JPS63179119A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの排気系における触媒装置の上流に
二次空気を供給するようにしたエンジンの排気浄化装置
に関するものである。

（従来の技術） 従来より、エンジンの排気系に二次空気を供給するもの
は知られており、例えば、エンジンの排気系に排気浄化
用の触媒装置を介装し、この触媒装置の上流側に空燃比
検出器を配設するとともに、空燃比検出器の上流側に二
次空気を供給し、空燃比も制御するようにした技術が知
られている（実開昭５９−１８３５号公報参照）。

上記二次空気の供給は、軽負荷領域においては運転性が
悪いのでエンジンに供給する燃料を増量し、空燃比をリ
ッチにするとともに排気ガスに未燃焼成分が増重するの
で多量の二次空気を供給するものである。また、アイド
リンク状態等からフィードバックゾーンに移行した所定
期間は、触媒装置の反応温度を上昇するために比較的少
量の二次空気（ボートもらしエア）を供給し、空燃比検
出器にリーンな空燃比検出を行わせてエンジンへの供給
空燃比をリッチ化するように制御することが行われる。

（発明が解決しようとする問題点） しかして、上記のように運転状態に応じて二次空気の供
給」が変るゾーン間を移行する場合に、この二次空気の
供給量の変更制御には制ｉｎれが発生し、一方、燃料供
給は制御応答性が高く運転状態の変更に対して短時間で
供給量が変更し、両者間の制御に時間的なずれが発生す
ることになる。

通常、運転状態の判定に基づいて前記二次空気の供給量
の切換を行う場合に、二次空気制御バルブに制御手段か
ら制御信号が出力され、二次空気制御バルブが作動して
から、実際に所定量の二次空気の供給状態となるまでに
相当の時間を要するものである。これに対し、燃料供給
は通常燃料噴射弁に対する燃料噴射パルスを変更するこ
とによって、短時間で燃料供給ａが変更することになる
。

従って、例えば、軽負荷ゾーンからフィードバックゾー
ンに移行するように、運転状態が二次空気の供給量が減
少するゾーンに移行した場合には、二次空気の低減が遅
れて所定量より多くの二次空気が供給されることになっ
て、触媒装置に導入される排気ガスの性状はオーバーリ
ーン状態となる。

一方、逆に二次空気の供給９を増量するゾーンに移行し
た場合には、その増量が遅れて所定量より少ない二次空
気が供給されることになって、触媒装置に導入される排
気ガスの性状はオーバーリッチ状態となり、いずれの場
合も触媒装置における排気浄化効率の高い範囲からずれ
て浄化性能が低下し、全体としてのエミッション性が規
格からずれる恐れがある。特にフィードバックゾーンか
ら軽負荷ゾーンへの移行時においては、軽負荷ゾーンは
前述したように運転性が悪いことから、燃料を所定ｉａ
ｍｍ固定したオーブンゾーンであるため、燃料供給ｍは
急変するにもかかわらず、二次空気の供給が遅れるため
、上記現象がより顕著である。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、二次空気の供給量の
変化における制御遅れに起因する排気浄化性能の低下を
改善するようにしたエンジンの排気浄化装置を提供する
ことを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の排気浄化装置は、エンジンの運転状態を検出す
る運転状態検出手段の出力を受け、運転状態に応じて二
次空気を異なった供給量に変更する二次空気供給手段と
、二次空気量の異なる運転状態への移行時に、その移行
方向に応じた二次空気の制御遅れに対応する補正信号を
燃料供給手段に出力する補正手段とを備えたことを特徴
とするものである。

第１図は本発明の構成を明示するための概略構成図であ
る。

エンジン１の排気通路２には排気ガス中の有害成分とし
てのＣｏ、ＨＣ，ＮＯｘ等を反応浄化するための触媒装
置３を介装する。さらに上流側の排気通路２には、二次
空気を供給する二次空気供給通路５が接続されている。

上記二次空気供給通路５の上流端は、エンジン１に吸気
を供給する吸気通路６に接続されている。

また、二次空気供給通路５には、エンジン１の運転状態
を検出する運転状態検出手段７の出力を受け、運転状態
に応じて二次空気を異なった供給りに変更する二次空気
供給手段８が設置されている。

また、例えば、前記吸気通路６に介装した燃料噴射弁９
からの燃料噴射量によってエンジン１に対する燃料供給
役を制御する燃料供給手段１０を設け、この燃料供給手
段１０は上記運転状態検出手段７の出力を受け、運転状
態に応じて燃料を供給制御する。

さらに、前記運転状態検出手段７もしくは二次空気供給
手段８の出力を受け、二次空気量の異なる運転状態への
移行時に、その移行方向に応じた二次空気の制御遅れに
対応する補正信号を上記燃料供給手段１０に出力する補
正手段１１を設けてなる。

