層54を保護する保護層55と、空燃比センサ40、41の加熱を行うヒータ部56とを具備する。
As shown in FIG. 3, the air-
固体電解質層51の一方の側面上には拡散律速層54が設けられ、拡散律速層54の固体電解質層51側の側面とは反対側の側面上には保護層55が設けられる。本実施形態では、固体電解質層51と拡散律速層54との間には被測ガス室57が形成される。この被測ガス室57には拡散律速層54を介して空燃比センサ40、41による検出対象であるガス、すなわち排気ガスが導入せしめられる。また、排気側電極52は被測ガス室57内に配置され、したがって、排気側電極52は拡散律速層54を介して排気ガスに曝されることになる。なお、被測ガス室57は必ずしも設ける必要はなく、排気側電極52の表面上に拡散律速層54が直接接触するように構成されてもよい。
A diffusion
固体電解質層51の他方の側面上にはヒータ部56が設けられる。固体電解質層51とヒータ部56との間には基準ガス室58が形成され、この基準ガス室58内には基準ガスが導入される。本実施形態では、基準ガス室58は大気に開放されており、よって基準ガス室58内には基準ガスとして大気が導入される。大気側電極53は、基準ガス室58内に配置され、したがって、大気側電極53は、基準ガス(基準雰囲気)に曝される。
A
ヒータ部56には複数のヒータ59が設けられており、これらヒータ59によって空燃比センサ40、41の温度、特に固体電解質層51の温度を制御することができる。ヒータ部56は、固体電解質層51を活性化するまで加熱するのに十分な発熱容量を有している。
The
固体電解質層51は、ZrO2(ジルコニア)、HfO2、ThO2、Bi2O3等にCaO、MgO、Y2O3、Yb2O3等を安定剤として配当した酸素イオン伝導性酸化物の焼結体により形成されている。また、拡散律速層54は、アルミナ、マグネシア、けい石質、スピネル、ムライト等の耐熱性無機物質の多孔質焼結体により形成されている。さらに、排気側電極52及び大気側電極53は、白金等の触媒活性の高い貴金属により形成されている。
The solid electrolyte layer 51 is an oxygen ion conductive oxide in which ZrO 2 (zirconia), HfO 2 , ThO 2 , Bi 2 O 3, etc. are distributed with CaO, MgO, Y 2 O 3 , Yb 2 O 3, etc. as stabilizers. The sintered body is formed. The
また、排気側電極52と大気側電極53との間には、ECU31に搭載された電圧印加装置60によりセンサ印加電圧Vrが印加される。加えて、ECU31には、電圧印加装置60によってセンサ印加電圧Vrを印加したときに固体電解質層51を介してこれら電極52、53間に流れる電流を検出する電流検出装置61が設けられる。この電流検出装置61によって検出される電流が空燃比センサ40、41の出力電流である。
Further, a sensor application voltage Vr is applied between the
このように構成された空燃比センサ40、41は、図4に示したような電圧−電流(V−I)特性を有する。図4からわかるように、出力電流Iは、排気空燃比が高くなるほど(リーンになるほど)、大きくなる。また、各排気空燃比におけるV−I線には、V軸に平行な領域、すなわちセンサ印加電圧が変化しても出力電流がほとんど変化しない領域が存在する。この電圧領域は限界電流領域と称され、このときの電流は限界電流と称される。図4では、排気空燃比が18であるときの限界電流領域及び限界電流をそれぞれW18、I18で示している。
The air-
図5は、印加電圧を0.45V程度で一定にしたときの、排気空燃比と出力電流Iとの関係を示す図である。図5からわかるように、空燃比センサ40、41では、排気空燃比が高くなるほど(すなわち、リーンになるほど)、空燃比センサ40、41からの出力電流Iが大きくなる。加えて、空燃比センサ40、41は、排気空燃比が理論空燃比であるときに出力電流Iが零になるように構成される。また、排気空燃比が一定以上に大きくなったとき、或いは一定以下に小さくなったときには、排気空燃比の変化に対する出力電流の変化の割合が小さくなる。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the exhaust air-fuel ratio and the output current I when the applied voltage is kept constant at about 0.45V. As can be seen from FIG. 5, in the air-
なお、上記例では、空燃比センサ40、41として図3に示した構造の限界電流式の空燃比センサを用いている。しかしながら、上流側空燃比センサ40としては例えばコップ型の限界電流式空燃比センサ等の他の構造の限界電流式の空燃比センサや、限界電流式ではない空燃比センサ等、如何なる空燃比センサを用いてもよい。
In the above example, the limit current type air-fuel ratio sensor having the structure shown in FIG. 3 is used as the air-
<空燃比制御の概要>
次に、本発明の内燃機関の制御装置における空燃比制御の概要を説明する。本実施形態では、上流側空燃比センサ40の出力電流Irupに基づいて上流側空燃比センサ40の出力電流(すなわち、排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比)Irupが目標空燃比に相当する値となるようにフィードバック制御が行われる。目標空燃比は、下流側空燃比センサ41の出力電流に基づいて設定される。特に、本実施形態では、目標空燃比の設定は、片側破綻制御と両側破綻制御との二種類の制御に基づいて行われる。以下では、これら片側破綻制御及び両側破綻制御について説明する。
<Outline of air-fuel ratio control>
Next, an outline of air-fuel ratio control in the control apparatus for an internal combustion engine of the present invention will be described. In this embodiment, based on the output current Irup of the upstream air-
<片側破綻制御>
まず、片側破綻制御について説明する。片側破綻制御では、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリッチ判定基準値Irrich以下となったときに、目標空燃比がリーン設定空燃比とされ、その後、その空燃比に維持される。ここで、リッチ判定基準値Irrichは、理論空燃比よりも僅かにリッチである予め定められたリッチ判定空燃比(例えば、14.55)に相当する値である。また、リーン設定空燃比は、理論空燃比よりも或る程度リーンである予め定められた空燃比であり、例えば、14.65〜20、好ましくは14.65〜18、より好ましくは14.5〜16程度とされる。
<One side failure control>
First, one-side failure control will be described. In the one-side failure control, when the output current Irdwn of the downstream side air-
目標空燃比がリーン設定空燃比に変更されると、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが推定される。酸素吸蔵量OSAの推定は、上流側空燃比センサ40の出力電流Irup、及びエアフロメータ39等に基づいて算出される燃焼室5内への吸入空気量の推定値又は燃料噴射弁11からの燃料噴射量等に基づいて行われる。そして、酸素吸蔵量OSAの推定値が予め定められた切替基準吸蔵量Cref以上になると、それまでリーン設定空燃比だった目標空燃比が、リッチ設定空燃比とされ、その後、その空燃比に維持される。リッチ設定空燃比は、理論空燃比よりも或る程度リッチである予め定められた空燃比であり、例えば、12〜14.58、好ましくは13〜14.57、より好ましくは14〜14.55程度とされる。なお、リッチ設定空燃比の理論空燃比からの差(リッチ度合い)は、リーン設定空燃比の理論空燃比からの差(リーン度合い)以下とされる。その後、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnが再びリッチ判定基準値Irrich以下となったときに再び目標空燃比がリーン設定空燃比とされ、その後、同様な操作が繰り返される。
When the target air-fuel ratio is changed to the lean set air-fuel ratio, the oxygen storage amount OSA of the upstream side
このように本実施形態では、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの目標空燃比がリーン設定空燃比とリッチ設定空燃比とに交互に設定される。特に、本実施形態では、リーン設定空燃比の理論空燃比からの差は、リッチ設定空燃比の理論空燃比からの差よりも大きい。したがって、本実施形態では、目標空燃比は、短期間のリーン設定空燃比と、長期間の弱リッチ設定空燃比とに交互に設定されることになる。
Thus, in the present embodiment, the target air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream side
<タイムチャートを用いた片側破綻制御の説明>
図6を参照して、上述したような操作について具体的に説明する。図6は、片側破綻制御を行った場合における、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSA、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwn、空燃比補正量AFC、上流側空燃比センサ40の出力電流Irup、及び上流側排気浄化触媒20から流出する排気ガス中のNOx濃度のタイムチャートである。
<Description of one-side failure control using time chart>
With reference to FIG. 6, the operation as described above will be specifically described. FIG. 6 shows the oxygen storage amount OSA of the upstream side
なお、上流側空燃比センサ40の出力電流Irupは、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比であるときに零になる。加えて、当該排気ガスの空燃比がリッチ空燃比であるときに負の値となり、当該排気ガスの空燃比がリーン空燃比であるときに正の値となる。また、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比又はリーン空燃比であるときには、理論空燃比からの差が大きくなるほど、上流側空燃比センサ40の出力電流Irupの絶対値が大きくなる。下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnも、上流側排気浄化触媒20から流出する排気ガスの空燃比に応じて、上流側空燃比センサ40の出力電流Irupと同様に変化する。また、空燃比補正量AFCは、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの目標空燃比に関する補正量である。空燃比補正量AFCが0のときには目標空燃比は理論空燃比とされ、空燃比補正量AFCが正の値であるときには目標空燃比はリーン空燃比となり、空燃比補正量AFCが負の値であるときには目標空燃比はリッチ空燃比となる。
The output current Irup of the upstream side air-
図示した例では、時刻t1以前の状態では、空燃比補正量AFCがリッチ設定補正量AFCrichとされている。リッチ設定補正量AFCrichは、リッチ設定空燃比に相当する値であり、0よりも小さな値である。すなわち、目標空燃比はリッチ空燃比とされており、これに伴って上流側空燃比センサ40の出力電流Irupが負の値となる。上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガス中には未燃ガスが含まれることになるため、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAは徐々に減少していく。しかしながら、排気ガス中に含まれている未燃ガスは、上流側排気浄化触媒20で浄化されるため、下流側空燃比センサの出力電流Irdwnはほぼ0(理論空燃比に相当)となる。このとき、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比はリッチ空燃比となっているため、上流側排気浄化触媒20からのNOx排出量はほぼゼロとなる。
In the illustrated example, before the time t 1 , the air-fuel ratio correction amount AFC is set to the rich set correction amount AFCrich. The rich set correction amount AFCrich is a value corresponding to the rich set air-fuel ratio, and is a value smaller than zero. That is, the target air-fuel ratio is a rich air-fuel ratio, and accordingly, the output current Irup of the upstream air-
上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが徐々に減少すると、酸素吸蔵量OSAは時刻t1においてゼロに近づき、これに伴って、上流側排気浄化触媒20に流入した未燃ガスの一部は上流側排気浄化触媒20で浄化されずに流出し始める。これにより、時刻t1以降、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnが徐々に低下する。その結果、時刻t2において、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリッチ判定空燃比に相当するリッチ判定基準値Irrichに到達する。
When the oxygen storage amount OSA of the upstream side
片側破綻制御では、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリッチ判定基準値Irrich以下になると、酸素吸蔵量OSAを増大させるべく、空燃比補正量AFCがリーン設定補正量AFCleanに切り替えられる。リーン設定補正量AFCleanは、リーン設定空燃比に相当する値であり、0よりも大きな値である。したがって、目標空燃比はリッチ空燃比からリーン空燃比へと切り替えられる。
In the one-side failure control, when the output current Irdwn of the downstream side air-
なお、本実施形態では、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリッチ判定基準値Irrichに到達してから、すなわち上流側排気浄化触媒20から流出する排気ガスの空燃比がリッチ判定空燃比に到達してから、空燃比補正量AFCの切替を行っている。これは、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量が十分であっても、上流側排気浄化触媒20から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比から極わずかにずれてしまう場合があるためである。すなわち、仮に出力電流Irdwnが零(理論空燃比に相当)から僅かにずれた場合にも酸素吸蔵量がほぼゼロであると判断してしまうと、実際には十分な酸素吸蔵量があっても酸素吸蔵量がほぼゼロであると判断される可能性がある。そこで、本実施形態では、上流側排気浄化触媒20から流出する排気ガスの空燃比がリッチ判定空燃比に到達して始めて酸素吸蔵量がほぼゼロであると判断することとしている。逆に言うと、リッチ判定空燃比は、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量が十分であるときには上流側排気浄化触媒20から流出する排気ガスの空燃比が到達することのないような空燃比とされる。なお、後述するリーン判定空燃比についても同じことがいえる。
In the present embodiment, after the output current Irdwn of the downstream air-
時刻t2において、目標空燃比をリーン空燃比に切り替えると、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比はリッチ空燃比からリーン空燃比に変化する(実際には、目標空燃比を切り替えてから上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比が変化するまでには遅れが生じるが、図示した例では便宜上同時に変化するものとしている)。これに伴って、上流側空燃比センサ40の出力電流Irupが正の値となる。時刻t2において上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比に変化すると、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAは増大する。また、これに伴って、上流側排気浄化触媒20から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比へと変化し、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnも0に収束する。このとき、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比はリーン空燃比となっているが、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵能力には十分な余裕があるため、流入する排気ガス中の酸素は上流側排気浄化触媒20に吸蔵され、NOxは還元浄化される。このため、上流側排気浄化触媒20からのNOxの排出はほぼゼロとなる。
In time t 2, the switch the target air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream
その後、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが増大すると、時刻t3において酸素吸蔵量OSAの推定値は切替基準吸蔵量Crefに到達する。本実施形態では、酸素吸蔵量OSAの推定値が切替基準吸蔵量Crefになると、上流側排気浄化触媒20への酸素の吸蔵を中止すべく、空燃比補正量AFCがリッチ設定補正量AFCrich(0よりも小さな値)に切り替えられる。したがって、目標空燃比はリッチ空燃比とされる。
Thereafter, when the oxygen storage amount OSA of the upstream side
