JPH07151002A - 内燃機関の燃料制御装置 - Google Patents
内燃機関の燃料制御装置Info
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- JPH07151002A JPH07151002A JP5329780A JP32978093A JPH07151002A JP H07151002 A JPH07151002 A JP H07151002A JP 5329780 A JP5329780 A JP 5329780A JP 32978093 A JP32978093 A JP 32978093A JP H07151002 A JPH07151002 A JP H07151002A
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- F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 触媒コンバータの浄化率を最大にするように
空燃比制御を行なうことにより、触媒コンバータのいか
なる条件下においても排出ガスエミッション特性を向上
することができる内燃機関の燃料制御装置を提供する。 【構成】 燃料制御装置は、触媒コンバータの最大酸素
蓄積量OMAXを推定する処理3と、触媒コンバータの酸
素蓄積量O2STRを推定する処理6と、酸素利用率O2USE
Rを算出する処理7と、空燃比A/Fを強制振動(パー
タベーション)させる処理8を実行するように構成され
ている。特に、酸素利用率O2USERが最大になるように
空燃比制御を用いて酸素蓄積量O2STRを値「0」〜最大
酸素蓄積量OMAXの範囲でできるだけ大きな振幅で振動
させることにより触媒コンバータ14の浄化率を高める
ことができる。酸素利用率O2USERの値は、酸素蓄積量
O2STRが最大酸素蓄積量OMAXを越えるときあるいは値
「0」を下回るときに排気ガスが浄化されないので減算
される。
空燃比制御を行なうことにより、触媒コンバータのいか
なる条件下においても排出ガスエミッション特性を向上
することができる内燃機関の燃料制御装置を提供する。 【構成】 燃料制御装置は、触媒コンバータの最大酸素
蓄積量OMAXを推定する処理3と、触媒コンバータの酸
素蓄積量O2STRを推定する処理6と、酸素利用率O2USE
Rを算出する処理7と、空燃比A/Fを強制振動(パー
タベーション)させる処理8を実行するように構成され
ている。特に、酸素利用率O2USERが最大になるように
空燃比制御を用いて酸素蓄積量O2STRを値「0」〜最大
酸素蓄積量OMAXの範囲でできるだけ大きな振幅で振動
させることにより触媒コンバータ14の浄化率を高める
ことができる。酸素利用率O2USERの値は、酸素蓄積量
O2STRが最大酸素蓄積量OMAXを越えるときあるいは値
「0」を下回るときに排気ガスが浄化されないので減算
される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃料制御装
置に関し、特に内燃機関の排気系に配された触媒コンバ
ータの浄化率を向上するように空燃比を制御する内燃機
関の燃料制御装置に関する。
置に関し、特に内燃機関の排気系に配された触媒コンバ
ータの浄化率を向上するように空燃比を制御する内燃機
関の燃料制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、内燃機関の排気系に取り付け
られた酸素濃度センサあるいはリニア空燃比センサによ
って排気ガス中の酸素濃度を検出し、この検出した酸素
濃度に応じて内燃機関に供給される混合気の空燃比を目
標空燃比になるようにフィードバック制御することが知
られている。
られた酸素濃度センサあるいはリニア空燃比センサによ
って排気ガス中の酸素濃度を検出し、この検出した酸素
濃度に応じて内燃機関に供給される混合気の空燃比を目
標空燃比になるようにフィードバック制御することが知
られている。
【0003】最近では触媒コンバータの下流側に取り付
けられた酸素濃度センサの出力により目標空燃比や酸素
濃度センサの反転ディレイ時間などを調節することによ
って、触媒コンバータの上流側に取り付けられた酸素濃
度センサの出力に応じた制御量の微調整を行ない、空燃
比制御を安定化し、ひいては排気ガスエミッション特性
の向上を図っているものが実施され始めている。
けられた酸素濃度センサの出力により目標空燃比や酸素
濃度センサの反転ディレイ時間などを調節することによ
って、触媒コンバータの上流側に取り付けられた酸素濃
度センサの出力に応じた制御量の微調整を行ない、空燃
比制御を安定化し、ひいては排気ガスエミッション特性
