JP2009092002A - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気浄化用の触媒の下流側に設置した排気センサの出力に基づいて内燃機関に供給する混合気の空燃比をフィードバック制御する内燃機関の空燃比制御装置に関する発明である。 The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that feedback-controls the air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine based on the output of an exhaust sensor installed downstream of an exhaust purification catalyst.
近年の電子制御化が進んだ自動車は、内燃機関の空燃比制御や触媒の劣化診断を行うために、排気通路に排気センサ(酸素センサや空燃比センサ等)を設置している。一般に、空燃比制御と触媒の劣化診断の両方を行う場合は、触媒の上流側と下流側にそれぞれ排気センサを設置し、上流側の排気センサ(又は上下両側の排気センサ)の出力に基づいて、触媒上流側の排気ガスの空燃比が触媒の浄化ウインド(排気浄化率が高い空燃比範囲)に収まるように内燃機関の供給空燃比(燃料噴射量)をフィードバック制御し、触媒を通過した排気ガスの浄化状態(リッチ/リーン)に応じて出力が変化する下流側の排気センサの出力に基づいて触媒の劣化診断を行うようにしたものが多い。 2. Description of the Related Art In recent years, automobiles that have become electronically controlled have installed exhaust sensors (oxygen sensors, air-fuel ratio sensors, etc.) in the exhaust passage in order to perform air-fuel ratio control of internal combustion engines and diagnosis of catalyst deterioration. In general, when performing both air-fuel ratio control and catalyst deterioration diagnosis, exhaust sensors are installed on the upstream side and downstream side of the catalyst, respectively, and based on the outputs of the upstream exhaust sensors (or the exhaust sensors on both the upper and lower sides). The exhaust gas that has passed through the catalyst is feedback controlled so that the air-fuel ratio of the exhaust gas upstream of the catalyst falls within the catalyst purification window (the air-fuel ratio range in which the exhaust purification rate is high). In many cases, the deterioration diagnosis of the catalyst is performed based on the output of the exhaust sensor on the downstream side where the output changes according to the gas purification state (rich / lean).
しかし、上記構成では、触媒の上流側と下流側にそれぞれ排気センサを設ける必要があるため、高価なシステム構成となる欠点がある。
そこで、安価なシステム構成とするために、触媒の下流側のみに排気センサを設けて、この下流側の排気センサの出力に基づいて空燃比を制御する技術が幾つか提案されている(下流側の排気センサがあれば触媒の劣化診断も可能である)。
However, the above configuration has a drawback that an expensive system configuration is required because it is necessary to provide exhaust sensors on the upstream side and the downstream side of the catalyst, respectively.
Therefore, in order to obtain an inexpensive system configuration, several technologies have been proposed in which an exhaust sensor is provided only on the downstream side of the catalyst, and the air-fuel ratio is controlled based on the output of the downstream exhaust sensor (downstream side). If you have an exhaust sensor, you can diagnose the deterioration of the catalyst).
例えば、特許文献1(特開昭64−66441号公報)では、下流側の排気センサの出力の平均値を演算し、この出力の平均値に基づいて空燃比ディザ制御の中心値を変化させるようにしている。ここで、空燃比ディザ制御では、空燃比補正係数FAFを所定周期でリッチ側とリーン側とに交互に振幅させるようにしている(特許文献1の3B図参照)。 For example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 64-66441), an average value of the output of the downstream exhaust sensor is calculated, and the center value of the air-fuel ratio dither control is changed based on the average value of the output. I have to. Here, in the air-fuel ratio dither control, the air-fuel ratio correction coefficient FAF is alternately amplified between the rich side and the lean side in a predetermined cycle (see FIG. 3B of Patent Document 1).
この空燃比制御方法では、触媒上流側の排気ガスの空燃比が触媒の浄化ウインド内に制御されている条件下では、触媒のストレージ効果による下流側の排気センサの応答遅れの影響で、実際には空燃比を補正する必要がない制御状態になっていても空燃比を補正してしまい、却ってエミッションを悪化させてしまう場合がある。 In this air-fuel ratio control method, under the condition that the air-fuel ratio of the exhaust gas upstream of the catalyst is controlled in the catalyst purification window, it is actually caused by the response delay of the exhaust sensor on the downstream side due to the storage effect of the catalyst. In some cases, the air-fuel ratio is corrected even in a control state where it is not necessary to correct the air-fuel ratio, and the emission may be worsened.
