JP6153344B2 - Air-fuel ratio control device - Google Patents

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Description

本発明は、内燃機関における燃料噴射量を制御する空燃比制御装置に関する。   The present invention relates to an air-fuel ratio control device that controls a fuel injection amount in an internal combustion engine.

一般に、内燃機関の排気通路には、内燃機関から排出される排気ガス中に含まれる有害物質HC、CO、NOxを酸化/還元して無害化する三元触媒が装着されている。HC、CO、NOxの全てを効率よく浄化するには、排気ガスの空燃比をウィンドウと称する理論空燃比近傍の一定範囲に収束させる必要がある。そのために、触媒の上流及び下流にそれぞれフロントO2センサ、リアO2センサを配し、それらO2センサの出力信号を用いるフィードバックループを構築して、空燃比をフィードバック制御する(例えば、下記特許文献を参照)。 Generally, in the exhaust passage of an internal combustion engine, harmful substances HC contained in the exhaust gas discharged from an internal combustion engine, CO, three-way catalyst to harmless by oxidation / reduction of NO x is mounted. In order to efficiently purify all of HC, CO, and NO x , it is necessary to make the air-fuel ratio of the exhaust gas converge to a certain range near the stoichiometric air-fuel ratio called a window. For this purpose, a front O 2 sensor and a rear O 2 sensor are arranged upstream and downstream of the catalyst, respectively, and a feedback loop using the output signals of these O 2 sensors is constructed to feedback control the air-fuel ratio (for example, the following patents) See literature).

特開2010−138791号公報JP 2010-138791 A

燃料噴射量を補正してガスの空燃比を変化させてから、リアO2センサの出力信号に変化が現れるまでの間には、タイムラグが存在する。 There is a time lag from when the fuel injection amount is corrected to change the air-fuel ratio of the gas until when the output signal of the rear O 2 sensor changes.

リアO2センサの出力が空燃比リッチを示していることに基づいて燃料噴射量を削減したとき、リアO2センサの出力が空燃比リーンに切り替わるまで、触媒には酸素過多のガスが流入し続ける。さすれば、触媒の酸素吸蔵能力の限界付近まで触媒に酸素が吸蔵されてしまい、リアO2センサの出力が空燃比リーンを示した直後にNOxが排出されることがあった。また、そのような状況下では、リアO2センサの出力信号が激しく振動し、制御のハンチングを惹起する懸念もあった。 When the fuel injection amount is reduced based on the output of the rear O 2 sensor indicating that the air-fuel ratio is rich, excess oxygen gas flows into the catalyst until the output of the rear O 2 sensor switches to the air-fuel ratio lean. to continue. In other words, oxygen was occluded in the catalyst to the vicinity of the limit of the oxygen occlusion capacity of the catalyst, and NO x was sometimes discharged immediately after the output of the rear O 2 sensor showed lean air-fuel ratio. In such a situation, there is also a concern that the output signal of the rear O 2 sensor vibrates violently and causes control hunting.

本発明は、上述の問題に初めて着目してなされたものであって、触媒によるNOxの浄化能率を高く保ち、NOxの排出量の一層の削減を図ることを所期の目的としている。 The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problem for the first time, and has an intended purpose of maintaining a high NO x purification efficiency by the catalyst and further reducing the NO x emission amount.

本発明では、内燃機関の排気通路に装着される排気ガス浄化用の触媒の下流に設けられた空燃比センサの出力を参照し、触媒に流入するガスの空燃比をフィードバック制御するものであって、前記空燃比センサの出力信号が、空燃比リーン側に向かって所定時間あたり所定量以上変化したことを検出した場合に、当該空燃比センサの出力と比較するべき目標値を所定量だけ空燃比リッチ側に修正し、その後、前記空燃比センサの出力信号が、空燃比リーン側に向かって所定時間あたり所定量以上変化したことを検出しなくなるまで、当該空燃比センサの出力と比較するべき目標値に修正を加えつつ、当該目標値を用いて触媒に流入するガスの空燃比をフィードバック制御する空燃比制御装置を構成した。 In the present invention, the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst is feedback controlled with reference to the output of the air-fuel ratio sensor provided downstream of the exhaust gas purification catalyst mounted in the exhaust passage of the internal combustion engine. When the output signal of the air-fuel ratio sensor detects that the air-fuel ratio sensor has changed by a predetermined amount or more toward the air-fuel ratio lean side, the target value to be compared with the output of the air-fuel ratio sensor is set to the air-fuel ratio by a predetermined amount. The target to be compared with the output of the air-fuel ratio sensor until it is no longer detected that the output signal of the air-fuel ratio sensor has changed by a predetermined amount per predetermined time toward the air-fuel ratio lean side. An air-fuel ratio control apparatus that feedback-controls the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst using the target value while correcting the value was configured.

