JPH08240140A

JPH08240140A - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH08240140A
Application number: JP7044641A
Authority: JP
Inventors: 幸大 ▲吉▼沢; Yukihiro Yoshizawa; Koji Ishihara; 康二石原; Shunichi Shiino; 俊一椎野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-03-03
Filing date: 1995-03-03
Publication date: 1996-09-17

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】上流側触媒と下流触媒とを備えた内燃機関にお
ける空燃比制御を最適化する。【構成】S21 で、バイパスバルブ15の開度Boを読み込
み、S22 でBoを判定値B1と比較する。Bo＞B1のときに
は、バイパス触媒12側に多量の排気が流れ、主にバイパ
ス触媒12で排気浄化が行なわれていると判断し、S23 へ
進む。S23,S25 では、バイパス触媒12入口近傍に設けた
第１空燃比センサ17の検出信号を利用して空燃比F/B 制
御を行なわせ、補正係数αを算出する。一方、Bo≦B1の
ときには、排気浄化は主に床下触媒13で行なわれている
と判断し、S24 へ進む。S24,S25 では、第２空燃比セン
サ18の検出信号を利用して空燃比F/B 制御を行なわせ、
αを算出する。これにより、主に排気浄化を行なってい
る触媒の入口近傍に設けた空燃比センサの検出信号に基
づいた最適な空燃比F/B 制御を行なうことで、現在主に
排気浄化を行なっている触媒の転化効率を最大限有効に
活用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の空燃比制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の機関排気系にバイパス触媒を有す
る排気浄化システムでは、特開昭６２−９９６１１号に
開示されるものがある。このものは、図１６に示すよう
に、内燃機関１の排気系に、バイパス触媒２、床下触媒
３、バイパス触媒２をバイパスするバイパス通路４、当
該バイパス通路４への排気の流入量を制御するバイパス
バルブ５が配設されている。また、排気温度を検出する
排気温度センサ６、排気中の酸素濃度を検出して排気空
燃比を検出する空燃比センサ７が設けられており、これ
らの信号に基づいて、コントロールユニット８では、前
記バイパスバルブ５の開度や、燃料噴射弁９の燃料噴射
量を制御するようになっている。なお、このような従来
装置では、排気温度センサ６で検出された排気温度が所
定温度以上となったときには、バイパス触媒２，空燃比
センサ７を保護すべく、バイパスバルブ５を閉じ、排気
をバイパス通路４側に流すようにするが、このとき、バ
イパスバルブ５を全閉としてしまうと、空燃比センサ７
が排気空燃比を検出できなくなるので空燃比フィードバ
ック制御が行なえず、床下触媒３の排気浄化性能を低下
させ、また、空燃比センサ７が低温となり活性が低下す
るので、排気温度が低下した後に空燃比フィードバック
制御を再開しようとしても活性が回復するまでの間空燃
比フィードバック制御を再開できないという問題がある
ので、バイパスバルブ５を全閉とせずに、排気の一部を
バイパス触媒２側へも流すようにしている。これによ
り、空燃比センサ７は、その少量の排気を基に酸素濃度
を検出でき、その検出結果に基づいて空燃比のフィード
バック制御を行なうことができると共に、空燃比センサ
７の活性の低下も回避することができるようになってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の装置にあっては、空燃比センサ７側に流れ込
む排気流量が少量であるため、空燃比センサ７の応答性
が悪化するので、運転条件等が変化して空燃比が変動し
たような場合等に、空燃比センサ７の検出信号に基づく
空燃比フィードバック制御に制御（追従）遅れ等が生じ
る結果、空燃比の変動が大きくなり（図１７参照）、目
標空燃比近傍に実際の空燃比を高精度に制御できなくな
って、例えば触媒の転化効率（排気浄化効率）が低下す
るといった問題がある。

【０００４】本発明は、かかる従来の実情に鑑みなされ
たもので、機関の排気通路に上流側触媒とこれより排気
下流側に設けられる下流側触媒とを介装し、前記上流側
触媒の排気上流側で排気通路から一旦分岐し前記上流側
触媒と前記下流側触媒の間で再び合流するバイパス通路
と、当該バイパス通路を流れる排気流量を制御する制御
弁と、を設け、所定条件下で前記制御弁を制御して上流
側触媒に流入する排気流量を調整するようにした内燃機
関において、最適な空燃比制御を行なえるようにした内
燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。
また、本装置の簡略化、高精度化等を図ることも本発明
の目的である。

