JPS63179161A - 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す
るようにした技術が知られている（例えば、実開昭５９
−１８３５号公報参照）。

上記二次空気の供給は、軽負荷ゾーンにおいては運転性
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量する
ので多最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
φ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
。

また、燃料供給制御においては、加速時には増量補正を
行う一方、定常運転時等には排気系での検出空燃比が理
論空燃比となるようにフィードバック制御を行う技術も
知られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかして、上記のように空燃比検出器の上流側に二次空
気を供給して検出空燃比（二次空燃比）をリーン化し、
フィードバック制御による供給燃料を増量してこ次窯燃
比をリッチにし、これにともなって排気ガス温度を上昇
させてエミッション性を改善するシステムにおいて、加
速中に二次空気の非供給領域から供給領域に移行した場
合に、前記二次空燃比がオーバーリーン状態となって触
媒装置におけるエミッション性が低下し、ＮＯｘが増大
する恐れがある。

すなわち、加速時にはフィードバック制御を停止して燃
料の増量を行うものであるが、二次空気を供給していな
い領域からの加速増量中に二次空気の供給領域に移行し
た場合には、二次空燃比は二次空気の供給分だけ加速増
量が減少している時にペース空燃比よりリーンとなり、
加速終了時の近傍においてオーバーリーン状態となるも
のである。そして、触媒装置に導入される排気ガスの性
状がオーバーリーン状態となると、それに伴ってＮＯＸ
の浄化効率が低下し、ＮＯＸ排出量の増大を招くことに
なる。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、二次、空気の非供給
領域から供給領域への移行時でかつ加速燃料補正後のフ
ィードバック開始時におけるＮＯｘの浄化性能を改善す
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
次空気の供給量を変更する二次空気供給手段と、上記運
転状態検出手段の出力を受け、運転状態に応じて燃料を
供給する燃料供給手段と、空燃比検出手段の出力を受け
、所定の空燃比になるようにフィードバック制御するフ
ィードバック制御手段と、エンジンの加速状態を検出す
る加速検出手段の出力を受け、加速状態の検出時にフィ
ードバック制御を停止するフィードバック停止手段と、
運転状態検出手段の出力を受け、二次空気の非供給領域
から供給領域への移行時でかつ加速燃料補正後のフィー
ドバック開始時に触媒装置に導入される排気ガスの性状
を空燃比がリッチな方向に補正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Ｇｏ、ＨＣ，ＮＯｘ等を反応浄化するための触媒装
置３を介装し、この触媒装置３より上流側の排気ガス成
分がら空燃比を検出する空燃比検出手段４を設ける。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器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
量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。一方、前記空燃比検出
手段４の出力を受けたフィードバック制御手段１１は、
空燃比検出手段４により検出した排気ガスの二次空燃比
が所定空燃比となるように上記燃料供給手段１０によっ
てエンジン１に供給する燃料をフィードバック制御する
。また、エンジンの加速状態を検出する加速検出手段１
２を設け、この加速検出手段１２の出力を受けたフィー
ドバック停止手段１３は、加速状態を検出したときには
、上記フィードバック制御手段１１によるフィードバッ
ク制御を停止して燃料を増ｍ補正するように作動する。

さらに、前記運転状態検出手段７もしくは燃料供給手段
１０等の信号を受け、二次空気の非供給領域から供給領
域への移行時で、かつ加速燃料補正後のフィードバック
開始時に、前記燃料供給手段１０または二次空気供給手
段８に補正信号を出力して燃料供給量の増ｍもしくは二
次空気の低減によって、前記触媒装置３に導入する排気
ガスの二次空燃比をリッチ側に補正する補正手段１４を
設けてなる。

（作用） 上記のような排気浄化装置では、二次空気の非供給領域
で一次空燃比が理論空燃比となっている状態から、二次
空気の供給領域に移行して二次空気の供給が開始される
とともに加速増量され、この加速増量が終了してフィー
ドバック制御を開始するときには、補正手段１４によっ
て二次空燃比をリッチ側に補正し、この状態で二次空燃
比がオーバーリーンとなるのを防止し、ＮＯｘ排出置装
増大を抑制するものである。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の各実施態様を説明する。

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（０２濃度）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量を制御する。また、燃
料噴射弁９からの燃料噴射量についても、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量を
制御するものであって、軽負荷ゾ−ン（第９図のエゾー
ン）において、は燃料供給量を増ｉＩ（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９
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
に燃料供給量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）は比較的少口の二次空気（ポートもらしエア）を
供給するように制御するものである。

さらに、二次空気を供給しているフィードバックゾーン
■における一次空燃比の制御量の平均値を求め、運転状
態が二次空気の非供給領域から供給領域に移行するとと
もに加速増量補正中に、その−大空燃比の制御量が前記
平均値以下になったら加速増量補正を中止してフィード
バック制御を開始するように燃料供給を補正制御するも
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。このフローチャートは前記
オーバーリーン防止用の処理ルーチンについてのみ示し
ている。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、空燃比信号等の入力信号を読み込み、
ステップＳ２で運転ゾーンがフィードバックゾーンか否
かを判定する。この運転ゾーンの判定は、例えば、第９
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。

