JP4414384B2

JP4414384B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP4414384B2
Application number: JP2005241257A
Authority: JP
Inventors: 輝明川上; 圭一榎木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-08-23
Filing date: 2005-08-23
Publication date: 2010-02-10
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Description

この発明は、内燃機関の冷機始動後において、三元触媒の酸素吸蔵能力活性率に合わせて燃料噴射量を調整する内燃機関の制御装置に関するものである。

現在のガソリン自動車には排ガス浄化システムとして、三元触媒が取り付けられている。三元触媒には、貴金属、すなわちＰｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｒｈ（ロジウム）が担持されており、自動車の有害ガス成分（ＨＣ、ＮＯｘ、ＣＯ）を触媒作用である酸化・還元反応によって、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ、Ｎ_２の無害なガスに転換させる働きをもつ。よく知られるように三元触媒上流の空燃比と触媒浄化率の間には、図１３に示すような関係があり、触媒浄化率は空燃比が理論空燃比近傍で最も良好であり、触媒作用を引き出すには、排気ガスを理論空燃比に保つことが重要である。つまり、図１３において、ウインドウ内に制御すると、どのガスに対しても有効な浄化触媒として働く。なお、図中、ＨＣは炭化水素、ＮＯｘは窒素酸化物、ＣＯは一酸化炭素、及びVは酸素濃度センサ出力を示す。

さらに、三元触媒には、助触媒としてセリア（Ceria：酸化セリウム）等が含まれている。セリア等には、図１４に示すような三元触媒上流空燃比に応じて、リッチとなった場合は酸素を放出、リーンとなった場合は酸素を吸収する特性があり、その結果、三元触媒上流空燃比が変動し理論空燃比から外れた場合においても、三元触媒内空燃比は常に理論空燃比となり、有害ガスの排出を抑制している。なお、図１４では、三元触媒上流の空燃比，酸素吸蔵量，三元触媒内空燃比のそれぞれの挙動を示す。

また、内燃機関では、空燃比を常に理論空燃比近傍に保つために、空燃比フィードバックを行っている。一般的な空燃比フィードバックシステムでは、できるだけ燃焼室に近い排気系の個所、すなわち三元触媒の上流側に空燃比センサ（酸素濃度センサ）を取り付けて、燃焼ガスが理論空燃比となるようにエンジンの燃料噴射量をフィードバック制御している。空燃比フィードバック制御をしていても、加減速時には空燃比が変動して理論空燃比から外れるが、セリア等の助触媒によって三元触媒内は理論空燃比に保たれる。

しかしながら、内燃機関の冷機時における加速では、吸気ポート付近に付着する燃料量が多く、シリンダ内に吸入される燃料量が少なくなるために、暖気後よりも空燃比がリッチに設定されるが、三元触媒のセリア等の助触媒の活性が十分でないために、酸素吸蔵量が不足して、HC浄化率が低下し、HC排出量が悪化する問題がある。

そこで、例えば、特許文献１に開示されたものでは、内燃機関の空燃比が目標空燃比となるようにフィードバック制御する制御手段と内燃機関の温度を検出する温度検出手段を備え、内燃機関の温度が所定温度以下の場合には、目標空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定し、ＨＣ排出量の悪化を抑制している。

特公平６−６３４６８号公報

ところが、内燃機関の冷機始動後における三元触媒の貴金属活性率および酸素吸蔵能力の活性率は、図１５に示すように、貴金属の活性率は早く増加し、酸素吸蔵能力の活性率は徐々に増加するが、従来の空燃比制御では、図１２に示すように三元触媒の酸素吸蔵能力が徐々に増加しつつあるのに空燃比を理論空燃比近傍に制御する為、酸素吸蔵量は増加しにくい。その結果、加速等により空燃比がリッチになると、三元触媒内の酸素が不足し三元触媒内の空燃比を理論空燃比に保てなくなり、図１５に示すように、三元触媒の貴金属が活性しているにも関わらず、ＨＣ排出量が増加していたことを発明者は見出した。なお、図１２は、従来制御での課題を表すもので、空燃比，三元触媒の酸素吸蔵能力と酸素吸蔵量，三元触媒内空燃比，及びＨＣ排出量のそれぞれの挙動を示す。