【０００５】

【発明の課題を解決するための手段】このため、請求項
１に記載の内燃機関の空燃比制御装置は、図１に示すよ
うに、機関の排気通路に上流側触媒とこれより排気下流
側に設けられる下流側触媒とを介装し、前記上流側触媒
の排気上流側で排気通路から一旦分岐し前記上流側触媒
と前記下流側触媒の間で再び合流するバイパス通路と、
当該バイパス通路を流れる排気流量を制御する制御弁
と、を設け、所定条件下で前記制御弁を制御して上流側
触媒に流入する排気流量を調整するようにした内燃機関
において、前記上流側触媒入口近傍の排気空燃比を検出
する第１空燃比センサと、前記下流側触媒入口近傍の排
気空燃比を検出する第２空燃比センサと、前記２つの触
媒のうち、主に排気浄化を行なっている触媒を判定する
触媒判定手段と、前記触媒判定手段により判定された触
媒の入口近傍に設けられた空燃比センサを特定して選択
する空燃比センサ選択手段と、前記空燃比センサ選択手
段により選択された空燃比センサの検出信号に基づい
て、目標空燃比が得られるように、空燃比制御量を制御
する空燃比フィードバック制御手段と、を含んで構成し
た。

【０００６】請求項２に記載の発明では、前記触媒判定
手段を、前記制御弁の制御量に基づいて、主に排気浄化
を行なっている触媒を判定する手段として構成した。請
求項３に記載の発明では、前記触媒判定手段を、前記制
御弁の開度と、前記下流側触媒の温度と、に基づいて、
主に排気浄化を行なっている触媒を判定する手段として
構成した。

【０００７】請求項４に記載の発明では、前記触媒判定
手段を、前記２つの空燃比センサの検出信号の変動周期
と位相差とに基づいて、主に排気浄化を行なっている触
媒を判定する手段として構成した。

【０００８】

【作用】上記の構成を備える請求項１に記載の内燃機関
の空燃比制御装置では、現在主に排気浄化を行なってい
る触媒を判定し、当該主に排気浄化を行なっている触媒
の排気入口近傍に設けられた空燃比センサの検出信号に
基づいて空燃比フィードバック制御を行なうようにす
る。これにより、現在主に排気浄化を行なっている触媒
に比較的多量に流入する排気に基づいて空燃比センサは
応答性よく空燃比変動を検出できるので、現在主に排気
浄化を行なっている触媒の要求特性に見合った（例え
ば、転化効率を最大限発揮させることができるような）
空燃比フィードバック制御を高応答性かつ高精度に行う
ことができ、以って最大限有効に触媒を活用することが
できる。

【０００９】請求項２に記載の発明によれば、制御弁の
制御量（例えば、開度）を検出するという極めて簡単な
構成により、現在主に排気浄化を行なっている触媒を判
定するので、コスト低減、制御ロジックの簡略化を図る
ことができる。請求項３に記載の発明によれば、制御弁
の制御量を検出すると共に、触媒温度を検出して触媒の
実際の活性状態を判断したうえで、現在主に排気浄化を
行なっている触媒を判定するようにしたので、より高精
度に前記触媒判定を行なうことができる。従って、現在
主に排気浄化を行なっている触媒に見合った空燃比フィ
ードバック制御に使用すべき空燃比センサをより高精度
に選択することができ、以って触媒の有効活用を促進す
ることができる。

【００１０】請求項４に記載の発明では、第１空燃比セ
ンサと第２空燃比センサとの検出信号に基づいて、例え
ば、２つの空燃比センサの検出信号の変動周波数（或い
は、周期）に基づいて、即ち実際に触媒に流れ込む排気
の特性を利用することで現在主に排気浄化を行なってい
る触媒を判定するようにしたので、制御弁の制御量の検
出手段等の特別な検出手段を設け、これらの検出結果に
基づいて上記判定を行なう必要がないので、コスト低減
を図れると共に、実際の運転状態によく対応して精度よ
く、かつ応答性よく上記判定を行なうことができる。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の実施例を添付の図面に基づ
いて説明する。図２に、第１の実施例にかかる内燃機関
の空燃比制御装置の構成を示す。