ここで、図6に示した例では、時刻t3において目標空燃比を切り替えると同時に酸素吸蔵量OSAが低下しているが、実際には目標空燃比を切り替えてから酸素吸蔵量OSAが低下するまでには遅れが発生する。これに対して、切替基準吸蔵量Crefは最大吸蔵可能酸素量Cmaxよりも十分に低く設定される。このため、このような遅れが生じても、酸素吸蔵量OSAは最大吸蔵可能酸素量Cmaxには到達しない。逆に言うと、切替基準吸蔵量Crefは、目標空燃比を切り替えてから上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比が実際に変化するまで遅延が生じても、酸素吸蔵量OSAが最大吸蔵可能酸素量Cmaxには到達しないように十分少ない量とされる。例えば、切替基準吸蔵量Crefは、上流側排気浄化触媒20が新品であるときの最大吸蔵可能酸素量Cmaxの3/4以下、好ましくは1/2以下、より好ましくは1/5以下とされる。
Here, in the example shown in FIG. 6, the oxygen storage amount OSA decreases at the same time when the target air-fuel ratio is switched at time t 3 , but actually the oxygen storage amount OSA decreases after the target air-fuel ratio is switched. There will be a delay. On the other hand, the switching reference storage amount Cref is set sufficiently lower than the maximum storable oxygen amount Cmax. For this reason, even if such a delay occurs, the oxygen storage amount OSA does not reach the maximum storable oxygen amount Cmax. In other words, the switching reference storage amount Cref is equal to the oxygen storage amount OSA even if a delay occurs until the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream side
時刻t3において目標空燃比をリッチ空燃比に切り替えると、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比はリーン空燃比からリッチ空燃比に変化する(実際には、目標空燃比を切り替えてから上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比が変化するまでには遅れが生じるが、図示した例では便宜上同時に変化するものとしている)。これに伴って上流側空燃比センサ40の出力電流Irupが負の値となる。上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガス中には未燃ガスが含まれることになるため、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAは徐々に減少していき、時刻t4において、時刻t1と同様に、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnが低下し始める。このときも、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比はリッチ空燃比となっているため、上流側排気浄化触媒20からのNOxの排出はほぼゼロされる。
When the target air-fuel ratio is switched to the rich air-fuel ratio at time t 3 , the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream side
次いで、時刻t5において、時刻t2と同様に、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリッチ判定空燃比に相当するリッチ判定基準値Irrichに到達する。これにより、空燃比補正量AFCがリーン設定空燃比に相当する値AFCleanに切り替えられる。その後、上述した時刻t1〜t5のサイクルが繰り返される。
Next, at time t 5 , similarly to time t 2 , the output current Irdwn of the downstream air-
以上の説明から分かるように片側破綻制御によれば、上流側排気浄化触媒20からのNOx排出量を常に抑制することができる。すなわち、片側破綻制御を行っている限り、基本的には上流側排気浄化触媒20からのNOx排出量を少ないものとすることができる。
As can be seen from the above description, according to the one-side failure control, the NOx emission amount from the upstream side
また、上記実施形態では、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAは、上流側空燃比センサ40の出力電流Irup及び吸入空気量の推定値等に基づいて推定される。しかしながら、このように酸素吸蔵量OSAを推定した場合には誤差が生じる可能性がある。本実施形態においても、時刻t2〜t3に亘って酸素吸蔵量OSAを推定しているため、酸素吸蔵量OSAの推定値には多少の誤差が含まれる。これに対して、本実施形態では、切替基準吸蔵量Crefを最大吸蔵可能酸素量Cmaxよりも十分に低く設定している。このため、上述したような誤差が含まれていたとしても、上流側排気浄化触媒20が劣化しない限り、実際の酸素吸蔵量OSAが最大吸蔵可能酸素量Cmaxにまで到達することはほとんどない。したがって、斯かる観点からも上流側排気浄化触媒20からのNOxの排出を抑制することができる。
In the above embodiment, the oxygen storage amount OSA of the upstream side
また、排気浄化触媒の酸素吸蔵量が一定に維持されると、一般に、その排気浄化触媒の酸素吸蔵能力が低下する。これに対して、本実施形態によれば、酸素吸蔵量OSAは常に上下に変動しているため、酸素吸蔵能力が低下することが抑制される。 Further, if the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst is kept constant, generally, the oxygen storage capacity of the exhaust purification catalyst is lowered. On the other hand, according to this embodiment, since the oxygen storage amount OSA constantly fluctuates up and down, the oxygen storage capacity is prevented from being lowered.
なお、上記実施形態では、時刻t2〜t3において、空燃比補正量AFCはリーン設定補正量AFCleanに維持される。しかしながら、斯かる期間において、空燃比補正量AFCは必ずしも一定に維持されている必要はなく、徐々に減少させる等、変動するように設定されてもよい。或いは、時刻t2〜t3の期間中において、一時的に空燃比補正量AFCを0よりも小さな値(例えば、リッチ設定補正量等)としてもよい。すなわち、時刻t2〜t3の期間中において、一時的に目標空燃比をリッチ空燃比としてもよい。 In the above embodiment, the air-fuel ratio correction amount AFC is maintained at the lean set correction amount AFClean from time t 2 to t 3 . However, in such a period, the air-fuel ratio correction amount AFC does not necessarily have to be kept constant, and may be set so as to fluctuate, for example, gradually decrease. Alternatively, during the period from time t 2 to time t 3 , the air-fuel ratio correction amount AFC may be temporarily set to a value smaller than 0 (for example, a rich setting correction amount). That is, the target air-fuel ratio may be temporarily set to the rich air-fuel ratio during the period from time t 2 to time t 3 .
同様に、上記実施形態では、時刻t3〜t5において、空燃比補正量AFCはリッチ設定補正量AFCrichに維持される。しかしながら、斯かる期間において、空燃比補正量AFCは必ずしも一定に維持されている必要はなく、徐々に増大させる等、変動するように設定されてもよい。或いは、図7に示したように、時刻t3〜t5の期間中において、一時的に空燃比補正量AFCを0よりも大きな値(例えば、リーン設定補正量等)としてもよい(図7の時刻t6、t7等)。すなわち、時刻t3〜t5の期間中において、一時的に目標空燃比をリーン空燃比としてもよい。 Similarly, in the above embodiment, the air-fuel ratio correction amount AFC is maintained at the rich set correction amount AFCrich between times t 3 and t 5 . However, in such a period, the air-fuel ratio correction amount AFC does not necessarily have to be kept constant, and may be set to vary, for example, gradually increase. Alternatively, as shown in FIG. 7, the air-fuel ratio correction amount AFC may be temporarily set to a value larger than 0 (for example, a lean set correction amount) during the period from time t 3 to time t 5 (FIG. 7). of the time t 6, t 7, etc.). That is, during the period from time t 3 ~t 5, may be used as a lean air-fuel ratio temporarily target air-fuel ratio.
ただし、この場合であっても、時刻t2〜t3における空燃比補正量AFCは、当該期間における目標空燃比の平均値と理論空燃比との差が、時刻t3〜t5における目標空燃比の平均値と理論空燃比との差よりも大きくなるように設定される。 However, even in this case, the air-fuel ratio correction amount AFC is at time t 2 ~t 3, the difference between the average value and the stoichiometric air-fuel ratio the target air-fuel ratio in the period, the target air at time t 3 ~t 5 It is set to be larger than the difference between the average value of the fuel ratio and the stoichiometric air-fuel ratio.
なお、このような片側破綻制御における空燃比補正量AFCの設定、すなわち目標空燃比の設定は、ECU31によって行われる。したがって、ECU31は、下流側空燃比センサ41によって検出された排気ガスの空燃比がリッチ判定空燃比以下となったときに、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが切替基準吸蔵量Crefとなるまで、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの目標空燃比を継続的又は断続的にリーン設定空燃比にすると共に、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが切替基準吸蔵量Cref以上となったときに、酸素吸蔵量OSAが最大吸蔵可能酸素量Cmaxnに達することなく下流側空燃比センサ41によって検出された排気ガスの空燃比がリッチ判定空燃比以下となるまで、目標空燃比を継続的又は断続的にリッチ設定空燃比にしているといえる。
Note that the
より簡単に言えば、片側破綻制御では、ECU31は、下流側空燃比センサ41によって検出された空燃比がリッチ判定空燃比以下になったときに目標空燃比をリーン空燃比に切り替えると共に、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが切替基準吸蔵量Cref以上になったときに目標空燃比をリッチ空燃比に切り替えているといえる。
More simply, in the one-side failure control, the
また、上記実施形態では、上流側空燃比センサ40の出力電流Irup及び燃焼室5内への吸入空気量の推定値等に基づいて、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが推定されている。しかしながら、酸素吸蔵量OSAはこれらパラメータに加えて他のパラメータに基づいて算出されてもよいし、これらパラメータとは異なるパラメータに基づいて推定されてもよい。また、上記実施形態では、酸素吸蔵量OSAの推定値が切替基準吸蔵量Cref以上になると、目標空燃比がリーン設定空燃比からリッチ設定空燃比へと切り替えられる。しかしながら、目標空燃比をリーン設定空燃比からリッチ設定空燃比へと切り替えるタイミングは、例えば目標空燃比をリッチ設定空燃比からリーン設定空燃比へ切り替えてからの機関運転時間等、他のパラメータを基準としてもよい。ただし、この場合であっても、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが最大吸蔵可能酸素量よりも少ないと推定される間に、目標空燃比をリーン設定空燃比からリッチ設定空燃比へと切り替えることが必要となる。
In the above embodiment, the oxygen storage amount OSA of the upstream side
<両側破綻制御>
次に、両側破綻制御について説明する。両側破綻制御では、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリッチ判定基準値Irrich以下となったときに、下流側空燃比センサ41によって検出された排気ガスの空燃比がリッチ空燃比になったと判断される。この場合、目標空燃比が弱リッチ空燃比から弱リーン設定空燃比に切り替えられ、その空燃比に維持される。弱リーン設定空燃比は、理論空燃比よりも僅かにリーンである予め定められた空燃比であり、例えば、14.62〜15.7、好ましくは14.63〜15.2、より好ましくは14.65〜14.9程度とされる。弱リーン設定空燃比は、リーン設定空燃比よりも理論空燃比からの差が小さいリーン空燃比であるのが好ましいが、リーン設定空燃比と同一であってもよい。
<Both side failure control>
Next, both-side failure control will be described. In the both-side failure control, the air-fuel ratio of the exhaust gas detected by the downstream air-
一方、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリーン判定基準値Irlean以上となったときに、下流側空燃比センサ41によって検出された排気ガスの空燃比がリーン空燃比になったと判断される。この場合、目標空燃比が弱リーン設定空燃比から弱リッチ設定空燃比に切り替えられ、その空燃比に維持される。ここで、リーン判定基準値Irleanは、理論空燃比よりも僅かにリーンである予め定められたリーン判定空燃比(例えば、14.65)に相当する値である。また、弱リッチ設定空燃比は、理論空燃比よりも僅かにリッチである予め定められた空燃比であり、例えば、13.5〜14.58、好ましくは14〜14.57、より好ましくは14.3〜14.55程度とされる。弱リッチ設定空燃比は、リッチ設定空燃比よりも理論空燃比からの差が小さいリッチ空燃比であるのが好ましいが、リッチ設定空燃比と同一であってもよい。
On the other hand, when the output current Irdwn of the downstream air-
この結果、本実施形態の両側破綻制御では、目標空燃比が弱リッチ設定空燃比とされた状態で下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリッチ判定基準値Irrich以下になると、目標空燃比が弱リーン設定空燃比に設定される。その後、目標空燃比が弱リーン設定空燃比とされた状態で下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリーン判定基準値Irlean以上になると、目標空燃比が弱リッチ設定空燃比に設定され、同様な操作が繰り返される。
As a result, in the both-side failure control of this embodiment, when the output current Irdwn of the downstream side air-
なお、リッチ判定空燃比及びリーン判定空燃比は、理論空燃比の1%以内、好ましくは0.5%以内、より好ましくは0.35%以内の空燃比とされる。したがって、リッチ判定空燃比及びリーン判定空燃比の理論空燃比からの差は、理論空燃比が14.6の場合には、0.15以下、好ましくは0.0.073以下、より好ましくは0.051以下とされる。 Note that the rich determination air-fuel ratio and the lean determination air-fuel ratio are those within 1%, preferably within 0.5%, more preferably within 0.35% of the theoretical air-fuel ratio. Therefore, the difference between the rich determination air-fuel ratio and the lean determination air-fuel ratio from the stoichiometric air-fuel ratio is 0.15 or less, preferably 0.00.073 or less, more preferably 0 when the stoichiometric air-fuel ratio is 14.6. .051 or less.