また、前述したように、内燃機関の温度が所定温度以下の場合には、目標空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定する制御方法では、内燃機関の冷機始動後における酸素吸蔵能力の活性過渡を考慮した制御がなされておらず、三元触媒内の酸素が飽和しNOxの排出量が増加する問題がある。

この発明は、上述のような問題を解消するためになされたもので、三元触媒の酸素吸蔵能力の活性過渡において、三元触媒性能を良好に引き出す内燃機関の制御装置を得ることを目的とするものである。

この発明に係わる内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気通路に設けられた三元触媒と、基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段と、前記三元触媒上流の空燃比が目標空燃比に一致するように前記基本燃料噴射量の補正量を演算する燃料噴射量補正量演算手段と、前記基本燃料噴射量を前記基本燃料噴射量補正量に応じて補正した燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、前記吸入空気量を積算する吸入空気量積算手段と、前記吸入空気量の積算値から前記三元触媒の酸素吸蔵能力の活性率を演算する酸素吸蔵能力活性率検出手段と、前記酸素吸蔵能力活性率検出手段で求めた酸素吸蔵能力活性率の増加に応じて前記目標空燃比を設定する目標空燃比演算手段とを備え、前記三元触媒の酸素吸蔵能力の活性過渡において触媒性能を良好に引き出せるようにしたものである。
また、この発明に係わる内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気通路に設けられた三元触媒と、基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段と、前記三元触媒上流の空燃比が目標空燃比に一致するように前記基本燃料噴射量の補正量を演算する燃料噴射量補正量演算手段と、前記基本燃料噴射量を前記基本燃料噴射量補正量に応じて補正した燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、前記燃料噴射量を積算する燃料噴射量積算手段と、前記燃料噴射量の積算値から前記三元触媒の酸素吸蔵能力の活性率を演算する酸素吸蔵能力活性率検出手段と、前記酸素吸蔵能力活性率検出手段で求めた酸素吸蔵能力活性率の増加に応じて前記目標空燃比を設定する目標空燃比演算手段とを備え、前記三元触媒の酸素吸蔵能力の活性過渡において触媒性能を良好に引き出せるようにしたものである。
また、この発明に係わる内燃機関の制御装置は、前記目標空燃比演算手段は、酸素吸蔵能力が所定活性率増加する毎に所定期間、目標空燃比を理論空燃比よりリーンにするものである。
さらに、この発明に係わる内燃機関の制御装置は、前記目標空燃比演算手段は、酸素吸蔵能力が所定活性率増加する毎に予め定められた酸素供給量になるまで目標空燃比を理論空燃比よりリーンにするものである。

この発明の内燃機関の制御装置によれば、三元触媒の酸素吸蔵能力の活性過渡において、触媒性能を良好に引き出すことが可能である。三元触媒の酸素吸蔵能力の活性過渡において、酸素吸蔵能力活性率検出手段で求めた酸素吸蔵能力活性率の増加に応じて目標空燃比を設定することにより、実空燃比をリーンに制御し理論空燃比時よりも積極的に三元触媒内に余剰酸素を送り込み酸素吸蔵量を増加させることで、加速等によるリッチ変動を吸収し三元触媒内を理論空燃比に保つことができるため、ＮＯｘの悪化を抑制しつつ、触媒作用を良好に引き出すことが可能となり、ＨＣ悪化を抑制することができる。
また、この発明の内燃機関の制御装置によれば、三元触媒の酸素吸蔵能力の活性過渡において、触媒性能を良好に引き出すことが可能であり、酸素吸蔵能力が所定活性率増加する毎に所定期間、目標空燃比を理論空燃比よりリーンとし、三元触媒に適切な酸素量を供給できるので、ＮＯｘの悪化を抑制しつつ、加速等によるリッチ変動を吸収し触媒作用を良好に引き出せ、ＨＣ悪化を抑制することができる。
さらに、この発明の内燃機関の制御装置によれば、酸素吸蔵能力が所定活性率増加する毎に予め定められた酸素供給量になるまで、目標空燃比を理論空燃比よりリーンとし、三元触媒の酸素吸蔵能力活性率に応じた酸素を供給することが可能となり、ＮＯｘの悪化を抑制しつつ、加速等によるリッチが発生しても触媒作用を良好に引き出せＨＣ悪化を抑制することができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１である内燃機関の制御装置を、自動車用内燃機関の空燃比制御装置に適用した場合を例に示す構成図である。図１において、６はエンジン本体、５はエンジン６の吸気ポートに接続された吸気管、９は排気ポートに接続された排気管である。吸気管５はサージタンク４を介して吸気通路に接続されている。エアクリーナ１は吸気通路に吸入される空気に含まれるダストを取り除くフィルターを持っており、エアフローセンサ２は、例えば、熱線式エアフローセンサであり、吸入空気質量流量に応じた電圧信号を発生する。スロットルバルブ３は図示しないアクセルペダルに連動し、吸入空気量を調整するものである。さらにスロットルバルブ３の近くには、例えばポテンショメータを内蔵し、スロットルバルブ開度を検出するスロットルバルブ開度センサ１３が設けられている。１４はアイドルスイッチであり、スロットルバルブが全閉であることを検出する。