このような問題を解決するために、特許文献2(特開平2−230936号公報)に記載されているように、触媒上流側の排気ガスの空燃比が触媒の浄化ウインド内に制御されているか否かを下流側の排気センサの出力の反転周期に基づいて判定し、排気センサの出力の反転周期が所定値以下になった時点で、空燃比が触媒の浄化ウインド内に制御されていると判断して、スキップ量を固定(ホールド)して空燃比の過補正を防止するようにしたものがある。 In order to solve such a problem, as described in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2-230936), is the air-fuel ratio of the exhaust gas upstream of the catalyst controlled in the purification window of the catalyst? Is determined based on the inversion period of the downstream exhaust sensor output, and the air-fuel ratio is controlled in the purification window of the catalyst when the inversion period of the exhaust sensor output becomes a predetermined value or less. In some cases, the skip amount is fixed (held) to prevent overcorrection of the air-fuel ratio.
また、特許文献3(特許第2666528号公報)に記載されているように、下流側の排気センサの出力に基づいて触媒の劣化の有無を判定し、触媒の劣化無しと判定される場合は、排気センサの出力の反転周期が所定値以下になった時点で、空燃比が触媒の浄化ウインド内に制御されていると判断して、空燃比補正量の積分制御を禁止し、触媒の劣化無しと判定される場合は、排気センサの出力のリッチ・リーンデューティ比が所定値となった時点で、空燃比が触媒の浄化ウインド内に制御されていると判断して、空燃比補正量の積分制御を禁止するようにしたものがある。
しかしながら、空燃比が触媒の浄化ウインド内に制御されているか否かは、内燃機関の運転条件によって逐次変化するため、上記特許文献2,3のように、触媒のストレージ効果によって応答性が遅くなっている下流側の排気センサの出力の反転周期やリッチ・リーンデューティ比に基づいて空燃比が触媒の浄化ウインド内に制御されているか否かを判定すると、実際の空燃比制御状態に対して補正の切り換えタイミングが遅れてしまい、結果的にエミッション悪化につながるという問題がある。
However, whether or not the air-fuel ratio is controlled in the catalyst purification window changes sequentially depending on the operating conditions of the internal combustion engine. Therefore, as in
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、触媒下流側の排気センサの出力に基づいて空燃比をフィードバック制御するシステムにおけるエミッションを従来より改善することができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances. Therefore, the object of the present invention is to improve the emission in the system that feedback-controls the air-fuel ratio based on the output of the exhaust sensor downstream of the catalyst. An object is to provide an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、内燃機関の排気通路に排気浄化用の触媒を設置すると共に、前記触媒の下流側に排気センサを設置した内燃機関の空燃比制御装置において、前記排気センサの出力に基づいて前記内燃機関に供給する混合気の空燃比をフィードバック補正する空燃比フィードバック制御を実行する空燃比制御手段と、前記排気センサの出力に基づいて前記触媒の劣化の有無を判定する触媒劣化判定手段とを備え、前記空燃比制御手段は、前記触媒劣化判定手段により前記触媒の劣化無しと判定されている場合はリッチ側の補正ゲインとリーン側の補正ゲインとを異ならせて空燃比補正量の挙動がリッチ側とリーン側とで非対称となる第1の空燃比フィードバック制御を実行し、前記触媒の劣化有りと判定されている場合はリッチ側の補正ゲインとリーン側の補正ゲインとの差を前記第1の空燃比フィードバック制御の場合よりも小さく又は0にして前記空燃比補正量の挙動がリッチ側とリーン側とで対称となる第2の空燃比フィードバック制御を実行するようにしたものである。
In order to achieve the above object, an invention according to
一般に、触媒上流側の排気ガスの空燃比が触媒の浄化ウインド内に制御されている条件下で、下流側の排気センサの出力に基づいて空燃比フィードバック制御を行った場合に、エミッションを悪化させる要因となるものは、主に新品触媒(劣化無しの触媒)におけるNOxであり、HCやCO等のリッチ成分によるエミッション悪化は少ない。これは、新品触媒の酸素ストレージ量が多いためと考えられる。 In general, when air-fuel ratio feedback control is performed based on the output of the exhaust sensor on the downstream side under the condition that the air-fuel ratio of the exhaust gas upstream of the catalyst is controlled in the catalyst purification window, the emission is deteriorated. The factor is mainly NOx in a new catalyst (a catalyst without deterioration), and the emission deterioration due to rich components such as HC and CO is small. This is probably because the amount of oxygen storage of the new catalyst is large.