<タイムチャートを用いた両側破綻制御の説明>
図8を参照して、上述したような操作について具体的に説明する。図8は、両側破綻制御を行った場合における、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSA、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwn、空燃比補正量AFC、及び上流側空燃比センサ40の出力電流Irupのタイムチャートである。
<Explanation of bilateral failure control using time chart>
With reference to FIG. 8, the operation as described above will be specifically described. FIG. 8 shows the oxygen storage amount OSA of the upstream side
図示した例では、時刻t1以前の状態では、目標空燃比の空燃比補正量AFCが弱リッチ設定補正量AFCsrichとされている。弱リッチ設定補正量AFCsrichは、弱リッチ設定空燃比に相当する値であり、0よりも小さな値である。すなわち、目標空燃比はリッチ空燃比とされており、これに伴って上流側空燃比センサ40の出力電流Irupが負の値となる。上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガス中には未燃ガスが含まれることになるため、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAは徐々に減少していく。しかしながら、排気ガス中に含まれている未燃ガスは、上流側排気浄化触媒20で浄化されるため、下流側空燃比センサの出力電流Irdwnはほぼ0(理論空燃比に相当)となる。
In the illustrated example, before the time t 1 , the air-fuel ratio correction amount AFC of the target air-fuel ratio is set to the weak rich set correction amount AFCsrich. The weak rich set correction amount AFCsrich is a value corresponding to the weak rich set air-fuel ratio, and is a value smaller than zero. That is, the target air-fuel ratio is a rich air-fuel ratio, and accordingly, the output current Irup of the upstream air-
上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが徐々に減少すると、酸素吸蔵量OSAは時刻t1においてゼロに近づき、これに伴って、上流側排気浄化触媒20に流入した未燃ガスの一部が上流側排気浄化触媒20で浄化されずに流出し始める。このため、図8の時刻t1以降、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnが徐々に低下する。なお、上流側排気浄化触媒20から流出した排気ガス中に含まれる未燃ガスは、下流側排気浄化触媒24によって酸化、浄化される。
When the oxygen storage amount OSA of the upstream side
その後、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnは徐々に低下して、時刻t2においてリッチ判定空燃比に相当するリッチ判定基準値Irrichに到達する。本実施形態の両側破綻制御では、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリッチ判定基準値Irrich以下になると、酸素吸蔵量OSAを増大させるべく、空燃比補正量AFCが弱リーン設定補正量AFCsleanに切り替えられる。弱リーン設定補正量AFCsleanは、弱リーン設定空燃比に相当する値であり、0よりも大きい値である。
Thereafter, the output current Irdwn of the downstream air-
時刻t2において、目標空燃比を弱リーン設定空燃比に切り替えると、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比もリッチ空燃比からリーン空燃比に変化する。これに伴って、上流側空燃比センサ40の出力電流Irupは正の値になると共に、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAは増大し始める。
In time t 2, the switch the target air-fuel ratio to the weak lean set air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream
時刻t2以降において、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが徐々に増加すると、酸素吸蔵量OSAは時刻t3において最大吸蔵可能酸素量Cmaxに近づく。これに伴って、上流側排気浄化触媒20に流入した酸素の一部は、上流側排気浄化触媒20で吸蔵されずに流出し始める。これにより、図8の時刻t3以降、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnが徐々に上昇する。その結果、時刻t4において、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリーン判定空燃比に相当するリーン判定基準値Irleanに到達する。本実施形態では、下流側空燃比センサ41の出力電流がリーン判定基準値Irlean以上になると、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAを減少させるべく、空燃比補正量AFCが弱リッチ設定補正量AFCsrichに切り替えられる。
After time t 2 , when the oxygen storage amount OSA of the upstream side
時刻t4において、目標空燃比を弱リッチ設定空燃比に切り替えると、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比もリーン空燃比からリッチ空燃比に変化する。これに伴って、上流側空燃比センサ40の出力電流Irupは負の値になると共に、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAは減少し始める。時刻t4以降においては、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAは徐々に減少していく。その後は、時刻t1〜t5の操作と同様な操作が繰り返される。
When the target air-fuel ratio is switched to the slightly rich set air-fuel ratio at time t 4 , the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream side
なお、上記実施形態では、時刻t2〜t4において、空燃比補正量AFCは弱リーン設定補正量AFCsleanに維持される。しかしながら、斯かる期間において、空燃比補正量AFCは必ずしも一定に維持されている必要はなく、徐々に減少させる等、変動するように設定されてもよい。同様に、上記実施形態では、時刻t4〜t2において、空燃比補正量AFCは弱リッチ設定補正量AFCsrichに維持される。しかしながら、斯かる期間において、空燃比補正量AFCは必ずしも一定に維持されている必要はなく、徐々に増大させる等、変動するように設定されてもよい。 In the above embodiment, the air-fuel ratio correction amount AFC is maintained at the weak lean set correction amount AFCslen at times t 2 to t 4 . However, in such a period, the air-fuel ratio correction amount AFC does not necessarily have to be kept constant, and may be set so as to fluctuate, for example, gradually decrease. Similarly, in the above embodiment, the air-fuel ratio correction amount AFC is maintained at the weak rich set correction amount AFCsrich from time t 4 to t 2 . However, in such a period, the air-fuel ratio correction amount AFC does not necessarily have to be kept constant, and may be set to vary, for example, gradually increase.
或いは、図9に示したように、図t2〜t4において、空燃比補正量AFCをまずリーン設定補正量(弱リーン設定補正量AFCsleanよりも大きい正の値)に設定してもよい。そして、その後、時刻t5において、弱リーン設定補正量AFCsleanに設定するようにしてもよい。同様に、図t4〜t2において、空燃比補正量AFCをまずリッチ設定補正量AFCrich(弱リッチ設定補正量AFCsrichよりも小さい負の値)に設定してもよい。そして、その後、時刻t6において、弱リッチ設定補正量AFCsrichに設定するようにしてもよい。なお、リーン設定補正量及びリッチ設定補正量は、片側破綻制御におけるリーン設定補正量及びリッチ設定補正量とは異なる値であってもよい。 Alternatively, as shown in FIG. 9, in FIGS. T 2 to t 4 , the air-fuel ratio correction amount AFC may first be set to a lean set correction amount (a positive value larger than the weak lean set correction amount AFCslean). Thereafter, at time t 5, it may be set to slightly lean setting correction amount AFCslean. Similarly, in FIGS. T 4 to t 2 , the air-fuel ratio correction amount AFC may first be set to the rich set correction amount AFCrich (a negative value smaller than the weak rich set correction amount AFCsrich). Then, at time t 6 , the weak rich set correction amount AFCsrich may be set. Note that the lean setting correction amount and the rich setting correction amount may be different from the lean setting correction amount and the rich setting correction amount in the one-side failure control.