燃料噴射弁７は、吸気管５の各気筒ごとに設けられ、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）２１の信号に応じて開弁し、各気筒の吸気ポートへ加圧燃料を噴射する。燃料噴射弁７に関する噴射量制御に関しては後で説明を行う。排気管（排気通路）９には三元触媒を内蔵した触媒コンバータ８が取り付けられ、排気ガス中のＨＣ、ＮＯｘ、ＣＯの３成分を同時に浄化することができる。また、触媒コンバータ８の上流には空燃比センサ１０が設けられ、排気ガス中に含まれる酸素濃度から空燃比をリニアに検出することができる。

クランク角センサ１１は、エンジン６のクランク軸が一定回転するごとにパルス信号を出力する。カム角センサ１２は、エンジン６のカムシャフトが一定回転するごとにパルス信号を出力する。例えば、クランク角センサ１１はクランク回転角１０°ごとに回転角検出用のパルスを出力する。カム角センサ１２は各気筒ごとに異なる信号を出力するので、クランク角センサ１１の信号と組合わせて気筒を特定することができる。また、エンジン６のシリンダブロックのウォータージャケットにはエンジン冷却水温に応じた電圧信号を出力する水温センサ１５が設けられている。

一方、車室内にはＥＣＵ２１が設けられており、ＥＣＵ２１は入出力インターフェース１９、中央演算処理装置１６、ＲＯＭ１７、ＲＡＭ１８、駆動回路２０から構成されている。ＥＣＵ２１の入力側には上述以外にも各種センサやスイッチ類が接続されている。各種センサ出力はインターフェースを介しＡ／Ｄ変換してＥＣＵへ取り込まれる。また、出力側には噴射弁７以外にも図示しない点火コイルやＩＳＣバルブなどの各種アクチュエータに接続されており、各種センサやスイッチ類の検出情報に基づいて演算された結果を出力して、アクチュエータを制御することができる。

実施の形態１における燃料噴射制御について、図２を用いて説明する。図２は燃料噴射制御装置を示すブロック図である。ＥＣＵ２１は、エアフローセンサ２の出力をＡ／Ｄ変換して読み込み、クランク角センサ１１の信号区間における吸気量を積算して一吸気行程あたりの吸入空気量Ａ／Ｎ0を算出する。サージタンク内における応答遅れを模擬するため、吸入空気量Ａ／Ｎ0に１次フィルターをかけてシリンダへ入る吸入空気量Ａ／Ｎを演算する。こうして得られたＡ／Ｎに対して、理論空燃比となるように基本燃料噴射時間TBを算出する（基本燃料噴射量演算手段）。

次に、三元触媒の酸素吸蔵能力の活性過渡においては、三元触媒の酸素吸蔵能力の活性率に応じて目標Ａ／Ｆ：Aftgt（目標空燃比）を予め定められた理論空燃比設定AFbseとリーン空燃比設定AFleanに適時切換え（目標空燃比演算手段）、燃料補正量：cfbを算出する（燃料噴射量補正量演算手段）。加えて、加減速時における空気流量の変化に対し、水温センサ１５で検出されたエンジン冷却水温が低いほど大きく設定された水温補正を乗算した加減速補正量cadを演算する。さらに、その他各種の燃料補正量cetcを演算する。
このようにして得られた補正量を用いて、基本燃料噴射時間ＴＢを補正し有効燃料噴射時間Taを算出する（燃料噴射量演算手段）。さらに、燃料噴射弁７の開弁遅れ時間を補正する無効噴射時間TDを加算し、実燃料噴射パルス時間TIを算出した後、駆動回路２０を介して燃料噴射弁７を駆動する。