従って、本発明のように、触媒の劣化無しと判定されている場合は、リッチ側の補正ゲインとリーン側の補正ゲインとを異ならせて空燃比補正量の挙動がリッチ側とリーン側とで非対称となる第1の空燃比フィードバック制御を実行すれば、劣化無しの触媒(新品触媒)の場合は、例えば、HCやCO等のリッチ成分の浄化能力を確保できる範囲内で、空燃比を少しだけリッチ側にずらしてNOxの排出量を低減するように制御することが可能となり、劣化無しの触媒(新品触媒)の場合のNOx等のエミッションを従来より改善することができる。 Therefore, as in the present invention, when it is determined that the catalyst is not deteriorated, the rich-side correction gain and the lean-side correction gain are made different so that the behavior of the air-fuel ratio correction amount differs between the rich side and the lean side. When the first air-fuel ratio feedback control that is asymmetric is executed, in the case of a non-degraded catalyst (new catalyst), for example, the air-fuel ratio is slightly reduced within a range in which the purification ability of rich components such as HC and CO can be secured. Therefore, it is possible to control to reduce the NOx emission amount by shifting to the rich side only, and it is possible to improve the emission of NOx and the like in the case of a catalyst without deterioration (new catalyst).
一方、劣化した触媒は、酸素ストレージ量が少なくなるため、空燃比が触媒の浄化ウインドを外れたときには、HCやCO等のリッチ成分に関しても、NOxと同様に、浄化能力の低下が顕著に現れる。 On the other hand, since the deteriorated catalyst has a small oxygen storage amount, when the air-fuel ratio deviates from the catalyst purification window, a reduction in the purification capability also appears remarkably with respect to rich components such as HC and CO, as with NOx. .
従って、本発明のように、触媒の劣化有りと判定されている場合は、リッチ側の補正ゲインとリーン側の補正ゲインとの差を第1の空燃比フィードバック制御の場合よりも小さく又は0にして空燃比補正量の挙動がリッチ側とリーン側とで対称となる第2の空燃比フィードバック制御を実行するようにすれば、HCやCO等のリッチ成分とNOxとをほぼ均等に浄化するように空燃比を制御することが可能となり、劣化した触媒の場合のエミッション悪化を防止することができる。 Accordingly, when it is determined that the catalyst has deteriorated as in the present invention, the difference between the rich correction gain and the lean correction gain is set to be smaller or zero than in the first air-fuel ratio feedback control. If the second air-fuel ratio feedback control in which the behavior of the air-fuel ratio correction amount is symmetric between the rich side and the lean side is executed, the rich components such as HC and CO and NOx are purified almost uniformly. In addition, the air-fuel ratio can be controlled, and emission deterioration in the case of a deteriorated catalyst can be prevented.
また、請求項2のように、触媒の劣化無しと判定されている場合と触媒の劣化有りと判定されている場合とで空燃比フィードバック制御の補正ゲインを変更するようにしても良い。例えば、触媒の劣化無しと判定されている場合は、補正ゲインを大きなゲイン(高応答ゲイン)に設定して応答性を速めれば、新品触媒(劣化無しの触媒)の場合に、NOx排出量が増加し始めたときに、応答良く空燃比をリッチ側に補正してNOx排出量の増加を抑制することができる。また、触媒の劣化有りと判定されている場合は、補正ゲインを小さなゲイン(低応答ゲイン)に変更して応答性を遅くすれば、空燃比の過補正を防止でき、劣化した触媒の場合のエミッション悪化を防止することができる。 Further, the correction gain of the air-fuel ratio feedback control may be changed between when it is determined that there is no catalyst deterioration and when it is determined that there is catalyst deterioration. For example, if it is determined that the catalyst is not deteriorated, the NOx emission amount can be increased in the case of a new catalyst (catalyst without deterioration) by setting the correction gain to a large gain (high response gain) to speed up the response. When the fuel gas starts to increase, the air-fuel ratio can be corrected to the rich side with good response to suppress an increase in the NOx emission amount. If it is determined that the catalyst has deteriorated, overcorrection of the air-fuel ratio can be prevented by changing the correction gain to a small gain (low response gain) and slowing down the response. Emission deterioration can be prevented.