【００１２】内燃機関１０の排気通路１１には、本発明
の上流側触媒としてのバイパス触媒１２と、本発明の下
流側触媒としての床下触媒１３が介装されると共に、前
記バイパス触媒１２の排気上流側分岐部で一旦排気通路
１１から分岐し再びバイパス触媒１２の排気下流側で、
かつ前記床下触媒１３の上流側合流部で排気通路１１に
合流するバイパス通路１４が設けられている。前記上流
側分岐部と、バイパス触媒１２の入口部と、の間には、
当該バイパス触媒１２へ流入する排気流量を制御する本
発明の制御弁としてのバイパスバルブ１５が介装されて
いる。

【００１３】また、前記バイパス触媒１２の温度を検出
する第１触媒温度センサ１６と、バイパス触媒１２の入
口近傍にバイパス触媒１２へ流入する排気の空燃比を検
出する第１空燃比センサ１７と、が排気通路１１に臨ん
で設けられている。さらに、前記床下触媒１３の入口近
傍にも、当該床下触媒１３へ流入する排気の空燃比を検
出する第２空燃比センサ１８が、排気通路１１に臨んで
設けられている。前記第１空燃比センサ１７，第２空燃
比センサ１８は、排気中の酸素濃度に応じた電圧をコン
トロールユニット２２へ出力し、コントロールユニット
２２では、この電圧に基づいて排気空燃比を検出できる
ようになっている。なお、本実施例では、第１空燃比セ
ンサ１７，第２空燃比センサ１８は空燃比に対してリニ
アな出力特性を有するセンサであってもよいし、所定空
燃比に対するリッチ・リーンを判定するセンサであって
もよい。また、本実施例に用いる触媒は、三元触媒に限
らず、酸化触媒、リーンＮＯｘ触媒等であってもよい。
従って、後述する空燃比フィードバック制御は、これら
触媒の排気浄化特性等に応じて、その性能を良好に発揮
できるような空燃比に制御するものである。

【００１４】そして、内燃機関１０の回転速度やクラン
ク軸回転角度等を検出するためにクランク軸回転に連動
して所定クランク角度毎にパルス信号を発生させるクラ
ンク角センサ１９や、機関吸入空気流量Ｑを検出するエ
アフローメータ２０が設けられている。なお、上記各種
センサからの信号を入力して、本発明の触媒判定手段、
空燃比センサ選択手段、空燃比フィードバック制御手段
として機能するコントロールユニット２２では図３に概
略的に示すフローを実行するようになっている。

【００１５】ここで、図３のフローチャートについて説
明する。ステップ（図では、Ｓと記している。以下、同
様。）１では、バイパスバルブ１５の開度に基づいて、
主に排気の浄化を行なっている触媒（例えば、流入する
排気流量が多い側の触媒）が、バイパス触媒１２と床下
触媒１３の何れであるかを判定する。なお、例えばバイ
パスバルブ１５の開度は、バイパス触媒１２，第１空燃
比センサ１７を保護すべく、触媒温度センサ１６の検出
値が所定以上にならないように、或いはバイパス触媒１
２の保護を図りつつ排気浄化性能を有効活用できるよう
にバイパス触媒１２の温度を一定に保つように、触媒温
度センサ１６の検出値に基づいて、所定の開度に調整さ
れるようになっている。なお、第１空燃比センサ１７が
低温となり低活性状態とならないように、バイパスバル
ブ１５を最小開度としたときでも、所定量の排気が第１
空燃比センサ１７側に流入するようにしておくことが好
ましい。

【００１６】ステップ２では、ステップ１で主に排気浄
化を行なっていると判断された側の触媒の入口近傍に設
けられた空燃比センサが、第１空燃比センサ１７、第２
空燃比センサ１８の何れであるかを判定する。ステップ
３では、主に排気浄化を行なっていると判定された側の
空燃比センサの検出信号により空燃比フィードバック制
御を行なう。即ち、当該空燃比フィードバック制御によ
り得られた空燃比フィードバック補正係数α、機関回転
速度Ｎ、吸入空気流量Ｑ（負荷）等に基づいて、最終的
な有効燃料噴射量（噴射パルス幅）Ｔｉを演算する。

【００１７】ステップ４では、燃料噴射装置（例えば、
燃料噴射弁２１）を介して、前記演算された燃料噴射量
Ｔｉを内燃機関１０に噴射供給する。なお、燃料噴射量
Ｔｉは空燃比制御量の１つであって、これに限らず、他
の空燃比を制御するための空燃比制御量である吸入空気
流量Ｑを、吸気通路断面積を制御することで制御するよ
うにしてもよい。