以上のように構成すれば、三元触媒の酸素吸蔵能力の活性過渡において、三元触媒の酸素吸蔵能力の活性率に応じて適時目標Ａ／Ｆ：AFtgtを切換えることで常に触媒内の酸素吸蔵量を適正とすることが可能となり、加減速補正量等による空燃比リッチが発生した場合においても触媒内を理論空燃比に保ち、触媒性能を最大に保つことができる。

以下、実施の形態１について、フローチャートを用いて詳細に説明する。図３は所定時間毎に実施される燃料噴射量補正量演算ルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップS101において、後述する酸素吸蔵能力活性率演算処理で、三元触媒の酸素吸蔵能力の活性率（oscr）を算出する。ステップS102でエンジン始動後所定回転速度を超えるまで始動モードと判定される始動モードフラグ（xzst）がセットされていれば、ステップS112でパラメータを初期化し、メインルーチンへリターンする。セットが解除されれば、ステップS103に進み、三元触媒の酸素吸蔵能力の活性率（oscr）が所定（doscr）以上となったかを判定し、以下の場合は、活性不十分である為、ステップS112でパラメータを初期化し、メインルーチンへリターンする。

一方、所定以上活性していると判断すると、ステップS104で三元触媒の酸素吸蔵能力が所定率増加したかを判断する為、ステップS101で算出した触媒の酸素吸蔵能力の活性率（oscr）とステップS107で記憶した前回値（oscr_old）の差が、所定（doscr）以上となったか否かを判定し、所定以上と判断した場合は、ステップS105でリーン化判定タイマ（tlean）をリセットする。一方、所定以下と判断した場合は、ステップS106でリーン化判定タイマ（tlean）にこのルーチン実行時の演算時間間隔Δｔを増加させる。

次に、ステップS108でリーン化判定タイマ（tlean）が所定時間（dtlean）以下であるかを判定し、所定時間以下の場合、ステップS109で目標Ａ／Ｆ（AFtgt）をリーン空燃比（AFlean）とし、触媒の酸素吸蔵能力が所定率増加後、所定時間（dtlean）、空燃比をリーンとする。所定時間以上経過したと判定した場合は、ステップS110に進み、目標Ａ／Ｆ（AFtgt）を理論空燃比近傍の設定である理論空燃比（AFbse）とする。最後に、ステップS111において基本燃料噴射時間TBに対する燃料補正量cfbを演算して、メインルーチンへリターンする。ここでAF0は理論空燃比、例えばAF0=14.5を設定している。

なお、図３の燃料噴射量補正量演算ルーチンは、酸素吸蔵能力の活性率が上昇し飽和に達すると、ステップS104は常に所定以下と判断され、ステップS106，S108を経て、ステップS110で目標空燃比は以後理論空燃比となり、エンジンの暖気状態に移行する。

次に、実施の形態１のステップS101における酸素吸蔵能力活性率演算処理について、図４に示したフローチャートを用いて詳細に説明する。まず、ステップS201で始動モードフラグ（xzst）がセットされていれば、ステップS203で後述する空気量の積算値（Σqa）を含めたパラメータを初期化し、燃料補正量演算ルーチンへリターンする。一方、セットが解除されれば、ステップS202に進みエアフローセンサ２からの出力信号に基づきＥＣＵ２１内で演算された空気流量qaを読み込む。空気流量qaは、回転数とブースト圧から算出してもよい。

その後ステップS204に進み、読み込んだ空気流量qaとこのルーチン実行時の演算時間間隔Δｔから空気量の積算値（Σqa）を算出する。次にステップS205では、図５に示すマップを基に空気量の積算値（Σqa）から三元触媒の酸素吸蔵能力の活性率（oscr）を算出し、燃料補正量演算ルーチンへリターンする。三元触媒（セリア）の活性は、図５に示すように空気量の積算値（Σqa）と相関があり、内燃機関の始動後の空気量の積算値に応じて三元触媒の酸素吸蔵能力の活性率が増加する。