の向上を図っているものが実施され始めている。
【0004】また、特開平2−11841号公報には、
内燃機関に供給される混合気の空燃比を強制振動させる
ことにより触媒コンバータの浄化率を高めることが示さ
れている。さらに、特開平4−131762号公報には
触媒コンバータの下流側に取り付けられた酸素濃度セン
サによって検出された空燃比と、触媒コンバータをモデ
ル化したシミュレーションにより得られる酸素蓄積量か
ら計算された空燃比とが大きく違っているときには触媒
コンバータが劣化したと判断することが示されている。
内燃機関に供給される混合気の空燃比を強制振動させる
ことにより触媒コンバータの浄化率を高めることが示さ
れている。さらに、特開平4−131762号公報には
触媒コンバータの下流側に取り付けられた酸素濃度セン
サによって検出された空燃比と、触媒コンバータをモデ
ル化したシミュレーションにより得られる酸素蓄積量か
ら計算された空燃比とが大きく違っているときには触媒
コンバータが劣化したと判断することが示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以下に
掲げる点においてより一層の改善が望まれている。すな
わち、従来の空燃比のフィードバック制御では一定の目
標空燃比になるように空燃比を制御しているだけで、排
出ガスを浄化する触媒コンバータの浄化率を最大限に高
めるように空燃比制御しているわけではなかった。ま
た、触媒コンバータの浄化率はその温度や劣化状態に応
じて大きく左右されるけれどもそれらのパラメータを検
出あるいは推定して空燃比制御に利用していなかったた
めに、触媒コンバータの浄化率をそれぞれの運転状態に
おいて最大限に利用できなかった。さらに、触媒コンバ
ータの浄化率は排気ガスの空燃比が同じ値であってもそ
の振幅や周期によって変化することが明らかになってお
り、これは触媒コンバータ内の酸素蓄積量に大きく依存
していると考えられるが、これを検出あるいは推定して
制御に反映することは未だ考えられていなかった。
掲げる点においてより一層の改善が望まれている。すな
わち、従来の空燃比のフィードバック制御では一定の目
標空燃比になるように空燃比を制御しているだけで、排
出ガスを浄化する触媒コンバータの浄化率を最大限に高
めるように空燃比制御しているわけではなかった。ま
た、触媒コンバータの浄化率はその温度や劣化状態に応
じて大きく左右されるけれどもそれらのパラメータを検
出あるいは推定して空燃比制御に利用していなかったた
めに、触媒コンバータの浄化率をそれぞれの運転状態に
おいて最大限に利用できなかった。さらに、触媒コンバ
ータの浄化率は排気ガスの空燃比が同じ値であってもそ
の振幅や周期によって変化することが明らかになってお
り、これは触媒コンバータ内の酸素蓄積量に大きく依存
していると考えられるが、これを検出あるいは推定して
制御に反映することは未だ考えられていなかった。
【0006】そこで、本発明は触媒コンバータの浄化率
を最大にするように空燃比制御を行なうことにより、触
媒コンバータのいかなる条件下においても排出ガスエミ
ッション特性を向上することができる内燃機関の燃料制
御装置を提供することを目的とする。
を最大にするように空燃比制御を行なうことにより、触
媒コンバータのいかなる条件下においても排出ガスエミ
ッション特性を向上することができる内燃機関の燃料制
御装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の内燃機関の燃料制御装置は内燃機関の排気
系に配された触媒コンバータに蓄積されている酸素の蓄
積量を推定する酸素蓄積量推定手段と、この酸素蓄積量
推定手段によって推定された前記酸素の蓄積量に基づい
て前記触媒コンバータの浄化率に相関する物理量を演算
する物理量演算手段と、この物理量演算手段によって演
算された前記物理量に基づいて内燃機関に供給される混
合気の空燃比を制御する空燃比制御手段とを備える。
に、本発明の内燃機関の燃料制御装置は内燃機関の排気
系に配された触媒コンバータに蓄積されている酸素の蓄
積量を推定する酸素蓄積量推定手段と、この酸素蓄積量
推定手段によって推定された前記酸素の蓄積量に基づい
て前記触媒コンバータの浄化率に相関する物理量を演算
する物理量演算手段と、この物理量演算手段によって演
算された前記物理量に基づいて内燃機関に供給される混
合気の空燃比を制御する空燃比制御手段とを備える。
【0008】
【作用】本発明の内燃機関の燃料制御装置は、酸素蓄積
量推定手段により触媒コンバータに蓄積されている酸素
の蓄積量を推定し、この酸素蓄積量推定手段によって推