本発明によれば、触媒によるNOxの浄化能率を高く保ち、NOxの排出量の一層の削減を図り得る。 According to the present invention, the NO x purification efficiency of the catalyst can be kept high, and the NO x emission amount can be further reduced.

本発明の一実施形態における内燃機関及び制御装置のハードウェア資源構成を示す図。The figure which shows the hardware resource structure of the internal combustion engine and control apparatus in one Embodiment of this invention. フロントO2センサの出力を参照した空燃比フィードバック制御の模様を示すタイミング図。Timing diagram illustrating the pattern of the air-fuel ratio feedback control with reference to the output of the front O 2 sensor. 制御中心補正量FACFと遅延時間TDR、TDLとの関係を例示するグラフ。The graph which illustrates the relationship between control center correction amount FACF and delay time TDR, TDL. リアO2センサの出力を参照した空燃比フィードバック制御の模様を示すタイミング図。Timing diagram illustrating the pattern of the air-fuel ratio feedback control with reference to the output of the rear O 2 sensor. 空燃比フィードバック制御の目標値の修正の模様を示すタイミング図。The timing diagram which shows the pattern of correction of the target value of air-fuel ratio feedback control. リアO2センサの出力の振動の前触れを検出する手法を示すタイミング図。Timing diagram illustrating a method for detecting a prelude to the vibration of the output of the rear O 2 sensor. 目標値の修正を伴わない、従来の空燃比フィードバック制御の模様を示すタイミング図。The timing diagram which shows the pattern of the conventional air fuel ratio feedback control without the correction of target value.

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、火花点火式ガソリンエンジンであり、複数の気筒1(図1には、そのうち一つを図示している)を具備している。各気筒1の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ11を設けている。また、各気筒1の燃焼室の天井部に、点火プラグ12を取り付けてある。点火プラグ12は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of an internal combustion engine for a vehicle in the present embodiment. The internal combustion engine in the present embodiment is a spark ignition gasoline engine and includes a plurality of cylinders 1 (one of which is shown in FIG. 1). In the vicinity of the intake port of each cylinder 1, an injector 11 for injecting fuel is provided. A spark plug 12 is attached to the ceiling of the combustion chamber of each cylinder 1. The spark plug 12 receives spark voltage generated by the ignition coil and causes spark discharge between the center electrode and the ground electrode. The ignition coil is integrally incorporated in a coil case together with an igniter that is a semiconductor switching element.

吸気を供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポートへと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、電子スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配置している。   The intake passage 3 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port of each cylinder 1. On the intake passage 3, an air cleaner 31, an electronic throttle valve 32, a surge tank 33, and an intake manifold 34 are arranged in this order from the upstream.

排気を排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させたことで生じる排気を各気筒1の排気ポートから外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42及び排気浄化用の三元触媒41を配置している。   The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust generated by burning the fuel in the cylinder 1 from the exhaust port of each cylinder 1 to the outside. An exhaust manifold 42 and an exhaust purification three-way catalyst 41 are disposed on the exhaust passage 4.

さらに、排気通路4における触媒41の上流及び/または下流に、排気通路を流通する排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ43、44を設置してある。空燃比センサ43、44はそれぞれ、排気ガスの空燃比に対して非線形な出力特性を有するO2センサであってもよく、排気ガスの空燃比に比例した出力特性を有するリニアA/Fセンサであってもよい。本実施形態では、触媒41の上流側及び下流側の各空燃比センサ43、44について、排気ガス中の酸素濃度に応じた電圧信号を出力するO2センサを想定している。O2センサ43、44の出力特性は、ウィンドウの範囲では空燃比に対する出力の変化率が大きく急峻な傾きを示し、それよりも空燃比が大きいリーン領域では低位飽和値に漸近し、空燃比が小さいリッチ領域では高位飽和値に漸近する、いわゆるZ特性曲線を描く。 Further, air-fuel ratio sensors 43 and 44 for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust passage are installed upstream and / or downstream of the catalyst 41 in the exhaust passage 4. Each of the air-fuel ratio sensors 43 and 44 may be an O 2 sensor having a non-linear output characteristic with respect to the air-fuel ratio of the exhaust gas, or a linear A / F sensor having an output characteristic proportional to the air-fuel ratio of the exhaust gas. There may be. In the present embodiment, an O 2 sensor that outputs a voltage signal corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas is assumed for each of the upstream and downstream air-fuel ratio sensors 43 and 44 of the catalyst 41. The output characteristics of the O 2 sensors 43 and 44 show a large and steep slope of the output change rate with respect to the air-fuel ratio in the window range, and asymptotically approach the low saturation value in the lean region where the air-fuel ratio is larger than that. In a small rich region, a so-called Z characteristic curve that draws an asymptotic approach to a high saturation value is drawn.

