JPH0742587A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置

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JPH0742587A
JPH0742587A JP5188187A JP18818793A JPH0742587A JP H0742587 A JPH0742587 A JP H0742587A JP 5188187 A JP5188187 A JP 5188187A JP 18818793 A JP18818793 A JP 18818793A JP H0742587 A JPH0742587 A JP H0742587A
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catalyst
fuel ratio
air
engine
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Yuki Nakajima
祐樹 中島
Kenichi Sato
健一 佐藤
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気系の温度変化の応答特性から過渡状態を
推定し、定常状態で設定した制御定数を補正することに
より、あらゆる運転状態で触媒に最適な空燃比の帰還制
御を実現する。 【構成】 機関が平衡状態に達したときの排気系の平衡
温度と、そのときの実際の排気系の温度との偏差に応じ
て、予め設定された機関が平衡状態にあるときの触媒の
状態に適合した制御定数を補正する。機関の運転状態が
変化すると、排気系の実際の温度は同一の回転数、負荷
における平衡温度からずれ、したがってこれらの偏差に
応じて制御定数を補正することにより、そのときの運転
状態に対応した制御定数に近づけて、触媒の働きを常に
最良の状態に維持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は排気系に設置した三元触
媒を最大限に機能させるために機関に供給する燃料と空
気の比率である空燃比を理論空燃比に帰還制御する内燃
機関の空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】排気中の酸素濃度を検出する空燃比セン
サからの信号により機関の空燃比を精度良く理論空燃比
近傍に帰還制御し、排気通路に設置した触媒（三元触
媒）にＮＯｘの還元とＨＣ，ＣＯの酸化を共に効率良く
行わせるようにした空燃比制御装置が、例えば特開昭６
０−９０９４９号公報等を含めて広く提案されている。
【０００３】一般的な空燃比制御装置は、空燃比センサ
の検出した排気中の酸素濃度から現在の空燃比を求め、
これを触媒の要求する目標空燃比と比較し、目標空燃比
よりもリーンのときは燃料を増やすための制御定数（制
御量の増分）を用い、また逆に目標空燃比よりもリッチ
のときは燃料を減らすための制御定数（制御量の減分）
を用いてそれぞれ燃料の供給量を帰還制御している。
【０００４】ところで、空燃比の制御目標値は上記した
触媒を最も効率良く働かせるよう理論空燃比の近傍に設
定するが、この要求目標値は常に一定というわけではな
く、触媒の内部温度によって微妙に変化する。例えば回
転数と負荷が小さく、したがって排気温度が相対的に低
い運転状態では、触媒の要求空燃比は触媒が十分に活性
化している平衡状態時の要求空燃比よりもやや濃くな
る。このような場合は、制御量の増分を制御量の減分よ
りも相対的に大きくし、制御される空燃比の平均値がや
やリッチ側にシフトするようにすれば良い。
【０００５】一般に機関の運転状態は回転数と負荷によ
ってほぼ決まるので、これら回転数と負荷から判断され
る機関の状態、すなわち触媒の状態に適合するように、
すべての運転領域で制御定数を適切に選定して空燃比の
帰還制御を行うようにすると、あらゆる領域において触
媒が最大限に機能する要求空燃比に収束させられ、常に
最良な排気浄化効率を維持できるのである。
【０００６】
【発明の解決しようとする課題】ところで、各運転領域
の制御定数は、実際の車両を用いて排気の状態を測定し
ながら実験により設定されるので、その運転領域で機関
が平衡に達した状態（定常状態）に適合させることが多
い。
【０００７】しかし、機関の定常状態と加速や減速など
の過渡状態とでは、同一の回転数と負荷であっても、排
気系の触媒の温度が相違することがある。例えば加速途
中の触媒温度は運転状態の変化にはすぐに追従しないた
め、同一の回転数と負荷に対する触媒温度は定常状態時
の平衡温度よりも相対的に低くなり、このときの制御定
数は触媒の要求空燃比に適合するものとはならない。
【０００８】このような問題を防ぐには、過渡状態に適
合する制御定数を実験によって求めておき、定常状態と
過渡状態とで制御定数を選択的に用いれば良いのである
が、一概に過渡状態と言ってもさまざまで、これらすべ
ての過渡状態に対する制御定数をすべての運転領域で求
めることは事実上不可能に近い。
【０００９】また別の問題として、回転数と負荷が触媒
内部の状態に正確に対応するのは、触媒の暖機が完了し
た後であり、それ以前に回転数と負荷から求めた制御定
数を用いて空燃比制御を行っても、触媒の要求空燃比に
制御することはできない。暖機完了前の触媒温度は、同
一の回転数と負荷に対する定常時（暖機後）の平衡温度
よりも相対的に低く、触媒の要求空燃比は平衡状態のと
きよりもやや濃くなる。
【００１０】ここで、触媒内部の温度は、触媒の状態に
適合する制御定数を決定する上で一つの因子ではある
が、そのほかに排気流量等も考慮する必要があり、回転
数と負荷から空燃比帰還制御の制御定数を求めること
は、触媒の要求に適合した空燃比の帰還制御をするため
に欠くことのできない構成である。
【００１１】本発明はこのような問題を解決するため
に、回転数と負荷とから推定される排気系の平衡温度と
実際の排気系の温度との偏差に応じ、回転数と負荷とか
ら求められる制御定数を補正することにより、常に触媒
内部の状態に正確に対応した空燃比とする帰還制御を達
成しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、図２８に
示すように、排気通路に設置した触媒５０と、排気中の
酸素濃度を検出する空燃比センサ５１と、空燃比センサ
５１の出力に応じて機関の空燃比を理論空燃比近傍に帰
還制御する制御手段５２とを備えた内燃機関の空燃比制
御装置において、機関の回転数を検出する手段５３と、
機関の負荷を検出する手段５４と、機関が平衡状態にあ
るときの前記触媒５０の状態に適合した前記帰還制御の