上記ステップＳ２の判定がＮＯでフィードバックゾーン
以外の運転状態、においては、ステップＳ９で各ゾーン
に対応した通常の燃料制御を行う。

一方、前記ステップＳ２の判定がＹＥＳでフィードバッ
クゾーン■にある場合には、ステップＳ３で二次空気の
供給時か否かを判定する。この判定がＹＥＳで二次空気
供給時には、ステップＳ４でフィードバック平均値を記
憶しておく。このフィードバック平均値は、非加速時（
８５のＮＯ判定）のフィードバック制御（８１０）にお
ける値である。

続いて、ステップＳ５で加速中か否かを判定し、加速中
のＹＥＳ時には、ステップＳ６で加速増量制御ｌ（フィ
ードバック停止）を行うとともに、ステップＳ７で加速
増口値と前記フィードバック平均値とを比較する。そし
て、この加速増量制御において、加速値が前記フィード
バック平均値以下となってステップＳ８の判定がＹＥＳ
となると、ステップＳ１０に進んでフィー、ドパツク制
師に移行するものである。

上記のような制御により、第４図に示すように空燃比が
変動する。フィードバックゾーン■で二次空気が供給さ
れているＡ状態では、−大空燃比（実線）は二次空燃比
（破線）に対する二次空気の供給に対応してリッチな状
態にあり、そのフィードバック平均値を求める。二次空
気の供給が停止したフィードバック制御の８状態では、
−大空燃比および二次空燃比のいずれも理論空燃比を目
標に制御される。上記Ｂ状態から、ａ点で加速状態に移
行するとともに二次空気の供給が開始されると、加速増
量により一次空燃比はまず所定量増量されたのち徐々に
減量するような増量補正Ｃが行われ、そのまま増量補正
を継続していると増量補正終了時には二次空気の供給に
よって二次空燃比がオーバーリーンとなるが、増昂値が
前記平均値以下に低下するとＡ状態と同様のフィードバ
ックを開始し、加速増量におけるそれ以上の減量を阻止
してオーバーリーンの発生を防止するものである。

実施例２ この実施例においては、二次空気の非供給領域から加速
増量中に二次空気の供給領域に移行した際には、加速増
量終了後の所定期間について燃料を増量補正することで
二次空燃比が過度にリーンになるのを防止するようにし
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
を除いては前例と同様であり、コントロールユニットの
作動を第５図のフローチャートに沿って説明する。

ステップＳ１１からステップ８１５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８１１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８１２で運転ゾーンがフィードバックゾー
ンが否かを判定する。

上記ステップ８１２の判定がＮｏでフィードバックゾー
ン以外の運転状態においては、ステップ８２３で各ゾー
ンに対応した通常の燃料制御を行う。一方、前記ステッ
プＳ１２の判定がＹＥＳでフィードバックゾーンにある
場合には、ステップ８１３で二次空気の供給時か否かを
判定する。この判定がＹＥＳで二次空気供給時には、ス
テップ８１４でフィードバック平均値を記憶しておく。

続いて、ステップ８１５で加速中が否かを判定し、加速
中のＹＥＳ時には、ステップ８１６で二次空気は前回非
供給で今回供給となったが否かを判定し、この判定がＹ
ＥＳの時にはステップＳ１７で加速終了タイマーＴＭを
セットした後、ステップ８１８で加速終了が判定される
まで、ステップ８２４で加速増量制御（フィードバック
停止）を行う。

そして、加速が終了すると、まず、ステップＳ１９でフ
ィードバック制御の基本値に前記平均値を加算して増量
補正する。次に、ステップ８２０でタイマー値ＴＭの減
算を行い、ステップＳ２１で上記タイマー値ＴＭが０に
なったか否かを判定し、タイムアツプするまでは上記増
量補正を継続し、タイマー値ＴＭがＯとなるとステップ
８２２に進んで加速終了時増量を停止してフィードバッ
ク制御に移行するものである。

上記のような制御により、第６図に示すように空燃比が
変動する。フィードバックゾーンで二次空気が供給され
ているＡ状態では、実線で示す一次空燃比は破線で示す
二次空燃比に対してリッチな状態にあり、そのフィード
バック平均値を求める。二次空気の供給が停止したフィ
ードバック制御の８状態では、−数字燃比および二次空
燃比のいずれも理論空燃比に制御される。上記Ｂ状態が
ら、８点で加速状態に移行するとともに二次空気の供給
が開始されると、加速増量により一次空燃比はまず所定
量増量されたのち徐々に減侶するような増量補正Ｃが行
われ、そのまま増量補正が終′　　了すると一次空燃比
は一旦λ＝１の状態に低下し、そのときの二次空燃比は
オーバーリーンとなるが、加速増は補正の終了時に前記
フィードバック平均値を加算して増量補正りを行い、所
定時間ＴＭ経過優にフィードバックを開始し、オーバー
リーンの発生を防止するものである。なお、フィードバ
ック平均値を加算するのは、Ａ状態と同様のフィードバ
ック制御状態となることから、その変動幅を小さくでき
るためである。