本実施形態の空燃比制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。   An ECU (Electronic Control Unit) 0 that is an air-fuel ratio control apparatus of the present embodiment is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like.

入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ32の開度をアクセル開度として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、吸気通路3(特に、サージタンク33)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号d、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号e、触媒41の上流側における排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ43から出力される空燃比信号f、触媒41の下流側における排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ44から出力される空燃比信号g、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号h等が入力される。   The input interface includes a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle signal b output from an engine rotation sensor that detects the rotation angle and engine speed of the crankshaft, and depression of an accelerator pedal. An accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount or the opening of the throttle valve 32 as an accelerator opening, and a temperature / pressure sensor that detects the intake air temperature and intake pressure in the intake passage 3 (especially the surge tank 33). Is output from an air-fuel ratio sensor 43 that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas upstream of the catalyst 41. The air-fuel ratio signal f to be output and the air-fuel ratio output from the air-fuel ratio sensor 44 for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas downstream of the catalyst 41 The ratio signal g, a cam angle signal h or the like to be output from the cam angle sensor is input in a plurality of cam angle of the intake camshaft or an exhaust camshaft.

出力インタフェースからは、点火プラグ12のイグナイタに対して点火信号i、インジェクタ11に対して燃料噴射信号j、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k等を出力する。   From the output interface, an ignition signal i is output to the igniter of the spark plug 12, a fuel injection signal j is output to the injector 11, an opening operation signal k is output to the throttle valve 32, and the like.

ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ECU0は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、hを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒1に充填される吸気量を推算する。そして、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミングといった運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。ECU0は、運転パラメータ及びユーザの操作に対応した各種制御信号i、j、kを出力インタフェースを介して印加する。   The processor of the ECU 0 interprets and executes a program stored in the memory in advance, calculates operation parameters, and controls the operation of the internal combustion engine. The ECU 0 acquires various information a, b, c, d, e, f, g, and h necessary for operation control of the internal combustion engine via the input interface, knows the engine speed, and is filled in the cylinder 1. Estimate the intake volume. Then, operating parameters such as required fuel injection amount, fuel injection timing (including the number of times of fuel injection for one combustion), fuel injection pressure, and ignition timing are determined. As the operation parameter determination method itself, a known method can be adopted. The ECU 0 applies various control signals i, j, and k corresponding to operation parameters and user operations via an output interface.

以降、空燃比のフィードバック制御に関して詳記する。本実施形態のECU0は、フィードバックコントローラとして機能し、気筒1に充填される混合気の空燃比を制御する。具体的には、まず、吸気圧及び吸気温、エンジン回転数等から吸気量を算出して基本噴射量TPを決定する。次いで、この基本噴射量TPを、触媒41の上流側の空燃比に応じて定まるフィードバック補正係数FAFで補正し、さらには内燃機関の状況に応じて定まる各種補正係数Kやインジェクタ36の無効噴射時間TAUVをも加味して、最終的な燃料噴射時間(インジェクタ11に対する通電時間)Tを算定する。燃料噴射時間Tは、T=TP×FAF×K+TAUVとなる。そして、燃料噴射時間Tだけインジェクタ11に信号jを入力、インジェクタ11を開弁して燃料を噴射させる。   Hereinafter, the air-fuel ratio feedback control will be described in detail. The ECU 0 of the present embodiment functions as a feedback controller and controls the air-fuel ratio of the air-fuel mixture that fills the cylinder 1. Specifically, first, the basic injection amount TP is determined by calculating the intake air amount from the intake pressure and intake air temperature, the engine speed, and the like. Next, the basic injection amount TP is corrected with a feedback correction coefficient FAF determined according to the air-fuel ratio on the upstream side of the catalyst 41. Further, various correction coefficients K determined according to the state of the internal combustion engine and the invalid injection time of the injector 36 The final fuel injection time (energization time for the injector 11) T is calculated in consideration of TAUV. The fuel injection time T is T = TP × FAF × K + TAUV. Then, the signal j is input to the injector 11 for the fuel injection time T, and the injector 11 is opened to inject fuel.