このように、酸素吸蔵能力活性率検出手段は、吸入空気量の積算値から酸素吸蔵能力活性率を演算するものであり、酸素吸蔵能力の活性率と相関のある吸入空気量の積算値を用いるので、正確に三元触媒の酸素吸蔵能力の活性率を算出することができる。

図３と図４のフローチャートを実施した結果を図６に示す動作説明用のタイミングチャートを用いて説明する。点線で示した従来の制御では、理論空燃比近傍での空燃比制御であり酸素吸蔵量の増加が少なく、外乱によってリッチになった際は、三元触媒内に吸蔵された酸素が枯渇して三元触媒内のＡ／Ｆがリッチとなり、ＨＣ排出量が悪化する。一方、実施の形態1では、三元触媒の酸素吸蔵能力の所定活性率毎に所定期間（dtlean）で目標Ａ／Ｆ（AFtgt）をリーン空燃比（AFlean）に設定し、実Ａ／Ｆをリーンにすることで酸素供給量を増加させる。従って、三元触媒内の酸素吸蔵量を酸素吸蔵能力に応じた適切な量に制御することが可能となり、三元触媒内の酸素飽和によるＮＯｘ悪化を抑制しつつ、外乱が発生した場合でも三元触媒内に吸蔵された酸素が不足することがないので、ＨＣの悪化を抑制することができる。

このように、実施の形態１では、酸素吸蔵能力の所定活性率毎に所定期間、目標空燃比を理論空燃比よりリーンとし、三元触媒に適切な酸素量を供給できるので、ＮＯｘの悪化を抑制しつつ、加速等によるリッチが発生しても触媒作用を良好に引き出せ、ＨＣ悪化を抑制することができる。

実施の形態２．
実施の形態２でも、図１に示す内燃機関の構成及び図２に示す燃料噴射制御は同様であり、実施の形態１の図３に示すフローチャートを基に、酸素吸蔵能力の活性状態に応じて目標Ａ／Ｆ（AFtgt）をリーン空燃比（AFlean）にすることで、積極的に三元触媒内に酸素を供給し、外乱によるリッチが発生した場合においてもＨＣの悪化を抑制することができる。実施の形態１では、図３のステップS101で酸素吸蔵能力活性率演算を空気量の積算値（Σqa）から三元触媒の酸素吸蔵能力の活性率を算出したが、実施の形態２では実際に燃料噴射弁７から噴かれる燃料噴射量に相当する有効燃料噴射時間Taの積算値（ΣTa）を基に触媒の酸素吸蔵能力の活性率を算出する。

実施の形態２の酸素吸蔵能力活性率演算について、図７を用いて説明する。まず、ステップS401で始動モードフラグ（xzst）がセットされていれば、ステップS403で後述する有効燃料噴射時間Taの積算値（ΣTa）を含めたパラメータを初期化し、燃料補正量演算ルーチンへリターンする。一方、セットされていなければ、ステップS402に進みＥＣＵ２１内で演算された有効燃料噴射時間Taを読み込む。その後ステップS404に進み、読み込んだ有効燃料噴射時間Taとこのルーチン実行時の演算時間間隔Δｔから有効燃料噴射時間Taの積算値（ΣTa）を算出する。次にステップS405では、図８に示すマップを基に有効燃料噴射時間Taの積算値（ΣTa）から三元触媒の酸素吸蔵能力の活性率（oscr）を算出し、燃料補正量演算ルーチンへリターンする。三元触媒（セリア）の活性は、図８に示すように有効燃料噴射時間Taの積算値（ΣTa）と相関があり、内燃機関の始動後の有効燃料噴射時間の積算値に応じて触媒の酸素吸蔵能力の活性率が増加する。

このように、実施の形態２では、酸素吸蔵能力の活性率と相関のある燃料噴射量の積算値から酸素吸蔵能力を演算することで、酸素吸蔵能力の活性率を正確に算出できる。その結果、つまり、図３と図７のフローチャートを実施した結果、図６に示した実施の形態１と同様な動作と効果が得られる。