実施例３ この実施例においては、二次空気の非供給領域から加速
増量中に二次空気の供給領域に移行した際には、加速増
ｍが終了するまでは二次空気の供給を停止して二次空燃
比が過度にリーンになるのを防止するようにしたもので
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
を除いては前例と同様であり、コントロールユニットの
作動を第７図のフローチャートに沿って説明する。

スタート後、前例と同様に、ステップ８３１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Ｓ３２で運転ゾーンがフィードバック
ゾーンか否かを判定する。

上記ステップ８３２の判定がＮｏでフィードバックゾー
ン以外の運転状態においては、ステップＳ３９で各ゾー
ンに対応した通常の燃料制御を行う。

一方、前記ステップ８３２の判定がＹＥＳでフィードバ
ックゾーンにある場合には、ステップＳ３３で二次空気
の供給時か、否かを判定する。この判定がＹＥＳで二次
空気供給時には、ステップＳ３４で加速中か否かを判定
し、加速中のＹＥＳ時には、ステップ８３５で加速増量
制御（フィードバック停止）を行うとともに、ステップ
８３６で制御弁１９を閉状態として二次空気の供給を停
止する。この二次空気の供給停止は、ステップＳ３７の
加速増量の終了判定がＹＥＳとなるまで継続する。

そして、加速増量が終了するとステップ８３８で制御弁
１９に駆動信号を出力して二次空気の供給を開始すると
ともに、ステップＳ４０に進んでフィードバック制御に
移行するものである。

上記のような制御により、第７図に示すように空燃比が
変動する。フィードバックゾーンで二次空気が供給され
ているＡ状態から、二次空気の供給が停止したフィード
バック制御のＢ状態となり、実線で示す一次空燃比およ
び破線で示す二次空気のいずれも理論空燃比に制御され
るものであり、このＢ状態から、ａ点で加速状態に移行
するとともに二次空気の供給ゾーンに移行した際に、−
法学燃比は加速増量によりまず所定量増量されたのち徐
々に減量するような増量補正Ｃが行われる。

このときに二次空気を供給するとその分だけ二次空燃比
はオーバーリーンとなるが、加速増量Ｃが終了するまで
は二次空気の供給を停止して二次空燃比のオーバーリー
ンの発生を防止するものであり、フィードバック制御の
開始に伴って二次空気の供給を開始し、−法学燃比のリ
ッチ化を行うものである。

（発明の効果） 上記のような本発明によれば、エンジンに供給される一
次空燃比が理論空燃比である二次空気の非供給領域から
リッチである供給領域に移行した時に加速増量されると
、この加速増量が終了する状態において二次空燃比がオ
ーバーリーン状態となるのを、燃料の増量補正もしくは
二次空気の供給停止によって防止するようにしたことに
より、上記オーバーリーン状態における触媒装置におけ
るＮＯＸ浄化効率の低下を阻止し、良好なエミッション
性を確保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図は本発明の一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１の実施例の制御による空燃比変動を示す特
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２の実施例の制御による空燃比変動を示す特
性図、 第７図は第３の実施例におけるフローチャート図、 第８図は第３の実施例の制御による空燃比変動を示す特
性図、 第９図は運転ゾーンの例を示す制御特性図である。 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・・・・・・フィードバック制御手段１２・・・・
・・加速検出手段 １３・・・・・・フィードバック停止手段１４・・・・
・・補正手段　　　１８・・・・・・空燃比センサ１９
・・・・・・二次空気制御弁 ２１・・・・・・コントロールユニット第１図 第２　Ｆｊｉ’ｔ 第４図 第８図 第７図

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の上流に介装
   した空燃比検出手段の上流側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の供給
   量を変更する二次空気供給手段と、上記運転状態検出手
   段の出力を受け、運転状態に応じて燃料を供給する燃料
   供給手段と、上記空燃比検出手段の出力を受け、所定の
   空燃比になるように上記燃料供給手段をフィードバック
   制御するフィードバック制御手段と、エンジンの加速状
   態を検出する加速検出手段と、上記加速検出手段の出力
   を受け、加速状態が検出されたとき上記フィードバック
   制御手段によるフィードバック制御を停止するフィード
   バック停止手段と、上記運転状態検出手段の出力を受け
   、二次空気の非供給領域から供給領域への移行時でかつ
   加速燃料補正後のフィードバック開始時に触媒装置に導
   入される排気ガスの性状を空燃比がリッチな方向に補正
   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。