上記請求項1に係る発明と請求項2に係る発明とを組み合わせて実施すれば(請求項3)、触媒の劣化の有無に応じたより適切な空燃比制御を行うことができる。
If the invention according to
また、請求項4のように、前記補正ゲインをスキップ量ゲインと積分量ゲインとを用いて算出し、前記スキップ量ゲイン及び/又は前記積分量ゲインを前記触媒の劣化の有無に応じて変更するようにすれば良い。このようにすれば、一般的な空燃比フィードバック制御システムに本発明を適用する場合に、スキップ量ゲインや積分量ゲインを触媒の劣化の有無に応じて変更するだけで良く、本発明を容易に実施することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, the correction gain is calculated using a skip amount gain and an integral amount gain, and the skip amount gain and / or the integral amount gain is changed according to the presence or absence of deterioration of the catalyst. You can do that. In this way, when the present invention is applied to a general air-fuel ratio feedback control system, it is only necessary to change the skip amount gain or the integral amount gain in accordance with the presence or absence of deterioration of the catalyst. Can be implemented.
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図1に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン11の吸気管12の最上流部には、エアクリーナ13が設けられ、このエアクリーナ13の下流側には、スロットルバルブ15が設けられている。更に、スロットルバルブ15の下流側には、サージタンク17が設けられ、このサージタンク17に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ18が設けられている。この吸気管圧力センサ18によって吸気管圧力を検出すると共に、この吸気管圧力検出値から吸入空気量を演算する。尚、スロットルバルブ15の上流側に吸入空気量を計測するエアフロメータを設けても良い。
Hereinafter, an embodiment embodying the best mode for carrying out the present invention will be described.
First, a schematic configuration of the entire engine control system will be described with reference to FIG.
An
また、サージタンク17には、エンジン11の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド19が設けられ、各気筒の吸気マニホールド19の吸気ポート近傍に、燃料を噴射する燃料噴射弁20が取り付けられている。
The
一方、エンジン11の排気管21(排気通路)の途中には、排出ガス中のCO,HC,NOx等を低減させる三元触媒等の触媒22が設置され、この触媒22の下流側には、排気ガスのリッチ/リーンに応じて出力が反転する酸素センサ23(排気センサ)が設置されている。尚、酸素センサ23の代わりに、排気ガスの空燃比に応じたリニアな空燃比信号を出力する空燃比センサ(リニアA/Fセンサ)を設置しても良い。
On the other hand, a
また、エンジン11のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ27や、エンジン回転速度を検出するクランク角センサ28等が取り付けられている。
これら各種のセンサ23,27,28の出力は、エンジン制御回路(以下「ECU」と表記する)29に入力される。このECU29は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたROM(記憶媒体)に記憶されたエンジン制御用の各ルーチンを実行することで、燃料噴射弁20の燃料噴射量や点火プラグ24の点火時期等を制御する。
A cooling
The outputs of these
更に、ECU29は、後述する図2の空燃比フィードバック補正ゲイン算出ルーチンを実行することで、触媒22の下流側の酸素センサ23の出力に基づいて空燃比フィードバック制御の補正ゲイン(フィードバック補正係数)を算出し、図3に示すように、一定の振幅且つ一定の周期で空燃比補正量をリッチ側とリーン側とに交互に振幅させる空燃比ディザ制御を実行する際に、ディザ波形状の空燃比補正量の中心値を補正ゲインに応じてオフセットさせる空燃比フィードバック制御を実行する。更に、ECU29は、酸素センサ23の出力に基づいて触媒22の劣化の有無を判定する機能も備えている。
Further, the
ところで、触媒22上流側の排気ガスの空燃比が触媒22の浄化ウインド内に制御されている条件下で、下流側の酸素センサ23の出力に基づいて空燃比フィードバック制御を行った場合に、エミッションを悪化させる要因となるものは、主に新品触媒(劣化無しの触媒)におけるNOxであり、HCやCO等のリッチ成分によるエミッション悪化は少ない。これは、新品触媒の酸素ストレージ量が多いためと考えられる。