実施の形態３．
次に、実施の形態３について図９を参照しながら説明する。図９は燃料噴射量補正量演算ルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップS301において、前述した空気量の積算値（Σqa）あるいは有効燃料噴射時間Taの積算値（ΣTa）を用いた酸素吸蔵能力活性率演算処理で、三元触媒の酸素吸蔵能力の活性率（oscr）を算出する。次に、ステップS302で始動モードフラグ（xzst）がセットされていれば、ステップS303で後述する触媒酸素吸蔵能力の活性率の前回値（oscr_old）も含めたパラメータを初期化し、メインルーチンへリターンする。セットしていなければ、ステップS304で空燃比センサ１０で検出された空燃比（laf）を読込み、ステップS305で、ステップS301で求めた空気流量（qa）とステップS304で検出した空燃比（laf）から三元触媒への酸素供給量（os）を求める。この酸素供給量（os）は、次の式で求められる。

ＯＳ(n)[g]＝ＯＳ(n-1)[g] ＋ ΔＯＳ(n)[g]
ΔＯＳ(n)[g] ＝ ΔA/F(n) ÷ A/F0 × qa(n)[g/s]× O₂ × ΔＴ[s]
ΔA/F(n) :laf-A/F0
A/F0 :理論空燃比(例えば、14.5)
qa(n)[g/s]:空気流量
O₂ :空気中の酸素重量比(例えば、0.21)
ΔT :サンフ゜リンク゛周期

ΔA/F(n)は、空燃比（laf）の代わりに目標Ａ／Ｆ（AFtgt）から求めてもよい。
次に、ステップS306からステップS312で三元触媒の酸素吸蔵能力が所定率増加する毎に酸素吸蔵能力に応じた酸素を三元触媒に供給する。ステップS306では、三元触媒の酸素吸蔵能力が所定率増加したかを判断する為、三元触媒の酸素吸蔵能力の活性率（oscr）とステップS308で記憶した前回値（oscr_old）の差が、所定（doscr）以上となったか否かを判定し、所定以上と判断した場合は、ステップS307で図１０を基に触媒の酸素吸蔵能力の活性率（oscr）から目標酸素供給量（osctgt）を求める。

次にステップS309で、三元触媒への酸素供給量が目標酸素供給量の所定量以内になったかを判断する為、ステップS307で求めた触媒への酸素供給量（osc）が目標酸素供給量（osctgt）の所定偏差（dosc）以下となったかを判断し、所定偏差（dosc）以下となった場合は、触媒への酸素供給量が十分であるので、ステップS311で目標Ａ／Ｆ（AFtgt）を理論空燃比（AFbse）とする。一方、所定偏差（dosc）以上である場合は、三元触媒の酸素吸蔵能力に対する三元触媒への酸素供給量が少ないので、ステップS310で目標Ａ／Ｆ（AFtgt）をリーン空燃比（AFlean）とし、積極的に触媒へ酸素を供給する。最後にステップS312において基本燃料噴射時間TBに対する燃料補正量cfbを演算して、メインルーチンへリターンする。

なお、図９の燃料噴射量補正量演算ルーチンは、酸素吸蔵能力の活性率が上昇し飽和に達すると、ステップS306は常に所定以下と判断され、ステップS309で所定偏差以下となり、ステップS311で目標空燃比は以後理論空燃比となり、エンジンの暖気状態に移行する。

図９のフローチャートを実施した結果を、図１１の動作説明用のタイミングチャートを用いて説明する。触媒の酸素吸蔵能力の所定活性率（doscr）毎に目標酸素供給量（osctgt）を演算し、触媒への酸素供給量（osc）が目標酸素供給量（osctgt）の所定偏差（dosc）より少ない場合に、目標Ａ／Ｆ(AFtgt)をリーン空燃比（AFlean）とし、空気流量（qa）と空燃比（laf）から演算された酸素供給量（osc）が、触媒の酸素吸蔵能力の活性率（oscr）から算出された目標酸素供給量（osctgt）との所定偏差内（doscr）となるまでリーン化を続けることで、三元触媒の酸素吸蔵能力に応じた適切な余剰酸素量を三元触媒内に供給できるので、実施の形態１，２と同様の効果を得ることができる。

