JPH0633749A - 内燃機関の二次空気制御装置 - Google Patents

内燃機関の二次空気制御装置

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JPH0633749A
JPH0633749A JP4192017A JP19201792A JPH0633749A JP H0633749 A JPH0633749 A JP H0633749A JP 4192017 A JP4192017 A JP 4192017A JP 19201792 A JP19201792 A JP 19201792A JP H0633749 A JPH0633749 A JP H0633749A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 機関冷間時の燃料増量運転の際にHC,CO
等のエミッション増大を防止し、触媒暖機を促進する。 【構成】 機関1の排気管2に、上流側から第一のO2
センサ6、第一の触媒3、二次空気導入管8、第二のO
2 センサ7、第二の触媒4をこの順に配置し、冷間時の
燃料増量運転時には、第二のO2 センサ7の出力がリー
ン側になるように二次空気供給量を制御する。第二の触
媒に充分な量の酸素が直接供給されるためHC,CO成
分の浄化及び反応促進による触媒暖機短縮が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、排気系に第一と第二の
2つの触媒を有する内燃機関の二次空気制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の排気系に排気空燃比を検出す
るO2 センサを設け、このO2 センサ出力に基づいて機
関空燃比をフィードバック制御する技術が従来より知ら
れている。O2 センサ出力に基づいて機関空燃比を理論
空燃比になるように制御することにより、排気系に設け
た三元触媒の浄化能力を有効に発揮させ、エミッション
特性を改善することができる。
【0003】通常、上記O2 センサは制御の応答性を向
上させるため、触媒の上流側に設けられる。しかし、最
近では上流側に設けた第一のO2 センサ(上流側O2
ンサ)の特性の経時変化等を精度良く補償するために触
媒下流側の排気系に第二のO 2 センサ(下流側)を設
け、フィードバック制御に利用する所謂ダブルO2 セン
サシステムも使用されている。
【0004】また、排気系に設ける三元触媒についても
上流側と下流側とに分割し、上流側(第一)触媒と下流
側(第二)触媒との間に二次空気を導入して第二触媒の
HC,CO成分の浄化効率を向上させた装置が知られて
いる。このような装置の例としては特開昭63−454
49号公報に記載されたものがある。同公報の装置では
排気管に上流側から順に、第一のO2 センサ、第一の触
媒、二次空気導入口、第二のO2 センサ、第二の触媒を
配置した構成である。同公報の装置では、二次空気を導
入していない通常の運転時には第一と第二の両方のO2
センサを用いて空燃比フィードバック制御を行うが、減
速運転時等で二次空気が導入される場合には、第一の
(上流側の)O2 センサのみによって空燃比フィードバ
ック制御を行うようにしている。
【0005】これは、二次空気導入時には、第二の(下
流側の)O2 センサ出力はリーンになるため、第二のO
2 センサ出力によりフィードバック制御を行うと第一の
触媒に流入する排気の空燃比が大幅にリッチ側になり、
HC,CO等の浄化効率が低下するのでこれを防止する
ためである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記の従来技
術では、触媒に供給する二次空気量の制御は行われてい
ないため、冷間時の燃料増量中等空燃比フィードバック
制御を行わない状態では触媒入口での空燃比が最適値に
ならず触媒暖機の遅れやエミッションの悪化を生じる場
合がある。すなわち、機関冷間始動時等の燃料増量制御
中はO2 センサ出力による空燃比フィードバック制御は
行われず機関排気空燃比はリッチ側に移行する。このた
め、第一の触媒と第二の触媒では酸素不足のためHC,
CO浄化率が低下し、エミッションが悪化する場合があ
る。また、触媒での酸化反応が低下するため、触媒暖機
に必要な反応熱が得られず、特に、容積の大きい第二の
触媒側で触媒暖機が遅れるという問題が生じる場合があ
る。
【0007】本発明は、上記問題に鑑み機関冷間始動時
の燃料増量運転によりエミッションの悪化や触媒暖機の
遅れを防止する内燃機関の二次空気制御装置を提供する
ことを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば排気系
に、上流側から順に配置した第一のO2 センサと、第一
の触媒と第二の触媒を備え、前記第一の触媒と第二の触
媒との間の排気系に二次空気導入口を設け、少なくとも
該二次空気導入口より下流側に第二のO2 センサを配置
した内燃機関の二次空気制御装置であって機関冷間時に
燃料増量を行う際に、前記第二のO2 センサ出力が理論
空燃比よりリーン側出力になるように前記二次空気導入
