JP6579179B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
最初に図1〜図7を参照して、本発明の第一実施形態について説明する。
図1は、本発明の第一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置が設けられた内燃機関を概略的に示す図である。図1に示される内燃機関は火花点火式内燃機関である。内燃機関は車両に搭載される。
排気通路に配置された上流側触媒20及び下流側触媒24は同様な構成を有する。触媒20、24は、酸素吸蔵能力を有する触媒であり、例えば三元触媒である。具体的には、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助触媒(例えば、セリア(CeO2))を担持させたものである。
次に、図3及び図4を参照して、本実施形態における空燃比センサ40、41の出力特性について説明する。図3は、本実施形態における空燃比センサ40、41の電圧−電流(V−I)特性を示す図であり、図4は、印加電圧を一定に維持したときの、空燃比センサ40、41周りを流通する排気ガスの空燃比(以下、「排気空燃比」という)と出力電流Iとの関係を示す図である。なお、本実施形態では、両空燃比センサ40、41として同一構成の空燃比センサが用いられる。
以下、本発明の第一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置(以下、単に「排気浄化装置」という)について説明する。排気浄化装置は、上流側触媒20、下流側触媒24、上流側空燃比センサ40、下流側空燃比センサ41及び空燃比制御装置を備える。本実施形態では、ECU31が空燃比制御装置として機能する。
図5を参照して、本実施形態における空燃比制御について具体的に説明する。図5は、第一実施形態における空燃比制御が実行されるときの流入排気ガスの目標空燃比、上流側触媒20の雰囲気、下流側空燃比センサ41の出力空燃比、上流側触媒20から流出するHCの量、及び上流側触媒20から流出するNOxの量のタイムチャートである。図5において、実線は本実施形態におけるタイムチャートを示し、一点鎖線は本実施形態の比較例におけるタイムチャートを示す。
以下、図6及び図7を参照して本実施形態における空燃比制御について詳細に説明する。図6は、空燃比制御の制御ブロック図である。空燃比制御装置はA1〜A7の機能ブロックを含む。以下、各機能ブロックについて説明する。
DQi=Kp・DAF+Ki・SDAF+Kd・DDAF …(1)
図7は、第一実施形態における目標空燃比設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、内燃機関の始動後、ECU31によって所定の時間間隔で繰り返し実行される。
第二実施形態における内燃機関の排気浄化装置の構成及び制御は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態における内燃機関の排気浄化装置と同様である。このため、以下、本発明の第二実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
OED=0.23×(AFup−14.6)×Qi …(2)
ここで、0.23は空気中の酸素濃度であり、14.6は理論空燃比であり、Qiは燃料噴射量であり、AFupは上流側空燃比センサ40の出力空燃比である。
OED=0.23×(AFup−14.6)×Ga/AFup …(3)
ここで、0.23は空気中の酸素濃度であり、14.6は理論空燃比であり、Gaは吸入空気量であり、AFupは上流側空燃比センサ40の出力空燃比である。吸入空気量Gaはエアフロメータ39によって検出される。
図8を参照して、第二実施形態における空燃比制御について具体的に説明する。図8は、第二実施形態における空燃比制御が実行されるときの流入排気ガスの目標空燃比、上流側触媒20の雰囲気、下流側空燃比センサ41の出力空燃比、流入排気ガスの理論空燃比に対する酸素過不足量の積算値(積算酸素過不足量)、及び上流側触媒20から流出するHCの量のタイムチャートである。酸素過不足量の積算値は、上記式(2)又は(3)によって算出される酸素過不足量を積算することによって算出される。図8において、実線は第二実施形態におけるタイムチャートを示し、一点鎖線は第二実施形態の比較例におけるタイムチャートを示す。
以下、図9及び図10を参照して第二実施形態における空燃比制御について詳細に説明する。図9は、空燃比制御の制御ブロック図である。空燃比制御装置はA1〜A8の機能ブロックを含む。図9における機能ブロックA1〜A7は図6における機能ブロックA1〜A7と同様である。
図10は、第二実施形態における目標空燃比設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、内燃機関の始動後、ECU31によって所定の時間間隔で繰り返し実行される。