By the way, when the air-fuel ratio feedback control is performed based on the output of the
そこで、本実施例では、図3(a)に示すように、触媒22が劣化していない場合は、リッチ側の補正ゲインとリーン側の補正ゲインとを異ならせて空燃比補正量の挙動がリッチ側とリーン側とで非対称となる第1の空燃比フィードバック制御を実行する。具体的には、触媒22が劣化無しの触媒(新品触媒)の場合は、HCやCO等のリッチ成分の浄化能力を確保できる範囲内で、空燃比を少しだけリッチ側にずらしてNOxの排出量を低減するように制御する。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 3A, when the
一方、触媒22が劣化している場合は、酸素ストレージ量が少なくなるため、空燃比が触媒の浄化ウインドを外れたときには、HCやCO等のリッチ成分に関しても、NOxと同様に、浄化能力の低下が顕著に現れる。
On the other hand, when the
そこで、本実施例では、図3(b)に示すように、触媒22が劣化している場合は、リッチ側の補正ゲインとリーン側の補正ゲインとの差を第1の空燃比フィードバック制御の場合よりも小さく又は0にして空燃比補正量の挙動がリッチ側とリーン側とで対称となる第2の空燃比フィードバック制御を実行する。これにより、HCやCO等のリッチ成分とNOxとをほぼ均等に浄化するように空燃比を制御することが可能となる。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 3B, when the
更に、本実施例では、触媒22の劣化無しと判定されている場合と触媒22の劣化有りと判定されている場合とで空燃比フィードバック制御の補正ゲインを変更するようにしている。具体的には、触媒22の劣化無しと判定されている場合は、補正ゲインを大きなゲイン(高応答ゲイン)に設定して応答性を速めることで、触媒22の劣化が無い場合に、NOx排出量が増加し始めたときに、応答良く空燃比をリッチ側に補正してNOx排出量の増加を抑制する。また、触媒22の劣化有りと判定されている場合は、補正ゲインを小さなゲイン(低応答ゲイン)に変更して応答性を遅くすることで、空燃比の過補正を防止して、触媒22の劣化時のエミッション悪化を防止する。
Further, in this embodiment, the correction gain of the air-fuel ratio feedback control is changed between the case where it is determined that the
更に、本実施例では、補正ゲインをスキップ量SKIPと積分量ABSとを用いて算出し、スキップ量ゲインSKIPと積分量ゲインABSの両方を触媒22の劣化の有無に応じて変更するようにしている。
Further, in this embodiment, the correction gain is calculated using the skip amount SKIP and the integral amount ABS, and both the skip amount gain SKIP and the integral amount gain ABS are changed according to the presence or absence of deterioration of the
以上説明した本実施例の空燃比フィードバック制御に対する補正ゲインの設定は、ECU29によって図2の空燃比フィードバック補正ゲイン算出ルーチンに従って次のように実行される。
The correction gain setting for the air-fuel ratio feedback control of the present embodiment described above is executed by the
図2の空燃比フィードバック制御ルーチンは、エンジン運転中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう空燃比制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ101で、触媒劣化判定処理ルーチン(図示せず)を実行して、酸素センサ23の出力に基づいて触媒22の劣化の有無を判定する。
The air-fuel ratio feedback control routine of FIG. 2 is repeatedly executed at a predetermined period during engine operation, and serves as air-fuel ratio control means in the claims. When this routine is started, first, in
一般に、触媒22が劣化すると、下流側の酸素センサ23の出力の振幅と周波数が増加することから、例えば、次の[1]〜[5]のいずれかの方法で触媒22の劣化の有無を判定すれば良い。
Generally, when the
[1]酸素センサ23の出力の軌跡長を用いる方法
触媒22が劣化すると、下流側の酸素センサ23の出力の振幅と周波数が増加して、酸素センサ23の出力の軌跡長が増加する特性を利用して、触媒22の劣化の有無を判定する。
[1] Method Using Trajectory Length of Output of
[2]酸素センサ23の出力の面積(出力と目標値との差の積算値)を用いる方法