口からの二次空気導入量を制御することを特徴とする内
燃機関の二次空気制御装置が提供される。
【0009】
【作用】機関冷間始動時の燃料増量運転中、第二の触媒
入口での空燃比が理論空燃比よりリーン側になるように
二次空気量が制御される。このため第二の触媒でHC,
COの酸化反応が促進されエミッション低減と触媒暖機
の促進が図られる。二次空気の導入は第一の触媒下流側
に行われるため、燃料増量中は二次空気を導入しても第
一の触媒入口での空燃比はリッチ側に維持されたままに
なるが、第一の触媒は比較的容積が小さいため触媒での
酸化反応が生じなくても機関排気の熱で迅速に暖機可能
である。
【0010】また、第二の触媒入口の空燃比はリーン側
に維持されるが、燃料増量中はNOx 成分の発生が少な
いためNOx のエミッションが増加する問題は生じな
い。
【0011】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。図1は本発明を適用したエンジンの一実施例
の構成を示す図である。図において1はエンジン本体、
11はエンジン吸気管、12は運転者のアクセルペダル
操作により開閉されるスロットル弁、13は吸気管入口
に設けられたエアフローメータである。また吸気管11
のエンジン入口部には燃料噴射弁15が設けられてい
る。
【0012】また、エンジン1の排気管2には、エンジ
ン出口近傍に第一の触媒3とその下流側に第二の触媒4
とが設けられている。第一の触媒3はエンジン始動後短
期間で触媒が活性温度に達するように、すなわち触媒暖
機が短時間で完了するように比較的容積の小さなものが
用いられ、例えばエンジンルーム内に設置される。ま
た、第二の触媒4は、充分な浄化能力を発揮できるよう
に比較的大きな容積のものが用いられ、車体フロア下部
に設置される。更に、排気通路の第一の触媒3の上流側
には第一のO2 センサ6が設けられ、第一の触媒3下流
の第二の触媒4入口部には、第二のO2 センサ7がそれ
ぞれ配置されている。また第一の触媒3下流側で第二の
2 センサ7上流側の排気管には二次空気導入管8が接
続されている。二次空気導入管は電磁弁9を介して、図
示しないエアポンプ等の二次空気供給系統に接続されて
おり、電磁弁9を開閉制御することにより排気管2に供
給する二次空気量を調節することができる。
【0013】図に10で示すのは、本発明の二次空気制
御を行うエンジンコントロールユニット(ECU)であ
る。ECU10は例えば公知の形式のマイクロコンピュ
ータシステムとして構成され、本発明の二次空気制御を
行う他、スロットル弁12開度、エアフローメータ13
出力及び第一と第二のO2 センサ6,7出力に基づいて
燃料噴射弁15からの燃料噴射量を調節する空燃比制御
を行っている。
【0014】これら制御のため、ECU10にはスロッ
トル弁12に設けたスロットル開度センサ12aからス
ロットル弁開度が、フローメータ13からエンジン吸入
空気量がそれぞれ入力されている他、エンジンのディス
トリビュータ18に設けたエンジン回転数センサ16か
らエンジン回転数パルスが、また、エンジン冷却水通路
に設けた冷却水温度センサ17からエンジン冷却水温度
がそれぞれ入力されている。また、第一のO2 センサ6
と第二のO2 センサ7の出口もECU10に入力されて
いる。
【0015】同様に、上記制御のためECU10の出力
信号は、燃料噴射弁15に供給されて燃料噴射量を制御
している他、二次空気導入管8の電磁弁9に供給され、
排気管2への二次空気導入量を制御している。次に図2
を用いてECU10による本発明の二次空気制御動作に
ついて説明する。
【0016】本ルーチンは、例えば50ミリ秒毎に割込
処理により実行される。図においてルーチンがスタート
するとステップ101ではエンジン吸入空気量Q、エン
ジン回転数N、エンジン水温THWがそれぞれエアフロ
ーメータ13、エンジン回転数センサ16、冷却水温度
センサ17から、また、第一と第二の触媒3,4上流側
の排気空燃比がそれぞれ第一と第二のO2 センサ6,7
から読込まれる。次いでステップ102ではステップ1
01で読込んだ運転パラメータから冷間時の燃料増量が
実行されているか否かを判定する。
【0017】冷間時の燃料増量は、例えばエンジン冷却
水温が所定温度以下、かつ機関負荷(エンジン1回転当
りの吸入空気量Q/Nで代表する)が所定値以下のとき
に行われる。ステップ102で冷間時の燃料増量が実行
されていないと判断された場合には、ステップ104に
進みフラグFB1をセット(=“1”)してステップ1
05で二次空気導入用電磁弁9を全閉にして二次空気供
給を停止する。フラグFB1は第一のO2 センサ6出力
に基づく空燃比フィードバック制御の実行可否を示すフ
ラグであり、フラグFB1がセットされると別途実行さ
れるルーチンにより第一のO2 センサ6出力に基づく空
燃比フィードバック制御が実行される。このフィードバ
ック制御は従来公知であるのでここでは説明を省略す
る。
【0018】一方、ステップ102で冷間時の燃料増量
実行中と判断した場合には、ステップ103に進み前述
のフラグFB1をリセット(=“0”)する。フラグF
B1がリセットされると第一のO2 センサ6出力による