制御定数を前記回転数と負荷に応じて設定してある制御
定数設定手段５５と、機関が平衡状態に達したときの排
気系の平衡温度を前記回転数と負荷に基づいて算出する
平衡温度算出手段５６と、排気系の実際の温度を検出す
る手段５７と、前記平衡温度と前記実際の温度との偏差
に応じて前記制御定数に対する補正係数を算出する補正
係数算出手段５８と、前記補正係数によって前記制御定
数を補正する手段５９とを備えている。
【００１３】第２の発明は、第１の発明において、前記
平衡温度算出手段５６が触媒５０の入口平衡温度を算出
し、前記排気系温度検出手段５７が触媒５０の入口温度
を検出し、前記補正係数算出手段５８が触媒５０の入口
の平衡温度と同じく入口の実際の温度との偏差に応じて
前記補正係数を算出する。
【００１４】第３の発明は、第１の発明において、前記
平衡温度算出手段５６が触媒５０の出口の平衡温度を算
出し、前記排気系温度検出手段５７が触媒５０の出口の
実際の温度を検出し、前記補正係数算出手段５８が前記
触媒５０の出口の平衡温度と同じく出口の実際の温度と
の偏差に応じて前記補正係数を算出する。
【００１５】第４の発明は図２９に示すように、排気通
路に設置した触媒５０と、排気中の酸素濃度を検出する
空燃比センサ５１と、空燃比センサ５１の出力に応じて
機関の空燃比を理論空燃比近傍に帰還制御する制御手段
５２とを備えた内燃機関の空燃比制御装置において、機
関の回転数を検出する手段５３と、機関の負荷を検出す
る手段５４と、機関が平衡状態にあるときの前記触媒５
０の状態に適合した前記帰還制御の制御定数を前記回転
数と負荷に応じて設定してある制御定数設定手段５５
と、機関が平衡状態に達したときの触媒５０の入口の平
衡温度を前記回転数と負荷に基づいて算出する平衡温度
算出手段５６と、排気流量を前記回転数と負荷に基づい
て算出する排気流量算出手段６０と、前記触媒５０の入
口の実際の温度を前記触媒５０の入口の平衡温度と前記
排気流量に基づいて推定する排気系温度推定手段６１
と、前記触媒５０の入口の平衡温度と同じく入口の推定
実際温度との偏差に応じて前記制御定数に対する補正係
数を算出する補正係数算出手段５８と、前記補正係数に
よって前記制御定数を補正する補正手段５９とを備えて
いる。
【００１６】第５の発明は、第１、第２、第３または第
４の発明において、前記補正係数算出手段５８が、前記
偏差と前記排気系の実際の温度とに基づいて前記制御定
数に対する補正係数を算出する。
【００１７】第６の発明は、図３０に示すように、排気
通路に設置した触媒５０と、排気中の酸素濃度を検出す
る空燃比センサ５１と、空燃比センサの出力に応じて機
関の空燃比を理論空燃比近傍に帰還制御する制御手段５
２とを備えた内燃機関の空燃比制御装置において、機関
の回転数を検出する手段５３と、機関の負荷を検出する
手段５４と、機関が平衡状態にあるときの前記触媒５０
の状態に適合した前記帰還制御の制御定数を前記回転数
と負荷に応じて設定してある制御定数設定手段５５と、
前記触媒５０の入口の実際の温度を検出する手段６２
と、同じく触媒５０の出口の実際の温度を検出する手段
５７と、機関が平衡状態に達したときの触媒５０の出口
の平衡温度を前記触媒５０の入口の実際の温度に基づい
て算出する平衡温度算出手段６４と、前記触媒５０の出
口の平衡温度と同じく出口の実際の温度との偏差に応じ
て前記制御定数に対する補正係数を算出する補正係数算
出手段５８と、前記補正係数によって前記制御定数を補
正する補正手段５９とを備えている。
【００１８】第７の発明は、図３１に示すように、排気
通路に設置した触媒５０と、排気中の酸素濃度を検出す
る空燃比センサ５１と、空燃比センサの出力に応じて機
関の空燃比を理論空燃比近傍に帰還制御する制御手段５
２とを備えた内燃機関の空燃比制御装置において、機関
の回転数を検出する手段５３と、機関の負荷を検出する
手段５４と、機関が平衡状態にあるときの前記触媒の状
態に適合した前記帰還制御の制御定数を前記回転数と負
荷に応じて設定してある制御定数設定手段５５と、機関
が平衡状態に達したときの排気系の平衡温度を前記回転
数と負荷に基づいて算出する平衡温度算出手段５６と、
排気系の実際の温度を検出する手段５７と、前記排気系
の実際の温度の変化速度を算出する変化速度算出手段６
５と、前記変化速度が所定値以上のときに前記平衡温度
と前記実際の温度との偏差に応じて前記制御定数に対す
る補正係数を算出する補正係数算出手段５８と、前記補
正係数によって前記制御定数を補正する手段５９とを備
えている。
【００１９】第８の発明は、第７の発明において、前記
補正係数算出手段５８が、吸気絞弁の全閉状態を検出す
るアイドルスイッチがオンからオフになってから所定期
間は変化速度の大きさにかかわらず前記制御定数に対す
る補正係数を算出する。
【００２０】
【作用】第１の発明によれば、機関が平衡状態に達した
ときの排気系の平衡温度と、そのときの排気系の実際の
温度との偏差に応じて、予め機関が平衡状態にあるとき
の触媒の状態に適合させて設定した制御定数が補正され
る。これにより機関が平衡状態にあるときだけでなく、
過渡状態や触媒の暖機が完了する前のときにも制御定数
を触媒の要求空燃比を実現する制御定数に近づけて、触
媒の働きを常に最良の状態に維持することが可能とな
る。この場合、基本的な制御定数の設定は機関の平衡状
態、つまり定常運転での実験により求められるので、制
御定数の設定が容易かつ短時間に行える。
【００２１】第２の発明では、排気系の温度として触媒
の入口温度を用い、機関が平衡状態にあるときの触媒の
入口平衡温度と、実際の触媒入口温度との偏差に応じて
制御定数を補正している。触媒の暖機が完了した後は触
媒の入口と出口での温度差は比較的小さく、触媒内部の
温度勾配は緩やかであり、この状態では触媒内部の状態
を表す指標として触媒の入口温度を用いることができ
る。よって、触媒の入口平衡温度と実際の入口温度との
偏差は、基本的な制御定数が設定されたときの触媒の状
態と現在の触媒の状態との差を表しているものと見なす
ことができる。この偏差に応じて制御定数を補正するこ
とで、過渡時の回転数と負荷の変化に対する触媒の状態
の応答遅れを考慮した制御を行うことができる。
【００２２】第３の発明では、排気系の温度として触媒
の入口温度を用い、機関が平衡状態にあるときの触媒の
出口平衡温度と、実際の触媒出口温度との偏差に応じて
制御定数を補正している。触媒の出口温度は触媒の入口
温度と触媒の浄化反応による反応熱によって決まり、触
媒の暖機が完了した後の反応熱は回転数と負荷によって
ほぼ決まるので、定常状態に達したときの出口平衡温度
を回転数と負荷とから求めることができる。暖機完了以
前は触媒の浄化反応が十分に起こらず、出口温度が同一