【００１８】ところで、前記最終的な有効燃料噴射量
（噴射パルス幅）Ｔｉは、以下のようにして求める。基
本燃料噴射量（基本燃料噴射パルス幅）Ｔｐを、Ｔｐ＝ｋ１・Ｑ／Ｎｋ１：定数，Ｑ：吸入空気流量，Ｎ：機関回転速度により求め、次に、最終的な燃料噴射パルス幅Ｔｉを、Ｔｉ＝Ｔｐ・ＴＦＢＹＡ・α／１００＋ＴｓＴＦＢＹＡ：水温増量等の各種補正係数 α：空燃比フィードバック補正係数（％）Ｔｓ：無効噴射パルス幅により求める。

【００１９】なお、上記の空燃比フィードバック補正係
数αは、燃料噴射弁２１の製品誤差等を補正すべく、第
１空燃比センサ１７或いは第２空燃比センサ１８の検出
値が目標値（目標空燃比相当値）となるように比例積分
（ＰＩ）制御等により増減されるもので、これにより空
燃比を目標空燃比にフィードバック制御するようにする
ものである。

【００２０】ここで、燃料噴射量Ｔｉを演算する具体的
なフローについて、図４を参照しつつ説明する。ステッ
プ１１で、クランク角センサ１９の検出信号に基づいて
機関回転速度Ｎを検出する。ステップ１２で、エアフロ
ーメータ２０の検出信号に基づいて機関吸入空気流量Ｑ
を検出する。

【００２１】ステップ１３で、基本燃料噴射量Ｔｐを算
出する。ステップ１４で、別ルーチンで行なわれている
空燃比フィードバック補正係数αの設定ルーチン（公知
のものであって構わない）から空燃比フィードバック補
正係数αを読み込む。ステップ１５では、各種補正を含
んだ最終的な燃料噴射量Ｔｉを算出する。

【００２２】なお、空燃比フィードバック補正係数αの
設定ルーチンに用いられる空燃比センサの検出信号は、
本実施例においては、前述の図３のフローのステップ１
で選択された現在主に排気浄化を行なっている触媒の入
口近傍に設けられた空燃比センサの検出信号を用いる。
従って、現在主に排気浄化を行なっている触媒に流入す
る排気空燃比を効果的に目標空燃比（例えば、主に排気
浄化を行なっている触媒が理論空燃比で最大限排気浄化
性能を発揮する三元触媒である場合には、理論空燃比に
制御するのが好ましい。また、例えば、リーンＮＯｘ触
媒の場合には、所定のリーン空燃比の制御するのが好ま
しい。なお、燃費や運転性など優先する場合もあるの
で、必ずしもこれに限られるものではない。）に制御す
ることができるので、主に排気浄化を行なっている触媒
の排気転化効率を最大に高めることができ、以って最大
限排気浄化を行なうことができる。つまり、従来装置に
おいては、バイパス触媒１２の入口近傍の第１空燃比セ
ンサ１２しか備えていなかったので、主に排気浄化を行
なっている触媒が床下触媒１３であるときにも、当該第
１空燃比センサ１２の検出信号によって空燃比フィード
バック制御を行なっていたので、床下触媒１３へ流入す
る排気が床下触媒１３にとって排気浄化性能を最大源発
揮できる排気特性（空燃比、空燃比変動〔所謂パータベ
ーション〕）が得られているとは限らなかったが、本実
施例によれば、これを解決することができる。

【００２３】ここで、触媒の排気浄化性能について説明
する。触媒の排気浄化性能を表す指標として、「排気浄化性能」＝「触媒転化率」×「触媒を通過した
ガス流量」を考える。これは、触媒が転化したガス量（ｇ）を表し
ている。図５にバイパス触媒１２側に流れるガス（排
気）流量に対するバイパス触媒１２と床下触媒１３の排
気浄化性能を示す。床下触媒１３には、ほぼ一定流量の
ガスが流れるため、排気浄化性能はほぼ一定である。但
し、バイパス触媒１２に流れるガス流量が増えるとバイ
パス触媒１２側で排気ガスが転化されるため、床下触媒
１３の転化効率が低下し、排気浄化性能が若干低下する
傾向となる。一方、バイパス触媒１２側の排気浄化性能
は、流量が支配的となるため、流量が増加すると大きく
なる。従って、ある流量を境に、バイパス触媒１２と床
下触媒１３の排気浄化性能が逆転することになる。