このように、実施の形態３は、酸素吸蔵能力の所定活性率毎に予め定められた酸素供給量になるまで、目標空燃比を理論空燃比よりリーンとし、、三元触媒の酸素吸蔵能力活性率に応じた酸素を供給することが可能となり、ＮＯｘの悪化を抑制しつつ、加速等によるリッチが発生しても触媒作用を良好に引き出せＨＣ悪化を抑制することができる。

この発明における内燃機関の制御装置を示す構成図である。この発明における燃料噴射制御装置を示すブロック図である。実施の形態１と実施の形態２に用いる燃料噴射量補正量演算ルーチンを示すフローチャートである。実施の形態１に用いる酸素吸蔵能力活性率演算ルーチンを示すフローチャートである。空気量の積算値と三元触媒の酸素吸蔵能力の活性率の関係を示す特性図である。実施の形態１と実施の形態２の動作を説明するタイミングチャートである。実施の形態２に用いる酸素吸蔵能力活性率演算ルーチンを示すフローチャートである。燃料噴射量の積算値と三元触媒の酸素吸蔵能力の活性率の関係を示す特性図である。

実施の形態３に用いる燃料噴射量補正量演算ルーチンを示すフローチャートである。触媒の酸素吸蔵能力の活性率と目標酸素供給量の関係を表した特性図である。実施の形態３の動作を説明するタイミングチャートである。従来制御での課題を表した図である。三元触媒上流の空燃比と触媒浄化率の関係を示す特性図である。三元触媒において、三元触媒上流の空燃比，酸素吸蔵量，三元触媒内空燃比のそれぞれの関係を示す特性図である。内燃機関の冷機始動後における三元触媒の貴金属活性率と酸素吸蔵能力活性率を表す特性図である。

符号の説明

１エアクリーナ２エアフローセンサ
３スロットルバルブ４サージタンク
５吸気管６エンジン本体
７燃料噴射弁８触媒コンバータ
９排気管１０空燃比センサ
１１クランク角センサ１２カム角センサ
１３スロットルバルブ開度センサ１４アイドルスイッチ
１５水温センサ１６中央演算処理装置
１７ＲＯＭ１８ＲＡＭ
１９入出力インターフェース２０駆動回路
２１エンジンコントロールユニット。

Claims

内燃機関の排気通路に設けられた三元触媒と、
基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段と、
前記三元触媒上流の空燃比が目標空燃比に一致するように前記基本燃料噴射量の補正量を演算する燃料噴射量補正量演算手段と、
前記基本燃料噴射量を前記基本燃料噴射量補正量に応じて補正した燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、
内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記吸入空気量を積算する吸入空気量積算手段と、
前記吸入空気量の積算値から前記三元触媒の酸素吸蔵能力の活性率を演算する酸素吸蔵能力活性率検出手段と、
前記酸素吸蔵能力活性率検出手段で求めた酸素吸蔵能力活性率の増加に応じて前記目標空燃比を設定する目標空燃比演算手段とを備え、前記三元触媒の酸素吸蔵能力の活性過渡において触媒性能を良好に引き出せるようにしたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
内燃機関の排気通路に設けられた三元触媒と、
基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段と、
前記三元触媒上流の空燃比が目標空燃比に一致するように前記基本燃料噴射量の補正量を演算する燃料噴射量補正量演算手段と、
前記基本燃料噴射量を前記基本燃料噴射量補正量に応じて補正した燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、
前記燃料噴射量を積算する燃料噴射量積算手段と、
前記燃料噴射量の積算値から前記三元触媒の酸素吸蔵能力の活性率を演算する酸素吸蔵能力活性率検出手段と、
前記酸素吸蔵能力活性率検出手段で求めた酸素吸蔵能力活性率の増加に応じて前記目標空燃比を設定する目標空燃比演算手段とを備え、前記三元触媒の酸素吸蔵能力の活性過渡において触媒性能を良好に引き出せるようにしたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記目標空燃比演算手段は、酸素吸蔵能力が所定活性率増加する毎に所定期間、目標空燃比を理論空燃比よりリーンにすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の制御装置。
前記三元触媒上流の空燃比と吸入空気量から前記三元触媒に与えられる酸素供給量を演算する酸素供給量演算手段を備え、
前記目標空燃比演算手段は、酸素吸蔵能力が所定活性率増加する毎に予め定められた酸素供給量になるまで目標空燃比を理論空燃比よりリーンにすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の制御装置。