JP7132804B2 - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、詳しくは、排ガス浄化触媒の酸素ストレージ量を制御する技術に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, and more particularly to technology for controlling the oxygen storage amount of an exhaust gas purification catalyst.
特許文献1には、触媒下流の酸素濃度センサの出力がリーン出力に反転した際に触媒上流の目標空燃比をリッチ目標値とし、その出力がリッチ出力に反転した際に上記の目標空燃比をリーン目標値とし、リッチ目標値と理論空燃比との差に基づいて算出される酸素脱離推定値の積算値と、リーン目標値と理論空燃比との差に基づいて算出される酸素吸蔵推定値の積算値とを等しくする理論空燃比を、真の理論空燃比として算出する、内燃機関の空燃比制御装置が開示されている。
In
ところで、排ガス浄化触媒の下流での排気空燃比がリーンに反転したときに目標空燃比を理論空燃比よりリッチであるリッチ目標空燃比とし、排ガス浄化触媒の下流での排気空燃比がリッチに反転したときに目標空燃比を理論空燃比よりリーンであるリーン目標空燃比とする空燃比制御装置では、排ガス浄化触媒における酸素の反応速度(吸着/脱離速度)が目標空燃比制御の適合レベルよりも遅いと、酸素ストレージ量が所期量に達する前に排ガス浄化触媒の下流での排気空燃比が反転して、酸素ストレージ量が目標量からずれ、排気性能が低下するという問題があった。 By the way, when the exhaust air-fuel ratio downstream of the exhaust gas purification catalyst turns lean, the target air-fuel ratio is set to a rich target air-fuel ratio that is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and the exhaust air-fuel ratio downstream of the exhaust gas purification catalyst turns rich. In an air-fuel ratio control device that sets the target air-fuel ratio to a lean target air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio when If it is too slow, the exhaust air-fuel ratio in the downstream of the exhaust gas purifying catalyst is reversed before the oxygen storage amount reaches the desired amount, causing the oxygen storage amount to deviate from the target amount and reduce the exhaust performance.
本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、排ガス浄化触媒における酸素の反応速度によって排ガスの性能が低下することを抑止できる、内燃機関の空燃比制御装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the conventional circumstances, and its object is to provide an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine that can suppress deterioration of exhaust gas performance due to the reaction rate of oxygen in an exhaust gas purification catalyst. That's what it is.
本発明によれば、その1つの態様において、内燃機関の空燃比制御装置は、触媒後センサの出力がリッチに反転したときに目標空燃比を理論空燃比よりリーンであるリーン目標空燃比に設定し、前記触媒後センサの出力がリーンに反転したときに目標空燃比を理論空燃比よりリッチであるリッチ目標空燃比に設定する目標空燃比設定部と、前記排ガス浄化触媒における酸素ストレージ量を推定する酸素ストレージ量推定部であって、前記触媒後センサの出力がリッチに反転したときに前記酸素ストレージ量の推定量を既定の最小量にリセットし、前記触媒後センサの出力がリーンに反転したときに前記酸素ストレージ量の推定量を既定の最大量にリセットし、前記最小量または前記最大量を初期値として、前記触媒前センサの出力に基づき前記酸素ストレージ量の推定量を更新する、前記酸素ストレージ量推定部と、前記触媒後センサの出力がリッチに反転したときの前記推定量と酸素ストレージ量の目標量との偏差に基づき前記リッチ目標空燃比を補正し、前記触媒後センサの出力がリーンに反転したときの前記推定量と前記目標量との偏差に基づき前記リーン目標空燃比を補正する目標空燃比補正部と、前記触媒前センサによる空燃比の検出値と前記目標空燃比とに基づき空燃比制御信号を生成する空燃比制御部と、を有する。 According to one aspect of the present invention, the air-fuel ratio control device for an internal combustion engine sets the target air-fuel ratio to a lean target air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio when the output of the post-catalyst sensor is reversed to rich. a target air-fuel ratio setting unit for setting the target air-fuel ratio to a rich target air-fuel ratio that is richer than the stoichiometric air-fuel ratio when the output of the post-catalyst sensor is reversed to lean; and an oxygen storage amount in the exhaust gas purification catalyst is estimated. and an oxygen storage amount estimating unit that resets the estimated amount of the oxygen storage amount to a predetermined minimum amount when the output of the post-catalyst sensor is reversed to rich, and the output of the post-catalyst sensor is reversed to lean. resetting the estimated amount of oxygen storage amount to a predetermined maximum amount, and updating the estimated amount of oxygen storage amount based on the output of the pre- catalyst sensor using the minimum amount or the maximum amount as an initial value. and correcting the rich target air-fuel ratio based on the difference between the estimated amount when the output of the post-catalyst sensor is reversed to rich and the target amount of the oxygen storage amount, and correcting the rich target air-fuel ratio, a target air-fuel ratio correcting unit for correcting the lean target air-fuel ratio based on the deviation between the estimated amount and the target amount when the output of is reversed to lean; and an air-fuel ratio controller for generating an air-fuel ratio control signal based on the fuel ratio.
本発明によれば、排ガス浄化触媒における酸素の反応速度による酸素ストレージ量のずれを補正して、排ガス性能の低下を抑止できる。 According to the present invention, it is possible to correct the deviation of the oxygen storage amount due to the reaction speed of oxygen in the exhaust gas purification catalyst, thereby suppressing the deterioration of the exhaust gas performance.
以下、本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、車両用の内燃機関11の一態様を示す図であり、内燃機関11は、ガソリン機関である。
図1において、内燃機関11の吸気は、空気流量計12、電制スロットル弁13、コレクタ14の順に通過し、その後、各気筒に備わる吸気管15、吸気弁16を介して燃焼室17に吸引される。
An embodiment of an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing one aspect of an
In FIG. 1, the intake air of an
燃料噴射弁21(燃料噴射装置)は、各気筒の吸気管15にそれぞれ設置され、吸気管15内に燃料を噴射する。
また、内燃機関11は、点火コイル22、点火プラグ23を有する点火装置24を各気筒にそれぞれ備える。
The fuel injection valve 21 (fuel injection device) is installed in the
The
そして、燃焼室17内の混合気は、点火プラグ23が発生する火花により着火燃焼し、燃焼により燃焼室17内で生じた排ガスは、排気弁25を介して各気筒に備わる排気管26に排出される。
内燃機関11は、排気管26の集合部の直下に配置され、排ガス浄化触媒としての三元触媒を内蔵した第1触媒装置31と、第1触媒装置31の下流の排気ダクト32に配置され、排ガス浄化触媒としての三元触媒を内蔵した第2触媒装置33とを有する。
The air-fuel mixture in the
The
なお、三元触媒は、排ガス中の炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)を酸化・還元によって同時に浄化する装置であり、酸素ストレージ能力を有する。
図2は、三元触媒の転換率と空燃比との相関を示す図であり、三元触媒は、空燃比が理論空燃比(空気過剰率λ=1)を含むウィンドウ内であるときに、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)を同時に浄化できる触媒である。
A three-way catalyst is a device that simultaneously purifies hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas by oxidation and reduction, and has oxygen storage capacity.
FIG. 2 is a diagram showing the correlation between the conversion rate of the three-way catalyst and the air-fuel ratio. It is a catalyst that can simultaneously purify hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides (NOx).
また、内燃機関11は、第1触媒装置31の上流に配置され、第1触媒装置31上流における排ガスの酸素濃度に基づき排気空燃比に応じた検出信号RABFを出力する空燃比センサ34と、第1触媒装置31の下流に配置され、第1触媒装置31下流における排ガスの酸素濃度に基づき排気空燃比の理論空燃比に対するリッチ・リーンを示す検出信号VO2Rを出力する酸素センサ35とを備える。
つまり、空燃比センサ34は、第1触媒装置31の排ガス浄化触媒に流入する排ガスの空燃比を検出する触媒前センサであり、酸素センサ35は、第1触媒装置31の排ガス浄化触媒から流出する排ガスの空燃比を検出する触媒後センサである。
The
That is, the air-
なお、酸素センサ35が出力する検出信号VO2Rは電圧信号であり、酸素センサ35は、第1触媒装置31下流の排気空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときにハイレベルの電圧信号を出力し、第1触媒装置31下流の排気空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときにローレベルの電圧信号を出力する。
また、内燃機関11は、排気管26とコレクタ14とを連通させる排気還流管41と、排気還流管41の開口面積を調整する排気還流制御弁42とを有する排気還流装置43を備える。
The detection signal VO2R output by the
The
上記内燃機関11に適用される制御装置51は、マイクロプロセッサやメモリを有するコンピュータを備え、各種センサからの検出信号を演算処理して、燃料噴射弁21による燃料噴射、電制スロットル弁13の開度、点火プラグ23による点火、排気還流制御弁42の開度などを制御する機能をソフトウェアとして備える。
制御装置51は、空燃比センサ34が出力する検出信号RABF、及び、酸素センサ35が出力する検出信号VO2Rを取得するとともに、空気流量計12が出力する内燃機関11の吸入空気流量QAを示す信号、クランク角センサ52が出力するクランクシャフト53の回転角位置POSを示す信号、水温センサ54が出力する内燃機関11の冷却水温度TWに示す信号、アクセル開度センサ55が出力するアクセルペダル56の踏み込み量(アクセル開度ACC)を示す信号などを取得する。
The
The
制御装置51は、クランクシャフト53の回転角位置POSの情報に基づき機関回転速度NEを算出し、吸入空気流量QA及び機関回転速度NEに基づき機関負荷を求める。
そして、制御装置51は、機関負荷、機関回転速度NE、冷却水温度TW(機関温度)などの機関運転条件に基づき点火時期及び目標EGR量を算出し、点火時期に基づき点火コイル22に点火信号を出力し、目標EGR量に基づき排気還流制御弁42に開度制御信号を出力する。
The