【００２４】よって、バイパス触媒１２へ流入するガス
流量によって主に排気浄化を行なっている触媒を判断
し、その触媒のすぐ上流の空燃比センサの信号を基に、
空燃比フィードバック制御を行なうことにより、触媒を
有効に活用することができる。また、バイパス触媒１２
に流れるガス流量は、バイパスバルブ１５の開度から予
測することができる（図７参照）。

【００２５】ここで、第１の実施例における空燃比制御
（具体的には、空燃比センサの選定から空燃比フィード
バック補正係数αの算出まで）を、図６のフローを用い
て説明する。ステップ２１では、バイパスバルブ１５の
現在の開度Ｂｏを読み込む。ポテンショ式の開度センサ
からの信号を読み込んでもよいし、現在の運転条件（触
媒温度、機関負荷〔Ｔｐ，Ｑ等〕、機関回転速度Ｎ）等
に応じて設定されるであろう開度設定目標値（予めマッ
プ等に記憶してある目標値）を読み込んでもよい。

【００２６】ステップ２２では、開度Ｂｏを判定値Ｂ１
（例えば、Ｂ１＝３０deg ）と比較する。Ｂ１の判定角
度は、触媒の容量や２つの触媒のエキゾーストマニホー
ルドからの距離等（即ち、機種毎等）によって異なった
値に設定する必要がある。Ｂｏ＞Ｂ１のときには、バイ
パス触媒１２側に比較的多量の排気が流れ、主にバイパ
ス触媒１２で排気浄化が行なわれていると判断し、ステ
ップ２３へ進み、第１空燃比センサ１７の検出信号を選
択し、ステップ２５では、当該第１空燃比センサ１７の
検出信号を利用して空燃比フィードバック制御を行なわ
せ、空燃比フィードバック補正係数αを算出する。

【００２７】一方、Ｂｏ≦Ｂ１のときには、排気の浄化
は主に、床下触媒１３で行なわれていると判断して、ス
テップ２４へ進み、第２空燃比センサ１８の検出信号を
選択し、ステップ２５で、当該第２空燃比センサ１８の
検出信号を利用して空燃比フィードバック制御を行なわ
せ、空燃比フィードバック補正係数αを算出する。この
ように、現在主に排気浄化を行なっている触媒を予測
し、当該主に排気浄化を行なっている触媒の排気入口近
傍に設けられた空燃比センサの検出信号に基づいて空燃
比フィードバック制御を行なうようにしたので、現在主
に排気浄化を行なっている触媒の転化効率を最大限発揮
させることができる空燃比フィードバック制御が行える
ので、以って最大限有効に触媒を活用することができ
る。

【００２８】なお、このようにして求められた空燃比フ
ィードバック補正係数αが、前述の図４のフローチャー
トのステップ１４に利用される。つづけて、第２の実施
例について説明する。第２の実施例の全体構成は、図８
に示すように、第１の実施例の全体構成に対して、床下
触媒１３の温度を検出する第２温度センサ２３を追加し
ている。

【００２９】第２実施例では、バイパス触媒１３に流れ
る排気流量だけでなく、床下触媒１３の温度から床下触
媒１３の活性状態を予測し、床下触媒１３の活性状態を
考慮して、主に排気を浄化している触媒を判断するよう
にしている。ここで、第２の実施例における空燃比フィ
ードバック制御に使用する空燃比センサの選定方法を、
図９に示すフローに従って説明する。原則として、バイ
パスバルブ１５の開度が小さくなると床下触媒１３の入
口近傍の第２空燃比センサ１８の検出信号を利用する
が、床下触媒１３の温度が活性温度以下のときには、床
下触媒１３は有効に働かないので、バイパス触媒１３を
有効に活用すべく、第１空燃比センサ１７の検出信号を
利用するようにしている。

【００３０】即ち、ステップ３１で、バイパスバルブ１
５の現在の開度Ｂｏを読み込む。ステップ３２で、床下
触媒１３の触媒温度Ｔｃを、第２触媒温度センサ２３を
介して検出する。ステップ３３では、バルブ開度Ｂｏ、
触媒温度Ｔｃとから空燃比フィードバック制御に利用す
る空燃比センサを選択する。例えば、図１０に示すよう
な領域によって判断する。第１空燃比センサ１７を選択
する場合には、ステップ３４へ進み、第１空燃比センサ
１７の検出信号を読み込み、ステップ３６で当該第１空
燃比センサ１７の検出信号に基づき空燃比フィードバッ
ク制御を行なわせ、空燃比フィードバック補正係数αを
算出する。