の回転数と負荷に対する定常状態（暖気後）での平衡温
度よりも相対的に低くなる。つまり、出口平衡温度と実
際の出口温度との偏差は、現在の触媒の暖機の程度を表
している。この偏差に応じて制御定数を補正すること
で、触媒の暖機程度を考慮した空燃比制御を行うことが
できる。また、この偏差内には回転数と負荷の変化に対
する触媒の状態の応答遅れの影響も含まれており、これ
を考慮した制御も同時に行うことができる。
【００２３】第４の発明では、排気系の実際の温度とし
て触媒の入口温度を直接検出する代わりに、そのときの
触媒の入口平衡温度と排気流量とに基づいて現在の触媒
の入口温度を推定し、第２の発明と同様な作用を得る。
これにより、温度センサが不要となり、またセンサ特性
の経時変化や固体差等を考慮する必要もなくなる。な
お、推定温度は触媒までの排気系を平衡温度の１次遅れ
の系と見なして算出することができる。
【００２４】第５の発明では、平衡温度と実際の温度と
の偏差に加えてそのときの実際の温度とに応じて制御定
数を補正している。機関の始動直後など触媒の暖機が完
了する前と、暖機が終了した後では、基本的な触媒の状
態が異なり、前記偏差が同じ大きさとなる過渡状態であ
っても、要求される制御定数は相違してくる。そこで実
際の排気系の温度に基づいて、偏差に応じた制御定数の
算出を修正することで、触媒の状態により即応した制御
定数の補正ができる。
【００２５】第６の発明では、触媒の出口平衡温度を触
媒の入口温度から近似的に算出し、この出口平衡温度と
実際の触媒出口温度との偏差に応じて制御定数を補正し
ている。機関始動直後に回転数と負荷とから求めた制御
定数が触媒の状態に適合しない要因としては、触媒の暖
機程度が定常状態（暖機完了状態）と大きく異なること
による影響が支配的である。この場合、触媒の入口温度
を平衡状態時の温度と見なしても差し支えない。よっ
て、この入口温度から触媒の出口平衡温度を近似的に算
出することができる。これにより機関始動から触媒の暖
機が完了するまでの間、触媒の暖機程度を考慮した制御
を行うことができる。
【００２６】第７の発明では、実際の温度の変化速度が
所定値以上のときに補正係数の算出を行っている。機関
を実際に運転した場合、完全な定常状態となることはほ
とんどなく、回転数や負荷は絶えず僅かに変動してい
る。このため、触媒の状態はほぼ平衡状態にあるにもか
かわらず、平衡温度の算出値が変動し、実際の温度との
間に偏差が発生し、場合によっては制御定数が過補正さ
れる可能性もある。そこで、実際の温度の変化速度が所
定値以上であり、機関が過渡状態であると判断されると
きに偏差に応じた制御定数の補正を行う。これにより触
媒の要求に適合した空燃比制御と不必要な制御定数補正
の抑止を行うことができる。
【００２７】第８の発明では、実際の温度の変化速度に
よって機関の過渡状態を判定して補正係数の算出を選択
的に行うものにおいて、アイドルスイッチがオンからオ
フに切換わったときは過渡状態であるので、このような
ときはすぐに補正係数を算出させ、速やかに制御定数を
補正する。これによって補正の応答性が向上し、制御精
度が高められる。
【００２８】
【実施例】図１において、１は予混合式の往復動型内燃
機関である機関本体、２は吸気通路、３は排気通路、４
は排気通路３に設置した排気中のＮＯｘを還元すると共
にＨＣ，ＣＯを酸化する機能をもつ三元触媒である。５
は吸気通路２に設けた燃料噴射弁１１からの燃料噴射量
を制御するコントローラで、このコントローラ５には吸
入空気量を測定するエアフローメータ、機関回転数を検
出するクランク角センサ８、排気中の酸素濃度を測定す
る酸素センサ７からの信号が入力する共に、三元触媒４
の入口温度を検出する入口温度センサ６、もしくは出口
温度を検出する出口温度センサ１２からの信号を入力
し、さらに必要に応じて吸気絞弁９からの絞弁開度信号
と、絞弁の全閉を検出するアイドルスイッチ信号も入力
し、これらに基づいて噴射される燃料と吸入空気の比
率、つまり空燃比が基本的には理論空燃比となるように
制御が行われる。
【００２９】燃料噴射弁１１を駆動する燃料噴射パルス
は機関回転に同期し、その基本的なパルス幅Ｔｐは、機
関回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｑとすると、Ｔｐ＝Ｋ・Ｑ／
Ｎｅとして求められる。ただし、Ｋは定数。なお、この
Ｔｐは以後の制御において機関負荷を代表する信号とし
ても用いられる。
【００３０】そして、この燃料噴射パルス幅Ｔｐは、酸
素センサ７が検出した排気中の酸素濃度に基づいて補正
され、空気過剰率λ＝１（理論空燃比）となるように帰
還制御される。酸素センサ７の出力は排気中の酸素濃度
によって変化し、理論空燃比よりも濃いとき（リッチ）
と薄いとき（リーン）とで出力が反転する。リーンのと
きは燃料を増やし、リッチのときは燃料を減らすように
補正するため、図３のように空燃比の比例・積分制御が
行われる。制御定数としての比例分がＰ、積分分がＩ
で、このうち比例分については、酸素センサ７の出力が
リッチからリーンに変わったときの制御量の増分として
のＰｌと、リーンからリッチに変わったときの制御量の
減分としてのＰｒとがあり、Ｐｌを大きくするとリッチ
側へのオーバシュートが大きくなって、平均空燃比はリ
ッチ側にずれ、逆にＰｒを大きくすると平均空燃比はリ
ーン側にずれる。
【００３１】そして、このＰｌとＰｒとは図２に示すよ
うに、そのときの機関回転数Ｎｅと負荷Ｔｐとに基づい
てテーブルルックアップにより、そのつど求められ、か
つこれらは後述するように補正された後、帰還制御の制
御定数として用いられる。なお、図２には具体的な数値
は記入していないが、これらは機関が平衡状態にあると
きの回転数と負荷に応じて、三元触媒４での浄化効率が
最良となる最適値に設定される。
【００３２】図４に示すように、機関の状態が、ある回
転数Ｎｅ１と負荷Ｔｐ１にあるとしても、機関が加速中
にＡで示すようにこの点を通過する場合と、定常状態で
この点に止まるＢの場合と、減速中にＣのようにこの点
を通過する場合とがあり、それぞれにおいて同一回転
数、負荷であっても、三元触媒４の触媒温度は相違し、
触媒転換効率の最良点は温度によって微妙に変化する。
【００３３】例えば図５のように、回転数Ｎｅ２、負荷
Ｔｐ２からＮｅ１、Ｔｐ１に加速する場合、触媒温度は
変化前の平衡状態から変化後の平衡状態に到達する間に
おいて、機関の状態変化に対してある時間的な遅れをも
って変化していく温度遷移状態がある。したがって加速
中のＮｅとＴｐに適合したＰｌとＰｒを用いても加速中
の触媒の状態に適合した制御はできない。また、加速し
てＮｅ１とＴｐ１に到達したからといって、直ちにこの
回転数と負荷に応じたＰｌとＰｒとを用いても、温度遷