触媒41の上流側の空燃比信号fを参照したフィードバック制御は、例えば、内燃機関の冷却水温が所定温度以上であり、燃料カット中でなく、パワー増量中でなく、内燃機関の始動から所定時間が経過し、触媒41の上流側の空燃比センサ43が活性中、吸気圧が正常である、等の諸条件が全て成立している場合に行う。このことは、アイドル運転中においても同様である。   The feedback control with reference to the air-fuel ratio signal f on the upstream side of the catalyst 41 is performed, for example, when the cooling water temperature of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined temperature, the fuel is not being cut, the power increase is not being performed, This is performed when all of the conditions such as the air-fuel ratio sensor 43 upstream of the catalyst 41 is active and the intake pressure is normal are satisfied. The same applies to the idling operation.

図2に示すように、ECU0は、触媒41の上流側のガスの空燃比を検出するセンサであるフロントO2センサ43の出力電圧fを、目標となる電圧値(鎖線で表す)と比較して、その目標値よりも高ければリッチ、その目標値よりも低ければリーンと判定する。そして、センサ出力fがリーンからリッチに切り替わったときには、リッチ判定遅延時間TDRの経過を待って、フィードバック補正係数FAFをスキップ値RSMだけ減少させる。その後、補正係数FAFを所定時間あたりリーン積分値KIMだけ逓減させる。補正係数FAFの減少に伴い、燃料噴射量が絞られて、混合気の空燃比がリーンへと向かう。 As shown in FIG. 2, the ECU 0 compares the output voltage f of the front O 2 sensor 43, which is a sensor for detecting the air-fuel ratio of the gas upstream of the catalyst 41, with a target voltage value (represented by a chain line). If it is higher than the target value, it is determined to be rich, and if it is lower than the target value, it is determined to be lean. When the sensor output f is switched from lean to rich, the feedback correction coefficient FAF is decreased by the skip value RSM after the rich determination delay time TDR has elapsed. Thereafter, the correction coefficient FAF is decreased by a lean integral value KIM per predetermined time. As the correction coefficient FAF decreases, the fuel injection amount is reduced, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture moves toward lean.

あるいは、センサ出力fがリッチからリーンに切り替わったときには、リーン判定遅延時間TDLの経過を待って、フィードバック補正係数FAFをスキップ値RSPだけ増加させる。その後、補正係数FAFを所定時間あたりリッチ積分値KIPだけ逓増させる。補正係数FAFの増加に伴い、燃料噴射量が上積みされて、混合気の空燃比がリッチへと向かう。   Alternatively, when the sensor output f is switched from rich to lean, the feedback correction coefficient FAF is increased by the skip value RSP after the lean determination delay time TDL has elapsed. Thereafter, the correction coefficient FAF is increased by the rich integral value KIP per predetermined time. As the correction coefficient FAF increases, the fuel injection amount is increased and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes richer.

遅延時間TDR、TDLは、制御中心補正量FACFに応じて増減する。図3に、補正量FACFと遅延時間TDR、TDLとの関係を例示する。補正量FACFが大きくなるほど、リッチ判定遅延時間TDR(実線で表す)は延長され、リーン判定遅延時間TDL(破線で表す)は短縮される。さすれば、フィードバック補正係数FAFが増加から減少に転じる時期が遅れ、減少から増加に転じる時期が早まる。結果、燃料噴射量が平均的に増すこととなり、空燃比フィードバック制御の制御中心がリッチ側に変位する。   The delay times TDR and TDL increase or decrease according to the control center correction amount FACF. FIG. 3 illustrates the relationship between the correction amount FACF and the delay times TDR and TDL. As the correction amount FACF increases, the rich determination delay time TDR (represented by a solid line) is extended, and the lean determination delay time TDL (represented by a broken line) is shortened. In this case, the time when the feedback correction coefficient FAF starts to decrease is delayed, and the time when the feedback correction coefficient FAF starts to increase increases. As a result, the fuel injection amount increases on average, and the control center of the air-fuel ratio feedback control is displaced to the rich side.