【００３１】一方、第２空燃比センサ１８を選択する場
合には、ステップ３５へ進み、第２空燃比センサ１８の
検出信号を読み込み、ステップ３６で当該第２空燃比セ
ンサ１８の検出信号に基づき空燃比フィードバック制御
を行なわせ、空燃比フィードバック補正係数αを算出す
る。このように、床下触媒１３の触媒温度Ｔｃを検出
し、床下触媒１３の活性状態を判断し、床下触媒１３の
活性化以前では、バイパスバルブ１５の開度に拘わらず
（即ち、本来なら、主に排気浄化を行なうはずの触媒
が、床下触媒１３であるにも拘わらず）、第１空燃比セ
ンサの検出信号により空燃比フィードバック制御を行な
わせて、排気上流側に配設され比較的高温の排気が流入
し活性が比較的高いであろうバイパス触媒１２を有効活
用するようにしたので、装置全体としての排気浄化性能
を最大に高めることができる。なお、床下触媒１３が活
性化した後は、第１の実施例同様に、主に排気浄化を行
なう触媒に対応する空燃比センサの検出信号に基づく空
燃比フィードバック制御を行なうことができるので、最
大限触媒を有効活用することができる。つまり、本実施
例によれば、触媒温度が低いときにも、主に排気浄化を
行なっている触媒を精度よく検出することがきることに
なる。

【００３２】次に、第３の実施例について説明する。第
３の実施例の全体構成は、第１の実施例の全体構成とほ
ぼ同様である。当該第３の実施例では、主に排気を浄化
している触媒の判断方法として、第１空燃比センサ１７
と第２空燃比センサ１８の検出信号の変動周波数（空燃
比センサの検出値を用いて実際の空燃比を所望の空燃比
に維持するために空燃比フィードバック制御による空燃
比の補正を行なった場合、当該空燃比の補正に伴い空燃
比センサの検出信号は変動する）とその位相差を用いる
ことを特徴とする。

【００３３】即ち、第１空燃比センサ１７の検出信号に
基づいて空燃比フィードバック制御を行なっているとき
に、バイパスバルブ１５が閉じていく場合を考えると、
バイパスバルブ１５の開度が小さくなるに連れて、バイ
パス触媒１２側への排気の流入量が少なくなる。する
と、第１空燃比センサ１７に当たるガス量も少なくなる
ために、第１空燃比センサ１７の応答性が低下する。こ
れに伴い、第１空燃比センサ１７の検出信号の変動周波
数が小さくなる（図１１参照）。従って、第１空燃比セ
ンサ１７の検出信号の変動周波数を検出することによっ
て、バイパス触媒１２に流れる排気流量を予測すること
ができる（図１３参照）。つまり、バイパスバルブ１５
が閉じてきて、床下触媒１３側が主に排気浄化をするよ
うになってきたことを検出することができる。

【００３４】逆に、第２空燃比センサ１８の検出信号に
基づいて空燃比フィードバック制御を行なっているとき
に、バイパスバルブ１５の開度が大きくなり、バイパス
触媒１２へ流入する排気が多くなって、バイパス触媒１
２が主に排気浄化を行なうようになる場合を考える（図
１２参照）。この場合には、第２空燃比センサ１８へは
常に排気が流れているので第２空燃比センサ１８の検出
値の変動周波数からではバイパスバルブ１５の開度変化
を検出できない。また、第２空燃比センサ１８の検出値
に基づいて空燃比フィードバック制御が行なわれた結果
の排気が第１空燃比センサ１７に当たるため、第２空燃
比センサ１８の検出値の変動周波数と第１空燃比センサ
１７の検出信号の変動周波数とは同じであり、単に変動
周波数を検出するだけではバイパスバルブ１５の開度変
化を検出できない。しかし、第１空燃比センサ１７へ当
たる排気流量が少ない場合には、第１空燃比センサ１７
の検出応答性が低下し、第１空燃比センサ１７が酸素濃
度を検出するまでに時間が掛かるため、２つの空燃比セ
ンサの変動周波数の位相差（Δｔ）が大きくなる。この
位相差Δｔは、第１空燃比センサ１７の当たるガス量に
反比例する（図１４参照）。従って、この位相差Δｔを
検出することによって、バイパス触媒１２側へ流入する
排気流量を予測することができる。