移期間中は最適な制御定数とはならず、ＮＯｘの排出量
が増加してしまう。
【００３４】図６に触媒入口温度（排気温度）が５００
℃と４００℃の場合の触媒転換効率を示すが、温度が低
いときは転換効率が相対的に低く、しかもＮＯｘとＨＣ
が共に最大の転換効率となる境界点は理論空燃比よりも
わずかにリッチ側にずれている。加速中は実際の触媒温
度は低く、したがって触媒要求空燃比がまだリッチ側に
あるにもかかわらず、ＮｅとＴｐに合わせて制御定数を
温度の高いときの最適値（リーン側の値）に切り換えて
しまうと、空燃比が触媒の要求空燃比よりもリーンに制
御され、その間はＮＯｘの増加が避けられないのであ
る。
【００３５】一般に機関が平衡状態にあるときと、それ
以外のときとでは同一の運転条件（回転数、負荷）につ
いての排気系の温度が相違する。つまり、過渡時には平
衡状態の温度に到達するまでにある時間遅れを生じ、し
かも急加速や緩加速など過渡状態の態様に応じてこの時
間遅れが変動する。
【００３６】そこで、この発明では予め運転条件ごとに
設定した目標となる平衡温度を算出しておき、これとは
別にそのとき温度センサによって測定した排気温度との
偏差を求め、この偏差に応じて前記した制御定数を補正
し、この補正した制御定数によって空燃比を帰還制御す
ることにより、実際の触媒の状態に適合した空燃比を応
答良く生成できるようにした。
【００３７】図７、図８は制御内容を表すフローチャー
トであり、まず図７によって基本的な空燃比の帰還制御
を説明する。
【００３８】まずステップ１で現在の運転状態において
酸素センサの出力に基づいての空燃比の帰還制御（Ｆ／
Ｂ）が行われているかどうかを判断し、そうでないとき
は、ステップ１７、１８により空燃比の補正係数αを固
定値に保持する。この場合には空燃比は所定値に維持さ
れる。
【００３９】帰還制御中であるときはステップ２に移行
し、検出した酸素濃度から空燃比がリッチであるかどう
かを判断する。もしリッチでないとき、つまりリーンの
ときは、ステップ４で前回の結果を見て、前回がリーン
の場合は、空燃比をリッチ側に制御するために、ステッ
プ１１で制御定数のうち比例分Ｐｌをテーブルルックア
ップする。このＰｒは例えば図２のように、回転数Ｎｅ
と負荷Ｔｐによって割り振ったテーブルに予め設定して
あり、フローチャートには示して無いが、そのときのＮ
ｅとＴｐに基づいてテーブルルックアップする。
【００４０】そして、このようにして選択したＰｌを触
媒の状態に応じた最適な制御定数となるようにステップ
１２において補正する。この補正内容は図８のフローチ
ャートに示す。なお、このフローチャートには説明の便
宜上、リッチ側制御定数の補正だけでなく、リーン側の
補正についても同時に記載してある。
【００４１】まずステップ２０でそのときの回転数Ｎｅ
と負荷Ｔｐに基づいて排気系の目標平衡温度ＴＭＰＴＧ
Ｔを、図９に示す平衡温度特性を設定したマップをルッ
クアップにより算出し、ステップ２１で温度センサの検
出した実際の排気温度Ｔを求める。そして、ステップ２
２で実際の温度と平衡温度との温度偏差ΔＴを、ΔＴ＝
Ｔ−ＴＭＰＴＧＴとして算出する。
【００４２】この温度偏差ΔＴに応じて制御定数の補正
係数ＰｌＨＯＳを、図１０のマップから検索するのであ
り、機関の加速時など目標とする平衡温度よりも実際の
温度の方が低く、この状態では触媒の要求空燃比が理論
空燃比よりも濃い側にあるため、より多くリッチ側に補
正する必要がある。このためΔＴが５０（絶対温度Ｋ）
以上あるときは、補正係数ＰｌＨＯＳとして０.５％程
度を選定し、ステップ２３でＰｌ＝Ｐｌ＋ＰｌＨＯＳと
して、リッチ側に制御する比例分の制御定数を大きくす
る。なお、ΔＴが２５以下のときは、いわゆる不感帯と
して補正は行わず、制御に安定性をもたせている。
【００４３】図１１に定常運転時におけるリッチ側比例
分Ｐｌと触媒の転換効率の関係を示すが、一例として触
媒入口の温度が５２１℃から４９５℃に下がると、ＨＣ
とＮＯｘを共に低減できる最適なＰｌの値が、５２１℃
のときは７.０％であったものが、４９５℃のときは７.
５％となる。なお、図中の白四角と黒四角が５２１℃、
白丸と黒丸が４９５℃のときの転換効率を示す。したが
って、もし実際の触媒入口温度が５２１℃から４９５℃
に下がっているにもかかわらず、Ｐｌ値として７.０％
をそのまま用いていると、それだけ触媒の転換効率は低
下する。
【００４４】このように触媒の温度により転換効率が変
化し、これに応じて要求される空燃比が微妙に変動する
ので、図１２に示すように、機関の加速時など実際の排
気温度が平衡温度よりも低いときは、その偏差ΔＴに応
じて比例分Ｐｌを大きくすることにより、すなわち制御
定数を実際の触媒の状態に対応させ、転換効率の低下を
防ぐことができるのである。
【００４５】前記図７に戻って、ステップ１３におい
て、帰還制御時の空燃比の補正定数αを、この補正され
たＰｌを用いて、α＝α＋Ｐｌとして算出し、これによ
って空燃比の帰還制御を行う。
【００４６】これに対して、前記ステップ２においてリ
ッチが判断されたときは、ステップ３に移行し、前回も
リッチであるかどうかを判断し、前回もリッチのとき
は、ステップ５により空燃比をリーン側に制御するため
機関回転数と負荷からそのときの制御定数の比例分Ｐｒ
を検索し、これをステップ６において、前記図８のフロ
ーチャートにしたがって温度偏差ΔＴにしたがって補正
係数を算出する。
【００４７】ただし、この実施例ではリーン側への制御
時には補正係数ＰｒＨＯＳ＝０としており、実質的には
補正をしない。これは触媒の要求空燃比よりも実際の空
燃比がリッチ側にずれたとしても、排気の浄化効率の悪
化がリッチ側制御時に比較して少ないためである。
【００４８】ステップ７で補正定数αを、α＝α−Ｐｒ
として算出し、これに基づいて空燃比の帰還制御を行
う。
【００４９】前記ステップ３と４において、それぞれ前
回の結果と相違する場合、ステップ８〜１０と、ステッ
プ１４〜１６で、制御定数のリッチ、リーン積分分ＩＬ
とＩＲを算出するが、これは通常の制御と同一であり、
とくに温度偏差ΔＴに基づく補正は行わない。
【００５０】制御定数の積分分による時間当たりの空燃
比の変化量は、比例分に比較して少なく、したがって触
媒の微小な要求空燃比の変動に応答よく対応するには、
比例分のみで十分な効果を生じるからである。
【００５１】また、排気の平衡温度よりも実際の排気温
度の高い場合、つまり偏差ΔＴがΔＴ＜０となるのは、
減速などの過渡運転時等であって、この場合には加速時
に比較して排気エミッションの悪化が少なく、また減速
時は排気流量が少ないこともあって空燃比が要求値から
多少ずれても触媒で十分に浄化できる等の理由により、