触媒22の劣化により、酸素センサ23の出力の振幅と周波数が増加すると、酸素センサ23の出力の面積(出力と目標値との差の積算値)が増加する特性を利用して、触媒22の劣化の有無を判定する。
[2] Method Using Area of Output of Oxygen Sensor 23 (Integrated Value of Difference between Output and Target Value) When the amplitude and frequency of the output of
[3]酸素センサ23の出力のリッチ/リーンの反転回数(周波数、周期)を用いる方法
触媒22が劣化すると、酸素センサ23の出力の周波数(リッチ/リーンの反転回数)が増加し、周期が短くなる特性を利用して、触媒22の劣化の有無を判定する。
[3] Method of using the number of times of rich / lean reversal (frequency, cycle) of the output of the
[4]酸素センサ23の出力の振幅を用いる方法
触媒22が劣化すると、酸素センサ23の出力の振幅が増加する特性を利用して、触媒22の劣化の有無を判定する。
[4] Method Using Output Sensor Amplitude of
[5]酸素センサ23の応答遅れ時間を用いる方法
触媒22が劣化すると、触媒22のストレージ量(排出ガス成分の飽和吸着量)が減少するため、触媒22で浄化されずに通り抜ける排気ガス成分が増加する。この関係で、目標空燃比のリッチ/リーンを反転させてから酸素センサ23の出力のリッチ/リーンが反転するまでの応答遅れ時間は、触媒22が劣化すると短くなる。従って、酸素センサ23の応答遅れ時間が所定の判定値以下であるか否かで、触媒22の劣化の有無を判定することができる。このステップ101の処理が特許請求の範囲でいう触媒劣化判定手段としての役割を果たす。
[5] Method Using Response Delay Time of
触媒劣化判定処理後に、ステップ102に進み、上記ステップ101の触媒劣化判定処理結果に基づいて触媒22が劣化しているか否かを判定し、触媒22が劣化していると判定されれば、ステップ103に進み、補正ゲインフラグXSGAINを低応答ゲイン(Low)を意味する「1」にセットし、触媒22が劣化していないと判定されれば、ステップ104に進み、補正ゲインフラグXSGAINを高応答ゲイン(High)を意味する「0」にセットする。
After the catalyst deterioration determination process, the process proceeds to step 102, where it is determined whether the
この後、ステップ105に進み、酸素センサ23の出力のリッチ/リーンが前回の状態から反転したか否かを判定し、リッチ/リーンが反転していなければ、ステップ111に進み、スキップ量ゲインSKIPを「0」にセットし、次のステップ112で、積分量ゲインABSも「0」にセットする。
Thereafter, the process proceeds to step 105, where it is determined whether the rich / lean output of the
上記ステップ105で、酸素センサ23の出力のリッチ/リーンが前回の状態から反転したと判定されれば、ステップ106に進み、補正ゲインフラグXSGAINが1(低応答ゲイン)であるか否かを判定し、補正ゲインフラグXSGAINが1(低応答ゲイン)であれば、ステップ107に進み、スキップ量ゲインSKIPを低応答ゲイン「1」にセットし、次のステップ108で、積分量ゲインABSも低応答ゲイン「0.1」にセットする。
If it is determined in
上記ステップ106で、補正ゲインフラグXSGAINが1(低応答ゲイン)ではなく、0(高応答ゲイン)であると判定されれば、ステップ109に進み、スキップ量ゲインSKIPを高応答ゲイン「2」にセットし、次のステップ110で、積分量ゲインABSも高応答ゲイン「0.2」にセットする。
If it is determined in
以上のようにして、スキップ量ゲインSKIPと積分量ゲインABSをセットした後、ステップ113に進み、現在の酸素センサ23の出力がリーンであるか否かを判定し、現在の酸素センサ23の出力がリーンであれば、ステップ114に進み、前回の補正ゲインSGAIN(i-1) から今回のスキップ量ゲインSKIPと積分量ゲインABSを差し引いて今回の補正ゲインSGAINを求める。
SGAIN=SGAIN(i-1) −SKIP−ABS
After the skip amount gain SKIP and the integral amount gain ABS are set as described above, the process proceeds to step 113, where it is determined whether or not the current output of the
SGAIN = SGAIN (i-1) -SKIP-ABS
これに対して、上記ステップ113で、現在の酸素センサ23の出力がリーンではなく、リッチであると判定されれば、ステップ115に進み、補正ゲインフラグXSGAINが1(低応答ゲイン)であるか否かを判定し、補正ゲインフラグXSGAINが1(低応答ゲイン)であれば、ステップ116に進み、前回の補正ゲインSGAIN(i-1) に今回のスキップ量ゲインSKIPと積分量ゲインABSを加算して今回の補正ゲインSGAINを求める。
SGAIN=SGAIN(i-1) +SKIP+ABS
On the other hand, if it is determined in