【００３５】ここで、第３の実施例における空燃比制御
（空燃比センサの選定から空燃比フィードバック補正係
数αの算出まで）について、図１５のフローに従い説明
する。ステップ４１では、第１空燃比センサ１７の検出
信号の変動周波数Ｈｕと、第２空燃比センサ１８の検出
信号の変動周波数との位相差Δｔと、を検出する。

【００３６】ステップ４２では、変動周波数Ｈｕを判定
値Ｈ１（例えば、３Ｈｚ）と比較する。Ｈｕ≦Ｈ１のと
きは、バイパス触媒１２へ流れる排気流量が少なくな
り、主に排気を浄化している触媒が床下触媒１３になっ
たと判断して、ステップ４３へ進み、第２空燃比センサ
１８の検出信号を読み込み、ステップ４６で当該第２空
燃比センサ１８の検出信号に基づき空燃比フィードバッ
ク制御を行なわせ、空燃比フィードバック補正係数αを
算出する。

【００３７】一方、ステップ４２で、Ｈｕ＞Ｈ１と判断
されたときには、ステップ４４へ進む。ステップ４４で
は、位相差Δｔと判定値ｔ１（例えば、２０ms）とを比
較する。Δｔ≧ｔ１のときには、位相差が大きく、余り
バイパス触媒１２上流側の第１空燃比センサ１７へ排気
が当たっていないと判断し、主に排気浄化を行なってい
るのは床下触媒１３であると判断して、ステップ４３へ
進み、第２空燃比センサ１８の検出信号を読み込み、ス
テップ４６で当該第２空燃比センサ１８の検出信号に基
づき空燃比フィードバック制御を行なわせ、空燃比フィ
ードバック補正係数αを算出する。

【００３８】Δｔ＜ｔ１のときには、位相差Δｔが小さ
いので、バイパス触媒１２へ多量の排気が流入し、主に
バイパス触媒１２が排気浄化を行なっていると判断し、
ステップ４５へ進み、第１空燃比センサ１７の検出信号
を読み込み、ステップ４６で当該第１空燃比センサ１８
の検出信号に基づき空燃比フィードバック制御を行なわ
せ、空燃比フィードバック補正係数αを算出する。

【００３９】このように、本実施例によれば、第１空燃
比センサ１７と第２空燃比センサ１８との検出信号に基
づいて、現在主に排気浄化を行なっている触媒を予測
し、当該主に排気浄化を行なっていると予測された側の
触媒入口近傍に設けられた空燃比センサの検出信号に基
づいて、空燃比フィードバック制御を行なうようにした
ので、現在主に排気浄化を行なっている触媒の転化効率
を最大限発揮させることができる空燃比フィードバック
制御が行えるので、以って最大限有効に触媒を活用する
ことができる。なお、本実施例では、第１空燃比センサ
１７と第２空燃比センサ１８との検出信号に基づいて、
現在主に排気浄化を行なっている触媒を判定するので、
即ち、触媒に実際に流入する排気を利用して排気流量を
予測して、現在主に排気浄化を行なっている触媒を判定
するので、運転条件やバイパスバルブ開度等によらず、
常に精度よく且つ応答性よく上記判定を行なうことがで
きるという点で優れている。また、空燃比センサ以外の
バイパスバルブ開度検出手段等を設ける必要がないの
で、コスト低減を図ることもできる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１に記
載の内燃機関の空燃比制御装置によれば、現在主に排気
浄化を行なっている触媒を判定し、当該主に排気浄化を
行なっている触媒の排気入口近傍に設けられた空燃比セ
ンサの検出信号に基づいて空燃比フィードバック制御を
行なうようにしたので、現在主に排気浄化を行なってい
る触媒の要求特性に見合った最適な空燃比フィードバッ
ク制御を行うことができ、以って最大限有効に触媒を活
用することができる。