この実施例では制御定数の補正を行っていない。
【００５２】ただし、偏差ΔＴ＜０に対応するには、図
１０と同様にして比例分をリーン側に制御するためのＰ
ｒＨＯＳのマップをつくり、このときＰｌＨＯＳ＝０と
しておき、これにしたがってリーン側制御でＰｒを大き
くする補正を行うか、あるいは偏差ΔＴ＜０のときはリ
ッチ側への補正係数ＰｌＨＯＳによりリッチ側へのＰｌ
を減量補正することにより対応できる。
【００５３】なお図１３に、上記したような制御定数の
補正を行わない場合に、エンジン回転一定で負荷を変化
させたときのＮＯｘとＨＣの排出状態を示すが、図から
明らかなように、負荷を変化させた直後から実際の排気
温度が平衡温度に到達するまでの期間、ＮＯｘの排出量
が一時的に多くなっていることが分かる。これは、負荷
が変化したとたんに制御定数を切り換え、実際の触媒温
度が低いにもかかわらず、温度の高いときの制御定数に
よって空燃比を制御しているためで、これによりＮＯｘ
の転換効率が低下するのである。
【００５４】しかし、本発明のように実際の排気系の温
度との偏差に応じて制御定数を補正していると、触媒温
度が上昇するまでの間も、これに対応した制御定数にな
るため、とくにＮＯｘの排出を低減することができる。
【００５５】なお、この実施例では平衡温度として触媒
入口の平衡温度を算出し、実際の温度として触媒入口の
排気温度を入口温度センサ６によって測定しているが、
触媒上流の排気系の温度と触媒入口温度は一定の関係を
もつので、触媒上流の排気系の平衡温度を算出し、同じ
く排気系の実際の温度を温度センサにより測定して偏差
ΔＴを求め、これに応じて制御定数を補正しても触媒の
状態に適合した制御ができる。
【００５６】また、平衡温度とし手触媒出口の平衡温度
を算出し、実際の温度として触媒出口の排気温度を出口
温度センサ１２によって測定し、その偏差から制御定数
に対する補正係数を求めることもできる。このようにす
ると、触媒の暖機程度と過渡時の触媒の状態を考慮した
制御ができる。
【００５７】ところで、通常の運転状態にあっては排気
系の温度を平衡温度からの一次遅れの系と仮定すること
ができ、この場合に触媒入口温度を実際に温度センサ６
によって測定する代わりに、排気平衡温度と排気流量か
ら推定することもできる。
【００５８】この推定温度は次のようにして算出する。
いま、推定温度をＴＣＡＴＩＮ、排気平衡温度をＴＭＰ
ＴＧＴ、結合割合ＧＲＡＴＥ、高周波分温度ＴＣＡＴ
１、低周波分温度ＴＣＡＴ２、高周波分時定数ＳＣＮＳ
Ｔ、低周波分時定数ＬＣＮＳＴとすると、 ＴＣＡＴＩＮ＝ＴＣＡＴ１×（１−ＧＲＡＴＥ）＋ＴＣＡＴ２×ＧＲＡＴＥ …（１） ＴＣＡＴ１とＴＣＡＴ２とは、次式（２）（３）のよう
にして求めるが、ＧＲＡＴＥ、ｄｔ／ＳＣＮＳＴ、ｄｔ
／ＬＣＮＳＴは、図１４から図１６に示すように、排気
流量と一定の関係をもつので、排気流量に基づいて算出
またはメモリから読み出す。排気流量は公知のとおり、
そのときの運転状態、つまり回転数と負荷から算出する
ことができる。
【００５９】 ＴＣＡＴ１（ｎ）＝ＴＣＡＴ１（ｎ−１）＋（ＴＭＰＴＧＴ−ＴＣＡＴ１（ ｎ−１））×ｄｔ／ＳＣＮＳＴ…（２） ＴＣＡＴ２（ｎ）＝ＴＣＡＴ２（ｎ−１）＋（ＴＭＰＴＧＴ−ＴＣＡＴ２（ ｎ−１））×ｄｔ／ＬＣＮＳＴ…（３） 図１７には平衡温度に対して推定排気温度が変化する様
子を示してあり、実際の排気温度と比較していくらか位
相がずれるものの、ほぼ実際の温度に近いことが分か
る。なお、負荷の高い状態で運転が続いた後に負荷が小
さくなったときなど、平衡温度よりも実際の排気温度が
高く、この場合には制御定数の逆方向の補正が必要な
る。
【００６０】このようにして実際の温度を測定する代わ
りに排気温度を推定し、これと平衡温度との偏差に応じ
て触媒の状態に適合した制御定数の補正を行えば、排気
温度センサが不要となり、またセンサ特性の経時変化
や、センサ固体差を考慮する必要がなく、しかもセンサ
の故障等の心配もなくなる。
【００６１】次に図１８に示す実施例を説明する。
【００６２】上記した制御定数の補正係数ＰｌＨＯＳ
（ＰｒＨＯＳ）については、平衡温度と実際温度との偏
差ΔＴと、そのときの温度の絶対値とに基づいて設定す
ることで、より触媒の状態に対応した制御ができる。
【００６３】そこで、図１９（Ａ）（Ｂ）に示すよう
に、たとえば温度の絶対値Ｔとして３５０℃を境にし
て、それよりも温度が低い場合と、高い場合とでそれぞ
れに対応した補正係数のマップをつくり、そのときの温
度の絶対値からいずれかのマップを選択し、このマップ
によって温度偏差にしたがって補正係数を算出するので
ある。
【００６４】図１８のフローチャートは、図７のステッ
プ６と１２で行われる補正の内容を示し、ステップ３０
と３１で、目標とする平衡温度ＴＭＴＧＴと、実際の排
気温度をルックアップしてから、ステップ３２でその温
度偏差ΔＴを、ΔＴ＝Ｔ−ＴＭＴＧＴとして算出する。
次にステップ３３で実際の温度Ｔを予め設定してある所
定値Ｔｓと比較する。このＴｓはたとえば３５０℃であ
って、これを境にしてこれよりも温度の低いときは、ス
テップ３４で図１９（Ａ）のマップにより、また高いと
きは、ステップ３５に移り図１９（Ｂ）のマップによ
り、前記した偏差ΔＴにしたがって補正量ＰｌＨＯＳ、
ＰｒＨＯＳをそれぞれ算出する。
【００６５】そして、ステップ３６において制御定数の
比例分ＰｌとＰｒをこれら補正係数に基づいて補正す
る。
【００６６】同じ温度偏差でも触媒が活性している場合
と、そうで無い場合とでは要求される空燃比が相違し、
したがってこのようにして排気温度の絶対値によって異
なった補正係数が設定されたマップを選択することによ
り、触媒の状態により適合した制御定数により空燃比を
帰還制御することができる。
【００６７】なお、これらは実際の温度を検出する場合
の他、排気温度を推定する場合にも適用できることは言
うまでもない。
【００６８】次に図２０に示すさらに他の実施例につい
て説明する。
【００６９】触媒の暖機が完了する前は、触媒の排気浄
化反応が不十分で、反応熱があまり発生しないので、触
媒の出口温度が平衡時、すなわち触媒の暖機完了後の出
口温度に比べて低い。したがって触媒出口の平衡温度に
対する実際の出口温度の偏差を求めることで、触媒の暖
機状態が判断できる。
【００７０】触媒の暖機程度は、触媒を最良の状態で働
かせる空燃比に大きな影響を与える。このため、触媒の
暖機が完了する前は、回転数と負荷の変化に対する触媒
の状態の応答遅れを無視して触媒の暖機程度による影響
だけを考慮した制御定数の補正を行っても、エミッショ
ンの向上に十分な効果がある。そこで、実際に検出した
触媒入口の温度を平衡時の温度とみなし、この入口温度
から触媒出口の平衡温度を近似的に算出し、実際の出口