特に、図9に示した例では、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAがゼロよりも多い所定のリーン度合い変更基準吸蔵量Cleanに到達すると、空燃比補正量AFCがリーン設定補正量AFCleanから弱リーン設定補正量AFCsleanに切り替えられる。すなわち、目標空燃比がリーン設定空燃比から弱リーン設定空燃比に切り替えられる。同様に、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが最大吸蔵可能酸素量よりも少ないリッチ度合い変更基準吸蔵量Crichに到達すると、空燃比補正量AFCがリッチ設定補正量AFCrichから弱リッチ設定補正量AFCsrichに切り替えられる。すなわち、目標空燃比がリッチ設定空燃比から弱リッチ設定空燃比に切り替えられる。なお、リーン度合い変更基準吸蔵量及びリッチ度合い変更基準吸蔵量はそれぞれゼロ及び最大吸蔵可能酸素量からの差が所定の変更基準差αとなる吸蔵量とされる。
In particular, in the example shown in FIG. 9, when the oxygen storage amount OSA of the upstream side
図9に示したような両側破綻制御によれば、目標空燃比は、時刻t2においてリッチ空燃比からリーン空燃比に変更された直後には、理論空燃比からの差が大きなものとされる(すなわち、リーン度合いが大きいものとされる)。同様に、目標空燃比は、時刻t4においてリーン空燃比からリッチ空燃比に変更された直後には、理論空燃比からの差が大きなものとされる(すなわち、リッチ度合いが大きいものとされる)。このため、時刻t2において上流側排気浄化触媒20から流出していた未燃ガス及び時刻t4において上流側排気浄化触媒20から流出していたNOxを迅速に減少させることができる。
According to both sides collapse control as shown in FIG. 9, the target air-fuel ratio, immediately after being changed from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio in the time t 2, the is the difference between the theoretical air-fuel ratio and large (In other words, the degree of leanness is assumed to be large). Similarly, the target air-fuel ratio, immediately after being changed from the lean air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio at time t 4, the difference from the theoretical air-fuel ratio is as large (i.e., is as the degree of richness larger ). Therefore, it is possible to reduce the NOx that has been flowing from the upstream
また、図9に示した両側破綻制御によれば、時刻t5において目標空燃比が弱リーン設定空燃比に切り替えられる。このように目標空燃比の理論空燃比からの差を小さくすることにより、時刻t4において、上流側排気浄化触媒20からNOxが流出するときにもその流出量を少なく抑えることができる。加えて、図9に示した両側破綻制御によれば、時刻t6において目標空燃比が弱リッチ設定空燃比に切り替えられる。このように目標空燃比の理論空燃比からの差を小さくすることにより、時刻t2において、上流側排気浄化触媒20から未燃ガスが流出するときにもその流出量を少なく抑えることができる。
Furthermore, according to the sides collapse control shown in FIG. 9, a target air-fuel ratio is switched to the weak lean set air-fuel ratio at time t 5. By thus reducing the difference from the theoretical air-fuel ratio the target air-fuel ratio at time t 4, it can be suppressed to be small the outflow even when the NOx from the upstream
いずれにせよ、上述した両側破綻制御をまとめて表現すると、両側破綻制御では、下流側空燃比センサ41よって検出された空燃比がリッチ判定空燃比以下になったときに目標空燃比をリーン空燃比に切り替えると共に、下流側空燃比センサ41によって検出された空燃比がリーン判定空燃比以上になったときに目標空燃比をリッチ空燃比に切り替えているといえる。
In any case, when the above-described both-side failure control is expressed collectively, in the both-side failure control, when the air-fuel ratio detected by the downstream air-
<両制御の切替>
ところで、排気浄化触媒20、24の最大吸蔵可能酸素量は様々な要因で変化する。例えば、排気浄化触媒20、24に担持された貴金属が凝集したり剥がれ落ちたりすることにより、排気浄化触媒20、24に劣化が生じた場合には、最大吸蔵可能酸素量が減少する。また、排気浄化触媒20、24の温度が低下した場合には、吸蔵している酸素を放出しにくくなり、結果的に、最大吸蔵可能酸素量が減少することになる。加えて、排気浄化触媒20、24に担持された貴金属等の周りに排気ガス中の硫黄成分や炭化水素が吸蔵されることにより、排気浄化触媒20、24が硫黄被毒やHC被毒された場合にも、最大吸蔵可能酸素量が減少する。
<Switching between both controls>
By the way, the maximum storable oxygen amount of the
このように上流側排気浄化触媒20の劣化が進んだり、その温度が低下したりすると、最大吸蔵可能酸素量は片側破綻制御における切替基準吸蔵量未満にまで減少する場合がある。このように、最大吸蔵可能酸素量が切替基準吸蔵量未満にまで減少すると、目標空燃比がリーン空燃比に設定されている際に上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量は切替基準吸蔵量に到達する前に最大吸蔵可能酸素量に到達することになる。このため、片側破綻制御の実行中には、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量は最大吸蔵可能酸素量に到達しているにもかかわらず、目標空燃比がリーン空燃比に設定されたままになる。この結果、上流側排気浄化触媒20からは酸素及びNOxを含んだ排気ガスが流出することになる。
Thus, when the deterioration of the upstream side
そこで、本実施形態では、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量に基づいて、片側破綻制御と両側破綻制御との切替を行うようにしている。特に、本実施形態では、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量が切替基準吸蔵量よりも少なくなった場合に、片側破綻制御から両側破綻制御への切替を行う。逆に、最大吸蔵可能酸素量が切替基準吸蔵量よりも多くなった場合に、両側破綻制御から片側破綻制御への切替を行う。
Therefore, in the present embodiment, switching between one-side failure control and both-side failure control is performed based on the maximum storable oxygen amount of the upstream side
図10は、本実施形態における片側破綻制御から両側破綻制御への切替の様子を示すタイムチャートである。図10の時刻t1〜t4では、図6に示した片側破綻制御と同様な制御が行われている。したがって、空燃比補正量AFCをリッチ設定補正量AFCrichとした状態で、時刻t1において出力電流Irdwnがリッチ判定基準値Irrichに到達すると、空燃比補正量AFCがリーン設定補正量AFCleanに切り替えられる。したがって、目標空燃比がリッチ設定空燃比からリーン設定空燃比に切り替えられる。その後、時刻t2において、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが増大して、切替基準吸蔵量Crefに到達すると、空燃比補正量AFCがリッチ設定補正量AFCrichに切り替えられる。したがって、目標空燃比がリーン設定空燃比からリッチ設定空燃比に切り替えられる。その後、時刻t3及びt4では、時刻t1及びt2と同様な操作が繰り返される。
FIG. 10 is a time chart showing a state of switching from one-side failure control to both-side failure control in the present embodiment. At times t 1 to t 4 in FIG. 10, the same control as the one-side failure control shown in FIG. 6 is performed. Accordingly, the air-fuel ratio correction quantity AFC while the rich set correction amount AFCrich, output current Irdwn at time t 1 reaches a rich determination reference value Irrich, air-fuel ratio correction quantity AFC is switched to the lean set correction amount AFClean. Therefore, the target air-fuel ratio is switched from the rich set air-fuel ratio to the lean set air-fuel ratio. Thereafter, when the oxygen storage amount OSA of the upstream side
図10の波線の左側は、上流側排気浄化触媒20の劣化等により、その最大吸蔵可能酸素量Cmaxが切替基準吸蔵量Crefよりも少なくなった場合を示している。図10に示した例では、時刻t5においても、時刻t1及びt3と同様に、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリッチ判定基準値Irrich以下となる。このため、空燃比補正量AFCがリーン設定補正量AFCleanに切り替えられる。
The left side of the wavy line in FIG. 10 shows a case where the maximum storable oxygen amount Cmax is smaller than the switching reference storage amount Cref due to deterioration of the upstream side
ところが、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量Cmaxが切替基準吸蔵量Crefよりも少なくなっていると、その酸素吸蔵量OSAは切替基準吸蔵量Crefに到達する前に最大吸蔵可能酸素量Cmaxに到達する。このため、上流側排気浄化触媒20はそれ以上排気ガス中の酸素を吸蔵することができなくなり、上流側排気浄化触媒20からは酸素及びNOxを含んだ排気ガスが流出する。このため、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnは時刻t6において、リーン判定基準値Irlean以上となる。
However, when the maximum storable oxygen amount Cmax of the upstream side
このように、酸素吸蔵量OSAが切替基準吸蔵量Crefに到達する前に、出力電流Irdwnがリーン判定基準値Irlean以上になることは、最大吸蔵可能酸素量Cmaxが切替基準吸蔵量Crefよりも少なくなったことを意味する。そこで、本実施形態では、時刻t6において、片側破綻制御から両側破綻制御への切替が行われる。このため、時刻t6以降においては、図8に示した両側破綻制御と同様な制御が行われる。 Thus, before the oxygen storage amount OSA reaches the switching reference storage amount Cref, the output current Irdwn becomes equal to or greater than the lean determination reference value Irlean. The maximum storable oxygen amount Cmax is smaller than the switching reference storage amount Cref. Means that Therefore, in this embodiment, at time t 6, the switching from one bankruptcy control on both sides collapse control is performed. Thus, at time t 6 after, both sides collapse control similar control shown in FIG. 8 is performed.
両側破綻制御においては、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリーン判定基準値Irlean以上になったときには、空燃比補正量AFCが弱リッチ設定補正量AFCrichへと切り替えられる。このため、図10に示した例では、時刻t6において、空燃比補正量AFCが弱リッチ設定補正量AFCrichへと切り替えられる。
In the both-side failure control, when the output current Irdwn of the downstream air-
時刻t6以降は、両側破綻制御が行われる。このため、時刻t7において、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリッチ判定基準値Irrich以下になると、空燃比補正量AFCが弱リーン設定補正量AFCsleanに切り替えられる。したがって、目標空燃比が弱リッチ設定空燃比から弱リーン設定空燃比に切り替えられる。その後、時刻t8において、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリーン判定基準値Irlean以上になると、空燃比補正量AFCが弱リッチ設定補正量AFCrichに切り替えられる。したがって、目標空燃比が弱リーン設定空燃比から弱リッチ設定空燃比に切り替えられる。その後、時刻t9及びt10では、時刻t7及び時刻t8と同様な操作が繰り返される。
Time t 6 or later, both sides bankruptcy control is performed. Thus, at time t 7, the output current Irdwn of the downstream air-
このように、本実施形態では、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量が切替基準吸蔵量よりも少なくなった場合に、片側破綻制御から両側破綻制御への切替が行われる。これにより、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量が減少したときには、目標空燃比をリーン空燃比からリッチ空燃比に切り替えるタイミングは、酸素吸蔵量ではなく下流側空燃比センサ41の出力電流に基づいて決定されることになる。この結果、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量が最大吸蔵可能酸素量に到達している状態で目標空燃比がリーン空燃比に設定されたままになることが防止される。このため、上流側排気浄化触媒20からNOxが流出することが抑制される。
Thus, in the present embodiment, when the maximum storable oxygen amount of the upstream side
なお、上記実施形態では、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量が切替基準吸蔵量よりも少なくなった場合を示している。しかしながら、例えば、上流側排気浄化触媒20の吸蔵されていた硫黄成分が放出された場合等には、最大吸蔵可能酸素量が増大することになる。このような場合には、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量が切替基準吸蔵量よりも多くなった場合には、両側破綻制御から片側破綻制御への切替を行うようにしてもよい。
In the above embodiment, the case where the maximum storable oxygen amount of the upstream side
図11は、本実施形態における両側破綻制御から片側破綻制御への切替の様子を示すタイムチャートである。特に、図11に示した例では、上流側排気浄化触媒20の温度上昇と共に、その最大吸蔵可能酸素量Cmaxが増大していく状態を示している。図11の時刻t1〜t2では、図8に示した両側破綻制御と同様な制御が行われている。したがって、空燃比補正量AFCを弱リーン設定補正量AFCsleanとした状態で、時刻t1において出力電流Irdwnがリーン判定基準値Irleanに到達すると、空燃比補正量AFCが弱リッチ設定補正量AFCsrichに切り替えられる。したがって、目標空燃比が弱リーン設定空燃比から弱リッチ設定空燃比に切り替えられる。なお、時刻t1における酸素吸蔵量OSAは、切替基準吸蔵量Crefよりも少ないものとなっている。したがって、このことから、最大吸蔵可能酸素量Cmaxは切替基準吸蔵量Crefよりも少ないものとなっていることがわかる。
FIG. 11 is a time chart showing a state of switching from the both-side failure control to the one-side failure control in the present embodiment. In particular, the example shown in FIG. 11 shows a state where the maximum storable oxygen amount Cmax increases as the temperature of the upstream side
その後、時刻t2において、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリッチ判定基準値Irrichに到達すると、空燃比補正量AFCが弱リーン設定補正量AFCsleanに切り替えられる。したがって、目標空燃比が弱リッチ設定空燃比から弱リーン設定空燃比に切り替えられる。
Then, at time t 2, the output current Irdwn of the downstream air-
図11に示した例では、時間経過に従って上流側排気浄化触媒20の温度が上昇している。このため、最大吸蔵可能酸素量Cmaxは時間経過に従って増大している。この結果、図11に示した例では、時刻t3において、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが切替基準吸蔵量Crefに到達しても、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnはリーン判定基準値Irleanよりも小さいままとなっている。これは、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量Cmaxが切替基準吸蔵量Crefよりも多くなったことを意味する。そこで、本実施形態では、時刻t3において、両側破綻制御から片側破綻制御への切替が行われる。このため、時刻t3以降においては、図6に示した片側破綻制御と同様な制御が行われる。
In the example shown in FIG. 11, the temperature of the upstream side
片側破綻制御においては、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが切替基準吸蔵量Cref以上になったときには、空燃比補正量AFCがリッチ設定補正量AFCrichへと切り替えられる。このため、図11に示した例では、時刻t3において、空燃比補正量AFCがリッチ設定補正量AFCrichへと切り替えられる。