他方、補正量FACFが小さくなるほど、リッチ判定遅延時間TDRは短縮され、リーン判定遅延時間TDLは延長される。さすれば、フィードバック補正係数FAFが増加から減少に転じる時期が早まり、減少から増加に転じる時期が遅れる。結果、燃料噴射量が平均的に減ることとなり、空燃比フィードバック制御の制御中心がリーン側に変位する。   On the other hand, the smaller the correction amount FACF, the shorter the rich determination delay time TDR and the lean determination delay time TDL. Then, the time when the feedback correction coefficient FAF starts to decrease from the increase is advanced, and the time when the feedback correction coefficient FAF starts to increase is delayed. As a result, the fuel injection amount decreases on average, and the control center of the air-fuel ratio feedback control is displaced to the lean side.

ECU0は、空燃比のフィードバック制御中、上記の制御中心補正量FACFをも算出する。原則として、FACFは、触媒41の下流側の空燃比に応じて定まる。触媒41の下流側の空燃比信号gを参照したフィードバック制御は、例えば、冷却水温が所定温度以上であり、空燃比フィードバック制御の開始から所定時間が経過し、フロントO2センサ43が活性してから所定時間が経過し、過渡期の燃料補正量が所定値を下回り、アイドル状態で車速が0若しくは0に近い所定値以下であるかまたは非アイドル状態で所定の運転領域にある、等の諸条件が全て成立している場合に行う。 The ECU 0 also calculates the control center correction amount FACF during the air-fuel ratio feedback control. In principle, the FACF is determined according to the air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst 41. In the feedback control with reference to the air-fuel ratio signal g on the downstream side of the catalyst 41, for example, the cooling water temperature is equal to or higher than a predetermined temperature, a predetermined time has elapsed from the start of the air-fuel ratio feedback control, and the front O 2 sensor 43 is activated. The fuel correction amount in the transition period is below a predetermined value, the vehicle speed is 0 or less than a predetermined value close to 0 in the idle state, or is in the predetermined operating range in the non-idle state, etc. Performed when all the conditions are met.

図4に示すように、ECU0は、触媒41の下流側のガスの空燃比を検出するセンサであるリアO2センサ44の出力電圧gを、目標となる電圧値(鎖線で表す)と比較して、その目標値よりも高ければリッチ、その目標値よりも低ければリーンと判定する。そして、センサ出力gがリッチである間は、制御中心補正量FACFを所定時間あたりリーン積分値FACFKIMだけ逓減させる。既に述べたように、補正量FACFの減少に伴い、空燃比制御中心はリーンへと向かう。 As shown in FIG. 4, the ECU 0 compares the output voltage g of the rear O 2 sensor 44 that is a sensor for detecting the air-fuel ratio of the gas downstream of the catalyst 41 with a target voltage value (represented by a chain line). If it is higher than the target value, it is determined to be rich, and if it is lower than the target value, it is determined to be lean. Then, while the sensor output g is rich, the control center correction amount FACF is decreased by a lean integral value FACFKIM per predetermined time. As described above, the air-fuel ratio control center moves toward lean as the correction amount FACF decreases.

逆に、センサ出力gがリーンである間は、制御中心補正量FACFを所定時間あたりリッチ積分値FACFKIPだけ逓増させる。補正量FACFの増加に伴い、空燃比制御中心はリッチへと向かう。   On the contrary, while the sensor output g is lean, the control center correction amount FACF is increased by the rich integral value FACFKIP per predetermined time. As the correction amount FACF increases, the air-fuel ratio control center moves toward rich.

リアO2センサ44の出力gが空燃比リッチを示していることに基づいてECU0が燃料噴射量を削減、即ち制御中心補正量FACFを減少させ始めてから、リアO2センサ44の出力gが空燃比リーンを示すようになるまでの間には、タイムラグが存在する。このタイムラグは、触媒41の酸素吸蔵能力(触媒41の上流側におけるガスの空燃比の変動が触媒41内で吸収され、触媒41の下流側に直接伝達されない)、及びフィードバック制御ループ自体の応答遅れに起因している。 Rear O 2 output g of the sensor 44 is reduced ECU0 fuel injection amount on the basis that indicates the rich air-fuel ratio, from the start to reduce the or control-center correction amount FACF, the output g of the rear O 2 sensor 44 is empty There is a time lag until the fuel ratio becomes lean. This time lag is due to the oxygen storage capacity of the catalyst 41 (the fluctuation of the air-fuel ratio of the gas upstream of the catalyst 41 is absorbed in the catalyst 41 and is not directly transmitted downstream of the catalyst 41), and the response delay of the feedback control loop itself Due to