SGAIN = SGAIN (i-1) + SKIP + ABS
一方、上記ステップ115で、補正ゲインフラグXSGAINが1(低応答ゲイン)ではなく、0(高応答ゲイン)であると判定されれば、ステップ117に進み、前回の補正ゲインSGAIN(i-1) に今回のスキップ量ゲインSKIPと積分量ゲインABSのそれぞれの2倍のゲインを加算して今回の補正ゲインSGAINを求める。
SGAIN=SGAIN(i-1) +(SKIP+ABS)×2
On the other hand, if it is determined in
SGAIN = SGAIN (i-1) + (SKIP + ABS) × 2
尚、「SKIP+ABS」の例えば1.5倍、2、5倍、3倍等の値を前回の補正ゲインSGAIN(i-1) に加算して今回の補正ゲインSGAINを求めるようにしても良い。 The current correction gain SGAIN may be obtained by adding a value of “SKIP + ABS”, for example, 1.5 times, 2, 5 times, 3 times, etc. to the previous correction gain SGAIN (i−1).
以上説明した図2の空燃比フィードバック補正ゲイン算出ルーチンによって補正ゲインを算出した後、図3に示すように、空燃比ディザ制御における一定の振幅且つ一定の周期で振幅するディザ波形状の空燃比補正量の中心値に補正ゲインを反映させて、該空燃比補正量の中心値を補正ゲインに応じてオフセットさせる。 After the correction gain is calculated by the air-fuel ratio feedback correction gain calculation routine of FIG. 2 described above, as shown in FIG. 3, the air-fuel ratio correction in the dither wave shape that has a constant amplitude and a constant period in the air-fuel ratio dither control is performed. The correction gain is reflected on the center value of the amount, and the center value of the air-fuel ratio correction amount is offset according to the correction gain.
この場合、図3(a)に示すように、触媒22が劣化していない場合は、リッチ側の補正ゲインとリーン側の補正ゲインとを異ならせて空燃比補正量の挙動がリッチ側とリーン側とで非対称となる第1の空燃比フィードバック制御を実行するようにしたので、触媒22が劣化無しの触媒(新品触媒)の場合は、例えば、HCやCO等のリッチ成分の浄化能力を確保できる範囲内で、空燃比を少しだけリッチ側にずらしてNOxの排出量を低減するように制御することが可能となり、劣化無しの触媒(新品触媒)の場合のNOx等のエミッションを従来より改善することができる。
In this case, as shown in FIG. 3A, when the
一方、図3(b)に示すように、触媒22の劣化有りと判定されている場合は、リッチ側の補正ゲインとリーン側の補正ゲインとの差を第1の空燃比フィードバック制御の場合よりも小さく又は0にして空燃比補正量の挙動がリッチ側とリーン側とで対称となる第2の空燃比フィードバック制御を実行するようにしたので、HCやCO等のリッチ成分とNOxとをほぼ均等に浄化するように空燃比を制御することが可能となり、触媒22が劣化した場合のエミッション悪化を防止することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 3B, when it is determined that the
更に、本実施例では、触媒22の劣化無しと判定されている場合は、補正ゲインを大きなゲイン(高応答ゲイン)に設定して応答性を速めるようにしているので、触媒22が新品触媒(劣化無しの触媒)の場合に、NOx排出量が増加し始めたときに、応答良く空燃比をリッチ側に補正してNOx排出量の増加を抑制することができる。また、触媒22が劣化有りと判定されている場合は、補正ゲインを小さなゲイン(低応答ゲイン)に変更して応答性を遅くするようにしたので、空燃比の過補正を防止でき、触媒22が劣化している場合のエミッション悪化を防止することができる。
Furthermore, in this embodiment, when it is determined that the
尚、本実施例では、スキップ量ゲインSKIPと積分量ゲインABSの両方を触媒22の劣化の有無に応じて変更するようにしたが、スキップ量ゲインSKIPと積分量ゲインABSのいずれか一方のみを触媒22の劣化の有無に応じて変更するようにしても良い。
In this embodiment, both the skip amount gain SKIP and the integral amount gain ABS are changed depending on whether the
その他、本発明は、図1に示すような吸気ポート噴射エンジンに限定されず、筒内噴射エンジンにも適用して実施できる。 In addition, the present invention is not limited to the intake port injection engine as shown in FIG. 1 but can be applied to a cylinder injection engine.