温度との偏差を取ることにする。
【００７１】そのため、この実施例では前記図７のフロ
ーチャートにおけるステップ６と１２について、図２０
のフローチャートにしたがって制御定数の補正を行う。
【００７２】ステップ４０で排気温度センサ６と１２の
出力から入口温度Ｔｉｎと出口温度Ｔｏｕｔを読み取
り、ステップ４１で検出した入口温度Ｔｉｎから出口平
衡温度ＴＯＵＴＴＧＴを算出する。
【００７３】この平衡温度は、図２１に示すマップをル
ックアップにより算出する。触媒が平衡状態にあるとき
は、図示するように、触媒入口温度と出口温度は一定の
関係にあり、実際の入口温度が分かれば出口平衡温度を
求めることができる。
【００７４】ステップ４２において、この出口平衡温度
ＴＯＵＴＴＧＴと実際の出口温度Ｔｏｕｔとの偏差ΔＴ
を算出し、この偏差ΔＴにしたがってステップ４３で図
２２に示すマップから制御定数の補正量ΔＰを算出す
る。この補正量は温度偏差ΔＴが大きいほど大きくな
る。そして、ステップ４４で制御定数の比例分Ｐｒある
いはＰｌについて、Ｐｒ＝Ｐｒ−ΔＰまたはＰｌ＝Ｐｌ
＋ΔＰとして補正を行うのである。
【００７５】触媒出口の平衡温度と実際の出口温度との
偏差ΔＴは、触媒の暖機程度を表しており、触媒出口の
平衡温度よりも実際の出口温度が低ければ、これに応じ
た補正係数を算出することにより、触媒の暖機が完了す
る前にも触媒の状態に対応した最適な制御を行える。具
体的には偏差ΔＴが大きいときには、触媒の暖機が不十
分であり、この状態では触媒の要求する空燃比は平衡時
よりもリッチ側にあるので、制御定数の補正により空燃
比の平均値をリッチ側にシフトすることにより、ＨＣを
増加させることなくＮＯｘを減少させることができる。
【００７６】ところで、上記したいずれの実施例におい
ても、制御定数の補正を常時実行しているが、触媒の温
度変化が小さいときなど、制御定数を補正しない方が、
制御の安定性が良くなる。制御定数の補正は平衡温度と
実際の温度の偏差に基づいて行われるが、平衡温度の算
出基礎となる回転数と負荷は、実際に機関を運転してい
る場合、機関（すなわち触媒）の平衡状態に近いときで
も僅かづつではあるが変化し、このため、これを元に制
御定数も補正されてしまう。
【００７７】これに対しては、図１０、図１９にもある
ように、温度偏差ΔＴの小さい部分について不感帯（補
正量ゼロ）を設け、触媒の平衡状態では偏差ΔＴによる
制御定数の補正を止めるようにしている。しかし、触媒
温度の変化が大きい過渡状態（例えば加速時）に、この
不感帯を通過するまでの間は、制御定数の補正ができ
ず、この間、制御の応答が遅れる。
【００７８】そこで、図２３の実施例は温度偏差ΔＴに
対する不感帯を無くす一方で、温度の変化速度の小さい
ときには補正を止めることにより、制御の安定性と応答
性を共に改善するようにしている。
【００７９】この実施例は、図８の第１の実施例と基本
部分が同一構成のため、図２３のフローチャートにおい
て、図８と相違する部分、ステップ５２、５３を中心に
説明する。
【００８０】ステップ５１で実際の排気温度Ｔを求めた
ら、ステップ５２で単位時間（１秒）毎の排気温度Ｔの
変化率ＤＥＬＴＡＴを算出する。そして、ステップ５３
でこの温度の変化率（変化速度）ＤＥＬＴＡＴを所定の
設定値Ｘと比較し、もし、設定値よりも大きければステ
ップ５４〜５６に進み、制御定数の補正をするが、設定
値よりも小さいならば、触媒が平衡状態にあると判断し
て、これらのステップ５４〜５６をスキップして制御定
数の補正を行わない。
【００８１】なお、この場合、図１０に示す補正係数に
ついて、温度偏差ΔＴの不感帯（図中２５Ｋ以下）とな
る領域を無くし、例えば温度偏差ゼロ付近から補正係数
が立ち上がる特性とする。
【００８２】このようにして、触媒の温度変化が小さく
実質的に平衡状態にあるときは、制御定数の補正が行わ
れないため、むしろ過補正などによる制御の不安定化を
回避できる。他方、過渡時など急激に温度変化するとき
は、温度偏差の小さいうちから即座に制御定数の補正が
行われるので、触媒の状態変化に追従して応答性の良い
空燃比制御ができる。
【００８３】図２４は過渡運転時を含めて排気温度の変
化するようすを示すものであるが、過渡（加減速）が連
続する範囲Ａでは、排気温度の変化速度も大きく、これ
に対して定常に近い範囲Ｂでは、排気温度の変化速度は
小さい。Ａの範囲に移行して直ちに制御定数の補正を開
始することにより、触媒の要求空燃比の変化に対する応
答性が高まる。Ｂの範囲では、回転数と負荷の僅かな変
化でも目標平衡温度は変動しているが、機関はほぼ定常
で、触媒も平衡しており、このようなときに平衡温度の
変動に基づいて制御定数の補正をかけると、かえって実
際の触媒状態から外れた空燃比に制御されてしまい、制
御の安定性を欠くことになる。しかし、触媒温度の変化
速度が設定値以下のときに、補正を中止することで、こ
のような問題が回避できるのである。
【００８４】次に図２５の実施例は、車両の発進時など
加速初期の補正の応答遅れを防ぐもので、アイドルスイ
ッチがオンからオフに切換わったときは、触媒の温度変
化のいかんにかかわらず、制御定数の補正を開始するよ
うにしたものである。
【００８５】図２５のフローチャートのうち、図２３の
フローチャートと相違する部分、つまりステップ６４〜
６７を中心に説明すると、排気の温度変化ＤＥＬＴＡＴ
や温度偏差ΔＴを求めた後、ステップ６４で発進後の経
過時間の判定、ステップ６５で発進の判定を行う。
【００８６】発進の判定はアイドルスイッチがオンの状
態からオフに切換わったこと、及びそのときの車速ＶＳ
Ｐがゼロであることを確認することにより行う。ステッ
プ６５で発進状態が判定されたら、ステップ６６でタイ
マの初期化により発進後の経過時間Ｉ＝０として、ステ
ップ７０以下に進み、触媒の温度変化のいかんにかかわ
らず、制御定数の補正を行い、この後、初期に戻り、ル
ーチンを繰り返す。
【００８７】また、前記ステップ６４では、発進後の経
過時間Ｉを所定の期間に対応する設定値Ｉ1と比較する
ことにより判定するが、設定値以下のときは、ステップ
６７に移行して、タイマをインクリメントして経過時間
Ｉ＝Ｉ＋１とし、ステップ７０に進み、以下、発進後の
経過時間Ｉが設定値Ｉ1に達するまで、発進直後の制御
定数の補正を継続する。
【００８８】発進後の経過時間Ｉが設定値Ｉ1を越えた
ら、ステップ６５に戻るが、この時点では既にアイドル
スイッチがオフになってから、所定の時間が経過してい
るため、発進判定はノーとなり、以下、ステップ６８〜
７１へと移行し、触媒温度の速度変化ＤＥＬＴＡＴと、
温度偏差ΔＴに基づいての制御定数の補正を実行する。
なお、発進経過時間Ｉはそのまま保持されるので、次の