In the one-side failure control, when the oxygen storage amount OSA of the upstream side
時刻t3以降は、片側破綻制御が行われる。このため、時刻t4において、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリッチ判定基準値Irrich以下になると、空燃比補正量AFCがリーン設定補正量AFCleanに切り替えられる。したがって、目標空燃比がリッチ設定空燃比からリーン設定空燃比に切り替えられる。その後、時刻t5において、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量OSAが切替基準吸蔵量Cref以上になると、空燃比補正量AFCがリッチ設定補正量AFCrichに切り替えられる。したがって、目標空燃比がリーン設定空燃比からリッチ設定空燃比に切り替えられる。その後、時刻t6及びt7では、時刻t4及び時刻t5と同様な操作が繰り返される。
Time t 3 or later, one side collapse control is performed. For this reason, when the output current Irdwn of the downstream air-
ここで、片側破綻制御ではその制御中に上流側排気浄化触媒20からNOxが流出しないのに対して、両側破綻制御ではその制御中に一時的に少量のNOxが流出する。したがって、排気エミッションの観点からは、両側破綻制御を行うよりも片側破綻制御を行う方が好ましい。これに対して、本実施形態では、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量が切替基準吸蔵量よりも多くなった場合に、両側破綻制御から片側破綻制御への切替が行われる。したがって、片側破綻制御を実行しても排気エミッションの悪化が生じない状況下においては、できるだけ片側破綻制御が実行されるようになる。このため、上流側排気浄化触媒20からNOxが流出することが抑制される。
Here, in the one-side failure control, NOx does not flow out from the upstream side
なお、上記実施形態では、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量OSAが切替基準吸蔵量Cref以下になったときには片側破綻制御から両側破綻制御への切替を行っている。しかしながら、切替基準吸蔵量とは異なる下限吸蔵量以下になったときに片側破綻制御から両側破綻制御への切替を行ってもよい。この場合には、片側破綻制御中に、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量Cmaxを推定するための最大吸蔵量推定制御が行われる。この最大吸蔵量推定制御によって推定された最大吸蔵可能酸素量Cmaxが下限吸蔵量以下になったときに、片側破綻制御から両側破綻制御への切替が行われる。なお、下限吸蔵量は、切替基準吸蔵量よりも多いことが好ましい。
In the above embodiment, when the maximum storable oxygen amount OSA of the upstream side
また、上述した最大吸蔵量推定制御としては、下流側空燃比センサ41の出力電流がリッチ判定基準値に達するまで目標空燃比をリッチ空燃比にすると共に、その後、出力電流がリーン判定基準値に達するまで目標空燃比をリーン空燃比にする制御、或いはその逆の制御が挙げられる。斯かる制御を行うことで、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量がゼロから最大吸蔵可能酸素量に変化するまで、または最大吸蔵可能酸素量からゼロに変化するまでに、上流側排気浄化触媒20に流入した酸素量又は未燃ガス量を算出することができる。これにより、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量が推定される。
Further, as the above-described maximum occlusion amount estimation control, the target air-fuel ratio is set to the rich air-fuel ratio until the output current of the downstream air-
また、図10に示した例では、片側破綻制御の実行中に、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnが1回リーン判定基準値を超えると、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量Cmaxが切替基準吸蔵量Cref以下に低下したと判断される。その結果、出力電流Irdwnが1回リーン判定基準値を超えると、片側破綻制御から両側破綻制御への切替が行われる。しかしながら、実際には、下流側空燃比センサ41におけるノイズにより出力電流Irdwnがリーン判定基準値以上になっている可能性がある。そこで、片側破綻制御の実行中に、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnが予め定められた複数回以上になったときに、片側破綻制御から両側破綻制御への切替を行うようにしてもよい。
In the example shown in FIG. 10, when the output current Irdwn of the downstream air-
<具体的な制御の説明>
次に、図12及び図13を参照して、上記実施形態における制御装置について具体的に説明する。本実施形態における制御装置は、機能ブロック図である図12に示したように、A1〜A9の各機能ブロックを含んで構成されている。以下、図12を参照しながら各機能ブロックについて説明する。これら各機能ブロックA1〜A9における操作は、基本的にECU31において実行される。
<Description of specific control>
Next, with reference to FIG. 12 and FIG. 13, the control apparatus in the said embodiment is demonstrated concretely. As shown in FIG. 12 which is a functional block diagram, the control device in the present embodiment is configured to include each functional block of A1 to A9. Hereinafter, each functional block will be described with reference to FIG. Operations in these functional blocks A1 to A9 are basically executed in the
<燃料噴射量の算出>
まず、燃料噴射量の算出について説明する。燃料噴射量の算出に当たっては、筒内吸入空気量算出手段A1、基本燃料噴射量算出手段A2、及び燃料噴射量算出手段A3が用いられる。
<Calculation of fuel injection amount>
First, calculation of the fuel injection amount will be described. In calculating the fuel injection amount, in-cylinder intake air amount calculation means A1, basic fuel injection amount calculation means A2, and fuel injection amount calculation means A3 are used.
筒内吸入空気量算出手段A1は、吸入空気流量Gaと、機関回転数NEと、ECU31のROM34に記憶されたマップ又は計算式とに基づいて、各気筒への吸入空気量Mcを算出する。吸入空気流量Gaはエアフロメータ39によって計測され、機関回転数NEはクランク角センサ44の出力に基づいて算出される。
The in-cylinder intake air amount calculation means A1 calculates the intake air amount Mc to each cylinder based on the intake air flow rate Ga, the engine speed NE, and a map or calculation formula stored in the
基本燃料噴射量算出手段A2は、筒内吸入空気量算出手段A1によって算出された筒内吸入空気量Mcを、目標空燃比AFTで除算することにより、基本燃料噴射量Qbaseを算出する(Qbase=Mc/AFT)。目標空燃比AFTは、後述する目標空燃比設定手段A6によって算出される。 The basic fuel injection amount calculation means A2 calculates the basic fuel injection amount Qbase by dividing the in-cylinder intake air amount Mc calculated by the in-cylinder intake air amount calculation means A1 by the target air-fuel ratio AFT (Qbase = Mc / AFT). The target air-fuel ratio AFT is calculated by target air-fuel ratio setting means A6 described later.
燃料噴射量算出手段A3は、基本燃料噴射量算出手段A2によって算出された基本燃料噴射量Qbaseに、後述するF/B補正量DQiを加えることで燃料噴射量Qiを算出する(Qi=Qbase+DQi)。このようにして算出された燃料噴射量Qiの燃料が燃料噴射弁11から噴射されるように、燃料噴射弁11に対して噴射指示が行われる。
The fuel injection amount calculation means A3 calculates the fuel injection amount Qi by adding an F / B correction amount DQi described later to the basic fuel injection amount Qbase calculated by the basic fuel injection amount calculation means A2 (Qi = Qbase + DQi). . An injection instruction is issued to the
<目標空燃比の算出>
次に、目標空燃比の算出について説明する。目標空燃比の算出に当たっては、酸素吸蔵量算出手段A4、目標空燃比補正量算出手段A5、及び目標空燃比設定手段A6が用いられる。
<Calculation of target air-fuel ratio>
Next, calculation of the target air-fuel ratio will be described. In calculating the target air-fuel ratio, oxygen storage amount calculation means A4, target air-fuel ratio correction amount calculation means A5, and target air-fuel ratio setting means A6 are used.
酸素吸蔵量算出手段A4は、燃料噴射量算出手段A3によって算出された燃料噴射量Qi及び上流側空燃比センサ40の出力電流Irupに基づいて上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量の推定値OSAestを算出する。例えば、酸素吸蔵量算出手段A4は、上流側空燃比センサ40の出力電流Irupに対応する空燃比と理論空燃比との差分に燃料噴射量Qiを乗算すると共に、求めた値を積算することによって酸素吸蔵量の推定値OSAestを算出する。
The oxygen storage amount calculation means A4 is an estimated value OSAest of the oxygen storage amount of the upstream side
目標空燃比補正量算出手段A5では、酸素吸蔵量算出手段A4によって算出された酸素吸蔵量の推定値OSAestと、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnとに基づいて、目標空燃比の空燃比補正量AFCが算出される。具体的には、図13に示したフローチャートに基づいて空燃比補正量AFCが算出される。
In the target air-fuel ratio correction amount calculation means A5, the air-fuel ratio of the target air-fuel ratio is calculated based on the estimated value OSAest of the oxygen storage amount calculated by the oxygen storage amount calculation means A4 and the output current Irdwn of the downstream air-
目標空燃比設定手段A6は、基準となる空燃比、本実施形態では理論空燃比AFRに、目標空燃比補正量算出手段A5で算出された空燃比補正量AFCを加算することで、目標空燃比AFTを算出する。このようにして算出された目標空燃比AFTは、基本燃料噴射量算出手段A2及び後述する空燃比偏差算出手段A8に入力される。 The target air-fuel ratio setting means A6 adds the air-fuel ratio correction amount AFC calculated by the target air-fuel ratio correction amount calculation means A5 to the reference air-fuel ratio, in this embodiment, the theoretical air-fuel ratio AFR, so that the target air-fuel ratio is set. AFT is calculated. The target air-fuel ratio AFT calculated in this way is input to the basic fuel injection amount calculating means A2 and an air-fuel ratio deviation calculating means A8 described later.
<F/B補正量の算出>
次に、上流側空燃比センサ40の出力電流Irupに基づいたF/B補正量の算出について説明する。F/B補正量の算出に当たっては、数値変換手段A7、空燃比偏差算出手段A8、F/B補正量算出手段A9が用いられる。
<Calculation of F / B correction amount>
Next, calculation of the F / B correction amount based on the output current Irup of the upstream air-
数値変換手段A7は、上流側空燃比センサ40の出力電流Irupと、空燃比センサ40の出力電流Irupと空燃比との関係を規定したマップ又は計算式(例えば、図5に示したようなマップ)とに基づいて、上流側排気空燃比AFupを算出する。したがって、上流側排気空燃比AFupは、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比に相当する。
The numerical value conversion means A7 is a map or calculation formula that defines the relationship between the output current Irup of the upstream air-
空燃比偏差算出手段A8は、数値変換手段A7によって求められた上流側排気空燃比AFupから目標空燃比設定手段A6によって算出された目標空燃比AFTを減算することによって空燃比偏差DAFを算出する(DAF=AFup−AFT)。この空燃比偏差DAFは、目標空燃比AFTに対する燃料供給量の過不足を表す値である。 The air-fuel ratio deviation calculating means A8 calculates the air-fuel ratio deviation DAF by subtracting the target air-fuel ratio AFT calculated by the target air-fuel ratio setting means A6 from the upstream side exhaust air-fuel ratio AFup obtained by the numerical value converting means A7 ( DAF = AFup-AFT). This air-fuel ratio deviation DAF is a value that represents the excess or deficiency of the fuel supply amount with respect to the target air-fuel ratio AFT.
F/B補正量算出手段A9は、空燃比偏差算出手段A8によって算出された空燃比偏差DAFを、比例・積分・微分処理(PID処理)することで、下記式(1)に基づいて燃料供給量の過不足を補償するためのF/B補正量DFiを算出する。このようにして算出されたF/B補正量DFiは、燃料噴射量算出手段A3に入力される。
DFi=Kp・DAF+Ki・SDAF+Kd・DDAF …(1)
The F / B correction amount calculating means A9 supplies fuel based on the following equation (1) by subjecting the air-fuel ratio deviation DAF calculated by the air-fuel ratio deviation calculating means A8 to proportional / integral / derivative processing (PID processing). An F / B correction amount DFi for compensating for the excess or deficiency of the amount is calculated. The F / B correction amount DFi calculated in this way is input to the fuel injection amount calculation means A3.
DFi = Kp / DAF + Ki / SDAF + Kd / DDAF (1)
なお、上記式(1)において、Kpは予め設定された比例ゲイン(比例定数)、Kiは予め設定された積分ゲイン(積分定数)、Kdは予め設定された微分ゲイン(微分定数)である。また、DDAFは、空燃比偏差DAFの時間微分値であり、今回更新された空燃比偏差DAFと前回更新されていた空燃比偏差DAFとの偏差を更新間隔に対応する時間で除算することで算出される。また、SDAFは、空燃比偏差DAFの時間積分値であり、この時間積分値DDAFは前回更新された時間積分値DDAFに今回更新された空燃比偏差DAFを加算することで算出される(SDAF=DDAF+DAF)。 In the above equation (1), Kp is a preset proportional gain (proportional constant), Ki is a preset integral gain (integral constant), and Kd is a preset differential gain (differential constant). DDAF is a time differential value of the air-fuel ratio deviation DAF, and is calculated by dividing the deviation between the air-fuel ratio deviation DAF updated this time and the air-fuel ratio deviation DAF updated last time by the time corresponding to the update interval. Is done. SDAF is a time integrated value of the air-fuel ratio deviation DAF, and this time integrated value DDAF is calculated by adding the currently updated air-fuel ratio deviation DAF to the previously updated time integrated value DDAF (SDAF = DDAF + DAF).