（作用） 上記のような排気浄化装置では、二次空気の供給量が異
なる領域に運転状態が移行する場合に、二次空気の制御
遅れによって二次空気の供給量の低減もしくは増大が遅
れるときには、その間燃料供給量を増量もしくは低減し
て、触媒装置に対する排気ガスがリーン化もしくはリッ
チ化するのを防止することにより、触媒装置における良
好な排気浄化効率を維持してエミッション性が低下する
のを阻止するものである。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の各実ＩＭｆｉｌｉ様を説明
する。

実施例１ 第２図は具体例のエンジンの全体構成図である。

エンジン１の燃焼室１５に吸気を供給する吸気通路６に
は、吸入空気量を検出するエアフローメータ１６、吸入
空気量を規制するスロットル弁１７、燃料を噴射供給す
る燃料噴射弁９が配設されている。一方、エンジン１か
ら排気ガスを導出する排気通路２には、排気ガスの成分
濃度（０２１１度）を検出する空燃比センサ１８（０２
センサ）、三元触媒による触媒装置３がそれぞれ介装さ
れている。

また、前記空燃比センサ１８の上流側の排気通路２には
、二次空気供給通路５の下流端が接続され、この二次空
気供給通路５の上流端は制御弁１９およびエアポンプ２
０を介してエアフローメータ１６上流の吸気通路６に接
続され、排気通路２に二次空気を供給するように構成さ
れている。

上記二次空気供給通路５の制御弁１９は、コントロール
ユニット２１からの制御信号によって操作され、エアポ
ンプ２０からの二次空気の供給ｍを制御する。また、燃
料噴射弁９からの燃料噴射りについても、この燃料噴射
弁９に対してコントロールユニット２１から制御信号（
燃料噴射パルス）が出力されて、燃料供給量が制御され
るものである。

前記コントロールユニット２１には、エンジン１の運転
状態を検出するために、前記エアフローメータ１６から
の吸気量信号、空燃比センサ１８からの空燃比信号に加
えて、スロットル弁１７の開度を検出するスロットルセ
ンサ２２からのスロットル開度信号、エンジン回転数を
検出するための回転センサ２３からのエンジン回転信号
がそれぞれ入力される。

そして、上記コントロールユニット２１は、エンジン１
の運転状態に応じて二次空気供給量および燃料供給ｍを
制御するものであって、軽負荷ゾーン（第７図のエゾー
ン）においては燃料供給量を憎口（フィードバック制御
停止）するとともに多量の二次空気を供給する。一方、
それより負荷の大きいフィードバックゾーン（第７図の
■ゾーン）においては空燃比センサ１８の出力に基づい
て検出空燃比が所定値（理論空燃比）となるように燃料
供給９をフィードバック制御するとともに、このフィー
ドバックゾーン■に移行して所定期間（例えば２分間）
は比較的少是の二次空気（ボートもらしエア）を供給す
るように制御するものである。さらに、運転状態が前記
二次空気の供給量が異なる軽負荷ゾーンエからフィード
バックゾーン■に移行して二次空気供給量を減量調整す
る場合で加速増量がないときには、所定期間だけ移行前
の軽負荷ゾーン１における憎口燃料供給ｍを保持する補
正を行うものである。

前記コントロールユニット２１の作動を第３図のフロー
チャートに沿って説明する。スタート後、ステップＳ１
でエンジン回転数、スロットル開度、空黙比信号等の入
力信号を読み込み、ステップＳ２で運転ゾーンを判定す
る。こ５の運転ゾーンの判定は、例えば、第７図の特性
で行うものであり、■ゾーンは軽負荷ゾーン、■ゾーン
はフィードバックゾーン、■ゾーンは燃料カットゾーン
、■ゾーンはアイドリングゾーンである。

続いて、ステップＳ３で運転ゾーンが前回軽負荷ゾーン
■で今回フィードバックゾーン■になったか否かを判定
し、この判定がＹＥＳで軽負荷ゾーンエからフィードバ
ックゾーン■に移行した場合には、ステップＳ４でゾー
ン移行タイマーＴＭをセットする。