発進が判定されるまで、必ずステップ６４から６５に進
むことになる。
【００８９】このようにして、発進時には触媒の温度変
化のいかんによらず、制御定数の補正が即座に開始され
る。図２６にも示すように、発進からの加速初期には触
媒の温度変化の立ち上がりが一瞬遅れるため、これを待
ってから補正を開始したのでは、その間、触媒の要求空
燃比よりもリーン側に制御されてしまう。しかし、この
ように、アイドルスイッチの信号により加速初期から所
定の期間は温度変化とは関係なく補正を開始すること
で、応答性の良い制御が実現する。
【００９０】なお、発進からの加速では、空燃比が触媒
の要求空燃比よりもリーンとなり易いので、図２７のよ
うに、制御定数の補正係数（図の例では、Ｐ分補正量）
を、温度偏差ΔＴが負の値（平衡温度よりも実際温度が
高い）であってもリッチ補正がかけられるような特性に
設定すると、なお一層応答良く要求空燃比に近づけられ
る。
【００９１】
【発明の効果】以上説明したように第１の発明によれ
ば、機関が平衡状態に達したときの排気系の平衡温度
と、そのときの排気系の実際の温度との偏差に応じて、
予め機関が平衡状態にあるときの触媒の状態に適合させ
て設定した制御定数が補正されるので、機関が平衡状態
にあるときだけでなく、過渡状態や触媒の暖機が完了す
る前のときにも制御定数を触媒の要求空燃比を実現する
制御定数に近づけて、触媒の働きを常に最良の状態に維
持することが可能となり、しかも基本的な制御定数の設
定は機関の平衡状態、つまり定常運転での実験により求
められるので、制御定数の設定が容易かつ短時間に行え
る。
【００９２】第２の発明によると、排気系の温度として
触媒の入口温度を用い、機関が平衡状態にあるときの触
媒の入口平衡温度と、実際の触媒入口温度との偏差に応
じて制御定数を補正しているので、過渡時の回転数と負
荷の変化に対する、触媒の状態の応答遅れを考慮しての
適確な空燃比制御を行うことができる。
【００９３】第３の発明によれば、排気系の温度として
触媒の入口温度を用い、機関が平衡状態にあるときの触
媒の出口平衡温度と、実際の触媒出口温度との偏差に応
じて制御定数を補正しているため、機関の始動直後など
でも触媒の暖機程度を考慮した適切な空燃比制御を行う
ことができ、また、この偏差内には回転数と負荷の変化
に対する触媒の状態の応答遅れの影響も含まれており、
これを考慮した制御も同時に行うことができる。
【００９４】第４の発明によれば、排気系の実際の温度
として触媒の入口温度を直接検出する代わりに、そのと
きの触媒の入口平衡温度と排気流量とに基づいて現在の
触媒の入口温度を推定するので、温度センサが不要とな
り、またセンサ特性の経時変化や固体差等を考慮する必
要もなくなる。
【００９５】第５の発明によれば、平衡温度と実際の温
度との偏差に加え、そのときの実際の温度とに応じて制
御定数を補正しているので、触媒の暖機の程度によって
相違する制御定数に対応した適確な制御ができる。
【００９６】第６の発明によれば、触媒の出口平衡温度
を触媒の入口温度から近似的に算出し、この出口平衡温
度と実際の触媒出口温度との偏差に応じて制御定数を補
正しているので、触媒の暖機の程度を適確に反映した制
御を行うことができ、機関始動から触媒暖機完了までを
含めて精度の良い空燃比制御が行える。
【００９７】第７の発明によると、実際の温度の変化速
度が所定値以上のときに補正係数の算出を行うことによ
り、機関の定常運転時に回転数や負荷が僅かに変動した
ようなときには制御定数の補正がかからず、このため、
触媒の状態はほぼ平衡状態にあるにもかかわらず過補正
がかかり空燃比制御が不安定となるような事態を未然に
回避する一方で、機関が過渡状態であると判断されると
きには即座に制御定数の補正を行い、触媒の要求に適合
した応答性のよい空燃比制御を行うことができる。
【００９８】第８の発明によると、アイドルスイッチが
オンからオフに切換わったときは発進に伴う過渡状態で
あるので、このようなときはすぐに補正係数を算出さ
せ、速やかに制御定数を補正するので、空燃比制御の応
答性が向上し、制御精度が高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す構成図である。
【図２】制御定数のうちリーン側とリッチ側の比例分を
回転数と負荷に応じて設定したマップである。
【図３】空燃比帰還制御の状態を示す波形図である。
【図４】運転状態の変動状態を回転数と負荷に応じて示
すマップである。
【図５】運転状態の変化と触媒温度の関係を示す特性図
である。
【図６】触媒入口の排気温度が相違する場合の空燃比と
触媒の転換効率との関係を示す特性図である。
【図７】本発明の第１の実施例の制御動作の内容を示す
フローチャートである。
【図８】同じく制御定数の補正動作を示すフローチャー
トである。
【図９】機関平衡時の排気温度を回転数と負荷に応じて
あらわす特性図である。
【図１０】温度偏差に応じた制御定数の比例分の補正係
数を規定したマップである。
【図１１】触媒入口の排気温度が相違する場合の制御定
数の比例分とＨＣとＮＯｘの触媒転換効率の関係を示す
特性図である。
【図１２】運転状態の変化と制御定数の補正領域の関係
を示す説明図である。
【図１３】回転数が一定で負荷を変化させたときのＮＯ
ｘとＨＣの排出量を示す特性図である。
【図１４】第２の実施例の排気温度の推定に用いる結合
割合を排気流量との関係に基づいて規定したマップであ
る。
【図１５】同じく高周波分時定数を排気流量との関係に
基づいて規定したマップである。
【図１６】同じく低周波分時定数を排気流量との関係に
基づいて規定したマップである。
【図１７】排気の平衡温度と推定温度及び実際の温度と
の関係を示す特性図である。
【図１８】第３の実施例の制御動作の内容を示すフロー
チャートである。
【図１９】温度偏差に応じた制御定数の比例分の補正係
数を規定したマップで、（Ａ）と（Ｂ）は温度の絶対値
により異なった設定を示す。
【図２０】第４の実施例の制御動作の内容を示すフロー
チャートである。
【図２１】触媒平衡時の入口温度と出口温度の関係を示
すマップである。
【図２２】触媒出口温度偏差と制御定数の比例分の補正
係数の関係を規定したマップである。
【図２３】第５の実施例の制御動作の内容を示すフロー
チャートである。
【図２４】過渡時を含む排気の平衡温度と推定温度及び
実際の温度との関係を示す特性図である。
【図２５】第５の実施例の制御動作の内容を示すフロー
チャートである。
【図２６】運転状態の変化と制御定数の補正領域の関係
を示す説明図である。
【図２７】温度偏差に応じた制御定数の比例分の補正係
数を規定したマップである。
【図２８】第１の発明の構成図である。
【図２９】第４の発明の構成図である。