11…エンジン(内燃機関)、12…吸気管、20…燃料噴射弁、21…排気管(排気通路)、22…触媒、23…酸素センサ(排気センサ)、29…ECU(空燃比制御手段,触媒劣化判定手段)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記排気センサの出力に基づいて前記内燃機関に供給する混合気の空燃比をフィードバック補正する空燃比フィードバック制御を実行する空燃比制御手段と、
前記排気センサの出力に基づいて前記触媒の劣化の有無を判定する触媒劣化判定手段とを備え、
前記空燃比制御手段は、前記触媒劣化判定手段により前記触媒の劣化無しと判定されている場合はリッチ側の補正ゲインとリーン側の補正ゲインとを異ならせて空燃比補正量の挙動がリッチ側とリーン側とで非対称となる第1の空燃比フィードバック制御を実行し、前記触媒の劣化有りと判定されている場合はリッチ側の補正ゲインとリーン側の補正ゲインとの差を前記第1の空燃比フィードバック制御の場合よりも小さく又は0にして前記空燃比補正量の挙動がリッチ側とリーン側とで対称となる第2の空燃比フィードバック制御を実行することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine in which an exhaust purification catalyst is installed in an exhaust passage of the internal combustion engine, and an exhaust sensor is installed downstream of the catalyst,
Air-fuel ratio control means for performing air-fuel ratio feedback control for feedback correction of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine based on the output of the exhaust sensor;
Catalyst deterioration determination means for determining the presence or absence of deterioration of the catalyst based on the output of the exhaust sensor;
When the catalyst deterioration determining means determines that the catalyst is not deteriorated, the air-fuel ratio control means changes the rich-side correction gain and the lean-side correction gain so that the behavior of the air-fuel ratio correction amount is rich. The first air-fuel ratio feedback control that is asymmetric between the lean side and the lean side is executed, and when it is determined that the catalyst has deteriorated, the difference between the rich side correction gain and the lean side correction gain is calculated as the first side. The second air-fuel ratio feedback control is executed, wherein the second air-fuel ratio feedback control is executed so that the behavior of the air-fuel ratio correction amount is symmetric between the rich side and the lean side. Fuel ratio control device.
前記排気センサの出力に基づいて前記内燃機関に供給する混合気の空燃比をフィードバック補正する空燃比フィードバック制御を実行する空燃比制御手段と、
前記排気センサの出力に基づいて前記触媒の劣化の有無を判定する触媒劣化判定手段とを備え、
前記空燃比制御手段は、前記触媒劣化判定手段により前記触媒の劣化無しと判定されている場合と前記触媒の劣化有りと判定されている場合とで前記空燃比フィードバック制御の補正ゲインを変更することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine in which an exhaust purification catalyst is installed in an exhaust passage of the internal combustion engine, and an exhaust sensor is installed downstream of the catalyst,
Air-fuel ratio control means for performing air-fuel ratio feedback control for feedback correction of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine based on the output of the exhaust sensor;
Catalyst deterioration determination means for determining the presence or absence of deterioration of the catalyst based on the output of the exhaust sensor;
The air-fuel ratio control means changes the correction gain of the air-fuel ratio feedback control between the case where the catalyst deterioration determining means determines that the catalyst is not deteriorated and the case where it is determined that the catalyst is deteriorated. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine characterized by the above.
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