第三実施形態における内燃機関の排気浄化装置の構成及び制御は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態における内燃機関の排気浄化装置と同様である。このため、以下、本発明の第三実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
図11を参照して、第三実施形態における空燃比制御について具体的に説明する。図11は、第三実施形態における空燃比制御が実行されるときの流入排気ガスの目標空燃比、上流側触媒20の雰囲気、下流側空燃比センサ41の出力空燃比、流入排気ガスの理論空燃比に対する酸素過不足量の積算値(積算酸素過不足量)、及び上流側触媒20から流出するNOxの量のタイムチャートである。酸素過不足量の積算値は、上記式(2)又は(3)によって算出される酸素過不足量を積算することによって算出される。図11において、実線は第三実施形態におけるタイムチャートを示し、一点鎖線は第三実施形態の比較例におけるタイムチャートを示す。
以下、第三実施形態における空燃比制御について詳細に説明する。なお、第三実施形態では、第二実施形態と同様に、図9に示した空燃比制御の制御ブロック図が用いられる。
31 ECU
40 上流側空燃比センサ
41 下流側空燃比センサ
Claims (4)
- 排気通路に配置されると共に酸素を吸蔵可能な触媒と、
前記触媒の排気流れ方向下流側に配置されると共に、前記触媒から流出する流出排気ガスの空燃比を検出する下流側空燃比センサと、
前記触媒に流入する流入排気ガスの空燃比を目標空燃比に制御する空燃比制御装置と
を備え、
前記空燃比制御装置は、前記目標空燃比を第1設定空燃比に設定した後、前記下流側空燃比センサによって検出された空燃比が第1判定空燃比に達したときに前記目標空燃比を前記第1設定空燃比から第2設定空燃比に切り替え、
前記第1設定空燃比及び前記第1判定空燃比は理論空燃比よりもリッチ又はリーンな第1領域内の空燃比であり、前記第2設定空燃比は前記第1領域とは理論空燃比を挟んで反対側の第2領域内の空燃比である、内燃機関の排気浄化装置において、
前記空燃比制御装置は、前記下流側空燃比センサによって検出された空燃比が第2判定空燃比に達した場合には、前記下流側空燃比センサによって検出された空燃比が前記第2判定空燃比に達したときに前記目標空燃比を第3設定空燃比に設定し、前記下流側空燃比センサによって検出された空燃比が前記第2判定空燃比よりも理論空燃比側の値になったときに前記目標空燃比を前記第3設定空燃比から前記第2設定空燃比に切り替え、
前記第2判定空燃比は、前記第1領域内の空燃比であり、該第2判定空燃比と理論空燃比との差が前記第1判定空燃比と理論空燃比との差よりも大きく、前記第3設定空燃比は、前記第2領域内の空燃比であり、該第3設定空燃比と理論空燃比との差が前記第2設定空燃比と理論空燃比との差よりも大きいことを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置。 - 前記空燃比制御装置は、前記目標空燃比を前記第2設定空燃比に設定した後、前記下流側空燃比センサによって検出された空燃比が第3判定空燃比に達したときに前記目標空燃比を前記第2設定空燃比から前記第1設定空燃比に切り替え、
前記空燃比制御装置は、前記下流側空燃比センサによって検出された空燃比が第4判定空燃比に達した場合には、前記下流側空燃比センサによって検出された空燃比が前記第4判定空燃比に達したときに前記目標空燃比を第4設定空燃比に設定し、前記下流側空燃比センサによって検出された空燃比が前記第4判定空燃比よりも理論空燃比側の値になったときに前記目標空燃比を前記第4設定空燃比から前記第1設定空燃比に切り替え、
前記第3判定空燃比及び前記第4判定空燃比は前記第2領域内の空燃比であり、該第4判定空燃比と理論空燃比との差が該第3判定空燃比と理論空燃比との差よりも大きく、前記第4設定空燃比は前記第1領域内の空燃比であり、該第4設定空燃比と理論空燃比との差が前記第1設定空燃比と理論空燃比との差よりも大きい、請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記空燃比制御装置は、前記目標空燃比が前記第2領域内の空燃比に維持されているときの前記触媒の酸素吸蔵量の変化量が基準量に達したと判定したときに前記目標空燃比を前記第2設定空燃比から前記第1設定空燃比に切り替える、請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記触媒の排気流れ方向上流側に配置されると共に、前記流入排気ガスの空燃比を検出する上流側空燃比センサを更に備え、
前記空燃比制御装置は、前記上流側空燃比センサによって検出された空燃比が前記目標空燃比に一致するように、燃焼室に供給する燃料量をフィードバック制御する、請求項1から3のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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