そして、ステップＳ５で加速増ａなしか否かを判定し、
加速増８があるＮ０時にはステップＳ９で加速増ω制御
を行う一方、加速増ｍがないＹＥＳＲにはステップＳ６
で軽負荷燃料増量の補正を行った後、ステップＳ７でタ
イマー値ＴＭの減算を行う。ステップＳ８は上記タイマ
ー値ＴＭが０になったか否かを判定するものであって、
タイムアツプするまでは軽負荷燃料増量を継続し、タイ
マー値ＴＭがＯとなるとステップＳ１０に進んで、軽負
荷燃料増量を終了してフィードバック制御に移行するも
のである。また、運転ゾーンが軽負荷ゾーンエからフィ
ードバックゾーン■に移行する以外の運転ゾーンにおい
ては、前記ステップＳ３のＮｏ判定によりステップＳ１
１で各運転ゾーン毎の燃料制御を行うものである。

上記のような制御により、軽負荷ゾーンエからフィード
バックゾーン■への移行時には、第４図に示すように空
燃比が変動する。空燃比センサ１８で検出する排気ガス
の性状すなわち二次空燃比は、軽負荷ゾーンエでは多量
の二次空気の供給によって空燃比はリーン側で、ａ点か
らフィードバックゾーン■への移行により徐々に二次空
気が減少するのに伴って二次空燃比はリッチ方向に変動
し、燃料供給量のフィードバック制御によって検出空燃
比は理論空燃比（空気過剰率λ−１）に制御される。

そして、燃料供給制御による吸気の一次空燃比は、軽負
荷ゾーンＩでは増量されてリッチ側で、ａ点からの移行
時にはタイマーＴ　Ｍで設定された時間だけ軽負荷ｔ！
Ｊｍ値を保持した後、空燃比センサ１８の検出信号（二
次空燃比）が理論空燃比となるようにフィードバック制
御を行う。その際、少量の二次空気の供給によって排気
側の二次空燃比がリーン化されているので、−数字燃比
は理論空燃比より若干リッチ側の値となっている。

上記のような移行時の燃料供給制御により、二次空気が
減少する過程で直ちに空燃比をリーン化すると二次空燃
比がオーバーリーン状態となるのを、燃料供給口の増量
によって防止して良好な排気浄化性能を確保するもので
ある。

実施例２ この実施例においては、前例と同様に軽負荷ゾーンエか
らフィードバックゾーン■に運転ゾーンが移行する場合
に、二次空気の制ｍｕれ（減囚遅れ）による二次空気空
燃比のオーバーリーンを防止するために、移行を検出し
た時点（ａ点）からベース空燃比をリッチに増岱補正し
てフィードバック制御を行うようにして徐々に燃料供給
量の低減を図るよう幅したものである。

エンジンの全体構成はコントロールユニット２１の処理
を除いては前記第２図と同様であり、コントロールユニ
ット２１の作動を第５図のフＯ−チャートに沿って説明
する。

ステップＳ２１からステップＳ２５は前記第３図のフロ
ーチャートにおけるステップＳ１からステップＳ５と同
様であり、スタート後、ステップＳ２１でエンジン回転
数、スロットル開度、空燃比信号等の入力信号を読み込
み、ステップＳ２２で運転ゾーンを判定する。

続いて、ステップＳ２３で運転ゾーンが前回軽負荷ゾー
ンエで今回フィードバックゾーン■になったか否かを判
定し、この判定がＹＥＳで軽負荷ゾーン■からフィード
バックゾーン■に移行した場合には、ステップＳ２４で
ゾーン移行タイマーＴＭをセットする。

そして、ステップＳ２５で加速増ωなしか否かを判定し
、加速増分があるＮｏ時にはステップＳ３１で加速増量
制御を行う一方、加速増ωがないＹＥＳ時にはステップ
８２６でゾーン移行増分を加算してベース空燃比をリッ
チにした後、ステップ８２７でフィードバック制御を行
う。次に、ステップ８２８でタイマーＩＴＭの減算を行
い、ステップ８２９で上記タイマー値ＴＭがＯになった
か否かを判定し、タイムアツプするまでは増分フィード
バックを継続し、タイマ値がＯとなるとステップ８３０
に進んでゾーン移行増量を終了して、ステップ８３２で
フィードバック制御に移行するものである。

また、運転ゾーンが軽負荷ゾーンＩからフィードバック
ゾーン■に移行する以外の運転ゾーンにおいては、前記
ステップＳ２３のＮｏ判定によりステップ８３３で各運
転ゾーン毎の燃料制御を行うものである。

上記のような制御により、軽負荷ゾーンエからフィード
バックゾーン■への移行時には、第６図に示すように空
燃比が変動する。ａ点で軽負荷ゾーンエからフィードバ
ックゾーン■へ移行するときには、タイマーＴＭで設定
された時間だけ増量フィードバックを行った後、空燃比
センサ１８の検出信号が理論空燃比となるようにフィー
ドバック制御を行うことにより、前例と同様に移行時に
二次空燃比がオーバーリーンとなるのを防止している。