空燃比フィードバック制御が中止される。次いでステッ
プ106から108では第二のO2 センサ7の出力に基
づいて電磁弁9の開度を調節することにより二次空気量
を調節する。
【0019】すなわち、ステップ106では、第二のO
2 センサ7の出力がリーンか否かを判定し、リーンにな
っている場合にはステップ107で電磁弁9の開度をα
だけ減少させ二次空気供給量を減少させる。また、ステ
ップ106でO2 センサ7の出力がリッチになっていた
場合にはステップ108で電磁弁9の開度をβだけ増大
させ、二次空気供給量を増大させる。ステップ107と
108の電磁弁9の開度制御量αとβとはα<βとなる
ように設定されている。すなわち1回のルーチン実行に
より減少する二次空気供給量(制御量αに相当)は、1
回のルーチン実行により増大する二次空気供給量(制御
量βに相当)より小さく設定されている。従ってステッ
プ106から108の実行により二次空気供給量は増大
方向に制御されやすくなり第二のO2 センサ7出力、す
なわち第二の触媒4入口の空燃比はリーン側に制御され
るようになる。
【0020】このようにエンジン冷間時の燃料増量中で
あっても第二の触媒4入口の空燃比はリーン側に保持さ
れ、第二の触媒には充分な量の酸素が供給されるため、
燃料増量により増大した排気中のHC,CO成分を第二
の触媒で良好に浄化できエミッションが悪化しない。ま
た、HC,COの酸化反応による熱が充分に得られるた
め第二の触媒の暖機が短時間で完了するので総合的に良
好な浄化能力を得ることができる。
【0021】なお、上記実施例では、直列多気筒型エン
ジンの例について説明しているが、本発明はV型エンジ
ンについても適用可能である。すなわち、V型エンジン
では両方のバンクに、それぞれ排気管が接続され、第一
の触媒はこれらの排気管にそれぞれ1つずつ設けられて
おり、第二の触媒は両排気管が合流した下流側に共通の
ものが1つ設けられる。この場合も、排気管合流部下流
に第二のO2 センサを設け、その出力により、第一の触
媒下流側に導入する二次空気量をフィードバック制御す
ることにより同様の効果が得られる。
【0022】また、上記実施例では第二のO2 センサは
第二の触媒の入口側に設置しているが、第二のO2 セン
サを第二の触媒の出口側に設置した場合でも同様の制御
が可能である。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、エンジン冷間時の燃料
増量運転中の排気エミッションの悪化を防止すると共
に、触媒暖機時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の二次空気制御装置を適用した内燃機関
の構成を示す図である。
【図2】本発明の二次空気制御装置の動作を示すフロー
チャートである。
【符号の説明】
1…エンジン 2…排気管 3…第一の触媒 4…第二の触媒 6…第一のO2 センサ 7…第二のO2 センサ 8…二次空気導入管 9…電磁弁 10…ECU 11…吸気管 12…スロットル弁 12a…スロットル開度センサ 13…エアフローメータ 15…燃料噴射弁 16…エンジン回転数センサ 17…冷却水温度センサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気系に、上流側から順に配置した第一
    のO2 センサと、第一の触媒と第二の触媒を備え、前記
    第一の触媒と第二の触媒との間の排気系に二次空気導入
    口を設け、少なくとも該二次空気導入口より下流側に第
    二のO2 センサを配置した内燃機関の二次空気制御装置
    であって機関冷間時に燃料増量を行う際に、前記第二の
    2 センサ出力が理論空燃比よりリーン側出力になるよ
    うに前記二次空気導入口からの二次空気導入量を制御す
    ることを特徴とする内燃機関の二次空気制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1162563A (ja) * 1997-08-25 1999-03-05 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
KR100314172B1 (ko) * 1999-10-06 2001-11-15 이계안 린번 엔진의 배기가스 정화용 산화바륨 촉매의 활성화 장치
EP1722089A1 (en) * 2004-02-09 2006-11-15 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying device for engine
EP1970546A1 (en) 2007-03-13 2008-09-17 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Exhaust system and method of controlling an engine of a straddle type vehicle

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