なお、上記実施形態では、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比を上流側空燃比センサ40によって検出している。しかしながら、上流側排気浄化触媒20に流入する排気ガスの空燃比の検出精度は必ずしも高い必要はないことから、例えば、燃料噴射弁11からの燃料噴射量及びエアフロメータ39の出力に基づいてこの排気ガスの空燃比を推定するようにしてもよい。
In the above embodiment, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream side
図13は、空燃比補正量の設定制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図13に示したフローチャートは一定時間間隔の割り込みによって行われる。 FIG. 13 is a flowchart showing a control routine for setting control of the air-fuel ratio correction amount. The flowchart shown in FIG. 13 is performed by interruption at regular time intervals.
図13に示したように、まず、ステップS11では、空燃比補正量AFCの設定条件が成立しているか否かが判定される。空燃比補正量の設定条件が成立している場合とは、例えば燃料カット制御中ではないこと等が挙げられる。ステップS11において空燃比補正量の算出条件が成立していると判定された場合には、ステップS12へと進む。ステップS12では、両側フラグFRが0であるか否かが判定される。両側フラグFRは、両側破綻制御が実行されているときには1にセットされ、片側破綻制御が実行されているときには0にセットされるフラグである。片側破綻制御が実行されているときには、ステップS12からステップS13へと進む。 As shown in FIG. 13, first, in step S11, it is determined whether or not a setting condition for the air-fuel ratio correction amount AFC is satisfied. The case where the setting condition of the air-fuel ratio correction amount is satisfied includes, for example, that fuel cut control is not being performed. If it is determined in step S11 that the air-fuel ratio correction amount calculation condition is satisfied, the process proceeds to step S12. In step S12, it is determined whether or not the both-side flag FR is 0. The double-sided flag FR is a flag that is set to 1 when the double-side failure control is being executed, and is set to 0 when the one-side failure control is being executed. When the one-side failure control is being executed, the process proceeds from step S12 to step S13.
ステップS13では、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量Cmaxが切替基準吸蔵量Crefよりも多いか否かが判定される。具体的には、例えば、片側破綻制御の実行中に下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリーン判定基準値Irlean以上となったときに、最大吸蔵可能酸素量Cmaxが切替基準吸蔵量Crefよりも多いと判定される。ステップS13において、最大吸蔵可能酸素量Cmaxが切替基準吸蔵量Crefよりも多いと判定された場合には、ステップS14へと進み、片側破綻制御が継続される。片側破綻制御では、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリッチ判定基準値Irrich以下になると空燃比補正量AFCがリーン設定補正量に切り替えられる。その後、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量が切替基準吸蔵量Crefに達すると、空燃比補正量AFCがリッチ設定補正量に切り替えられ。片側破綻制御では、このような空燃比補正量AFCの設定操作が繰り返し行われる。
In step S13, it is determined whether or not the maximum storable oxygen amount Cmax of the upstream side
一方、ステップS13において、最大吸蔵可能酸素量Cmaxが切替基準吸蔵量Cref以下であると判定された場合には、ステップS15へと進む。ステップS15では、両側フラグFRが1にセットされ、ステップS16へと進む。ステップS16では、片側破綻制御から両側破綻制御への切替が行われる。両側破綻制御では、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリッチ判定基準値Irrich以下になると空燃比補正量AFCがリーン設定補正量に切り替えられる。その後、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリーン判定基準値Irlean以上になると空燃比補正量AFCがリッチ設定補正量に切り替えられる。両側破綻制御では、このような空燃比補正量AFCの設定操作が繰り返し行われる。
On the other hand, when it is determined in step S13 that the maximum storable oxygen amount Cmax is equal to or less than the switching reference storage amount Cref, the process proceeds to step S15. In step S15, the both-side flag FR is set to 1, and the process proceeds to step S16. In step S16, switching from one-side failure control to both-side failure control is performed. In the both-side failure control, the air-fuel ratio correction amount AFC is switched to the lean set correction amount when the output current Irdwn of the downstream air-
ステップS15において、両側フラグFRが1にセットされると、次の制御ルーチンでは、ステップS12からステップS17へと進む。ステップS17では、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量Cmaxが切替基準吸蔵量Crefよりも少ないか否かが判定される。ステップS17において、最大吸蔵可能酸素量Cmaxが切替基準吸蔵量Crefよりも少ないと判定された場合には、ステップS18へと進み、両側破綻制御が継続される。一方、ステップS17において、最大吸蔵可能酸素量Cmaxが切替基準吸蔵量Cref以上であると判定された場合には、ステップS19へと進む。ステップS19では、両側フラグFRが0にセットされ、ステップS20へと進む。ステップS20では、両側破綻制御から片側破綻制御への切替が行われる。
In step S15, when the both-side flag FR is set to 1, in the next control routine, the process proceeds from step S12 to step S17. In step S17, it is determined whether or not the maximum storable oxygen amount Cmax of the upstream side
<第二実施形態>
次に、図14及び図15を参照して、本発明の第二実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。第二実施形態の制御装置の構成及び制御は基本的に第一実施形態の制御装置の構成及び制御と同様である。しかしながら、第一実施形態の制御装置では、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量に基づいて制御の切替を行っているのに対して、本実施形態の制御装置では、上流側排気浄化触媒20の触媒温度に基づいて制御の切替を行うようにしている。
<Second embodiment>
Next, a control device for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The configuration and control of the control device of the second embodiment are basically the same as the configuration and control of the control device of the first embodiment. However, in the control device of the first embodiment, the control is switched based on the maximum storable oxygen amount of the upstream side
ところで、上述したように上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量は、その触媒温度に応じて変化する。上流側排気浄化触媒20の温度が低下すると、上流側排気浄化触媒20から吸蔵されている酸素が放出されにくくなり、結果的に、最大吸蔵可能酸素量が減少する。換言すると、上流側排気浄化触媒20の温度が或る一定温度以下になると、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量も或る一定の下限吸蔵量(例えば、切替基準吸蔵量)以下になっているといえる。そこで、本実施形態では、上流側排気浄化触媒20の温度が予め定められた下限温度以下になったときには片側破綻制御から両側破綻制御への切替を行うようにしている。
Incidentally, as described above, the maximum storable oxygen amount of the upstream side
図14は、本実施形態における片側破綻制御から両側破綻制御への切替の様子を示すタイムチャートである。図14の時刻t1〜t6では、図6に示した片側破綻制御と同様な制御が行われている。したがって、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリッチ判定基準値Irrichに到達した時刻t1、t3及びt5においては、空燃比補正量AFCがリーン設定補正量AFCleanに切り替えられる。一方、上流側排気浄化触媒20の酸素吸蔵量が切替基準吸蔵量Crefに到達した時刻t2、t4及びt6においては、空燃比補正量AFCがリッチ設定補正量AFCrichに切り替えられる。
FIG. 14 is a time chart showing a state of switching from one-side failure control to both-side failure control in the present embodiment. At times t 1 to t 6 in FIG. 14, the same control as the one-side failure control shown in FIG. 6 is performed. Therefore, the air-fuel ratio correction amount AFC is switched to the lean set correction amount AFClean at times t 1 , t 3, and t 5 when the output current Irdwn of the downstream side air-
一方、図14に示した例では、時刻t4以降、上流側排気浄化触媒20の温度が徐々に低下している。これに伴って、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量も徐々に低下している。このように上流側排気浄化触媒20の温度が低下していくと、この温度は時刻t7において下限温度Treflowに到達する。このとき、図14に示した例では上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量も下限吸蔵量(切替基準吸蔵量)に到達している。なお、図14に示した例では、時刻t7において、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリッチ判定基準値Irrichに到達している。
Meanwhile, in the example shown in FIG. 14, the time t 4 later, the temperature of the upstream
本実施形態では、このように上流側排気浄化触媒20の温度が下限温度Tref以下になると、片側破綻制御から両側破綻制御への切替が行われる。このため、時刻t7以降においては、図8に示した両側破綻制御と同様な制御が行われる。両側破綻制御においては、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnリッチ判定基準値Irrich以下になったときには、空燃比補正量AFCが弱リーン設定補正量AFCsleanへと切り替えられる。このため、図14に示した例では、時刻t7において、空燃比補正量AFCが弱リーン設定補正量AFCsleanへと切り替えられる。
In the present embodiment, when the temperature of the upstream side
時刻t7以降は、両側破綻制御が行われる。このため、時刻t8において、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリーン判定基準値Irlean以上になると、空燃比補正量AFCが弱リッチ設定補正量AFCsrichに切り替えられる。その後、時刻t9において、下流側空燃比センサ41の出力電流Irdwnがリッチ判定基準値Irrich以下になると、空燃比補正量AFCが弱リーン設定補正量AFCsleanに切り替えられる。
Time t 7 or later, both sides bankruptcy control is performed. Thus, at time t 8, the output current Irdwn of the downstream air-
このように、本実施形態では、上流側排気浄化触媒20の温度が下限温度以下になった場合に、片側破綻制御から両側破綻制御への切替が行われる。これにより、上流側排気浄化触媒20の温度低下に伴って最大吸蔵可能酸素量が低下している場合でも、上流側排気浄化触媒20からのNOxの流出を抑制することができる。
Thus, in the present embodiment, when the temperature of the upstream side
なお、上記実施形態では、片側破綻制御から両側破綻制御への切替タイミングとなる下限温度は、予め定められた一定値とされている。しかしながら、上流側排気浄化触媒20の劣化度合い等に応じて最大吸蔵可能酸素量が切替基準吸蔵量を下回る温度も変化する。したがって、下限温度は、上流側排気浄化触媒20の劣化度合い、上流側排気浄化触媒20の使用開始からの経過時間又は積算流通排気ガス量等、上流側排気浄化触媒20に関するパラメータに応じて変化する値であってもよい。また、上記実施形態では、下限温度は、最大吸蔵可能酸素量が切替基準吸蔵量になるような温度として設定されている。しかしながら、下限温度は必ずしもこのような温度として設定される必要はなく、最大吸蔵可能酸素量が切替基準吸蔵量よりも多い所定値になるような温度として設定してもよい。
In the above embodiment, the lower limit temperature that is the switching timing from the one-side failure control to the both-side failure control is a predetermined constant value. However, the temperature at which the maximum storable oxygen amount falls below the switching reference storage amount also changes according to the degree of deterioration of the upstream side
加えて、上述した例では、上流側排気浄化触媒20の温度が下限温度以下に低下した場合には、片側破綻制御から両側破綻制御への切替を行っている。これと同様に、上流側排気浄化触媒20の温度が上限温度以上に上昇した場合には、両側破綻制御から片側破綻制御への切替を行ってもよい。これにより、片側破綻制御を実行しても排気エミッションの悪化が生じない状況下においてはできるだけ片側破綻制御が実行されるようになる。このため、上流側排気浄化触媒20からNOxが流出することが抑制される。なお、上限温度は、上述した下限温度と同様に設定され、下限温度と同一の温度であってもよいし、下限温度よりも高い温度であってもよい。
In addition, in the above-described example, when the temperature of the upstream side
図15は、本実施形態における空燃比補正量の設定制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図15に示したフローチャートは一定時間間隔の割り込みによって行われる。また、図15のステップS31〜S40は、ステップS33、S37を除いて、図13のステップS11〜S20と同様であるため、説明を省略する。 FIG. 15 is a flowchart showing a control routine for setting control of the air-fuel ratio correction amount in the present embodiment. The flowchart shown in FIG. 15 is performed by interruption at regular time intervals. Further, Steps S31 to S40 in FIG. 15 are the same as Steps S11 to S20 in FIG. 13 except for Steps S33 and S37, and thus description thereof is omitted.