前記実施例においては、運転ゾーンが軽負荷ゾーン■か
らフィードバックゾーン■に移行する場合について説明
したが、逆に、フィードバックゾーン■から軽負荷ゾー
ンエに移行する場合には、二次空気および燃料供給量が
増ｆｆｉ　＄＋１　Ｗされるものであるが、二次空気の
増分が遅れるのに伴う二次空燃比のオーバーリッチを防
止するために、この移行時には前記実施例１に対応する
制御方式として燃料増」を所定時間遅らせるか、前記実
施例２に対応する制御方式としてベース空燃比をリーン
側とするように減量フィードバックを行うようにするも
のである。

すなわち、第８図にはフィードバックゾーン■から軽負
荷ゾーンエヘ移行する際に、燃料増量を所定時間ＴＭ遅
らせる制御による空燃比変動を示し、移行時から二次空
気の供給量が所定量に増大して二次空燃比がリーン側と
なるまで、所定時間ＴＭ遅れた時期に軽負荷増量を行っ
て一次空燃比をリッチ側にするものであり、二次空燃比
がオーバーリッチ状態となるのを燃料供給量の減ωによ
って防止して良好な排気浄化性能を確保するものである
。

一方、第９図にはフィードバックゾーン■から軽負荷ゾ
ーンＩへ移行する際に、所定時１ｆｆｉＴＭは燃料増量
を徐々に行う制御による空燃比変動を示し、所定時間Ｔ
Ｍは移行時減量を行って燃料の軽負荷増量を低減し、移
行時減ｍ０を徐々に低減して燃料供給量の増加を行い、
同様にオーバーリッチ状態となるのを防止している。

また、前記のような移行時の燃料供給の補正制御におい
て、二次空気の制御遅れの大きさに応じて燃料補正量を
変更するようにしてもよい。

さらに、前記実施例においては、フィードバック制御に
適用したもののみ示したが、オープンループ制御で二次
空気の供給量のみ運転状態に応じて変更するようにした
ものにも適用することができ同様の効果を得ることがで
きるものである。

（発明の効果） 上記のような本発明によれば、二次空気の供給量が異な
る領域に運転状態が移行する場合に、その移行方向に応
じた二次空気の制ｍ＋遅れに対応する補正信号を燃料供
給手段に出力することにより、二次空気の制御遅れによ
って二次空気の供給量の低減が遅れるときにはその間燃
料供給金を増量して触媒装置に対する排気ガスがオーバ
ーリーン化するのを防止する一方、二次空気の供給量の
増量が遅れるときにはその間燃料供給ωを低減して触媒
装置に対する排気ガスの性状がオーバーリッチ化するの
を防止し、触媒装置にお【プる良好な排気浄化効率を維
持してエミッション性が低下するのを防止することがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を明示するためのエンジンの排気
浄化装置の概略構成図、 第２図は本発明の第１の実施例における排気浄化装置を
備えたエンジンの全体構成図、第３図は第１の実施例に
おけるフローチャート図、 第４図は第３図のフローチャートによる制御例における
空燃比変動特性を示す特性図、第５図は第２の実施例に
おけるフローチャート図、 第６図は第５図のフローチャートによる制御例における
空燃比変動特性を示す特性図、第７図は運転ゾーンの例
を示す制御特性−１第８図はフィードバックゾーンから
軽負荷ゾーンへの移行時における制御例による空燃比変
動特性を示す特性図、 第９図は他の制御例によるフィードバックゾーンから軽
負荷ゾーンへの移行時の空燃比変動特性を示す特性図で
ある。 １・・・・・・エンジン　　　　　２・・・・・・排気
通路３・・・・・・触媒装置　　　　　４・・・・・・
空燃比検出手段５・・・・・・二次空気供給通路　６・
・・・・・吸気通路７・・・・・・運転状態検出手段 ８・・・・・・二次空気供給手段　９・・・・・・燃料
噴射弁１０・・・・・・燃料供給手段　　１１・・・・
・・補正手段１８・・・・・・空燃比センサ　　１９・
・・・・・制御弁２１・・・・・・コントロールユニッ
ト第１図 第２図 第３図 第４図 第６図 第７図 第８図 第９１４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの排気系における触媒装置上流に二次空
   気を供給するようにしたエンジンの排気浄化装置におい
   て、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と
   、上記運転状態検出手段の出力を受け、運転状態に応じ
   て二次空気を異なった供給量に変更する二次空気供給手
   段と、運転状態に応じた燃料を供給する燃料供給手段と
   、二次空気の供給量が異なる運転状態への移行時に、そ
   の移行方向に応じた二次空気の制御遅れに対応する補正
   信号を上記燃料供給手段に出力する補正手段とを備えた
   ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。