上記のタイムラグ中、触媒41には酸素過多のガスが流入し続ける。それにより、触媒41には、その酸素吸蔵能力の限界付近まで酸素が吸蔵されてしまう。触媒41内に既に酸素が充ち満ちている状態では、理論空燃比から乖離したガスの空燃比の変動を触媒41においてうまく吸収することができない。   During the above time lag, the oxygen-excess gas continues to flow into the catalyst 41. As a result, oxygen is stored in the catalyst 41 up to the vicinity of the limit of its oxygen storage capacity. When the catalyst 41 is already filled with oxygen, the catalyst 41 cannot absorb the fluctuation of the air-fuel ratio of the gas deviating from the stoichiometric air-fuel ratio.

故に、図7に例示するように、リアO2センサ44の出力gが目標値よりも高いリッチから目標値よりも低いリーンへと切り替わった時点t0の直後の時期に、リアO2センサ44の出力信号g及びこれに依拠した補正量FACFが激しく振動する。そして、同時期に、触媒41内で還元されなかったNOxが触媒41から排出される。 Thus, as illustrated in FIG. 7, the time immediately after the time t 0 the output g of the rear O 2 sensor 44 is switched from the higher richer than the target value to a lower leaner than the target value, the rear O 2 sensor 44 Output signal g and the correction amount FACF based on the output signal g vibrate vigorously. At the same time, NO x that has not been reduced in the catalyst 41 is discharged from the catalyst 41.

そこで、本実施形態では、リアO2センサ44の出力信号gが振動する前に、燃料噴射量を減量傾向から増量傾向へと切り換えることができるよう、リアO2センサ44の出力gと比較するべき目標値をオンラインで修正することとしている。 Therefore, in this embodiment, before the output signal g of the rear O 2 sensor 44 vibrates, the fuel injection amount is compared with the output g of the rear O 2 sensor 44 so that the fuel injection amount can be switched from the decreasing tendency to the increasing tendency. The target value should be corrected online.

図7に示しているように、リアO2センサ44の出力信号gが振動する直前には、出力信号g及び補正量FACFに、空燃比リーン側に向かって明らかに低落するような変化が現れる。この変化はいわば、出力信号gの振動の前兆、換言すればNOxが排出される前兆である。 As shown in FIG. 7, immediately before the output signal g of the rear O 2 sensor 44 oscillates, changes appear in the output signal g and the correction amount FACF that clearly decrease toward the air-fuel ratio lean side. . This change is a sign of oscillation of the output signal g, in other words, a sign of NO x being discharged.

本実施形態のECU0は、リアO2センサ44の出力信号gの所定時間ΔTあたりの低下量(空燃比リーンに向かう変化量)ΔGを反復的に演算し、当該低下量ΔGが所定量以上となったときに、出力信号gの振動の前兆が現れたと判断する。そして、そのような前兆を検出した場合、図5に示するように、空燃比フィードバック制御においてリアO2センサ44の出力gと比較するべき目標値を、所定量ΔRだけ空燃比リッチ側に修正する(上昇させる)。 The ECU 0 of this embodiment repeatedly calculates a reduction amount (change amount toward the air-fuel ratio lean) ΔG per predetermined time ΔT of the output signal g of the rear O 2 sensor 44, and the reduction amount ΔG is equal to or greater than a predetermined amount. When this happens, it is determined that a sign of oscillation of the output signal g has appeared. When such a precursor is detected, the target value to be compared with the output g of the rear O 2 sensor 44 in the air-fuel ratio feedback control is corrected to the air-fuel ratio rich side by a predetermined amount ΔR as shown in FIG. Do (raise).

以後の空燃比フィードバック制御では、修正した目標値を用いる。また、目標値には、出力信号g及び補正量FACFの振動の前兆が検出されなくなるまで、即ちリアO2センサ44の出力信号gの所定時間ΔTあたりの低下量ΔGが所定量を超えることがなくなるまで、修正が加えられる。 In the subsequent air-fuel ratio feedback control, the corrected target value is used. Further, the target value may be that the decrease amount ΔG per predetermined time ΔT of the output signal g of the rear O 2 sensor 44 exceeds the predetermined amount until no sign of vibration of the output signal g and the correction amount FACF is detected. Corrections are made until it is gone.

結果、図5に例示するように、リアO2センサ44の出力信号g及び補正量FACFの振動の発生が抑制されるとともに、NOxの排出量が低減する。 As a result, as illustrated in FIG. 5, the occurrence of vibrations in the output signal g of the rear O 2 sensor 44 and the correction amount FACF is suppressed, and the NO x emission amount is reduced.