【００４１】請求項２に記載の発明によれば、制御弁の
制御量を検出するという極めて簡単な構成により、現在
主に排気浄化を行なっている触媒を判定するので、コス
ト低減、制御ロジックの簡略化を図ることができる。請
求項３に記載の発明によれば、制御弁の制御量を検出す
ると共に、触媒温度を検出して触媒の実際の活性状態を
判断したうえで、現在主に排気浄化を行なっている触媒
を判定するようにしたので、より高精度に前記の判定を
行なうことができるので、より高精度に現在主に排気浄
化を行なっている触媒に見合った空燃比フィードバック
制御を行なわせることができ、以って触媒の有効活用を
促進できる。

【００４２】請求項４に記載の発明によれば、第１空燃
比センサと第２空燃比センサとの検出信号に基づいて、
実際に触媒に流れ込む排気の特性を利用することで現在
主に排気浄化を行なっている触媒を判定するようにした
ので、コスト低減を図れると共に、実際の運転状態によ
く対応して精度よく、かつ応答性よく上記判定を行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図。

【図２】第１の実施例における全体構成図。

【図３】同上実施例の空燃比制御の概略の流れを示すフ
ローチャート。

【図４】同上実施例の燃料噴射量設定ルーチンを示すフ
ローチャート。

【図５】同上実施例のバイパス触媒へ流入する排気流量
に対する各触媒の排気浄化性能を比較した図。

【図６】同上実施例の空燃比センサの選定方法を示すフ
ローチャート。

【図７】同上実施例のバイパスバルブ開度とバイパス触
媒へ流入する排気流量との関係を説明する図。

【図８】第２の実施例における全体構成図。

【図９】同上実施例の空燃比センサの選定方法を示すフ
ローチャート。

【図１０】同上実施例のバイパスバルブ開度と床下触媒
温度に基づき設定される空燃比センサの使用領域の一例
を説明する図。

【図１１】第３の実施例の第１空燃比センサの検出信号
の変動周波数を説明する図。

【図１２】同上実施例の第１空燃比センサと第２空燃比
センサの検出信号の変動周期の位相差を説明する図。

【図１３】同上実施例の第１空燃比センサの検出信号の
変動周波数とバイパス触媒へ流入する排気流量との関係
を説明する図。

【図１４】同上実施例の２つの空燃比センサの検出信号
の変動位相差とバイパス触媒へ流入する排気流量との関
係を説明する図。

【図１５】同上実施例の空燃比センサの選定方法を示す
フローチャート。

【図１６】従来装置の構成を示す図。

【図１７】従来装置における不具合を説明する図。

【符号の説明】

１０内燃機関１１排気通路１２バイパス触媒１３床下触媒１４バイパス通路１５バイパスバルブ１６第１触媒温度センサ１７第１空燃比センサ１８第２空燃比センサ１９クランク角センサ２０エアフローメータ２１燃料噴射弁２２コントロールユニット２３第２触媒温度センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関の排気通路に上流側触媒とこれより排
気下流側に設けられる下流側触媒とを介装し、前記上流
側触媒の排気上流側で排気通路から一旦分岐し前記上流
側触媒と前記下流側触媒の間で再び合流するバイパス通
路と、当該バイパス通路を流れる排気流量を制御する制
御弁と、を設け、所定条件下で前記制御弁を制御して上
流側触媒に流入する排気流量を調整するようにした内燃
機関において、前記上流側触媒入口近傍の排気空燃比を検出する第１空
燃比センサと、前記下流側触媒入口近傍の排気空燃比を検出する第２空
燃比センサと、前記２つの触媒のうち、主に排気浄化を行なっている触
媒を判定する触媒判定手段と、前記触媒判定手段により判定された触媒の入口近傍に設
けられた空燃比センサを特定して選択する空燃比センサ
選択手段と、前記空燃比センサ選択手段により選択された空燃比セン
サの検出信号に基づいて、目標空燃比が得られるよう
に、空燃比制御量を制御する空燃比フィードバック制御
手段と、を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の空燃比制
御装置。
【請求項２】前記触媒判定手段が、前記制御弁の制御量
に基づいて、主に排気浄化を行なっている触媒を判定す
る手段であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機
関の空燃比制御装置。
【請求項３】前記触媒判定手段が、前記制御弁の制御量
と、前記下流側触媒の温度と、に基づいて、主に排気浄
化を行なっている触媒を判定する手段であることを特徴
とする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】前記触媒判定手段が、前記２つの空燃比セ
ンサの検出信号に基づいて、主に排気浄化を行なってい
る触媒を判定する手段であることを特徴とする請求項１
に記載の内燃機関の空燃比制御装置。