図15のステップS33では、上流側排気浄化触媒20の温度を検出する温度センサ(図示せず)によって検出された上流側排気浄化触媒20の温度Tが下限温度Treflowよりも高いか否かが判定される。ステップS33において、上流側排気浄化触媒20の温度Tが下限温度Treflowよりも高いと判定された場合には、ステップS34へと進み、片側破綻制御が継続される。一方、ステップS33において、上流側排気浄化触媒20の温度Tが下限温度Treflow以下であると判定された場合には、ステップS35へと進む。ステップS35では、両側フラグFRが1にセットされ、次いでステップS36では、片側破綻制御から両側破綻制御への切替が行われる。
In step S33 of FIG. 15, it is determined whether or not the temperature T of the upstream side
また、図15のステップS37では、上流側排気浄化触媒20の温度Tが上限温度Trefhighよりも低いか否かが判定される。ステップS37において、上流側排気浄化触媒20の温度Tが上限温度Trefhighよりも低いと判定された場合には、ステップS38へと進み、両側破綻制御が継続される。一方、ステップS37において、上流側排気浄化触媒20の温度Tが上限温度Trefhigh以上であると判定された場合には、ステップS39へと進む。ステップS39では、両側フラグFRが0にセットされ、次いでステップS40では、両側破綻制御から片側破綻制御への切替が行われる。
Further, in step S37 in FIG. 15, it is determined whether or not the temperature T of the upstream side
次に、第二実施形態の変更例について説明する。上記第二実施形態では、上流側排気浄化触媒20の温度に基づいて、片側破綻制御と両側破綻制御との切替タイミングを決定している。ここで、上流側排気浄化触媒20の温度は、内燃機関のアイドル運転の時間や、内燃機関の冷間始動からの経過時間や積算空気量等に応じて変化する。そこで、本変形例では、これらパラメータに基づいて片側破綻制御と両側破綻制御との切替タイミングを決定するようにしている。
Next, a modified example of the second embodiment will be described. In the second embodiment, the switching timing between the one-side failure control and the both-side failure control is determined based on the temperature of the upstream side
内燃機関のアイドル運転中は、一般に、機関本体から排出される排気ガスの温度が低い上、その流量も少ない。このため、内燃機関のアイドル運転時間が長期間に亘って続く場合には、上流側排気浄化触媒20の温度が低くなる。そこで、本変形例では、片側破綻制御実行中に内燃機関のアイドル運転の継続時間が予め定められた所定の基準継続時間以上となったときには、片側破綻制御から両側破綻制御への切替を行うこととしている。基準継続時間は、一般的に、アイドル運転を継続すると上流側排気浄化触媒20の温度が上述した下限温度以下になるような時間に設定される。なお、基準継続時間は、必ずしも予め定められた一定時間でなくてもよく、上記下限温度と同様に、上流側排気浄化触媒20の劣化度合い等に応じて変わるようにしてもよい。
During idle operation of an internal combustion engine, the temperature of exhaust gas discharged from the engine body is generally low and the flow rate is also low. For this reason, when the idle operation time of the internal combustion engine continues for a long period of time, the temperature of the upstream side
また、内燃機関の冷間始動後、上流側排気浄化触媒20の温度は徐々に上昇する。このときの上流側排気浄化触媒20の温度は、内燃機関の冷間始動後に上流側排気浄化触媒20に流入した排気ガスの積算排気ガス量が多くなるほど上昇する。すなわち、上流側排気浄化触媒20の温度は、冷間始動後に機関本体1の燃焼室5に供給された積算吸入空気量が多くなるほど上昇する。
In addition, after the cold start of the internal combustion engine, the temperature of the upstream side
そこで、本変形例では、両側破綻制御中に燃焼室5への積載吸入空気量が予め定められた所定の基準空気量以上となったときには、両側破綻制御から片側破綻制御への切替を行うこととしている。基準空気量は、一般的に、上流側排気浄化触媒20の温度が上述した上限温度以上になるような空気量に設定される。なお、基準空気量は、必ずしも予め定められた一定空気量でなくてもよく、上記上限温度と同様に、上流側排気浄化触媒20の劣化度合い等に応じて変わるようにしてもよいし、外気温等に応じて変わるようにしてもよい。
Therefore, in this modification, when the loaded intake air amount into the
<第三実施形態>
次に、本発明の第三実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。第三実施形態の制御装置の構成及び制御は基本的に第一実施形態及び第二実施形態の制御装置の構成及び制御と同様である。しかしながら、上述した実施形態の制御装置では、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量や温度等に基づいて制御の切替を行っている。これに対して、本実施形態の制御装置では、燃料カット制御後の経過時間や単位時間当たりの燃料カット制御の回数等に基づいて制御の切替を行うようにしている。
<Third embodiment>
Next, an internal combustion engine control apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described. The configuration and control of the control device of the third embodiment are basically the same as the configuration and control of the control device of the first embodiment and the second embodiment. However, in the control device of the above-described embodiment, the control is switched based on the maximum storable oxygen amount and temperature of the upstream side
ところで、上述したように、上流側排気浄化触媒20に担持された貴金属等の周りに排気ガス中の硫黄成分や炭化水素が吸蔵されると、上流側排気浄化触媒20の硫黄被毒やHC被毒を招く。このように、上流側排気浄化触媒20の硫黄被毒やHC被毒が生じると、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量が減少する。
By the way, as described above, if sulfur components or hydrocarbons in the exhaust gas are occluded around the noble metal or the like carried on the upstream side
このような上流側排気浄化触媒20の硫黄被毒やHC被毒は、一般に、燃料カット制御を行うと低減されることが知られている。ここで、燃料カット制御とは、内燃機関の作動中に燃焼室5への燃料供給を停止又は大幅に減量する制御であり、内燃機関を搭載した車両の減速中等に行われる。このような燃料カット制御を行うと、上流側排気浄化触媒20に吸蔵されている硫黄成分や炭化水素が放出されることになり、その結果、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量が増大することになる。
It is known that such sulfur poisoning and HC poisoning of the upstream side
同様に、上流側排気浄化触媒20の硫黄被毒やHC被毒は、一般に、上流側排気浄化触媒20の温度が硫黄成分や炭化水素の離脱温度以上の高温になると、低減されることが知られている。すなわち、上流側排気浄化触媒20の温度が離脱温度以上になると、上流側排気浄化触媒20に吸蔵されている硫黄成分や炭化水素が放出されることになり、その結果、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量が増大することになる。
Similarly, it is known that sulfur poisoning and HC poisoning of the upstream side
したがって、長期間に亘って燃料カット制御が行われずに内燃機関の運転が継続されている場合には、上流側排気浄化触媒20の硫黄被毒やHC被毒が進行して、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量が減少する。一方、燃料カット制御が頻繁に行われている場合及び上流側排気浄化触媒20の温度が離脱温度以上になった場合には、上流側排気浄化触媒20の硫黄被毒やHC被毒は進行せず、よって、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量は多いまま維持される。
Therefore, when the operation of the internal combustion engine is continued without performing fuel cut control for a long period of time, sulfur poisoning or HC poisoning of the upstream side
そこで、本実施形態では、片側破綻制御実行中に前回燃料カット制御が実行されてからの経過時間が予め定められた基準経過時間以上となったときには、片側破綻制御から両側破綻制御への切替を行うこととしている。基準経過時間は、新品時において上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量が切替基準吸蔵量に到達するのにかかる時間以下の時間とされる。なお、所定の基準経過時間は、必ずしも予め定められた一定時間でなくてもよく、上述した下限温度と同様に、上流側排気浄化触媒20の劣化度合い等に応じて変わるようにしてもよい。また、本実施形態では、前回燃料カット制御が実行されてからの経過時間に基づいて切替を決定しているが、硫黄被毒やHC被毒に応じて変化するパラメータであれば、他のパラメータに基づいて切替を決定してもよい。このようなパラメータとしては、例えば、前回燃料カット制御が実行されてからの積算吸入空気量等が挙げられる。
Therefore, in the present embodiment, when the elapsed time since the last fuel cut control is executed during execution of the one-side failure control is equal to or longer than a predetermined reference elapsed time, switching from the one-side failure control to the both-side failure control is performed. To do. The reference elapsed time is a time equal to or shorter than the time taken for the maximum storable oxygen amount of the upstream side
また、本実施形態では、両側破綻制御中に単位時間当たりの燃料カット制御の実行回数が予め定められた基準回数以上となったときには、両側破綻制御から片側破綻制御への切替を行うこととしている。基準回数は、新品時において上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量を切替基準吸蔵量以上に維持するのに必要な回数以上とされる。なお、所定の基準回数は、必ずしも予め定められた一定回数でなくてもよく、上述した下限温度と同様に、上流側排気浄化触媒20の劣化度合い等に応じて変わるようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, when the number of executions of the fuel cut control per unit time during the both-side failure control exceeds a predetermined reference number, the switching from the both-side failure control to the one-side failure control is performed. . The reference number of times is set to be equal to or more than the number of times necessary to maintain the maximum storable oxygen amount of the upstream side
加えて、本実施形態では、上流側排気浄化触媒20の温度を検出する温度センサ(図示せず)によって上流側排気浄化触媒20の温度が検出される。そして、両側破綻制御中に、この温度センサによって検出された触媒温度が上述した硫黄成分や炭化水素の離脱温度以上となったときには、両側破綻制御から片側破綻制御への切替を行うこととしている。
In addition, in the present embodiment, the temperature of the upstream side
このように、本実施形態では、前回燃料カット制御が実行されてからの経過時間が基準経過時間以上になった場合に、片側破綻制御から両側破綻制御への切替が行われる。これにより、上流側排気浄化触媒20の硫黄被毒及びHC被毒に伴って最大吸蔵可能酸素量が低下している場合でも、上流側排気浄化触媒20からのNOxの流出を抑制することができる。
As described above, in this embodiment, when the elapsed time since the previous fuel cut control is performed is equal to or longer than the reference elapsed time, switching from the one-side failure control to the both-side failure control is performed. Thereby, even when the maximum storable oxygen amount is reduced due to sulfur poisoning and HC poisoning of the upstream side
また、本実施形態では、単位時間当たりの燃料カット制御の実行回数が予め定められた基準回数以上となった場合、及び上流側排気浄化触媒20の温度が離脱温度以上となった場合に、両側破綻制御から片側破綻制御への切替が行われる。これにより、片側破綻制御を実行しても排気エミッションの悪化が生じない状況下においてはできるだけ片側破綻制御が実行されるようになる。
Further, in the present embodiment, when the number of executions of fuel cut control per unit time is equal to or greater than a predetermined reference number, and when the temperature of the upstream side
なお、上記第二実施形態及び第三実施形態では、上流側排気浄化触媒20の温度や前回燃料カット制御が実行されてからの経過時間等のパラメータに基づいて、制御の切替が行われている。これらパラメータは、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量とは異なる運転パラメータであってこの運転パラメータの値が変化すると最大吸蔵可能酸素量が変化する運転パラメータであるといえる。したがって、これら実施形態では、斯かる運転パラメータに基づいて制御の切替が行われているといえる。なお、斯かる運転パラメータであれば、上述したパラメータとは異なるパラメータに基づいて制御の切替を行ってもよい。
In the second embodiment and the third embodiment, control switching is performed based on parameters such as the temperature of the upstream side
また、上記第一実施形態から第三実施形態の制御装置は、互いに組み合わせて用いてもよい。このような組み合わせについて、例えば、第一実施形態の制御装置と第二実施形態の制御装置とを組み合わせた場合を例にとって説明する。この場合、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量が切替基準吸蔵量以下になった場合或いはその温度が下限温度以下になった場合に、片側破綻制御から両側破綻制御への切替が行われることになる。この場合には、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量が切替基準吸蔵量以上になり且つその温度が上限温度以上になった場合に、両側破綻制御から片側破綻制御への切替が行われることになる。
The control devices of the first to third embodiments may be used in combination with each other. Such a combination will be described by taking, for example, a case where the control device of the first embodiment and the control device of the second embodiment are combined. In this case, when the maximum storable oxygen amount of the upstream side
或いは、第一実施形態の制御装置と第二実施形態の制御装置とを組み合わせた場合には、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量が切替基準吸蔵量以下になり且つその温度が下限温度以下になった場合に、片側破綻制御から両側破綻制御への切替を行うようにしてもよい。この場合には、上流側排気浄化触媒20の最大吸蔵可能酸素量が切替基準吸蔵量以上になった場合又はその温度が上限温度以上になった場合、或いはその両方を満たした場合に、両側破綻制御から片側破綻制御への切替が行われることになる。
Alternatively, when the control device of the first embodiment and the control device of the second embodiment are combined, the maximum storable oxygen amount of the upstream side
1 機関本体
5 燃焼室
7 吸気ポート
9 排気ポート
19 排気マニホルド
20 上流側排気浄化触媒
24 下流側排気浄化触媒
31 ECU
40 上流側空燃比センサ
41 下流側空燃比センサ
DESCRIPTION OF
40 upstream air-
Claims (13)
前記目標空燃比設定手段は、片側破綻制御と、両側破綻制御とを実行可能であり、
前記片側破綻制御は、前記下流側空燃比検出装置よって検出された空燃比が理論空燃比よりもリッチなリッチ判定空燃比以下になったときに前記目標空燃比を理論空燃比よりもリーンなリーン空燃比に切り替えると共に前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量が所定の切替基準吸蔵量以上になったときに前記目標空燃比を理論空燃比よりもリッチなリッチ空燃比に切り替える制御であり、
前記両側破綻制御は、前記下流側空燃比検出装置よって検出された空燃比が前記リッチ判定空燃比以下になったときに目標空燃比をリーン空燃比に切り替えると共に前記下流側空燃比検出装置によって検出された空燃比が理論空燃比よりもリーンなリーン判定空燃比以上になったときに目標空燃比をリッチ空燃比に切り替える制御であり、
前記目標空燃比設定手段は、前記排気浄化触媒に吸蔵可能な最大吸蔵可能酸素量又は該最大吸蔵可能酸素量とは異なる運転パラメータであって該運転パラメータの値が変化すると前記最大吸蔵可能酸素量が変化する運転パラメータに基づいて、前記片側破綻制御と前記両側破綻制御との切替を行う、内燃機関の制御装置。 An exhaust purification catalyst that is disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine and can store oxygen, and an air-fuel ratio of the exhaust gas that is disposed downstream of the exhaust purification catalyst in the exhaust flow direction and flows out of the exhaust purification catalyst. A downstream air-fuel ratio detection device, inflow air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst to a target air-fuel ratio, and target air-fuel ratio setting means for setting the target air-fuel ratio In the control device for an internal combustion engine,
The target air-fuel ratio setting means can execute one-side failure control and both-side failure control,
In the one-side failure control, the target air-fuel ratio is made leaner than the stoichiometric air-fuel ratio when the air-fuel ratio detected by the downstream-side air-fuel ratio detecting device becomes equal to or less than the rich determination air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Switching to an air-fuel ratio and switching the target air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio when the oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst becomes equal to or greater than a predetermined switching reference storage amount;