図5及び図6に示すように、リアO2センサ44の出力信号gの所定時間ΔTあたりの低下量ΔGが所定量以上であるか否かの判定は、連続した複数の時点t1、t2で行うことが好ましい。その際には、各時点t1、t2の何れにおいても変化量ΔGが所定量以上であった場合に、はじめて目標値を修正する。これは、出力信号gに混入した偶発的なノイズを出力信号gの振動の前兆と誤認するおそれを避ける意図である。 As shown in FIGS. 5 and 6, whether or not the decrease amount ΔG of the output signal g of the rear O 2 sensor 44 per predetermined time ΔT is equal to or larger than the predetermined amount is determined by a plurality of successive time points t 1 , t 2 is preferable. At that time, the target value is corrected for the first time only when the change amount ΔG is equal to or larger than the predetermined amount at each of the time points t 1 and t 2 . This is intended to avoid a possibility that accidental noise mixed in the output signal g is mistaken as a precursor of vibration of the output signal g.

本実施形態では、内燃機関の排気通路4に装着される排気ガス浄化用の触媒41の下流に設けられた空燃比センサ44の出力gを参照し、触媒41に流入するガスの空燃比をフィードバック制御するものであって、前記空燃比センサ44の出力信号gが、空燃比リーン側に向かって所定時間ΔTあたり所定量以上変化したことを検出した場合に、当該空燃比センサ44の出力gと比較するべき目標値をより空燃比リッチ側に修正する空燃比制御装置0を構成した。   In this embodiment, the output g of the air-fuel ratio sensor 44 provided downstream of the exhaust gas purification catalyst 41 mounted in the exhaust passage 4 of the internal combustion engine is referred to, and the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst 41 is fed back. When it is detected that the output signal g of the air-fuel ratio sensor 44 has changed by a predetermined amount or more per predetermined time ΔT toward the air-fuel ratio lean side, the output g of the air-fuel ratio sensor 44 is The air-fuel ratio control device 0 is configured to correct the target value to be compared to the air-fuel ratio rich side.

本実施形態によれば、触媒41に流入するガスの空燃比が過剰にリーンであり続けることを回避できる。そして、触媒41に酸素吸蔵能力の限界まで酸素が吸蔵されることを防止して、触媒41によるNOxの還元能率を高く保つことが可能となり、NOxの排出量の一層の削減を図り得る。 According to this embodiment, it can be avoided that the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst 41 continues to be excessively lean. Further, it is possible to prevent the catalyst 41 from storing oxygen to the limit of the oxygen storage capacity, and to keep the NO x reduction efficiency by the catalyst 41 high, thereby further reducing the NO x emission amount. .

なお、本発明は以上に詳述した実施形態には限られない。図5及び図7に示しているように、リアO2センサ44の出力信号gが変動するときには、これに対応して補正量FACFも変動する。従って、補正量FACFの所定時間ΔTあたりの低下量(空燃比リーンに向かう変化量)を反復的に演算し、当該低下量が所定量以上となったことを以て、リアO2センサ44の出力信号gが空燃比リーン側に向かって所定時間ΔTあたり所定量以上変化した(つまり、出力信号g及び補正量FACFの振動の前兆が現れた)と判断するようにしてもよい。 The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. As shown in FIGS. 5 and 7, when the output signal g of the rear O 2 sensor 44 varies, the correction amount FACF also varies accordingly. Accordingly, the amount of decrease of the correction amount FACF per predetermined time ΔT (the amount of change toward the air-fuel ratio lean) is repeatedly calculated, and the output signal of the rear O 2 sensor 44 is obtained when the amount of decrease is equal to or greater than the predetermined amount. It may be determined that g has changed by a predetermined amount or more per predetermined time ΔT toward the lean side of the air-fuel ratio (that is, a sign of oscillation of the output signal g and the correction amount FACF has appeared).