【図３０】第６の発明の構成図である。
【図３１】第７の発明の構成図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関本体 ２ 吸気通路 ３ 排気通路 ４ 三元触媒 ５ コントローラ ６ 触媒入口温度センサ ７ 酸素センサ ８ クランク角センサ １０ エアフローメータ １１ 燃料噴射弁 １２ 触媒出口温度センサ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 排気通路に設置した触媒と、排気中の酸
    素濃度を検出する空燃比センサと、空燃比センサの出力
    に応じて機関の空燃比を理論空燃比近傍に帰還制御する
    制御手段とを備えた内燃機関の空燃比制御装置におい
    て、 機関の回転数を検出する手段と、 機関の負荷を検出する手段と、 機関が平衡状態にあるときの前記触媒の状態に適合した
    前記帰還制御の制御定数を前記回転数と負荷に応じて設
    定してある制御定数設定手段と、 機関が平衡状態に達したときの排気系の平衡温度を前記
    回転数と負荷に基づいて算出する平衡温度算出手段と、 排気系の実際の温度を検出する排気系温度検出手段と、 前記平衡温度と前記実際の温度との偏差に応じて前記制
    御定数に対する補正係数を算出する補正係数算出手段
    と、 前記補正係数によって前記制御定数を補正する手段とを
    備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
  2. 【請求項２】 前記平衡温度算出手段が触媒の入口平衡
    温度を算出し、前記排気系温度検出手段が触媒の入口温
    度を検出し、前記補正係数算出手段が触媒の入口の平衡
    温度と同じく入口の実際の温度との偏差に応じて前記補
    正係数を算出する請求項１に記載の内燃機関の空燃比制
    御装置。
  3. 【請求項３】 前記平衡温度算出手段が触媒の出口の平
    衡温度を算出し、前記排気系温度検出手段が触媒の出口
    の実際の温度を検出し、前記補正係数算出手段が前記触
    媒の出口の平衡温度と同じく出口の実際の温度との偏差
    に応じて前記補正係数を算出する請求項１に記載の内燃
    機関の空燃比制御装置。
  4. 【請求項４】 排気通路に設置した触媒と、排気中の酸
    素濃度を検出する空燃比センサと、空燃比センサの出力
    に応じて機関の空燃比を理論空燃比近傍に帰還制御する
    制御手段とを備えた内燃機関の空燃比制御装置におい
    て、 機関の回転数を検出する手段と、 機関の負荷を検出する手段と、 機関が平衡状態にあるときの前記触媒の状態に適合した
    前記帰還制御の制御定数を前記回転数と負荷に応じて設
    定してある制御定数設定手段と、 機関が平衡状態に達したときの触媒の入口の平衡温度を
    前記回転数と負荷に基づいて算出する平衡温度算出手段
    と、 排気流量を前記回転数と負荷に基づいて算出する排気流
    量算出手段と、 前記触媒入口の実際の温度を前記触媒入口の平衡温度と
    前記排気流量に基づいて推定する排気系温度推定手段
    と、 前記触媒入口の平衡温度と同じく入口の推定した実際温
    度との偏差に応じて前記制御定数に対する補正係数を算
    出する補正係数算出手段と、 前記補正係数によって前記制御定数を補正する補正手段
    とを備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装
    置。
  5. 【請求項５】 前記補正係数算出手段が、前記偏差と前
    記排気系の実際の温度とに基づいて前記制御定数に対す
    る補正係数を算出する請求項１、２、３または４のいず
    れか一つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
  6. 【請求項６】 排気通路に設置した触媒と、排気中の酸
    素濃度を検出する空燃比センサと、空燃比センサの出力
    に応じて機関の空燃比を理論空燃比近傍に帰還制御する
    制御手段とを備えた内燃機関の空燃比制御装置におい
    て、 機関の回転数を検出する手段と、 機関の負荷を検出する手段と、 機関が平衡状態にあるときの前記触媒の状態に適合した
    前記帰還制御の制御定数を前記回転数と負荷に応じて設
    定してある制御定数設定手段と、 前記触媒の入口の実際の温度を検出する手段と、 前記触媒の出口の実際の温度を検出する手段と、 機関が平衡状態に達したときの触媒の出口の平衡温度を
    前記触媒の入口の実際の温度に基づいて算出する平衡温
    度算出手段と、 前記触媒の出口の平衡温度と同じく出口の実際の温度と
    の偏差に応じて前記制御定数に対する補正係数を算出す
    る補正係数算出手段と、 前記補正係数によって前記制御定数を補正する補正手段
    とを備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装
    置。
  7. 【請求項７】 排気通路に設置した触媒と、排気中の酸
    素濃度を検出する空燃比センサと、空燃比センサの出力
    に応じて機関の空燃比を理論空燃比近傍に帰還制御する
    制御手段とを備えた内燃機関の空燃比制御装置におい
    て、 機関の回転数を検出する手段と、 機関の負荷を検出する手段と、 機関が平衡状態にあるときの前記触媒の状態に適合した
    前記帰還制御の制御定数を前記回転数と負荷に応じて設
    定してある制御定数設定手段と、 機関が平衡状態に達したときの排気系の平衡温度を前記
    回転数と負荷に基づいて算出する平衡温度算出手段と、 排気系の実際の温度を検出する手段と、 前記排気系の実際の温度の変化速度を算出する変化速度
    算出手段と、 前記変化速度が所定値以上のときに前記平衡温度と前記
    実際の温度との偏差に応じて前記制御定数に対する補正
    係数を算出する補正係数算出手段と、 前記補正係数によって前記制御定数を補正する手段とを
    備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
  8. 【請求項８】 前記補正係数算出手段が、吸気絞弁の全
    閉状態を検出するアイドルスイッチがオンからオフにな
    ってから所定期間は変化速度の大きさにかかわらず前記
    制御定数に対する補正係数を算出する請求項７に記載の
    内燃機関の空燃比制御装置。
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