JPH01257736A - 内燃機関の排気浄化システム - 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、内燃機関の三元触媒式排気浄化システムに関
し、特に、窒素酸化物（ＮＯｘ　）の低減を図った排気
浄化システムに関する。

〈従来の技術） 内燃機関の排気浄化システムとして、第７図に示すよう
に、機関２の排気通路３に装着され機関排気の酸素濃度
を検出する酸素センサ１と、該酸素センサ１によって検
出された排気中酸素濃度に基づいて機関２に供給される
混合気の空燃比と目標空燃比との偏差に応じたフィード
バック補正量を設定し、該フィードバック補正量に基づ
いて混合気の空燃比をフィードバック制御する制御手段
４と、機関２の排気通路３に装着され機関排気中の三成
分（Ｇｏ、ＨＣ，ＮＯｘ　）を浄化する三元触媒５と、
を含んで構成されたものが、従来より知られている。

ここで、従来の酸素センサ１は、セラミック基材の内外
表面の各一部に電極を形成すると共に、外表面に白金触
媒層を形成してなるセンサ部を有し、該センサ部の大気
に接触させた内表面側の電極と、機関排気に接触させた
外表面側の電極との間に発生する起電力により機関排気
の酸素濃度を検出するようにしたものである（特開昭５
８−２０４３６５号公報、実開昭５１−３１０５４号公
報等参照）。

そして、前記白金触媒層は、−酸化炭素ＣＯや炭化水素
ＨＣと酸素０□とのＣＯ＋Ｉ／２０□→ＣＯ□。

ＨＣ＋Ｏ□→Ｈ２０＋ＣＯ２なる酸化反応を促進し、濃
混合気で燃焼させた時にその部分に残存する低濃度の０
２をＣＯやＨＣと良好に反応させて０２濃度をゼロ近（
にし、セラミック基材の内外の０２濃度比を大きくして
、大きな起電力を発生させる。

一方、希薄混合気で燃焼させた時には、排気中に高濃度
の０２と低濃度のＣｏ、ＨＣがあるため、ＣＯ，ＨＣと
０２とが反応してもまだ０２が余り、セラミック基材内
外の０２濃度比は小さく殆ど電圧は発生しない。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来の排気浄化システムにお
いては、酸素センサ１が排気中酸素濃度を略適正に検出
できるものではあるが、ＮＯｘ対策としては何ら寄与す
るものではなかった。

即ち、酸素センサ１で検出すべき酸素０２の一部は空気
中のＮ２と反応してＮＯｘを形成するが、酸素センサ１
ばこのＮＯｘを検出する能力はない。

従って、酸素センサ１はＮＯｘ濃度とは無関係に排気中
の酸素濃度を検出し、本来検出すべき０２濃度より薄い
状態（燃料濃い状態）を検出してしまう。言い換えれば
、酸素センサ１がＮＯｘの影響を受けて誤制御してしま
うのである。

このため、システムは混合気を０□濃度の濃い（燃料の
薄い）ところで制御（リーン制ｗＪ）シてしまい、転化
率即ち、ＮＯｘが還元されてＮ２になる割合が低い制御
範囲となって、ＮＯｘの発生を抑えることができないと
いう問題点があった。

特に、ＮＯｘは高負荷時や高速走行時に多く発生するが
、この場合ＮＯｘのばらつきが大きくなり、良好なエミ
ッションが得られない。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、酸
素センサのリーン起電力がＮＯｘの増加に比例して上昇
することに着目し、このリーン起電力をＮＯｘの増加の
判定基準として、ＮＯｘの増加時に独特の空燃比制御を
実行してＮＯｘの発生を抑えることを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため、本発明の内燃機関の排気浄化システムは、第
１図に示すように、機関の排気通路に装着され機関排気
の酸素濃度を検出する酸素センサと、該酸素センサによ
って検出された排気中酸素濃度に基づいて機関に供給さ
れる混合気の空燃比と目標空燃比との偏差に応じたフィ
ードバック補正量を設定し、該フィードバック補正量に
基づいて混合気の空燃比をフィードバック制御する制御
手段と、機関の排気通路に装着され機関排気中の成分を
浄化する三元触媒と、を含んで構成される内燃機関の排
気浄化システムにおいて、前記酸素センサのリーン起電
力を基準値と比較するり−ン起電力比較手段と、該比較
手段から出力される信号に基づいてリーン起電力が基準
値以上の時に空燃比フィードバック制御におけるリッチ
時間割合を増大させる手段とを備えた構成とする。