上記実施形態では、リアO2センサ44の出力gと比較するべき目標値を修正するにあたり、目標値に修正量ΔRを瞬時に加増していた、即ち目標値をt2時点でステップ的に変化させていたが、t2時点以後に目標値を修正量ΔR分だけ徐々に増加させてゆくようにしてもよい。目標値をt2時点で(目標値+ΔR)にステップ的に変化させる場合、その増分ΔRが大きいと、空燃比のリッチ側への補正量が一時的に過剰となり、触媒41による排気浄化性能が一時的に低下するおそれがあるが、目標値をt2時点以後(目標値+ΔR)まで徐々に増加させるようにすれば、過剰補正を抑制して触媒41による排気浄化性能の低下を防止することができる。 In the above embodiment, when the target value to be compared with the output g of the rear O 2 sensor 44 is corrected, the correction amount ΔR is instantaneously increased to the target value, that is, the target value is changed stepwise at time t 2. However, the target value may be gradually increased by the correction amount ΔR after time t 2 . When the target value is changed stepwise to (target value + ΔR) at time t 2 , if the increment ΔR is large, the correction amount to the rich side of the air-fuel ratio temporarily becomes excessive, and the exhaust gas purification performance by the catalyst 41 is increased. While temporarily may be reduced, if the target value is gradually increased to t 2 time after (target value + [Delta] R), to prevent deterioration of exhaust gas purification performance by the catalytic 41 to suppress excessive correction Can do.

リアO2センサ44の出力gと比較するべき目標値に度々修正が加えられるということは、リアO2センサ44の出力信号g及び補正量FACFが振動しやすいことを意味する。ひいては、触媒41が経年劣化してその酸素吸蔵能力が減退したことを示唆している。従って、度重なる修正を経て目標値が所定閾値を超えた場合には、制御装置たるECU0において触媒41が劣化しているとの診断を下し、その旨を示す情報(ダイアグノーシスコード)をECU0のメモリに記憶保持したり、その旨を運転者の視覚または聴覚に訴えかける態様にて出力(チェックランプを点灯させる、ディスプレイに表示する、音声出力する等)したりすることが考えられる。 The fact that the target value to be compared with the output g of the rear O 2 sensor 44 is frequently corrected means that the output signal g of the rear O 2 sensor 44 and the correction amount FACF are likely to vibrate. As a result, it is suggested that the catalyst 41 deteriorates with time and its oxygen storage capacity is reduced. Therefore, when the target value exceeds a predetermined threshold value after repeated corrections, the ECU 0, which is the control device, diagnoses that the catalyst 41 has deteriorated and provides information (diagnostic code) indicating that to the ECU 0. It is conceivable that the information is stored in the memory or output in a manner appealing to the driver's sight or hearing (lighting the check lamp, displaying on the display, outputting sound, etc.).

その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。   Other specific configurations of each part can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に適用することができる。   The present invention can be applied to control of an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.

0…空燃比制御装置(ECU)
1…気筒
11…インジェクタ
4…排気通路
41…触媒
44…触媒の下流の空燃比センサ(O2センサ)
g…触媒の下流の空燃比センサの出力信号
0 ... Air-fuel ratio control unit (ECU)
1 ... cylinder 11 ... injector 4 ... downstream air-fuel ratio sensor in the exhaust passage 41 ... catalyst 44 ... catalyst (O 2 sensor)
g: Output signal of the air-fuel ratio sensor downstream of the catalyst

Claims (1)

内燃機関の排気通路に装着される排気ガス浄化用の触媒の下流に設けられた空燃比センサの出力を参照し、触媒に流入するガスの空燃比をフィードバック制御するものであって、
前記空燃比センサの出力信号が、空燃比リーン側に向かって所定時間あたり所定量以上変化したことを検出した場合に、当該空燃比センサの出力と比較するべき目標値を所定量だけ空燃比リッチ側に修正し、
その後、前記空燃比センサの出力信号が、空燃比リーン側に向かって所定時間あたり所定量以上変化したことを検出しなくなるまで、当該空燃比センサの出力と比較するべき目標値に修正を加えつつ、当該目標値を用いて触媒に流入するガスの空燃比をフィードバック制御する空燃比制御装置。
With reference to the output of an air-fuel ratio sensor provided downstream of the exhaust gas purification catalyst mounted in the exhaust passage of the internal combustion engine, feedback control of the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst,
When it is detected that the output signal of the air-fuel ratio sensor has changed more than a predetermined amount per predetermined time toward the air-fuel ratio lean side, the target value to be compared with the output of the air-fuel ratio sensor is rich by the predetermined amount. To the side ,
Thereafter, the target value to be compared with the output of the air-fuel ratio sensor is corrected until it is no longer detected that the output signal of the air-fuel ratio sensor has changed more than a predetermined amount per predetermined time toward the air-fuel ratio lean side. An air-fuel ratio control apparatus that feedback-controls the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst using the target value .
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