Then, the
また、制御装置51は、アクセル開度ACCなどから電制スロットル弁13の目標開度を算出し、この目標開度に基づき電制スロットル弁13のスロットルモータを駆動制御する。
更に、制御装置51は、1燃焼サイクルで燃料噴射弁21から噴射させる燃料量に比例する燃料噴射パルス幅TI(ms)、及び、噴射タイミングを演算し、噴射タイミングにおいて燃料噴射パルス幅TIの噴射パルス信号(空燃比制御信号)を燃料噴射弁21に出力して、内燃機関11の空燃比を制御する。
このように、制御装置51は、空燃比制御信号を生成して燃料噴射弁21に出力する空燃比制御部としての機能を備える。
The
Furthermore, the
Thus, the
制御装置51は、燃料噴射量(空燃比)の制御において、空燃比センサ34が検出する実空燃比と目標空燃比との偏差に基づき燃料噴射パルス幅TI(燃料噴射量)を制御する空燃比フィードバック制御を実施する。つまり、制御装置51は、内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御装置である。
係る空燃比フィードバック制御において、制御装置51は、酸素センサ35の出力が反転したときに目標空燃比TAFを比例動作によって理論空燃比よりもリッチ乃至リーンにシフトさせ、その後、積分動作及び微分動作によって目標空燃比TAFを理論空燃比に近づけて再度酸素センサ35の出力を反転させるようにし、第1触媒装置31の酸素ストレージ量STを最大酸素ストレージ量STMAX(飽和状態での酸素ストレージ量)の略半分である目標量TSTに制御する。
In controlling the fuel injection amount (air-fuel ratio), the
In such air-fuel ratio feedback control, the
図3は、制御装置51が実施する目標空燃比TAFの設定処理の基本特性を説明するためのタイムチャートであり、目標空燃比TAF、酸素ストレージ量ST(制御上の狙い値)、酸素センサ35の検出信号VO2Rの相関を示す。
制御装置51は、酸素センサ35の検出信号VO2Rがリッチ判定閾値RTHを横切ってリッチ方向に変化したとき、目標空燃比TAFを、機関回転速度NE、吸入空気流量QA、酸素ストレージ量STの目標量TSTから求めたリーン制御P分(比例分)だけリーン方向にシフトさせ、目標空燃比TAFを理論空燃比よりリーンであるリーン目標空燃比に設定する。
FIG. 3 is a time chart for explaining the basic characteristics of the target air-fuel ratio TAF setting process performed by the
When the detection signal VO2R of the
その後、制御装置51は、機関回転速度NE、吸入空気流量QA、目標量TST、空燃比センサ34による検出空燃比から求めたリーン制御I分(積分分)及びリーン制御D分(微分分)によって、目標空燃比TAFを徐々にリッチ化させて理論空燃比に戻す。
なお、制御装置51は、目標空燃比TAFがリーン目標空燃比から理論空燃比に戻った後は、酸素センサ35の出力がリーンに反転するまで目標空燃比TAFを理論空燃比に維持する。
After that, the
After the target air-fuel ratio TAF returns from the lean target air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio, the
ここで、制御装置51は、酸素センサ35の出力がリッチに反転したときに、酸素ストレージ量STが空状態に相当する既定量である最小酸素ストレージ量STMINになっているものとし、最小酸素ストレージ量STMINから目標量TSTにまで速やかに収束させることができるように、リーン制御P分、リーン制御I分、リーン制御D分を、機関運転条件や目標量TSTに基づく制御モデル計算によって設定する。
そして、目標空燃比TAFがリーン目標空燃比であることで、第1触媒装置31における酸素ストレージ量STの増大(酸素吸着)が進み、酸素センサ35の検出信号VO2Rはリーン判定閾値LTHを横切ってリーン方向に変化する(換言すれば、酸素センサ35の出力はリーンに反転する)ようになる。
Here, the
Since the target air-fuel ratio TAF is the lean target air-fuel ratio, the oxygen storage amount ST in the
そして、酸素センサ35の出力がリーンに反転すると、制御装置51は、目標空燃比TAFを、機関回転速度NE、吸入空気流量QA、酸素ストレージ量STの目標量TSTから求めたリッチ制御P分だけリッチ方向にシフトさせ、目標空燃比TAFを理論空燃比よりリッチであるリッチ目標空燃比に設定する。
その後、制御装置51は、機関回転速度NE、吸入空気流量QA、酸素ストレージ量STの目標量TST、空燃比センサ34による検出空燃比から求めたリッチ制御I分及びリッチ制御D分によって、目標空燃比TAFを徐々にリーン化させて理論空燃比に戻す。
Then, when the output of the
After that, the
なお、制御装置51は、目標空燃比TAFがリッチ目標空燃比から理論空燃比に戻った後は、酸素センサ35の出力がリッチに反転するまで目標空燃比TAFを理論空燃比に維持する。
ここで、制御装置51は、酸素センサ35の出力がリーンに反転したときに、酸素ストレージ量STが飽和状態に相当する既定量である最大酸素ストレージ量STMAXになっているものとし、最大酸素ストレージ量STMAXから目標量TSTにまで速やかに収束させることができるように、リッチ制御P分、リッチ制御I分、リッチ制御D分を、機関運転条件や目標量TSTに基づく制御モデル計算によって設定する。
After the target air-fuel ratio TAF returns from the rich target air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio, the
Here, the
目標空燃比TAFとして理論空燃比よりリッチであるリッチ目標空燃比を設定することで、第1触媒装置31における酸素ストレージ量STの減少(酸素脱離)が進み、酸素センサ35の検出信号VO2Rがリッチ判定閾値RTHを横切ってリッチ方向に変化する(換言すれば、酸素センサ35の出力はリッチに反転する)ようになり、制御装置51は、目標空燃比TAFを再度リーン目標空燃比に設定する。
制御装置51は、係る目標空燃比TAFの制御を繰り返すことで、第1触媒装置31の酸素ストレージ量STを目標量TSTに制御し、第1触媒装置31が炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)を高い転換率で浄化できるようにする。
By setting a rich target air-fuel ratio that is richer than the stoichiometric air-fuel ratio as the target air-fuel ratio TAF, the decrease (oxygen desorption) of the oxygen storage amount ST in the
By repeating the control of the target air-fuel ratio TAF, the
ここで、上記の目標空燃比TAFのPID制御量(リーン制御P分、リーン制御I分、リーン制御D分、リッチ制御P分、リッチ制御I分、リッチ制御D分)を制御モデル計算によって求める特性を決定するときに基準とした第1触媒装置31における酸素の反応速度(吸着速度、脱離速度)と実際の反応速度とが異なると、酸素ストレージ量STが目標量TSTからシフトし、排ガス性能が低下する。
図4は、第1触媒装置31における酸素の吸着速度が基準よりも遅い場合における目標空燃比TAF、酸素ストレージ量ST、酸素センサ35の検出信号VO2Rの相関を示すタイムチャートである。
Here, the PID control amount for the target air-fuel ratio TAF (lean control P minute, lean control I minute, lean control D minute, rich control P minute, rich control I minute, rich control D minute) is obtained by control model calculation. If the reaction speed (adsorption speed, desorption speed) of oxygen in the
FIG. 4 is a time chart showing the correlation between the target air-fuel ratio TAF, the oxygen storage amount ST, and the detection signal VO2R of the
第1触媒装置31における酸素の吸着速度がPID制御量の適合レベルよりも遅いと、酸素ストレージ量STが飽和する前に若しくは酸素ストレージ量STが目標量TSTに達する前に、流入酸素を第1触媒装置31が吸着しきれずに排出するようになり、これによって酸素センサ35の検出信号VO2Rがリーンに反転する。
これにより、制御装置51は、目標空燃比TAFをリッチ目標空燃比にシフトさせ、第1触媒装置31から酸素を脱離させるため、結果的に、第1触媒装置31の酸素ストレージ量STが目標量TSTより少なくなって、排ガス性能を低下させることになってしまう。
If the oxygen adsorption speed in the
As a result, the
一方、第1触媒装置31における酸素の脱離速度がPID制御量の適合レベルよりも遅いと、酸素ストレージ量STが空に若しくは酸素ストレージ量STが目標量TSTに達する前に酸素センサ35の出力がリッチに反転し、目標空燃比がリーン目標空燃比に切り換えられ、第1触媒装置31の酸素ストレージ量STが目標量TSTより多くなって、排ガス性能を低下させることになってしまう。
そこで、制御装置51は、第1触媒装置31における酸素の反応速度が基準より遅いときに酸素ストレージ量STが目標量TSTからシフトすることを抑止するために、目標空燃比TAFを補正する機能(目標空燃比補正部)を備える。
On the other hand, if the desorption speed of oxygen in the
Therefore, the
図5-図7は、制御装置51による目標空燃比TAFの設定手順を示すフローチャートであり、エンジンスイッチによる制御装置51への電源投入で起動される。
制御装置51は、まず、ステップS101で、空燃比センサ34の出力に基づく空燃比フィードバック制御を開始できるか否かを判断し、空燃比フィードバック制御の開始条件が成立していれば、ステップS102に進む。
例えば、内燃機関11の負荷及び回転速度が、空燃比を理論空燃比よりもリッチにする高出力領域であるとき、制御装置51は、ステップS101で待機する。
5 to 7 are flowcharts showing the procedure for setting the target air-fuel ratio TAF by the
First, in step S101, the
For example, when the load and rotational speed of the
制御装置51は、ステップS102で、酸素センサ35が活性しているか否かを、例えば検出信号VO2Rがリーン出力からリッチ出力に反転したか否かに基づき判断する。
酸素センサ35が活性している場合、制御装置51は、ステップS103に進み、第1触媒装置31の酸素ストレージ量STを制御するための目標空燃比TAFを設定する条件であるか否かを判断する。
In step S102, the
If the
例えば、燃料カット中及び燃料カット後の空燃比をリッチ化させる所定期間内であるとき、制御装置51は、酸素ストレージ量STの制御条件が成立していないと判断してステップS103で待機する。
なお、制御装置51は、後述するように、燃料カット後の所定期間において、内燃機関11の空燃比を理論空燃比よりもリッチに制御することで、燃料カット中に第1触媒装置31が吸着した酸素を速やかに脱離させる処理(復帰時リッチ制御部)を実施する。
For example, during a fuel cut and within a predetermined period for enriching the air-fuel ratio after the fuel cut, the
As will be described later, the
そして、第1触媒装置31の酸素ストレージ量STを制御する場合、制御装置51は、ステップS104に進み、前回の内燃機関11の運転状態においてメモリに記憶した、吸着速度補正値ADHの平均値ADHav、脱離速度補正値DEHの平均値DEHav、目標量TST、最大酸素ストレージ量STMAXを読み出す。
次いで、制御装置51は、ステップS105に進み、酸素センサ35の検出信号VO2Rがリッチ判定閾値RTH以下の状態からリッチ判定閾値RTHを超えたか否か、つまり、酸素センサ35の出力がリッチに反転したか否かを判定する。
Then, when controlling the oxygen storage amount ST of the
Next, the
そして、制御装置51は、酸素センサ35の検出信号VO2Rがリッチ判定閾値RTH以下の状態からリッチ判定閾値RTHを超えると、ステップS107に進み、推定酸素ストレージ量EST(酸素ストレージ量STの推定量)を最小酸素ストレージ量STMINにリセットする。
次のステップS108(酸素ストレージ量推定部)で、制御装置51は、最小酸素ストレージ量STMINを初期値として、吸入空気流量QA(空気量、排気流量)、及び、空燃比センサ34が検出した触媒上流の排気空燃比に基づく推定酸素ストレージ量ESTの更新演算を開始する。
Then, when the detection signal VO2R of the
In the next step S108 (oxygen storage amount estimator), the
また、ステップS109で、制御装置51は、機関回転速度NE、吸入空気流量QA、目標量TSTに基づく制御モデル計算で、目標空燃比TAFの制御で用いる基本リーン制御P分を算出する。
そして、次のステップS110(目標空燃比設定部、目標空燃比補正部)で、制御装置51は、ステップS109で求めた基本リーン制御P分を吸着速度補正値ADHの平均値ADHav(ADHav≧1.0)で除算して得たリーン制御P分に基づき、目標空燃比TAFをリーン方向にシフトさせることで、目標空燃比TAFを理論空燃比よりもリーンであるリーン目標空燃比に切り換える。
In step S109, the
Then, in the next step S110 (target air-fuel ratio setting section, target air-fuel ratio correction section), the
制御装置51は、リーン目標空燃比を設定することによって、第1触媒装置31に酸素濃度が高いリーン排ガスを流入させて、第1触媒装置31の酸素ストレージ量STを増大させる。
なお、吸着速度補正値ADH及び平均値ADHavの演算については、後で詳細に説明する。
By setting the lean target air-fuel ratio, the
Calculation of the adsorption speed correction value ADH and the average value ADHav will be described later in detail.
次いで、制御装置51は、ステップS111に進み、機関回転速度NE、吸入空気流量QA、目標量TST、及び、空燃比センサ34が検出した触媒上流の排気空燃比に基づく制御モデル計算で、目標空燃比TAFの制御で用いる基本リーン制御I分及び基本リーン制御D分を算出する。
そして、次のステップS112(目標空燃比設定部、目標空燃比補正部)で、制御装置51は、ステップS111で求めた基本リーン制御I分及び基本リーン制御D分を吸着速度補正値ADHの平均値ADHavで除算してリーン制御I分及びリーン制御D分を求め、このリーン制御I分及びリーン制御D分にしたがって目標空燃比TAFをリッチ方向に変化させ、目標空燃比TAF(リーン目標空燃比)を理論空燃比に近づける。
Next, the
Then, in the next step S112 (target air-fuel ratio setting unit, target air-fuel ratio correction unit), the
なお、吸着速度補正値ADHは吸着速度が基準よりも遅い場合にリーン目標空燃比を補正するための補正項である。
吸着速度補正値ADHは1.0以上の値であり、吸着速度補正値ADHの平均値ADHavが1.0である場合、制御装置51は、基本リーン制御P分、基本リーン制御I分、基本リーン制御D分をそのまま目標空燃比TAFの制御に用いるリーン制御P分、リーン制御I分、リーン制御D分に設定する。
The adsorption speed correction value ADH is a correction term for correcting the lean target air-fuel ratio when the adsorption speed is slower than the reference.
The adsorption speed correction value ADH is a value of 1.0 or more, and when the average value ADHav of the adsorption speed correction values ADH is 1.0, the
一方、吸着速度補正値ADHの平均値ADHavが1.0より大きくなるほど、制御装置51は、リーン制御P分、リーン制御I分、リーン制御D分を基本値よりも小さい値に変更し、リーン目標空燃比のリーンレベルを減少させる。
つまり、制御装置51は、吸着速度が基準よりも遅い場合、リーン制御P分を縮小補正して目標空燃比TAFのリーン方向へのシフト量を小さくしたうえで、リーン制御I分及びリーン制御D分を縮小補正して目標空燃比TAFを理論空燃比に戻す速度を遅くし、第1触媒装置31に流入させる酸素量の総量を確保しつつ、第1触媒装置31が吸着しきれない酸素が第1触媒装置31に流入することを抑止する。
On the other hand, as the average value ADHav of the adsorption speed correction value ADH becomes larger than 1.0, the
That is, when the adsorption speed is slower than the reference, the
制御装置51は、ステップS113で、酸素センサ35の検出信号VO2Rが、再度、リッチ判定閾値RTH以下の状態からリッチ判定閾値RTHを超えたか否かを判断する。
そして、酸素センサ35の検出信号VO2Rが、再度、リッチ判定閾値RTH以下の状態からリッチ判定閾値RTHを超えた場合、制御装置51はステップS107に戻る。
In step S113, the
Then, when the detection signal VO2R of the
一方、酸素センサ35の検出信号VO2Rが、リッチ判定閾値RTH以下の状態からリッチ判定閾値RTHを超えていない場合、制御装置51は、ステップS114に進む。
制御装置51は、ステップS114で、酸素センサ35の検出信号VO2Rがリーン判定閾値LTHを下回ったか否か、つまり、酸素センサ35の出力がリーンに反転したか否かを判定する。
On the other hand, when the detection signal VO2R of the
In step S114, the
酸素センサ35の検出信号VO2Rがリーン判定閾値LTH以上であれば、制御装置51は、ステップS111に戻ってステップS111及びステップS112の処理を実施することで、吸着速度補正値ADHの平均値ADHavに基づき補正したリーン制御I分及びリーン制御D分によって、目標空燃比TAFを理論空燃比に近づける。
このように、制御装置51は、リーン制御P分によってリーンシフトさせた目標空燃比TAFを、ステップS111及びステップS112の処理を繰り返して徐々に理論空燃比に近づける。
If the detection signal VO2R of the
In this manner, the
一方、制御装置51は、ステップS114で、酸素センサ35の検出信号VO2Rがリーン判定閾値LTHを下回ったと判断すると、ステップS115に進む。
制御装置51は、ステップS115で、酸素センサ35の出力がリーンに反転したときの推定酸素ストレージ量ESTを、リーン反転時酸素ストレージ量ESTLにセットする。
On the other hand, when the
In step S115, the
そして、制御装置51は、次のステップS116で、ステップS115で求めたリーン反転時酸素ストレージ量ESTLと目標量TSTとの偏差を、吸着時推定誤差量ADEとして求めてメモリに記憶する。
なお、制御装置51は、ステップS116で求めた吸着時推定誤差量ADEについて、過去複数回分を記憶する。
Then, in the next step S116, the
Note that the
制御装置51は、吸着時推定誤差量ADEを求めると、ステップS117に進み、今回ステップS116で求めた吸着時推定誤差量ADEに基づき、吸着速度補正値ADHを算出してメモリに記憶する。
なお、制御装置51は、ステップS117で求めた吸着速度補正値ADHについて、過去複数回分を記憶する。
After determining the adsorption estimated error amount ADE, the
Note that the
図8は、吸着時推定誤差量ADEが表す誤差、及び、演算タイミングを示すタイムチャートである。
酸素センサ35の出力がリッチ判定閾値RTHを上回って(時刻t1)、目標空燃比TAFがリーン目標空燃比に設定されると、第1触媒装置31における酸素吸着が進み、推定酸素ストレージ量ESTは増大変化する。
FIG. 8 is a time chart showing the error represented by the estimated error amount ADE during adsorption and calculation timing.
When the output of the
そして、酸素センサ35の出力がリーン判定閾値LTHを下回るようになると(時刻t2)、制御装置51は、そのときの推定酸素ストレージ量ESTと目標量TSTとの偏差を吸着時推定誤差量ADEとして求める。
ここで、第1触媒装置31における酸素の吸着速度が遅いと、第1触媒装置31が流入する酸素を吸着しきれずに、酸素センサ35の出力がリーンに反転するタイミングが早まる。したがって、第1触媒装置31における酸素の吸着速度が遅いほど、吸着時推定誤差量ADEは大きな値になる。
Then, when the output of the
Here, if the oxygen adsorption speed in the
図9は、吸着時推定誤差量ADEと吸着速度補正値ADHとの相関を示す線図である。
吸着時推定誤差量ADEが零であるとき、吸着速度補正値ADH(ADH≧1.0)は、PID制御量を実質的に補正しない1.0に設定され、吸着時推定誤差量ADEが大きくなるほど吸着速度補正値ADHはより大きな値、つまり、PID制御量をより小さく補正する値に設定される。
FIG. 9 is a graph showing the correlation between the adsorption estimated error amount ADE and the adsorption speed correction value ADH.
When the estimated error amount ADE during adsorption is zero, the adsorption speed correction value ADH (ADH≧1.0) is set to 1.0 at which the PID control amount is not substantially corrected. The value ADH is set to a larger value, that is, a value that corrects the PID control amount to a smaller value.
つまり、制御装置51は、第1触媒装置31における酸素の吸着速度が遅いほどPID制御量をより小さく補正することで、リーン制御P分による目標空燃比TAFのリーン方向へシフト量を小さくし、かつ、リーン制御I分及びリーン制御D分によって目標空燃比TAFを理論空燃比に戻す速度を遅くする。
これにより、吸着速度に対して排気空燃比が過剰にリーンに設定されることで第1触媒装置31が吸着しきれない酸素が第1触媒装置31に流入することを抑止し、また、実際の吸着速度で酸素ストレージ量STが所期量に対するまでの間リーン目標空燃比を継続させて、第1触媒装置31に所期量の酸素を吸着させる。
That is, the
As a result, the exhaust gas air-fuel ratio is set to be excessively lean with respect to the adsorption speed, and oxygen that cannot be adsorbed by the
制御装置51は、ステップS117で吸着速度補正値ADHを求めると、次いで、ステップS118に進み、吸着速度補正値ADHの算出回数カウンタをカウントアップする。
後述するように、制御装置51は、吸着速度補正値ADHの移動平均を、吸着速度補正値ADHの平均値ADHavとして求め、前述したステップS110及びステップS112におけるPID制御量(リーン制御P分、リーン制御I分、リーン制御D分)の補正に用いる。
After obtaining the suction speed correction value ADH in step S117, the
As will be described later, the
図10は、第1触媒装置31における酸素の吸着速度が基準よりも遅く、吸着時推定誤差量ADEが発生し、吸着速度補正値ADH(平均値ADHav)によってPID制御量を補正したときの酸素センサ35の出力、推定酸素ストレージ量EST、目標空燃比TAFの挙動を示すタイムチャートである。
図10の時刻t1では、基本リーン制御P分によって目標空燃比TAFがリーンシフトされ、その後、基本リーン制御I分及び基本リーン制御D分によって目標空燃比TAFを徐々に理論空燃比に戻す制御が行わる。
FIG. 10 shows the oxygen adsorption speed in the
At time t1 in FIG. 10, the target air-fuel ratio TAF is lean-shifted by the basic lean control P minutes, and then the target air-fuel ratio TAF is gradually returned to the stoichiometric air-fuel ratio by the basic lean control I minutes and the basic lean control D minutes. do.
ここで、第1触媒装置31における酸素の吸着速度が基準より遅いため、時刻t2の酸素センサ35の出力がリーンに反転したタイミングで、吸着時推定誤差量ADEが発生する。
時刻t3の酸素センサ35の出力がリッチに反転したタイミングでは、基本リーン制御P分が吸着時推定誤差量ADEに基づく吸着速度補正値ADHで補正され、リーン制御P分による目標空燃比TAFのリーン化が小さく制限される。
Here, since the adsorption speed of oxygen in the
At time t3, when the output of the
また、時刻t3以降における目標空燃比TAF(リーン目標空燃比)を理論空燃比に戻す処理で用いられるリーン制御I分及びリーン制御D分も、吸着速度補正値ADHによって基本値よりも小さく補正されるため、目標空燃比TAFを理論空燃比に戻す速度は、基本よりも遅く修正される。
これにより、第1触媒装置31に酸素を吸着させるときに、目標空燃比TAFのリーンレベルの抑制によって第1触媒装置31が吸着しきれない酸素が第1触媒装置31に流入することを抑止でき、また、酸素を吸着させる期間を確保して第1触媒装置31に所期量の酸素を吸着させることができるので、吸着時推定誤差量ADEが減る。
したがって、第1触媒装置31における酸素の吸着速度が基準よりも遅い場合であっても、第1触媒装置31の酸素ストレージ量STが目標量TSTより減ることが抑止され、排ガス性能が低下することを抑制できる。
In addition, the lean control I minute and the lean control D minute used in the process of returning the target air-fuel ratio TAF (lean target air-fuel ratio) to the stoichiometric air-fuel ratio after time t3 are also corrected to be smaller than the basic values by the adsorption speed correction value ADH. Therefore, the speed at which the target air-fuel ratio TAF is returned to the stoichiometric air-fuel ratio is corrected slower than the basic speed.
As a result, when oxygen is adsorbed by the
Therefore, even if the oxygen adsorption speed in the
制御装置51は、ステップS131で、目標量判定フラグFtが1であるか否かを判定する。目標量判定フラグFtは、後述するように、ステップS118でカウントアップされる吸着速度補正値ADHの算出回数カウンタが所定値に達したときに1に設定され、吸着速度補正値ADHに基づく目標量TSTの変更処理や診断処理が終了すると、0に設定されるフラグである。
制御装置51は、目標量判定フラグFtが1である間、つまり、吸着速度補正値ADHのデータに基づく各種処理が終了するまで待機し、目標量判定フラグFtが0にリセットされると、ステップS131からステップS119に進む。
The
The
一方、制御装置51は、ステップS105で、酸素センサ35の検出信号VO2Rがリッチ判定閾値RTHを横切ってリッチ方向に変化していないと判断すると、ステップS106に進む。
制御装置51は、ステップS106で、酸素センサ35の検出信号VO2Rがリーン判定閾値LTH(リーン判定閾値LTH<リッチ判定閾値RTH)以上の状態からリーン判定閾値LTHを下回るようになったか否か、つまり、酸素センサ35の出力がリーンに反転したか否かを判定する。
ここで、制御装置51は、酸素センサ35の検出信号VO2Rがリーン判定閾値LTHを横切ってリーン方向に変化していないと判断すると、ステップS105に戻る。
On the other hand, when the
In step S106, the
If the
一方、制御装置51は、酸素センサ35の検出信号VO2Rがリーン判定閾値LTHを横切ってリーン方向に変化したと判断すると、ステップS119に進む。
なお、制御装置51が、ステップS131からステップS119に進んだときも、酸素センサ35の検出信号VO2Rがリーン判定閾値LTH以上の状態からリーン判定閾値LTHを下回るようになったときである。
On the other hand, when the
It should be noted that the
制御装置51は、ステップS119で、推定酸素ストレージ量ESTを、飽和状態での酸素ストレージ量STである最大酸素ストレージ量STMAXにリセットする。
次のステップS120で、制御装置51は、最大酸素ストレージ量STMAXを初期値として、吸入空気流量QA(空気量)、及び、空燃比センサ34が検出した触媒上流の排気空燃比に基づく推定酸素ストレージ量ESTの更新演算を開始する。
In step S119, the
In the next step S120, the
また、ステップS121で、制御装置51は、機関回転速度NE、吸入空気流量QA、目標量TSTに基づく制御モデル計算によって、目標空燃比TAFの制御で用いる基本リッチ制御P分を算出する。
そして、次のステップS122で、制御装置51は、ステップS121で求めた基本リッチ制御P分を脱離速度補正値DEHの平均値DEHav(DEHav≧1.0)で除算して得たリッチ制御P分によって、目標空燃比TAFをリッチ方向にシフトさせることで、目標空燃比TAFを理論空燃比よりもリッチであるリッチ目標空燃比に切り換える。
Further, in step S121, the
Then, in the next step S122, the
制御装置51は、リッチ目標空燃比を設定することによって、第1触媒装置31に酸素濃度が低くCO,HCの濃度が高いリッチ排ガスを流入させて酸素を脱離させ、酸素ストレージ量STを減少させる。
上記の脱離速度補正値DEHは、第1触媒装置31における酸素の脱離速度が基準よりも遅いときに基本リッチ制御P分を縮小補正し、第1触媒装置31から酸素を脱離させるときのリッチ目標空燃比のリッチレベルを減少させる補正値である。
なお、脱離速度補正値DEH及び平均値DEHavの演算については、後で詳細に説明する。
By setting the rich target air-fuel ratio, the
The desorption speed correction value DEH is used when the basic rich control P is reduced and corrected to desorb oxygen from the
Calculation of the desorption rate correction value DEH and average value DEHav will be described later in detail.
次いで、制御装置51は、ステップS123に進み、機関回転速度NE、吸入空気流量QA、目標量TST、及び、空燃比センサ34が検出した触媒上流の排気空燃比に基づく制御モデル計算によって、目標空燃比TAFの制御で用いる基本リッチ制御I分及び基本リッチ制御D分を算出する。
そして、次のステップS124で、制御装置51は、ステップS123で求めた基本リッチ制御I分及び基本リッチ制御D分を脱離速度補正値DEHの平均値DEHav(DEHav≧1.0)で除算してリッチ制御I分及びリッチ制御D分を求め、このリッチ制御I分及びリッチ制御D分にしたがって目標空燃比TAFをリーン方向に変化させ、目標空燃比TAF(リッチ目標空燃比)を理論空燃比に近づける。
Next, the
Then, in the next step S124, the
ここで、脱離速度補正値DEHは、第1触媒装置31の酸素の脱離速度が所期値よりも遅いときに基本リッチ制御I分及び基本リッチ制御D分を縮小補正し、第1触媒装置31から酸素を脱離させるときのリッチ目標空燃比が理論空燃比に近づく速度を遅くする。
つまり、制御装置51は、基本リッチ制御P分を縮小補正して目標空燃比TAFのリッチ方向へのシフト量を小さくしたうえで、基本リッチ制御I分及び基本リッチ制御D分を縮小補正して目標空燃比TAFを理論空燃比に戻す速度を遅くする。
これにより、遅い脱離速度に合わせて第1触媒装置31に流入させる排ガスのリッチレベルを抑制しつつ脱離期間を確保し、脱離が充分に進んでいない状態で酸素センサ35の出力がリッチに反転してしまうことを抑制する。
Here, the desorption speed correction value DEH is obtained by reducing and correcting the basic rich control I and the basic rich control D when the oxygen desorption speed of the
In other words, the
As a result, the desorption period is ensured while suppressing the rich level of the exhaust gas flowing into the
制御装置51は、ステップS125で、酸素センサ35の検出信号VO2Rが、再度、リーン判定閾値LTH以上の状態からリーン判定閾値LTHを下回ったか否かを判断する。
そして、酸素センサ35の検出信号VO2Rが、再度、リーン判定閾値LTH以上の状態からリーン判定閾値LTHを下回った場合、制御装置51はステップS119に戻る。
In step S125, the
Then, when the detection signal VO2R of the
一方、酸素センサ35の検出信号VO2Rが、リーン判定閾値LTH以上の状態からリーン判定閾値LTHを下回る変化が発生していない場合、制御装置51は、ステップS126に進む。
制御装置51は、ステップS126で、酸素センサ35の検出信号VO2Rがリッチ判定閾値RTHを上回ったか否か、つまり、酸素センサ35の出力がリッチに反転したか否かを判定する。
On the other hand, if the detection signal VO2R of the
In step S126, the
酸素センサ35の検出信号VO2Rがリッチ判定閾値RTH以下であれば、制御装置51は、ステップS123に戻ってステップS123及びステップS124の処理を実施することで、脱離速度補正値DEHの平均値DEHavに基づき補正したリッチ制御I分及びリッチ制御D分によって、目標空燃比TAFを理論空燃比に近づける。
このように、制御装置51は、ステップS123及びステップS124の処理を繰り返すことで、目標空燃比TAF(リッチ目標空燃比)を徐々に理論空燃比に近づける。
If the detection signal VO2R of the
In this way, the
一方、制御装置51は、ステップS126で、酸素センサ35の検出信号VO2Rがリッチ判定閾値RTHを上回ったと判断すると、ステップS127に進む。
制御装置51は、ステップS127で、酸素センサ35の出力がリッチに反転したときの推定酸素ストレージ量ESTを、リッチ反転時酸素ストレージ量ESTRにセットする。
On the other hand, when the
In step S127, the
そして、制御装置51は、次のステップS128で、ステップS127で求めたリッチ反転時酸素ストレージ量ESTRと目標量TSTとの偏差を、脱離時推定誤差量DEEとして求めてメモリに記憶する。
なお、制御装置51は、ステップS128で求めた脱離時推定誤差量DEEについて、過去複数回分を記憶する。
Then, in the next step S128, the
Note that the
制御装置51は、脱離時推定誤差量DEEを求めると、ステップS129に進み、今回ステップS128で求めた脱離時推定誤差量DEEに基づき、脱離速度補正値DEH(DEH≧1.0)を算出してメモリに記憶する。
図11は、脱離時推定誤差量DEEと脱離速度補正値DEHとの相関を示す線図である。
After obtaining the desorption estimated error amount DEE, the
FIG. 11 is a graph showing the correlation between the desorption estimated error amount DEE and the desorption rate correction value DEH.
脱離時推定誤差量DEEが零であるとき、脱離速度補正値DEH(DEH≧1.0)は、PID制御量を実質的に補正しない1.0に設定され、脱離時推定誤差量DEEが大きくなるほど脱離速度補正値DEHはより大きな値、つまり、PID制御量をより小さく補正する値に設定される。
上記脱離速度補正値DEHの特性は、吸着速度補正値ADHと同様である。
なお、制御装置51は、ステップS129で求めた脱離速度補正値DEHについて、過去複数回分を記憶する。
When the desorption estimated error amount DEE is zero, the desorption rate correction value DEH (DEH≧1.0) is set to 1.0 at which the PID control amount is not substantially corrected. The desorption speed correction value DEH is set to a larger value, that is, a value that corrects the PID control amount to a smaller value.
The characteristics of the desorption rate correction value DEH are the same as those of the adsorption rate correction value ADH.
Note that the
制御装置51は、ステップS129で脱離速度補正値DEHを求めると、次いで、ステップS130に進み、脱離速度補正値DEHの算出回数カウンタをカウントアップする。
後述するように、制御装置51は、脱離速度補正値DEHの移動平均を、脱離速度補正値DEHの平均値DEHavとして求め、前述したステップS122及びステップS124におけるPID制御量(リッチ制御P分、リッチ制御I分、リッチ制御D分)の補正に用いる。
After obtaining the desorption speed correction value DEH in step S129, the
As will be described later, the
制御装置51は、ステップS132で、ステップS131と同様に、目標量判定フラグFtが1であるか否かを判定する。
そして、制御装置51は、目標量判定フラグFtが1である間、つまり、脱離速度補正値DEHのデータに基づく各種処理が終了するまで待機し、目標量判定フラグFtが0にリセットされると、ステップS132からステップS107に進む。
In step S132, the
Then, the
図12-図14は、制御装置51による目標量TSTの変更処理、第1触媒装置31及び空燃比センサ34の診断処理の手順を示すフローチャートであり、エンジンスイッチによる制御装置51への電源投入で起動される。
制御装置51は、まずステップS201で、EEPROMなどのメモリに保存されている、吸着速度補正値ADH、脱離速度補正値DEH、吸着速度補正値ADHの算出回数カウンタ、脱離速度補正値DEHの算出回数カウンタ、吸着時推定誤差量ADE、脱離時推定誤差量DEEを全てクリアするイニシャル処理を実施する。
12 to 14 are flow charts showing procedures of the
First, in step S201, the
次いで、制御装置51は、ステップS202で、空燃比センサ34の出力に基づく空燃比フィードバック制御を開始できるか否かを判断し、空燃比フィードバック制御の開始条件が成立していれば、ステップS203に進む。
制御装置51は、ステップS203で、酸素センサ35が活性しているか否かを、例えば検出信号VO2Rがリーン出力からリッチ出力に反転したか否かに基づき判断する。
そして、制御装置51は、酸素センサ35が活性している場合、ステップS204に進み、第1触媒装置31の酸素ストレージ量STを制御するための目標空燃比TAFを設定する条件であるか否かを判断し、条件成立を判断するとステップS205に進む。
Next, in step S202, the
In step S203, the
Then, if the
制御装置51は、ステップS205で、吸着速度補正値ADHの算出回数カウンタが所定値に達したか否かを判断し、所定値に達していない場合は、ステップS209に進み、脱離速度補正値DEHの算出回数カウンタが所定値に達したか否かを判断する。
ここで、脱離速度補正値DEHの算出回数カウンタも所定値に達していない場合、制御装置51は、ステップS233に進み、エンジンスイッチ(キースイッチ、イグニッションスイッチ)がオフされたか否かを判断し、エンジンスイッチがオン状態を保持していれば、ステップS233からステップS204に戻る。
In step S205, the
Here, if the counter for the number of calculations of the desorption speed correction value DEH has not reached the predetermined value, the
そして、制御装置51は、ステップS205で、吸着速度補正値ADHの算出回数カウンタが所定値に達したと判断すると、ステップS206に進み、目標量判定フラグFtを0から1にセットする。
なお、ステップS206で1に設定される目標量判定フラグFtは、図6、図7のフローチャートのステップS131、ステップS132で判定されるフラグである。
When the
Note that the target amount determination flag Ft set to 1 in step S206 is the flag determined in steps S131 and S132 of the flow charts of FIGS.
次いで、制御装置51は、ステップS207に進み、吸着速度補正値ADHの平均値ADHavを更新する。
詳細には、制御装置51は、記憶している全ての吸着速度補正値ADHの合計を算出回数(サンプル数)で除算して平均を求め、当該サンプル平均値とそれまでの平均値ADHavとの平均値を平均値ADHavの最新値とする。
・ADHav(最新値)={ADHav(現在値)+(吸着速度補正値ADHの総和/サンプル数)}/2
Next, the
Specifically, the
ADHav (latest value) = {ADHav (current value) + (sum of adsorption speed correction value ADH/number of samples)}/2
次いで、制御装置51は、ステップS208に進み、吸着時推定誤差量ADEの平均値ADEavを算出して記憶する。制御装置51は、記憶している全ての吸着時推定誤差量ADEの合計をサンプル数で除算して平均値ADEavを求め、求めた平均値ADEavをメモリに記憶する。
・ADEav=吸着時推定誤差量ADEの総和/サンプル数
Next, the
・ADEav = total sum of estimated error amount ADE during adsorption/number of samples
一方、制御装置51は、ステップS209で、脱離速度補正値DEHの算出回数カウンタが所定値に達したと判断すると、ステップS210に進み、目標量判定フラグFtを0から1にセットする。
次いで、制御装置51は、ステップS211に進み、脱離速度補正値DEHの平均値DEHavを更新する。
On the other hand, when the
Next, the
詳細には、制御装置51は、記憶している全ての脱離速度補正値DEHの合計を算出回数(サンプル数)で除算して平均を求め、当該サンプル平均値とそれまでの平均値DEHavとの平均値を平均値DEHavの最新値とする。
・DEHav(最新値)={DEHav(現在値)+(吸着速度補正値DEHの総和/サンプル数)}/2
Specifically, the
・DEHav (latest value) = {DEHav (current value) + (sum of adsorption speed correction value DEH/number of samples)}/2
次いで、制御装置51は、ステップS212に進み、脱離時推定誤差量DEEの平均値DEEavを算出して記憶する。制御装置51は、記憶している全ての脱離時推定誤差量DEEの合計をサンプル数で除算して平均値DEEavを求め、求めた平均値DEEavをメモリに記憶する。
・DEEav=吸着時推定誤差量DEEの総和/サンプル数
Next, the
・DEEav = total sum of estimated error amount DEE during adsorption/number of samples
ステップS208で平均値ADEavを求めた後、又は、ステップS212で平均値DEEavを求めた後、制御装置51は、ステップS213に進む。
制御装置51は、ステップS213で、吸着速度補正値ADHの算出回数カウンタ及び脱離速度補正値DEHの算出回数カウンタが共に所定値に達したか否かを判断する。
After obtaining the average value ADEav in step S208 or after obtaining the average value DEEav in step S212, the
In step S213, the
そして、少なくとも一方の算出回数カウンタが所定値に達していない場合、制御装置51は、ステップS232に進み、目標量判定フラグFtを0にリセットする。
一方、吸着速度補正値ADHの算出回数カウンタ、及び、脱離速度補正値DEHの算出回数カウンタが共に所定値に達している場合、制御装置51は、ステップS213からステップS214に進む。
Then, if at least one calculation number counter has not reached the predetermined value, the
On the other hand, when both the calculation number counter for the adsorption speed correction value ADH and the calculation number counter for the desorption speed correction value DEH have reached the predetermined values, the
制御装置51は、ステップS214で、吸着速度補正値ADHの平均値ADHav・脱離速度補正値DEHの平均値DEHavの算出回数カウンタ(以後、平均補正値算出回数カウンタという。)をカウントアップする。
次いで、制御装置51は、ステップS215で、吸着速度補正値ADHの算出回数カウンタ、及び、脱離速度補正値DEHの算出回数カウンタをクリアし、次のステップS216で、記憶している吸着速度補正値ADH及び脱離速度補正値DEHのデータを全てクリアする。
更に、制御装置51は、ステップS217で、記憶している吸着時推定誤差量ADE及び脱離時推定誤差量DEEのデータを全てクリアする。
In step S214, the
Next, in step S215, the
Further, in step S217, the
次いで、制御装置51は、ステップS218で、平均補正値算出回数カウンタが所定値に達したか否かを判断し、所定値に達していない場合、ステップS232に進んで、目標量判定フラグFtを0にリセットする。
一方、平均補正値算出回数カウンタが所定値に達している場合、制御装置51は、ステップS219に進み、吸着速度補正値ADHの平均値ADHavが第1閾値TH1以上で、かつ、脱離速度補正値DEHの平均値DEHavが第2閾値TH2以上であるか否かを判断する。
Next, in step S218, the
On the other hand, if the average correction value calculation frequency counter has reached the predetermined value, the
図15は、吸着速度補正値ADHの平均値ADHav、脱離速度補正値DEHの平均値DEHavと、第1閾値TH1、第2閾値TH2との相関を示す図である。
平均値ADHavが第1閾値TH1以上で、かつ、平均値DEHavが第2閾値TH2以上である領域Bは、目標量TSTの変更が必要になるほど脱離速度・吸着速度が共に遅くなった状態である。
FIG. 15 is a diagram showing the correlation between the average value ADHav of the adsorption speed correction values ADH, the average value DEHav of the desorption speed correction values DEH, and the first threshold TH1 and the second threshold TH2.
Region B, where the average value ADHav is equal to or greater than the first threshold TH1 and the average value DEHav is equal to or greater than the second threshold TH2, is a state in which both the desorption speed and the adsorption speed are slow enough to require a change in the target amount TST. be.
制御装置51は、平均値ADHavが第1閾値TH1以上で、かつ、平均値DEHavが第2閾値TH2以上である場合、ステップS220(触媒診断部)に進み、吸着時推定誤差量ADEの平均値ADEavの記憶データのうちの最小値、及び、脱離時推定誤差量DEEの平均値DEEavの記憶データのうちの最小値が共に第3閾値TH3以上であるか否かを判断する。
換言すれば、制御装置51は、ステップS220で、吸着時推定誤差量ADEの平均値ADEavが第1異常判定値より大きく、かつ、脱離時推定誤差量DEEの平均値DEEavが第2異常判定値より大きい状態であるか否かを判断する。
図16は、平均値ADEav及び平均値DEEavの記憶値と、第3閾値TH3との相関を示す。
When the average value ADHav is equal to or greater than the first threshold TH1 and the average value DEHav is equal to or greater than the second threshold TH2, the
In other words, in step S220, the
FIG. 16 shows the correlation between the stored average value ADEav and average value DEEav and the third threshold TH3.
第3閾値TH3は、第1触媒装置31の劣化故障を判定するための閾値であり、過去複数回求めた平均値ADEavのうちの最小値、及び、過去複数回求めた平均値DEEavの最小値が共に第3閾値TH3以上である場合、つまり、記憶してある複数の平均値ADEav、DEEavの中の最小値であっても第3閾値TH3以上である場合、第1触媒装置31の劣化故障を推定できるように適合されている。
そこで、制御装置51は、ステップS220で、平均値ADEavの最小値、及び、平均値DEEavの最小値が共に第3閾値TH3以上であると判断した場合、ステップS221に進んで、第1触媒装置31の劣化故障の発生を判定し、劣化故障の診断結果を記憶した後、ステップS222に進む。
The third threshold TH3 is a threshold for determining a deterioration failure of the
Therefore, when the
一方、平均値ADEavの最小値及び平均値DEEavの最小値が共に第3閾値TH3以上であるという劣化故障条件を満たしていない場合、制御装置51は、ステップS221を迂回して、ステップS222に進む。
制御装置51は、ステップS222(目標量変更部)で、酸素ストレージ量STの目標量TST、及び、最大酸素ストレージ量STMAXを更新する。
On the other hand, if the deterioration failure condition that both the minimum value of the average value ADEav and the minimum value of the average value DEEav are equal to or greater than the third threshold TH3 is not satisfied, the
The
制御装置51は、目標量TSTを以下の式にしたがって更新する。
・目標量TST(更新値)=目標量TST(現在値)-|吸着時推定誤差量ADE及び脱離時推定誤差量DEEの記憶値の最大値|
また、制御装置51は、最大酸素ストレージ量STMAXを下式にしたがって更新する。
・最大酸素ストレージ量STMAX(更新値)=目標量TST(更新値)×2
The
・Target amount TST (updated value) = Target amount TST (current value) -|Maximum value of stored values of estimated error amount ADE during adsorption and estimated error amount DEE during desorption|
Further, the
・Maximum oxygen storage amount STMAX (updated value) = target amount TST (updated value) x 2
つまり、第1触媒装置31の劣化によって最大酸素ストレージ量STMAXが低下すると共に吸着速度、脱離速度が低下し、吸着時推定誤差量ADE及び脱離時推定誤差量DEEが大きくなるので、吸着時推定誤差量ADE及び脱離時推定誤差量DEEに基づき目標量TST及び最大酸素ストレージ量STMAXを下げ、劣化状態に見合った目標量TST及び最大酸素ストレージ量STMAXに更新する。
That is, due to deterioration of the
図17は、第1触媒装置31の劣化によって吸着速度と脱離速度との双方が基準よりも遅くなった場合での酸素センサ35の出力、推定酸素ストレージ量EST、目標空燃比TAFの挙動を示す。
第1触媒装置31の劣化によって吸着速度と脱離速度との双方が基準よりも遅くなると、第1触媒装置31が吸着しきれない酸素が発生することでリーン反転が早まり吸着時推定誤差量ADEが発生すると共に、酸素センサ35の出力がリーンに反転したときに実際よりも多い最大酸素ストレージ量STMAXに推定酸素ストレージ量ESTがリセットされるため、リッチ反転時に推定酸素ストレージ量ESTと目標量TSTとに乖離が生じて脱離時推定誤差量DEEが発生することになる。
FIG. 17 shows the behavior of the output of the
When both the adsorption speed and the desorption speed become slower than the standard due to the deterioration of the
そして、制御装置51は、吸着時推定誤差量ADE及び脱離時推定誤差量DEEを小さくするように、吸着速度補正値ADH及び脱離速度補正値DEHを更新するが、目標量TSTにまで到達させることができない状態になる。
そこで、制御装置51は、吸着速度補正値ADH及び脱離速度補正値DEHが共に所定よりも大きくなった場合は、第1触媒装置31の劣化によって吸着速度及び脱離速度が遅くなっていると推定し、最大酸素ストレージ量STMAXを下げると共に目標量TSTを下げ、目標量TSTにまで到達できるようにする。
Then, the
Therefore, when both the adsorption speed correction value ADH and the desorption speed correction value DEH are larger than predetermined values, the
次いで、制御装置51は、ステップS223に進み、ステップS222における目標量TSTの更新処理における更新前の目標量TSTと更新後の目標量TSTとの偏差ΔTST(目標量TSTの変更度合い)に基づき、燃料カット後の空燃比リッチ化制御におけるリッチ目標空燃比(以下、第1復帰時リッチ目標空燃比という。)を求めてメモリに記憶する。
第1触媒装置31(排ガス浄化触媒)の劣化によって最大酸素ストレージ量STMAX(目標量TST)が低下すると、燃料カットから燃料噴射を再開させるときに酸素ストレージ量STが少なくなり、酸素ストレージ量STを速やかに減らすために要求されるリッチ目標空燃比のリッチレベルを小さくできる。そこで、制御装置51は、目標量TSTの減少量が多いほど、復帰時リッチ目標空燃比のリッチレベルを縮小させる。
Next, the
When the maximum oxygen storage amount STMAX (target amount TST) decreases due to deterioration of the first catalyst device 31 (exhaust gas purifying catalyst), the oxygen storage amount ST decreases when resuming fuel injection from a fuel cut. The rich level of the rich target air-fuel ratio required for rapid reduction can be reduced. Therefore, the
また、制御装置51は、次のステップS224で、記憶している吸着速度補正値ADHの平均値ADHav及び脱離速度補正値DEHの平均値DEHavを全てクリアする。
つまり、制御装置51がステップS224に進むのは目標量TSTを更新した場合であり、目標量TSTの更新によって吸着時推定誤差量ADE及び脱離時推定誤差量DEEは縮小し、目標量TSTの更新前に求めた吸着速度補正値ADHの平均値ADHav及び脱離速度補正値DEHの平均値DEHavは適合しなくなるので、制御装置51は、記憶している吸着速度補正値ADHの平均値ADHav及び脱離速度補正値DEHの平均値DEHavを全てクリアする。
In the next step S224, the
That is, the
一方、制御装置51は、ステップS219で、吸着速度補正値ADHの平均値ADHavが第1閾値TH1以上で、かつ、脱離速度補正値DEHの平均値DEHavが第2閾値TH2以上の条件を満たしていないと判断した場合、ステップS225に進む。
制御装置51は、ステップS225で、吸着速度補正値ADHの平均値ADHav(リーン目標空燃比の補正度合い)が第1故障判定閾値THM1(第1故障判定閾値THM1>第1閾値TH1)以上で、かつ、脱離速度補正値DEHの平均値DEHav(リッチ目標空燃比の補正度合い)が第2正常判定閾値THN2(第2正常判定閾値THN2<第2閾値TH2)未満であるか否か、つまり、図15のD領域に該当しているか否かを判定する。
On the other hand, in step S219, the
In step S225, the
そして、吸着速度補正値ADHの平均値ADHavが第1故障判定閾値THM1以上で、かつ、脱離速度補正値DEHの平均値DEHavが第2正常判定閾値THN2未満である場合、制御装置51は、ステップS226に進んで、空燃比センサ34のリーン→リッチの応答故障を判定し、係る空燃比センサ34についての応答故障の判定結果をメモリに記憶した後、ステップS227に進む。
一方、吸着速度補正値ADHの平均値ADHavが第1故障判定閾値THM1以上で、かつ、脱離速度補正値DEHの平均値DEHavが第2正常判定閾値THN2未満の条件を満たしていない場合、制御装置51は、ステップS226を迂回してステップS227に進む。
Then, when the average value ADHav of the adsorption speed correction values ADH is equal to or greater than the first failure determination threshold THM1 and the average value DEHav of the desorption speed correction values DEH is less than the second normality determination threshold THN2, the
On the other hand, if the average value ADHav of the adsorption speed correction values ADH is equal to or greater than the first failure determination threshold THM1 and the average value DEHav of the desorption speed correction values DEH is less than the second normal determination threshold THN2, the
制御装置51は、ステップS227で、吸着速度補正値ADHの平均値ADHavが第1正常判定閾値THN1(第1故障判定閾値THM1<第1閾値TH1)未満で、かつ、脱離速度補正値DEHの平均値DEHavが第2故障判定閾値THM2(第2故障判定閾値THM2>第2閾値TH2)以上であるか否か、つまり、図15の領域Cに該当していないか否かを判定する。
そして、吸着速度補正値ADHの平均値ADHavが第1正常判定閾値THN1未満で、かつ、脱離速度補正値DEHの平均値DEHavが第2故障判定閾値THM2以上である場合、制御装置51は、ステップS228に進んで、空燃比センサ34のリッチ→リーンの応答故障を判定し、係る空燃比センサ34についての応答故障の判定結果をメモリに記憶する。
制御装置51におけるステップS225-ステップS228の機能が、触媒前センサ診断部に相当する。
In step S227, the
Then, when the average value ADHav of the adsorption speed correction values ADH is less than the first normality determination threshold THN1 and the average value DEHav of the desorption speed correction values DEH is equal to or greater than the second failure determination threshold THM2, the
The functions of steps S225 to S228 in the
一方、制御装置51は、吸着速度補正値ADHの平均値ADHavが第1正常判定閾値THN1未満で、かつ、脱離速度補正値DEHの平均値DEHavが第2故障判定閾値THM2以上の条件を満たしていない場合、ステップS229に進む。
例えば、空燃比センサ34のリッチ→リーンの応答が正常でリーン→リッチの応答が遅くなる故障が発生すると、目標空燃比TAFをリッチ方向に変化させて理論空燃比に近づけているときに、空燃比センサ34の出力変化が遅れることで、空燃比センサ34の出力に基づく推定酸素ストレージ量ESTの応答が遅れ、吸着時推定誤差量ADEが増大する一方、脱離時推定誤差量DEEは増大しない。
したがって、吸着速度補正値ADHと脱離速度補正値DEHとの一方が正常レベルで他方が故障レベルであるときに、制御装置51は、空燃比センサ34における応答故障を診断できる。
On the other hand, the
For example, if the rich→lean response of the air-
Therefore, when one of the adsorption speed correction value ADH and the desorption speed correction value DEH is at a normal level and the other is at a failure level, the
制御装置51は、ステップS229で、吸着速度補正値ADHの平均値ADHav(リーン目標空燃比の補正どあい)に基づき、燃料カット後の空燃比リッチ化制御におけるリッチ目標空燃比(以下、第2復帰時リッチ目標空燃比という。)を求めてメモリに記憶する。
つまり、吸着速度補正値ADHの平均値ADHavが大きいほど、吸着速度が遅くなっていることを示し、吸着速度が遅くなった場合、燃料カット中における酸素ストレージ量STの増大は抑制されることになるから、燃料カット後に酸素ストレージ量STの目標量TST付近に速やかに戻すための空燃比リッチ化制御におけるリッチレベルを縮小できることになる。
したがって、制御装置51は、吸着速度補正値ADHの平均値ADHavが大きいほど、第2復帰時リッチ目標空燃比のリッチレベルを小さくして理論空燃比に近づける。
In step S229, the
In other words, the larger the average value ADHav of the adsorption speed correction value ADH, the slower the adsorption speed. Therefore, it is possible to reduce the rich level in the air-fuel ratio enrichment control for quickly returning the oxygen storage amount ST to the vicinity of the target amount TST after the fuel cut.
Therefore, as the average value ADHav of the adsorption speed correction value ADH increases, the
制御装置51は、ステップS224、ステップS228、ステップS229での処理後は、ステップS230に進み、平均補正値算出回数カウンタをクリアする。
更に、制御装置51は、ステップS231で、吸着時推定誤差量ADEの平均値ADEav、及び、脱離時推定誤差量DEEの平均値DEEavをクリアした後、ステップS232に進んで、目標量判定フラグFtを0にリセットする。
After the processing in steps S224, S228, and S229, the
Further, in step S231, the
次いで、制御装置51は、ステップS233でエンジンスイッチがオフされたか否かを判断し、エンジンスイッチがオン状態であればステップS204に戻り、エンジンスイッチがオフ後のセルフシャットオフ期間であればステップS234に進む。
制御装置51は、ステップS234で、次回の内燃機関11の運転に備えて、吸着速度補正値ADHの平均値ADHav、脱離速度補正値DEHの平均値DEHav、目標量TST、最大酸素ストレージ量STMAXをメモリに記憶する。
Next, in step S233, the
In step S234, in preparation for the next operation of the
制御装置51は、ステップS234で保存した吸着速度補正値ADHの平均値ADHav、脱離速度補正値DEHの平均値DEHav、目標量TST、最大酸素ストレージ量STMAXを、次回の内燃機関11の運転時にステップS104で読み出し、目標空燃比TAFの制御に用いる。
The
図18は、吸着速度補正値ADHの平均値ADHav、吸着時推定誤差量ADEの平均値ADEavの演算処理を説明するためのタイムチャートである。
なお、脱離速度補正値DEHの平均値DEHav、脱離時推定誤差量DEEの平均値DEEavの演算処理は、吸着速度補正値ADHの平均値ADHav、吸着時推定誤差量ADEの平均値ADEavの演算処理と同様に実施されるため、詳細な説明を省略する。
FIG. 18 is a time chart for explaining the arithmetic processing of the average value ADHav of the adsorption speed correction value ADH and the average value ADEav of the estimated error amount ADE during adsorption.
The average value DEHav of the desorption rate correction value DEH and the average value DEEav of the estimated error amount DEE during desorption are calculated by calculating the average value ADHav of the adsorption rate correction value ADH and the average value ADEav of the estimated error amount ADE during adsorption. Since it is performed in the same manner as the arithmetic processing, detailed description is omitted.
図18に示した例では、酸素センサ35の出力がリーン反転したタイミングである時刻t1で、吸着時推定誤差量ADEは16、リーン反転時酸素ストレージ量ESTLは34であり、制御装置51は、吸着時推定誤差量ADE=16に基づき吸着速度補正値ADHを1.20に設定し、吸着速度補正値ADHの算出回数を1回にアップする。
その後のリーン反転タイミングである時刻t2及び時刻t3においても、制御装置51は、吸着時推定誤差量ADE及びリーン反転時酸素ストレージ量ESTLを求め、更に、吸着時推定誤差量ADEに基づき吸着速度補正値ADHを求める。
In the example shown in FIG. 18, at time t1 when the output of the
At time t2 and time t3, which are lean reversal timings thereafter, the
そして、吸着時推定誤差量ADEの算出回数及び吸着速度補正値ADHの算出回数が規定回数である3回に達した時刻t3で、制御装置51は、最新値を含む3個の吸着時推定誤差量ADEの平均値ADEav、及び、最新値を含む3個の吸着速度補正値ADHの平均値ADHavを演算する。
ここで、制御装置51は、吸着速度補正値ADHの平均値ADHav、及び、別途求めた脱離速度補正値DEHの平均値DEHavが領域B(図15参照)に含まれる場合、平均値ADEav若しくは平均値DEEavに基づき目標量TSTを更新し、更に、目標量TSTに基づき最大酸素ストレージ量STMAXを更新する。
Then, at time t3 when the number of calculations of the adsorption estimated error amount ADE and the number of calculations of the adsorption speed correction value ADH reach three times, which is the specified number of times, the
Here, when the average value ADHav of the adsorption speed correction values ADH and the average value DEHav of the desorption speed correction values DEH obtained separately are included in the region B (see FIG. 15), the
図19のフローチャートは、燃料カット後の空燃比のリッチ化制御(復帰時リッチ制御部)におけるリッチ目標空燃比の設定処理(復帰時リッチ目標空燃比変更部)を示す。
制御装置51は、電源投入されて起動すると、ステップS301で、目標量TSTの更新量に基づく第1復帰時リッチ目標空燃比、及び、吸着速度補正値ADHの平均値ADHavに基づく第2復帰時リッチ目標空燃比を初期値である零にリセットし、また、最終的な復帰時リッチ目標空燃比に基準リッチ空燃比をセットする。
The flowchart of FIG. 19 shows the process of setting the rich target air-fuel ratio (recovery rich target air-fuel ratio changing section) in the air-fuel ratio enrichment control after fuel cut (recovery rich control section).
When the
次いで、制御装置51は、ステップS302に進み、空燃比フィードバック制御の開始条件が成立しているか否かを判断する。
そして、空燃比フィードバック制御の開始条件が成立すると、制御装置51は、ステップS303で、酸素センサ35が活性化しているか否かを判断し、酸素センサ35が活性化すると、ステップS304に進む。
Next, the
Then, when the conditions for starting the air-fuel ratio feedback control are established, the
制御装置51は、ステップS304で、燃料噴射弁21による燃料噴射を一時的に停止させる燃料カット、例えば減速運転時の燃料カットを実施しているか否かを判断する。
制御装置51は、燃料カットを実施するまで待機し、燃料カットの実施を判断すると、ステップS305に進む。
In step S304, the
The
制御装置51は、ステップS305で、燃料カット後のリッチ化制御を実施する条件が成立しているか否かを判断する。
そして、燃料カット後のリッチ化制御を実施する条件が成立している場合、制御装置51は、ステップS306(復帰時リッチ制御部、復帰時リッチ目標空燃比変更部)に進み、最終的な復帰時リッチ目標空燃比の設定処理を実施する。
In step S305, the
Then, if the conditions for executing rich control after fuel cut are satisfied, the
具体的には、制御装置51は、第1復帰時リッチ目標空燃比、第2復帰時リッチ目標空燃比、基準リッチ空燃比のうちで、最も理論空燃比に近い空燃比、換言すればリッチレベルが最も小さい空燃比を、最終的な復帰時リッチ目標空燃比に設定する。
制御装置51は、燃料カットの終了時点(燃料噴射の再開時点)から所定期間だけ、内燃機関11の空燃比を最終的な復帰時リッチ目標空燃比に制御する。
これにより、燃料カット中の酸素ストレージ量STの増大に見合ったリッチ化制御を実施でき、過剰なリッチ化による燃費、排ガス性能の低下を抑止できる。
Specifically, the
The
As a result, it is possible to perform enrichment control in accordance with the increase in the oxygen storage amount ST during fuel cut, thereby suppressing deterioration in fuel efficiency and exhaust gas performance due to excessive enrichment.
次いで、制御装置51は、ステップS307で、燃料カット後のリッチ化制御を開始しているか否かを判断し、燃料カット後のリッチ化制御を開始していれば、ステップS308に進む。
制御装置51は、ステップS308で、酸素センサ35の出力が、リッチ化制御の解除を判断するための閾値を超えてリッチ方向に変化したか否かを判断し、解除条件を満たしていない場合、ステップS310に進む。
Next, in step S307, the
In step S308, the
制御装置51は、ステップS307で燃料カット後のリッチ化制御を開始していないと判断した場合も、ステップS310に進む。
制御装置51は、ステップS310で、燃料カットに再突入したか否かを判断し、再突入が無ければステップS307に戻り、燃料カットに再突入するとステップS305に戻る。
制御装置51は、ステップS308で、酸素センサ35の出力が、リッチ化制御の解除を判断するための閾値を超えてリッチ方向に変化したと判断すると、ステップS309に進み、燃料カット後のリッチ化制御(復帰時リッチ制御部)を解除する。
Also when the
In step S310, the
When the
図20のタイムチャートは、燃料カット後のリッチ化制御が実施されるときの酸素センサ35の出力、目標空燃比、燃料カットフラグの挙動を示す。
燃料カット条件が成立すると、燃料カットフラグが1に立ち上げられ、燃料カットが実施される(時刻t1)。
燃料カットが実施されることで、空気(最大リーン排ガス)が第1触媒装置31に流入するようになって、酸素ストレージ量STが増大するとともに酸素センサ35の出力がリーン方向に変化する。
The time chart of FIG. 20 shows the behavior of the output of the
When the fuel cut condition is satisfied, the fuel cut flag is raised to 1 and fuel cut is performed (time t1).
When the fuel cut is performed, air (maximum lean exhaust gas) flows into the
燃料供給の再開条件が成立すると、燃料カットフラグが0に立ち下げられ(時刻t2)、第1触媒装置31の酸素ストレージ量STを速やかに目標量TST付近にまで戻すためのリッチ化制御が開始される。
このリッチ化制御におけるリッチ目標空燃比は、前述したステップS306で設定され、第1触媒装置31が劣化していればより理論空燃比に近い空燃比に変更される。
リッチ化制御によって脱離が進んで酸素ストレージ量STが減ると、酸素センサ35の出力がリッチ化制御の解除を判断するための閾値を超えてリッチ方向に変化し(時刻t3)、燃料カット後のリッチ化制御は解除される。
制御装置51は、上記のようにしてリッチ化制御におけるリッチ目標空燃比を変更することで、過剰に空燃比をリッチ化させることを抑止しつつ、燃料カット後に酸素ストレージ量STを速やかに目標量TST付近に戻すことができる。
When the conditions for resuming the fuel supply are met, the fuel cut flag is lowered to 0 (time t2), and the enrichment control for quickly returning the oxygen storage amount ST of the
The rich target air-fuel ratio in this enrichment control is set in step S306 described above, and is changed to an air-fuel ratio closer to the stoichiometric air-fuel ratio if the
When desorption progresses under the enrichment control and the oxygen storage amount ST decreases, the output of the
By changing the rich target air-fuel ratio in the enrichment control as described above, the
上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
Each of the technical ideas described in the above embodiments can be used in appropriate combination as long as there is no contradiction.
Although the content of the present invention has been specifically described with reference to preferred embodiments, it is obvious that those skilled in the art can make various modifications based on the basic technical idea and teaching of the present invention. is.
上記実施形態では、制御装置51は、吸着速度又は脱離速度が遅くなったときに、PID制御量の全てを変更するが、P分、I分、D分のうちの一部を変更することができる。
また、制御装置51は、例えば、吸着速度が遅くなったときに、酸素センサ35の出力がリッチに反転した時点からリーン制御I分及びリーン制御D分で目標空燃比TAFを徐々にリッチ化させ、その後、リーン制御I分及びリーン制御D分で目標空燃比TAFを徐々に理論空燃比に戻すことで、リーン目標空燃比を山型に変化させる構成とすることができる。つまり、目標空燃比TAFの制御は、酸素センサ35の出力が反転したときにリッチ又はリーンにシフトさせ、その後、徐々に理論空燃比に戻す制御パターンに限定されるものではない。
In the above embodiment, the
Further, for example, when the adsorption speed becomes slow, the
また、制御装置51は、吸着時推定誤差量ADEと吸着速度補正値ADHとの相関、及び、脱離時推定誤差量DEEと脱離速度補正値DEHとの相関を、吸着速度補正値ADH、脱離速度補正値DEHによる補正結果に基づき学習することができる。
また、制御装置51は、第1触媒装置31の劣化故障を診断したときや、空燃比センサ34の応答劣化を診断したときに、異常(故障)の発生を車両の運転者に警告する警告装置を作動させることができる。
In addition, the
Further, the
また、制御装置51は、空燃比センサ34の応答劣化を診断したときに、空燃比フィードバック制御を停止し、フィードフォワード制御に切り換えることができる。
また、目標量TSTは、最大酸素ストレージ量STMAXの半分に限定されず、最大酸素ストレージ量STMAXと目標量TSTとの比率は任意に設定することができる。
Further, the
Also, the target amount TST is not limited to half the maximum oxygen storage amount STMAX, and the ratio between the maximum oxygen storage amount STMAX and the target amount TST can be set arbitrarily.
また、図9の吸着時推定誤差量ADEと吸着速度補正値ADHとの相関、及び、図11の脱離時推定誤差量DEEと脱離速度補正値DEHとの相関では、推定誤差量ADE,DEEの増大に対して補正値ADH,DEHは比例的に増大するが、推定誤差量ADE,DEEと補正値ADH,DEHとの相関は適宜設定でき、比例関係に限定されるものではない。
また、制御装置51は、吸着速度補正値ADH及び脱離速度補正値DEHを、上限値以下に制限することができる。
9 and the correlation between the estimated error amount DEE during desorption and the desorption rate correction value DEH in FIG. 11, the estimated error amount ADE, The correction values ADH and DEH increase proportionally to the increase in DEE, but the correlation between the estimated error amounts ADE and DEE and the correction values ADH and DEH can be appropriately set and is not limited to a proportional relationship.
Further, the
また、制御装置51は、各種パラメータの平均値を演算するときのサンプルデータ中の最大値及び/又は最小値を除くデータに基づき平均値演算を行うことができる。
また、制御装置51は、吸着速度補正値ADH及び脱離速度補正値DEHが閾値を超えたときに、第1触媒装置31(排ガス浄化触媒)の劣化故障を判定することができる。
In addition, the
Further, the
11…内燃機関、21…燃料噴射弁、31…第1触媒装置(排ガス浄化触媒)、34…空燃比センサ(触媒前センサ)、35…酸素センサ(触媒後センサ)、51…制御装置(空燃比制御装置)
Claims (7)
前記排ガス浄化触媒に流入する排ガスの空燃比を検出する触媒前センサと、
前記排ガス浄化触媒から流出する排ガスの空燃比を検出する触媒後センサと、
を備えた前記内燃機関に適用される空燃比制御装置であって、
前記触媒後センサの出力がリッチに反転したときに目標空燃比を理論空燃比よりリーンであるリーン目標空燃比に設定し、前記触媒後センサの出力がリーンに反転したときに目標空燃比を理論空燃比よりリッチであるリッチ目標空燃比に設定する目標空燃比設定部と、
前記排ガス浄化触媒における酸素ストレージ量を推定する酸素ストレージ量推定部であって、
前記触媒後センサの出力がリッチに反転したときに前記酸素ストレージ量の推定量を既定の最小量にリセットし、前記触媒後センサの出力がリーンに反転したときに前記酸素ストレージ量の推定量を既定の最大量にリセットし、前記最小量または前記最大量を初期値として、前記触媒前センサの出力に基づき前記酸素ストレージ量の推定量を更新する、
前記酸素ストレージ量推定部と、
前記触媒後センサの出力がリッチに反転したときの前記推定量と前記酸素ストレージ量の目標量との偏差に基づき前記リッチ目標空燃比を補正し、前記触媒後センサの出力がリーンに反転したときの前記推定量と前記目標量との偏差に基づき前記リーン目標空燃比を補正する目標空燃比補正部と、
前記触媒前センサによる空燃比の検出値と前記目標空燃比とに基づき空燃比制御信号を生成する空燃比制御部と、
を有する、内燃機関の空燃比制御装置。 an exhaust gas purification catalyst for purifying exhaust gas from an internal combustion engine;
a pre-catalyst sensor that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purifying catalyst;
a post-catalyst sensor for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the exhaust gas purifying catalyst;
An air-fuel ratio control device applied to the internal combustion engine comprising
The target air-fuel ratio is set to a lean target air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio when the output of the post-catalyst sensor is reversed to rich, and the target air-fuel ratio is set to the stoichiometric when the output of the post-catalyst sensor is reversed to lean. a target air-fuel ratio setting unit that sets a rich target air-fuel ratio that is richer than the air-fuel ratio;
An oxygen storage amount estimating unit for estimating an oxygen storage amount in the exhaust gas purification catalyst,
resetting the estimated amount of the oxygen storage amount to a predetermined minimum amount when the output of the post-catalyst sensor is inverted to rich, and resetting the estimated amount of the oxygen storage amount when the output of the post-catalyst sensor is inverted to lean; resetting to a predetermined maximum amount, setting the minimum amount or the maximum amount as an initial value , and updating the estimated amount of the oxygen storage amount based on the output of the pre-catalyst sensor ;
the oxygen storage amount estimation unit;
The rich target air-fuel ratio is corrected based on the deviation between the estimated amount and the target oxygen storage amount when the output of the post-catalyst sensor is reversed to rich, and when the output of the post-catalyst sensor is reversed to lean. a target air-fuel ratio correction unit that corrects the lean target air-fuel ratio based on the deviation between the estimated amount and the target amount of
an air-fuel ratio control unit that generates an air-fuel ratio control signal based on the air-fuel ratio detected by the pre-catalyst sensor and the target air-fuel ratio;
An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine.
前記触媒後センサの出力がリッチに反転したときの前記推定量が前記目標量より多いときに前記リッチ目標空燃比のリッチレベルを減少させ、
前記触媒後センサの出力がリーンに反転したときの前記推定量が前記目標量より少ないときに前記リーン目標空燃比のリーンレベルを減少させる、
請求項1記載の内燃機関の空燃比制御装置。 The target air-fuel ratio correction unit
reducing the rich level of the rich target air-fuel ratio when the estimated amount when the output of the post-catalyst sensor is reversed to rich is greater than the target amount;
reducing the lean level of the lean target air-fuel ratio when the estimated amount when the output of the post-catalyst sensor is reversed to lean is smaller than the target amount;
2. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to claim 1.
前記触媒後センサの出力がリッチに反転したときに前記目標空燃比を理論空燃比よりリーンにシフトさせ、その後、前記目標空燃比を徐々に理論空燃比に近づけ、
前記触媒後センサの出力がリーンに反転したときに前記目標空燃比を理論空燃比よりリッチにシフトさせ、その後、前記目標空燃比を徐々に理論空燃比に近づけ、
前記目標空燃比補正部は、
前記触媒後センサの出力がリッチに反転したときの前記推定量が前記目標量より多いときに、前記目標空燃比のリッチシフト量を小さくするとともにリッチシフト後に前記目標空燃比を理論空燃比に近づける速度を遅くし、
前記触媒後センサの出力がリーンに反転したときの前記推定量が前記目標量より少ないときに、前記目標空燃比のリーンシフト量を小さくするとともにリーンシフト後に前記目標空燃比を理論空燃比に近づける速度を遅くする、
請求項2記載の内燃機関の空燃比制御装置。 The target air-fuel ratio setting unit
shifting the target air-fuel ratio to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio when the output of the post-catalyst sensor is reversed to rich, and then gradually bringing the target air-fuel ratio closer to the stoichiometric air-fuel ratio;
shifting the target air-fuel ratio to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio when the output of the post-catalyst sensor is turned lean, and then gradually bring the target air-fuel ratio closer to the stoichiometric air-fuel ratio;
The target air-fuel ratio correction unit
When the estimated amount when the output of the post-catalyst sensor is reversed to rich is greater than the target amount, the rich shift amount of the target air-fuel ratio is decreased and the target air-fuel ratio is brought closer to the stoichiometric air-fuel ratio after the rich shift. slow down,
When the estimated amount when the output of the post-catalyst sensor is reversed to lean is smaller than the target amount, the lean shift amount of the target air-fuel ratio is decreased and the target air-fuel ratio is brought closer to the stoichiometric air-fuel ratio after the lean shift. slow down,
3. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to claim 2.
前記復帰時リッチ目標空燃比を、前記リーン目標空燃比の補正度合いと、前記目標量の変更度合いとのいずれか一方に基づき変更する復帰時リッチ目標空燃比変更部と、
を更に有する、請求項4記載の内燃機関の空燃比制御装置。 a return-time rich control unit that controls the air-fuel ratio of the internal combustion engine after the fuel cut is completed to a return-time rich target air-fuel ratio that is richer than the stoichiometric air-fuel ratio;
a return-time rich target air-fuel ratio changing unit that changes the return-time rich target air-fuel ratio based on one of a correction degree of the lean target air-fuel ratio and a change degree of the target amount;
5. The air-fuel ratio control system for an internal combustion engine according to claim 4 , further comprising:
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