く作用〉 酸素センサは、ＮＯｘが増加するとリーン起電力が上昇
する。この上昇の大きさもＮＯｘ発生量に比例する。

従って、排気中のＮＯｘ濃度が高い領域で、空燃比フィ
ードバック制御におけるリッチ時間割合を増大させると
、三元触媒におけるＮＯｘの転化率が充分に高い所が使
用され、良好なＮＯｘ低減機能を安定して確保できる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図において、機関１１の吸気通路１２には、吸入空
気流量Ｑを検出するエアフローメータ１３及びアクセル
ペダルと連動して吸入空気流量Ｑを制御する絞り弁１４
が設けられ、下流のマニホールド部には気筒毎に電磁式
の燃料噴射弁１５が設けられる。この燃料噴射弁１５は
、マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニッ
ト１６からの噴射パルス信号によって開弁駆動し、図示
しない燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレー
タにより所定圧力に制御された燃料を噴射供給する。更
に、機関１１の冷却ジャケット内の冷却水温度Ｔ８を検
出する水温センサ１７が設けられると共に、排気通路１
８内の排気酸素濃度を検出することによって吸入混合気
の空燃比を検出する酸素センサ１９が設けられ、更に、
下流側の排気中のＣｏ、ＨＣの酸化とＮＯｘの還元を行
って浄化する三元触媒２０が設けられる。又、図示しな
いディストリビュータには、クランク角センサ２１から
機関回転と同期して出力されるクランク単位角度信号を
一定時間カウントして、又は、クランク基準角度信号の
周期を計測して機関回転数が検出される。

次に、コントロールユニット１６による燃料噴射量演算
ルーチンを第３図に示したフローチャートに従って説明
する。

このルーチンは所定周期（例えば１０ｍ５）毎に行われ
る。

ステップ（図では１と記す）では、エアフローメータ１
３によって検出された吸入空気流量Ｑとクランク角セン
サ２１からの信号によって算出された機関回転数Ｎとに
基づき、単位回転当たりの吸入空気流量Ｑに相当する基
本燃料噴射量Ｔ９を次式により算出する。

Ｔｐ＝ＫｘＱ／Ｎ　（Ｋは定数） ステップ２では、水温センサ１７によって検出された冷
却水温度Ｔ８等に基づいて各種補正係数Ｃ０ＥＦを設定
する。

ステップ３では、酸素センサ１９からの信号に基づいて
設定されたフィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡを読み
取る。

ステップ４では、バッテリの電圧値に基づいて電圧補正
分子、を設定する。これはバッテリ電圧変動による燃料
噴射弁１５の噴射流量変化を補正するためのものである
。

ステップ５では、最終的な燃料噴射量Ｔ、を次式に従っ
て演算する。

’ｒ、＝’ｒｐＸＣＯＥＦＸＬＡＭＢＤＡ＋Ｔ。

ステップ６では、演算された燃料噴射量Ｔ、を出力用レ
ジスタにセットする。

これにより、予め定められた機関回転同期の燃料噴射タ
イミングになると、演算した燃料噴射量Ｔ、のパルス巾
を持つ駆動パルス信号が燃料噴射弁１５に与えられて燃
料噴射が行われる。

以上の構成の内燃機関において、本発明においでは、酸
素センサー９のリーン起電力を基準値と比較するリーン
起電力比較手段と、該比較手段から出力される信号に基
づいてリーン起電力が基準値以上の時に空燃比フィード
バック制御におけるリッチ時間割合を増大させる手段と
がコントロールユニット１６に装備されている。

ここで、前記酸素センサー９のリーン起電力はＮＯｘが
増加すると上昇する。この上昇の大きさはＮＯｘ量に比
例して上昇する。

第４図は酸素センサ−９取付位置におけるＮＯｘ量と酸
素センサー９のリーン起電力との関係を表すグラフで、
酸素センサ１９のリーン起電力はＮＯｘ量と比例して上
昇する。第５図は酸素センサ１９の制御波形を示してお
り、ＮＯｘ量が大きい時の制御波形はリーン起電力が上
昇した点線で示すものとなる。

一方、三元触媒２０反応後の排気エミッションは、三元
触媒２０の性能及び機関１１の性質によって異なるが、
第７図に示すグラフのように、リーン起電力が上昇する
と、確実にＮＯｘ量は増加する。

尚、このグラフから明らかなように、リーン起電力が例
えば２００ｍＶであれば、ＮＯｘ量が規制値以下に収ま
り問題はない。

従って、酸素センサ１９のリーン起電力が基準値（２０
０ｍＶ）以上の時に、フィードバック補正係数ＬＡＭＢ
ＤＡを増大させ°ζ、基準値に対する空燃比をリッチ側
にシフトする。これは、酸素センサ１９の基準値即ち、
スライスレベルをり−ン起電力２００ｍＶのところにず
らすことにより、酸素センサ１９の出力変化特性がリッ
チ側にシフトして基準値に対する空燃比がリッチ側にシ
フトしたことと同じである。

尚、酸素センサ１９の信号電圧とり一ン起電力２００ｍ
Ｖの比較判定は、信号電圧の５回の平均で行う。

以−ヒのようにすると、排気中のＮＯｘ濃度が高い領域
では空燃比フィードバック制御におけるリッチ時間割合
が増大し、三元触媒２０におけるＮＯｘの転化率が充分
に高い所が使用され、良好なＮＯｘ低減機能を安定して
確保できる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれは、酸素センサのリ
ーン起電力がＮＯｘの増加に比例して上昇することに着
目し、このリーン起電力をＮＯｘの増加の判定基準とし
て、リーン起電力が基準値以上の時に空燃比フィードバ
ック制御におけるリッチ時間割合を増大させる制御を行
うようにしたから、三元触媒におけるＮＯｘの転化率が
充分に高い所が使用され、良好なＮＯｘ低減機能を安定
して確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる内燃機関の排気浄化システムの
クレーム対応図、第２図は同上の内燃機関の排気浄化シ
ステムの一実施例を示すシステム図、第３図は燃料噴射
量制御ルーチンを示すフローチャート、第４図は酸素セ
ンサ取付位置でのＮＯｘ量と酸素センサのリーン起電力
との関係を表すり′ラフ、第５図は酸素センサの制御波
形を示す図、第６図はリーン起電力と三元触媒反応後の
エミッションとの関係を表すクラツ、第７図は従来の排
気浄化システムを示す概略図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関の排気通路に装着され機関排気の酸素濃度を検出す
   る酸素センサと、該酸素センサによって検出された排気
   中酸素濃度に基づいて機関に供給される混合気の空燃比
   と目標空燃比との偏差に応じたフィードバック補正量を
   設定し、該フィードバック補正量に基づいて混合気の空
   燃比をフィードバック制御する制御手段と、機関の排気
   通路に装着され機関排気中の成分を浄化する三元触媒と
   、を含んで構成される内燃機関の排気浄化システムにお
   いて、前記酸素センサのリーン起電力を基準値と比較す
   るリーン起電力比較手段と、該比較手段から出力される
   信号に基づいてリーン起電力が基準値以上の時に空燃比
   フィードバック制御におけるリッチ時間割合を増大させ
   る手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化
   システム。