The both-side failure control is performed by switching the target air-fuel ratio to a lean air-fuel ratio and detecting the downstream air-fuel ratio detection device when the air-fuel ratio detected by the downstream air-fuel ratio detection device is equal to or lower than the rich determination air-fuel ratio. Control that switches the target air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio when the air-fuel ratio that has been set becomes equal to or higher than the lean determination air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio,
The target air-fuel ratio setting means is an operating parameter different from the maximum storable oxygen amount that can be stored in the exhaust purification catalyst or the maximum storable oxygen amount, and when the value of the operating parameter changes, the maximum storable oxygen amount A control device for an internal combustion engine, which switches between the one-side failure control and the both-side failure control based on an operation parameter that changes.
前記目標空燃比設定手段は、前記片側破綻制御中に前記最大吸蔵量推定手段によって推定された最大吸蔵可能酸素量が予め定められた下限吸蔵量以下になったときには、前記片側破綻制御から前記両側破綻制御への切替を行う、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 Further comprising a maximum storage amount estimating means for estimating a maximum storable oxygen amount of the exhaust purification catalyst,
The target air-fuel ratio setting means, when the maximum storable oxygen amount estimated is equal to or less than the lower limit storage amount predetermined by the maximum storage amount estimating means during the piece-side collapse control, said from said one side collapse control The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein switching to both-side failure control is performed.
前記目標空燃比設定手段は、前記両側破綻制御中に前記最大吸蔵量推定手段によって推定された最大吸蔵可能酸素量が予め定められた上限吸蔵量以上になったときには、前記両側破綻制御から前記片側破綻制御への切替を行う、請求項1〜3のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 Further comprising a maximum storage amount estimating means for estimating a maximum storable oxygen amount of the exhaust purification catalyst,
The target air-fuel ratio setting means, wherein when the maximum storable oxygen amount estimated is equal to or greater than the upper limit storage amount predetermined by the maximum storage amount estimating means during both sides collapse control, said from the opposite sides collapse control The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein switching to one-side failure control is performed.
前記目標空燃比設定手段は、前記運転パラメータとして前記排気浄化触媒の温度を用いると共に、前記片側破綻制御中に前記温度検出装置によって検出又は推定された触媒温度が予め定められた下限温度以下になったときには、前記片側破綻制御から前記両側破綻制御への切替を行う、請求項1〜5のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 A temperature detecting device for detecting or estimating the temperature of the exhaust purification catalyst;
The target air-fuel ratio setting means uses the temperature of the exhaust purification catalyst as the operation parameter, and the catalyst temperature detected or estimated by the temperature detection device during the one-side failure control becomes equal to or lower than a predetermined lower limit temperature. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein when the engine is switched, the switching from the one-side failure control to the both-side failure control is performed.
前記目標空燃比設定手段は、前記運転パラメータとして前記排気浄化触媒の温度を用いると共に、前記両側破綻制御中に前記温度検出装置によって検出又は推定された触媒温度が予め定められた上限温度以上になったときには、前記両側破綻制御から前記片側破綻制御への切替を行う、請求項1〜6のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 A temperature detecting device for detecting or estimating the temperature of the exhaust purification catalyst;
The target air-fuel ratio setting means uses the temperature of the exhaust purification catalyst as the operation parameter, and the catalyst temperature detected or estimated by the temperature detection device during the both-side failure control becomes equal to or higher than a predetermined upper limit temperature. The internal combustion engine control apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein, when the engine is in a closed state, switching from the both-side failure control to the one-side failure control is performed.
前記目標空燃比設定手段は、前記運転パラメータとして前記燃料カット制御終了後の経過時間を用いると共に、前記片側破綻制御中に前記燃料カット制御終了後の経過時間が所定の基準経過時間以上となったときには、前記片側破綻制御から前記両側破綻制御への切替を行う、請求項1〜9のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine is capable of executing fuel cut control for stopping fuel supply to the combustion chamber while the internal combustion engine is operating,
The target air-fuel ratio setting means uses the elapsed time after the end of the fuel cut control as the operation parameter, and the elapsed time after the end of the fuel cut control becomes equal to or greater than a predetermined reference elapsed time during the one-side failure control. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 9, wherein switching from the one-side failure control to the both-side failure control is sometimes performed.
前記目標空燃比設定手段は、前記運転パラメータとして単位時間当たりの燃料カット制御の実行回数を用いると共に、前記両側破綻制御中に前記単位時間当たりの燃料カット制御の実行回数が予め定められた回数以上となったときには、前記両側破綻制御から片側破綻制御への切替を行う、請求項1〜10のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine is capable of executing fuel cut control for stopping fuel supply to the combustion chamber while the internal combustion engine is operating,
The target air-fuel ratio setting means uses the number of executions of fuel cut control per unit time as the operation parameter, and the number of executions of fuel cut control per unit time during the both-side failure control is equal to or greater than a predetermined number of times. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 10, wherein when it becomes, the switching from the both-side failure control to the one-side failure control is performed.
前記目標空燃比設定手段は、前記運転パラメータとして前記排気浄化触媒の温度を用いると共に、前記両側破綻制御中に前記温度検出装置によって検出又は推定された触媒温度が予め定められた離脱温度以上となったときには、前記両側破綻制御から前記片側破綻制御への切替を行う、請求項1〜11のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 A temperature detecting device for detecting or estimating the temperature of the exhaust purification catalyst;
The target air-fuel ratio setting means uses the temperature of the exhaust purification catalyst as the operation parameter, and the catalyst temperature detected or estimated by the temperature detection device during the both-side failure control becomes equal to or higher than a predetermined separation temperature. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 11, wherein, when the engine is in a closed state, switching from the both side failure control to the one side failure control is performed.
前記片側破綻制御において前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量は前記上流側空燃比検出装置の出力に基づいて算出される、請求項1〜12のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 12, wherein in the one-side failure control, an oxygen storage amount of the exhaust purification catalyst is calculated based on an output of the upstream air-fuel ratio detection device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013207410A JP6056726B2 (en) | 2013-10-02 | 2013-10-02 | Control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013207410A JP6056726B2 (en) | 2013-10-02 | 2013-10-02 | Control device for internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015071959A JP2015071959A (en) | 2015-04-16 |
JP6056726B2 true JP6056726B2 (en) | 2017-01-11 |
Family
ID=53014496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013207410A Expired - Fee Related JP6056726B2 (en) | 2013-10-02 | 2013-10-02 | Control device for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6056726B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6332149B2 (en) * | 2015-06-01 | 2018-05-30 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine |
JP6361591B2 (en) * | 2015-06-24 | 2018-07-25 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
JP2019002388A (en) | 2017-06-20 | 2019-01-10 | 株式会社デンソー | Air-fuel ratio control device |
JP6834917B2 (en) | 2017-11-09 | 2021-02-24 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust purification device for internal combustion engine |
JP7044045B2 (en) | 2018-12-07 | 2022-03-30 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust purification device for internal combustion engine |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3627612B2 (en) * | 1999-07-28 | 2005-03-09 | トヨタ自動車株式会社 | Air-fuel ratio control device for internal combustion engine and catalyst deterioration determination device |
JP2002061532A (en) * | 2000-08-23 | 2002-02-28 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | Method of controlling excess air ratio in internal combustion engine |
JP4474817B2 (en) * | 2001-09-19 | 2010-06-09 | トヨタ自動車株式会社 | Catalyst deterioration detection device for internal combustion engine |
JP2003328822A (en) * | 2002-05-16 | 2003-11-19 | Toyota Motor Corp | Exhaust emission control device |
JP4317423B2 (en) * | 2003-10-24 | 2009-08-19 | 株式会社日立製作所 | Engine control device |
JP2007032438A (en) * | 2005-07-27 | 2007-02-08 | Toyota Motor Corp | Air-fuel ratio control device for internal combustion engine |
JP4924646B2 (en) * | 2009-03-31 | 2012-04-25 | 株式会社デンソー | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
CN102439279B (en) * | 2009-05-21 | 2014-06-18 | 丰田自动车株式会社 | Air-fuel ratio control device for internal-combustion engine |
US8899019B2 (en) * | 2010-09-15 | 2014-12-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Air-fuel ratio control apparatus |
JP2012087670A (en) * | 2010-10-19 | 2012-05-10 | Toyota Motor Corp | Air-fuel ratio control device of internal combustion engine |
-
2013
- 2013-10-02 JP JP2013207410A patent/JP6056726B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015071959A (en) | 2015-04-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6107586B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP6036853B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP6075394B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP5360312B1 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP6179371B2 (en) | Air-fuel ratio sensor abnormality diagnosis device | |
JP6015629B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP6287980B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2016070104A (en) | Internal combustion engine control device | |
JP6107674B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP6094438B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP5949958B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP6056726B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP5915779B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP6268976B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP6361699B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP5949959B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
WO2014118888A1 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP6350414B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP6361591B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2018003777A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP6268933B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2015071985A (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2018003776A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP2015222052A (en) | Internal combustion engine control unit | |
JP6255909B2 (en) | Control device for internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151214 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160712 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160824 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161108 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161121 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6056726 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |