JPH05312032A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 触媒コンバータ下流側に設けた第２排気セン
サの生産時の公差や経年劣化等に起因する出力特性の変
化による制御精度の悪化を防止し適正な空燃比に制御し
得て燃料消費率の向上やドライバビリティ・エミッショ
ン等の向上を果たし得る排気ガス浄化装置の提供。 【構成】 排気通路６の触媒体１４の上流側に設けた第
１排気センサ１６の出力する第１検出信号から算出され
る第１フィードバック制御値により、空燃比が目標値に
なるよう第１フィードバック制御するとともに触媒体１
４の下流に設けた第２排気センサ１８の出力する第２検
出信号から算出される第２フィードバック制御値により
第１フィードバック制御値を補正するが、所定の実施条
件が成立する場合には、新気供給手段２２により第２排
気センサ１８に新気を供給して出力の変化値を求め、こ
の変化値を規準値と比較して偏差値を求め、この偏差値
により第２フィードバック制御値を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は排気ガス浄化装置に係
り、特に触媒コンバータ下流側に設けた第２排気センサ
の生産時の公差や経年劣化等に起因する出力特性の変化
を的確に検出し得て、これにより、第２排気センサの出
力特性の変化による制御精度の悪化を防止し得て、制御
精度の向上を果たし得て適正な空燃比に制御し得て、燃
料消費率の向上やドライバビリティ・エミッション等の
向上を果たし得る排気ガス浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両に搭載される内燃機関には、排気ガ
ス浄化装置を設けたものがある。排気ガス浄化装置に
は、排気通路に排気成分値たる例えば酸素濃度を検出す
る排気センサとしてＯ2 センサを設け、このＯ2 センサ
の出力する検出信号から算出されるフィードバック制御
値により空燃比が目標値になるようフィードバック制御
することにより、触媒体による排気浄化効率を向上して
排出されるエミッションの低減を図るものがある。

【０００３】このような装置としては、特開平３−１３
４２４１号公報に開示されるものがある。この公報に開
示される装置は、内燃機関の排気通路に設けられた触媒
体上流側・下流側の排気通路に夫々第１Ｏ2 センサ・第
２Ｏ2 センサを設け、第２Ｏ2 センサの出力により空燃
比フィードバック制御定数を演算する制御定数演算手段
を設け、前記空燃比フィードバック制御定数及び前記第
１Ｏ2 センサの出力により空燃比補正量を演算する空燃
比補正流演算手段を設け、前記空燃比補正量により混合
気の空燃比を調整する空燃比調整手段を設け、前記空燃
比フィードバック制御定数の所定時間内の変化量を演算
する制御定数変化量演算手段を設け、前記変化量が所定
値以下であるときに前記触媒体が劣化したと判断する触
媒劣化判断手段を設け、排気管異常と区別して触媒劣化
を適切に判断し得るようにしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記公報に
開示の如く、内燃機関の排気通路に設けられた触媒体上
流側の排気通路に第１排気センサを設けるとともに前記
触媒体下流側の排気通路に第２排気センサを設けた排気
ガス浄化装置としは、図１１に示すものがある。図にお
いて、３０２は内燃機関、３０４は吸気通路、３０６は
排気通路、３０８は燃焼室、３１０は燃料噴射弁、３１
２は触媒コンバータ、３１４は触媒体、３１６は第１排
気センサたる第１Ｏ2 センサ、３１８は第２排気センサ
たる第２Ｏ2 センサ、３２０は制御手段たる制御部であ
る。

【０００５】排気ガス浄化装置は、内燃機関３０２の排
気通路３０６に設けられた触媒体３１４上流側の排気通
路３０６に第１Ｏ2 センサ３１６を設けるとともに、前
記触媒体３１４下流側の排気通路３０６に第２Ｏ2 セン
サ３１８を設けている。第１・第２Ｏ2 センサ３１６・
３１８は、燃料噴射弁３１０とともに制御部３２０に接
続されている。

【０００６】制御部３２０は、第１Ｏ2 センサ３１６の
出力する第１検出信号から算出される第１フィードバッ
ク制御値により空燃比が目標値になるよう第１フィード
バック制御するとともに、第２Ｏ2 センサ３１８の出力
する第２検出信号から算出される第２フィードバック制
御値により前記第１フィードバック制御値を補正すべく
第２フィードバック制御する。

【０００７】これにより、排気ガス浄化装置は、混合気
の空燃比が目標値になるよう燃料噴射弁３１０を動作制
御し、排気ガスを触媒コンバータ３１２により浄化す
る。

【０００８】このように、従来の排気ガス浄化装置は、
第１Ｏ2 センサ３１６の生産時の公差や経年劣化等によ
る出力特性のばらつきの変化や、また、燃料噴射弁３１
０の生産時の公差や経年劣化等による噴射特性のばらつ
きの変化等を、第２排気センサ３１８によって補償して
いる。

【０００９】ところが、生産時の公差や経年劣化等によ
る出力特性のばらつきの変化は、第２Ｏ2 センサ３１８
にも生じ得る。このような、第２Ｏ2 センサ３１８の生
産時の公差や経年劣化等による出力特性のばらつきの変
化は、空燃比のフィードバック制御に乱れを生じさせる
ことにより、制御精度の悪化を招いて適正な空燃比を得
ることができなくなる不都合がある。

【００１０】このため、燃料消費率の悪化やドライバビ
リティ・エミッション等を悪化を招く不都合があった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述不都合を除去するために、内燃機関の排気通路に設け
られた触媒体上流側の前記排気通路に第１排気センサを
設けるとともに前記触媒体下流側の前記排気通路に第２
排気センサを設け、前記第１排気センサの出力する第１
検出信号から算出される第１フィードバック制御値によ
り空燃比が目標値になるよう第１フィードバック制御す
るとともに前記第２排気センサの出力する第２検出信号
から算出される第２フィードバック制御値により前記第
１フィードバック制御値を補正すべく第２フィードバッ
ク制御して排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置におい
て、所定の実施条件が成立する場合には、前記第２排気
センサに新気を供給して出力の変化値を求め、この変化
値を規準値と比較して偏差値を求め、この偏差値により
前記第２フィードバック制御値を補正すべく制御する制
御手段を設けたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】この発明の構成によれば、制御手段によって、
所定の実施条件が成立する場合には、第２排気センサに
新気を供給して出力の変化値を求め、この変化値を規準
値と比較して偏差値を求め、この偏差値により第２フィ
ードバック制御値を補正すべく制御することにより、触
媒コンバータ下流側に設けた第２排気センサの生産時の
公差や経年劣化等に起因する出力特性の変化を的確に検
出することができ、これにより、第２排気センサの出力
特性の変化による制御精度の悪化を防止することができ
る。

【００１３】

【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１４】図１〜図１０は、この発明による排気ガス
浄化装置の実施例を示すものである。図１において、２
は内燃機関、４は吸気通路、６は排気通路、８は燃焼
室、１０は燃料噴射弁、１２は触媒コンバータ、１４は
触媒体、１６は第１排気センサたる第１Ｏ2 センサ、１
８は第２排気センサたる第２Ｏ2 センサ、２０は制御手
段たる制御部である。

【００１５】この排気ガス浄化装置は、内燃機関２の排
気通路６に設けられた触媒体１４上流側の排気通路６に
第１Ｏ2 センサ１６を設けるとともに、前記触媒体１４
下流側の排気通路６に第２Ｏ2 センサ１８を設けてい
る。第１・第２Ｏ2 センサ１６・１８は、燃料噴射弁１
０とともに制御部２０に接続されている。

【００１６】制御部２０は、第１Ｏ2 センサ１６の出力
する第１検出信号から算出される第１フィードバック制
御値により空燃比が目標値になるよう第１フィードバッ
ク制御するとともに、第２Ｏ2 センサ１８の出力する第
２検出信号から算出される第２フィードバック制御値に
より前記第１フィードバック制御値を補正すべく第２フ
ィードバック制御する。

【００１７】これにより、排気ガス浄化装置は、混合気
の空燃比が目標値になるよう燃料噴射弁１０を動作制御
し、排気ガスを触媒コンバータ１２により浄化する。

【００１８】このような排気ガス浄化装置において、制
御部２０によって、所定の実施条件が成立する場合に
は、第２Ｏ2 センサ１８に新気を供給して出力の変化値
を求め、この変化値を規準値と比較して偏差値を求め、
この偏差値から第２フィードバック制御値を補正すべく
制御するものである。

【００１９】詳述すると、第２Ｏ2 センサ１８に新気を
供給する新気供給手段２２として、新気通路２４を設け
る。新気通路２４は、一端側の入口２６を大気に開口
し、図２に示す如く他端側の出口２８を排気通路６に臨
む第２Ｏ2 センサ１８の第２検知部３０上流側に開口し
て設けている。なお、新気通路２４の出口２８は、第２
Ｏ2 センサ１８の第２検知部３０周囲でもよい。また、
新気通路２４の出口２８は、図３に示す如く、第２Ｏ2
センサ１８の第２検知部３０内でもよい。

【００２０】新気通路２４には、入口２６側から順次
に、電磁式の新気送給具３２と、ワンウェイバルブ３４
と、ボリュウム３６と、新気制御弁３８と、を設けてい
る。新気送給具３２は、送給室４０内を摺動されるピス
トン４２を設け、このピストン４２を作動するソレノイ
ド４４を設けている。ワンウェイバルブ３４は、連通孔
４６を設け、この連通孔４６に新気の出口２８側への流
通を許容する弁体４８を設けている。ボリュウム３６
は、拡張空間５０を設けている。新気制御弁３８は、新
気通路２４を開閉する弁体５２を設け、この弁体５２を
作動するソレノイド５４を設けている。

【００２１】前記新気送給具３２と新気制御弁３８と
は、制御部２０に接続されている。制御部２０は、新気
送給具３２のソレノイド４４を駆動してピストン４２を
押進させ、ワンウェイバルブ３４を介してボリュウム３
６の拡張空間５０に圧力を高めた新気を貯留させる。制
御部２０は、前記所定の実施条件が成立すると、新気制
御弁３８のソレノイド５４を駆動して弁体５２を作動さ
せ、第２Ｏ2 センサ１８に新気を噴射供給する。

【００２２】なお、ボリュウム３６あるいは近傍の新気
通路２４に圧力センサ（図示せず）を設け、この圧力セ
ンサの検出する新気の圧力が設定圧力を越えた場合に
は、新気送給具３２のソレノイド４４への通電を遮断し
てピストン４２の押進を停止させることにより、新気を
設定圧力に制御することができる。

【００２３】制御部２０は、新気を供給されることによ
り変化する第２Ｏ2 センサ１８の出力の変化値として、
図４に示す如く、新気の供給開始から変化が完了するま
での応答時間ＳＯＴ（ＳＯＢ Ｏ2 ＴＩＭＥ）を求め
る。この変化値である応答時間ＳＯＴは、図５に示す如
く、規準値ＳＴＡと比較され、偏差値ＤＩＦを求める。
制御部２０は、この偏差値ＤＩＦから第２フィードバッ
ク制御値を補正すべく制御する。なお、応答時間ＳＯＴ
の規準値ＳＴＡとの偏差値ＤＩＦが、設定値ＦＩＸ以上
である場合は、第２Ｏ2 センサ１８の異常と判断し、適
宜の処理を行う。

【００２４】次に作用を図６に従って説明する。

【００２５】内燃機関２を始動（ステップ１００）する
と、所定の実施条件が成立したか否かを判断（ステップ
１０１）する。ここで、所定の実施条件とは、例えば、
冷却水温度が所定温度ＴＷ以上であること、第１・第２
Ｏ2 センサ１６・１８が故障していないこと、第２Ｏ2
センサ１８のヒータ（図示せず）ＯＮが所定時間ｔ以上
継続していること、等である。

【００２６】前記所定条件のいずれか一が成立せず、前
記判断（ステップ１０１）がＮＯの場合は、リターンす
る。前記所定条件のすべてが成立して、前記判断（ステ
ップ１０１）がＹＥＳの場合は、内燃機関２がアイドリ
ング中であるか否かを判断（１０２）する。この判断
（１０２）のアイドリング中には、一定速で運転中であ
ることも含む。

【００２７】前記判断（ステップ１０２）がＮＯの場合
は、（ステップ１０１）にリターンする。前記判断（ス
テップ１０２）がＹＥＳの場合は、第２Ｏ2 センサ１８
の出力がリッチであるか否かを判断（ステップ１０３）
する。この場合に、第２Ｏ2センサ１８の出力は、図８
に示す如く、第２Ｏ2 センサ１８の出力する電圧が所定
電圧Ｖ1 （破線）以上である場合か、あるいは、正の電
圧側で一定電圧（実線）である場合に、リッチであると
判断する。

【００２８】前記判断（ステップ１０３）がＮＯの場合
は、フィードバック制御を中止（ステップ１０４）し、
空燃比をリッチ（ステップ１０５）し、（ステップ１０
３）にリターンする。前記判断（ステップ１０３）がＹ
ＥＳの場合は、新気制御弁３８のソレノイド５４を駆動
して弁体２を作動させ、第２酸素センサ１８に新気を噴
射供給（ステップ１０６）し、新気を供給されることに
より変化する第２Ｏ2センサ１８の出力の変化値とし
て、図４に示す如く、新気の供給開始から変化が完了す
るまでの応答時間ＳＯＴを測定（ステップ１０７）して
求める。

【００２９】前記応答時間ＳＯＴの測定回数がＮ回以上
になったか否かを判断（ステップ１０８）する。この判
断（ステップ１０８）がＮＯの場合は、（ステップ１０
７）にリターンする。測定（ステップ１０７）は、Ｎ回
以上になるまで行われ、応答時間ＳＯＴ及び測定回数を
制御部２０により不揮発性のメモリに記憶する。

【００３０】前記判断（ステップ１０８）がＹＥＳの場
合は、測定回数をクリア（ステップ１０９）し、応答時
間ＳＯＴの平均を求め（ステップ１１０）、規準値ＳＴ
Ａと比較（ステップ１１１）し、図５に示す如く偏差値
ＤＩＦを求めてこの偏差値ＤＩＦから第２Ｏ2 センサ１
８の出力特性の変化であるずれを判定（ステップ１１
２）し、この偏差値ＤＩＦにより補正（ステップ１１
３）し、これを繰り返す（ステップ１１３）。

【００３１】このように、所定の実施条件が成立して、
一定速で運転中を含むアイドリング中である場合には、
第２Ｏ2 センサ１８に新気を供給して出力の変化値であ
る応答時間ＳＯＴを求め、この応答時間ＳＯＴを規準値
ＳＴＡと比較して偏差値ＤＩＦを求め、この偏差値ＤＩ
Ｆにより第２フィードバック制御値を補正すべく制御す
ることにより、触媒コンバータ１２下流側に設けた第２
Ｏ2 センサ１８の生産時の公差や経年劣化等に起因する
出力特性の変化を的確に検出することができ、これによ
り、第２Ｏ2 センサ１８の出力特性の変化による制御精
度の悪化を防止することができる。

【００３２】このため、第２Ｏ2 センサ１８の出力特性
の変化による制御精度の悪化を防止し得て、制御精度の
向上を果たし得て適正な空燃比に制御し得て、燃料消費
率の向上やドライバビリティ・エミッション等の向上を
果たすことができる。

【００３３】図７は、この発明による別の制御を示すも
のである。

【００３４】図７において、内燃機関２を始動（ステッ
プ２００）すると、所定の実施条件が成立したか否かを
判断（ステップ２０１）する。ここで、所定の実施条件
とは、例えば、冷却水温度が所定温度ＴＷ以上であるこ
と、第１・第２Ｏ2 センサ１６・１８が故障していない
こと、第２Ｏ2 センサ１８のヒータ（図示せず）ＯＮが
所定時間ｔ以上継続していること、等である。

【００３５】前記所定条件のいずれか一が成立せず、前
記判断（ステップ２０１）がＮＯの場合は、リターンす
る。前記所定条件のすべてが成立して、前記判断（ステ
ップ２０１）がＹＥＳの場合は、内燃機関２が低負荷・
低回転からの燃料増量補正を行っているか否かを判断
（２０２）する。

【００３６】前記判断（ステップ２０２）がＮＯの場合
は、リターンする。あるいは、（ステップ２０１）にリ
ターンする。前記判断（ステップ２０２）がＹＥＳの場
合は、加速開始からの時間ｔが設定時間ｔｘ以内である
か否かを判断（ステップ２０３）する。なお、この判断
（ステップ２０３）は、第２Ｏ2 センサ１８の反応時間
が温度によって変化するからである。

【００３７】前記判断（ステップ２０３）がＮＯの場合
は、（ステップ２０１）にリターンする。前記判断（ス
テップ２０３）がＹＥＳの場合は、第２Ｏ2 センサ１８
の出力がリッチであるか否かを判断（ステップ２０４）
する。この場合に、第２Ｏ2センサ１８の出力は、図８
に示す如く、第２Ｏ2 センサ１８の出力する電圧が所定
電圧Ｖ1 （破線）以上である場合か、あるいは、正の電
圧側で一定電圧（実線）である場合に、リッチであると
判断する。

【００３８】前記判断（ステップ２０４）がＮＯの場合
は、（ステップ２０１）にリターンする。前記判断（ス
テップ２０４）がＹＥＳの場合は、新気制御弁３８のソ
レノイド５４を駆動して弁体２を作動させ、第２酸素セ
ンサ１８に新気を噴射供給（ステップ２０５）し、新気
を供給されることにより変化する第２Ｏ2 センサ１８の
出力の変化値として、図４に示す如く、新気の供給開始
から変化が完了するまでの応答時間ＳＯＴを測定（ステ
ップ２０６）して求める。

【００３９】前記応答時間ＳＯＴの測定回数がＮ回以上
になったか否かを判断（ステップ２０７）する。この判
断（ステップ２０７）ＮＯの場合は、（ステップ２０
１）にリターンする。測定（ステップ２０６）は、Ｎ回
以上になるまで行われ、応答時間ＳＯＴ及び測定回数を
制御部２０により不揮発性のメモリに記憶する。

【００４０】前記判断（ステップ２０７）がＹＥＳの場
合は、測定回数をクリア（ステップ２０８）し、応答時
間ＳＯＴの平均を求め（ステップ２０９）、規準値ＳＴ
Ａと比較（ステップ２１０）し、図５に示す如く偏差値
ＤＩＦを求めてこの偏差値ＤＩＦから第２Ｏ2 センサ１
８の出力特性の変化であるずれを判定（ステップ２１
１）し、この偏差値ＤＩＦにより補正（ステップ２１
２）し、これを繰り返す（ステップ２１３）。

【００４１】このように、この制御においては、図９に
示す如く、所定の実施条件が成立して、燃料を増加補正
して加速の開始から設定時間ｔｘ内である場合には、第
２Ｏ2 センサ１８に新気を供給して出力の変化値である
応答時間ＳＯＴを求め、この応答時間ＳＯＴを規準値Ｓ
ＴＡと比較して偏差値ＤＩＦを求め、この偏差値ＤＩＦ
により第２フィードバック制御値を補正すべく制御する
ことにより、触媒コンバータ１２下流側に設けた第２Ｏ
2 センサ１８の生産時の公差や経年劣化等に起因する出
力特性の変化を的確に検出することができ、これによ
り、第２Ｏ2 センサ１８の出力特性の変化による制御精
度の悪化を防止することができる。

【００４２】このため、第２Ｏ2 センサ１８の出力特性
の変化による制御精度の悪化を防止し得て、制御精度の
向上を果たし得て適正な空燃比に制御し得て、燃料消費
率の向上やドライバビリティ・エミッション等の向上を
果たすことができる。

【００４３】上述実施例においては、所定の実施条件が
成立する場合に、第２Ｏ2 センサ１８に新気を供給して
その出力の変化から第２フィードバック制御値を補正す
べく制御したが、触媒コンバータ１２の触媒体１４が異
常劣化して第２Ｏ2 センサ１８のフィードバック周期が
第１Ｏ2 センサ１６のフィードバック周期と略同等にな
った場合には、触媒体１４の異常劣化であるとして上述
制御を中止する。

【００４４】なお、触媒体１４の異常劣化でない場合
は、図１０に示す如く、第２Ｏ2 センサ１８の出力電圧
のリッチとなる時間ｔＲが、上述制御における実施条件
の判定の実行に十分な時間となる。

【００４５】

【発明の効果】このように、この発明によれば、触媒コ
ンバータ下流側に設けた第２排気センサの生産時の公差
や経年劣化等に起因する出力特性の変化を的確に検出す
ることができ、これにより、第２排気センサの出力特性
の変化による制御精度の悪化を防止することができる。

【００４６】このため、制御精度の向上を果たし得て適
正な空燃比に制御し得て、燃料消費率の向上やドライバ
ビリティ・エミッション等の向上を果たし得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す排気ガス浄化装置の概
略構成図である。

【図２】新気通路の出口部位の要部拡大説明図である。

【図３】別の新気通路の出口部位の要部拡大断面図であ
る。

【図４】第２Ｏ2 センサの出力の変化の線図である。

【図５】変化値と規準値との差を示す線図である。

【図６】制御のフローチャートである。

【図７】別の制御のフローチャートである。

【図８】第２Ｏ2 センサの出力によりリッチ状態を判断
する説明図である。

【図９】機関回転数と空燃比と第１・第２Ｏ2 センサと
のタイミングチャートである。

【図１０】第２Ｏ2 センサの出力により触媒体の劣化状
態を判断する説明図である。

【図１１】従来例を示す排気ガス浄化装置の概略構成図
である。

【符号の説明】

２ 内燃機関 ４ 吸気通路 ６ 排気通路 ８ 燃焼室 １０ 燃料噴射弁 １２ 触媒コンバータ １４ 触媒体 １６ 第１Ｏ2 センサ １８ 第２Ｏ2 センサ ２０ 制御部 ２４ 新気通路 ２６ 入口 ２８ 出口 ３０ 第２検知部 ３２ 新気送給具 ３４ ワンウェイバルブ ３６ ボリュウム ３８ 新気制御弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気通路に設けられた触媒体
   上流側の前記排気通路に第１排気センサを設けるととも
   に前記触媒体下流側の前記排気通路に第２排気センサを
   設け、前記第１排気センサの出力する第１検出信号から
   算出される第１フィードバック制御値により空燃比が目
   標値になるよう第１フィードバック制御するとともに前
   記第２排気センサの出力する第２検出信号から算出され
   る第２フィードバック制御値により前記第１フィードバ
   ック制御値を補正すべく第２フィードバック制御して排
   気ガスを浄化する排気ガス浄化装置において、所定の実
   施条件が成立する場合には、前記第２排気センサに新気
   を供給して出力の変化値を求め、この変化値を規準値と
   比較して偏差値を求め、この偏差値により前記第２フィ
   ードバック制御値を補正すべく制御する制御手段を設け
   たことを特徴とする排気ガス浄化装置。