定された前記酸素の蓄積量に基づいて物理量演算手段に
より前記触媒コンバータの浄化率に相関する物理量を演
算し、この物理量演算手段によって演算された前記物理
量に基づいて空燃比制御手段により内燃機関に供給され
る混合気の空燃比を制御する。
量推定手段により触媒コンバータに蓄積されている酸素
の蓄積量を推定し、この酸素蓄積量推定手段によって推
定された前記酸素の蓄積量に基づいて物理量演算手段に
より前記触媒コンバータの浄化率に相関する物理量を演
算し、この物理量演算手段によって演算された前記物理
量に基づいて空燃比制御手段により内燃機関に供給され
る混合気の空燃比を制御する。
【0009】
【実施例】以下、本発明の内燃機関の燃料制御装置の実
施例を図面に基づいてを説明する。
施例を図面に基づいてを説明する。
【0010】図1は、本実施例の燃料制御装置を装備し
た内燃機関(以下単に「エンジン」という)の全体構成
図であり、例えば4気筒のエンジン1の吸気管2の途中
にはスロットル弁3が設けられている。スロットル弁3
にはスロットル弁開度(θTH)センサ4が連結されて
おり、当該スロットル弁3の開度に応じた電気信号を出
力して電子コントロールユニット(以下「ECU」とい
う)5に供給する。
た内燃機関(以下単に「エンジン」という)の全体構成
図であり、例えば4気筒のエンジン1の吸気管2の途中
にはスロットル弁3が設けられている。スロットル弁3
にはスロットル弁開度(θTH)センサ4が連結されて
おり、当該スロットル弁3の開度に応じた電気信号を出
力して電子コントロールユニット(以下「ECU」とい
う)5に供給する。
【0011】燃料噴射弁6はエンジン1とスロットル弁
3との間且つ吸気管2の図示しない吸気弁の少し上流側
に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃
料ポンプに接続されていると共にECU5に電気的に接
続されて当該ECU5からの信号により燃料噴射時間
(開弁時間)が制御される。
3との間且つ吸気管2の図示しない吸気弁の少し上流側
に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃
料ポンプに接続されていると共にECU5に電気的に接
続されて当該ECU5からの信号により燃料噴射時間
(開弁時間)が制御される。
【0012】一方、スロットル弁3の直ぐ下流には吸気
管内絶対圧(PBA)センサ7が設けられており、この絶
対圧センサ7により電気信号に変換された絶対圧信号は
前記ECU5に供給される。また、その下流には吸気温
(TA)センサ8が取付けられており、吸気温TAを検
出して対応する電気信号を出力してECU5に供給す
る。
管内絶対圧(PBA)センサ7が設けられており、この絶
対圧センサ7により電気信号に変換された絶対圧信号は
前記ECU5に供給される。また、その下流には吸気温
(TA)センサ8が取付けられており、吸気温TAを検
出して対応する電気信号を出力してECU5に供給す
る。
【0013】エンジン1の本体に装着されたエンジン水
温(Tw)センサ9はサーミスタ等から成り、エンジン
水温(冷却水温)Twを検出して対応する温度信号を出
力してECU5に供給する。エンジン回転数(NE)セ
ンサ10及び気筒判別(CYL)センサ11はエンジン
1の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲に取付け
られている。エンジン回転数センサ10はエンジン1の
クランク軸の180度回転毎に所定のクランク角度位置
でパルス(以下「TDC信号パルス」という)を出力
し、気筒判別センサ11は特定の気筒の所定のクランク
角度位置で信号パルスを出力するものであり、これらの
各信号パルスはECU5に供給される。
温(Tw)センサ9はサーミスタ等から成り、エンジン
水温(冷却水温)Twを検出して対応する温度信号を出
力してECU5に供給する。エンジン回転数(NE)セ
ンサ10及び気筒判別(CYL)センサ11はエンジン
1の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲に取付け
られている。エンジン回転数センサ10はエンジン1の
クランク軸の180度回転毎に所定のクランク角度位置
でパルス(以下「TDC信号パルス」という)を出力
し、気筒判別センサ11は特定の気筒の所定のクランク
角度位置で信号パルスを出力するものであり、これらの
各信号パルスはECU5に供給される。
【0014】触媒コンバータ(三元触媒)14はエンジ
ン1の排気管13に配置されており、排気ガス中のH
C,CO,NOx等の成分の浄化を行う。排気管13の
触媒コンバータ14の上流側及び下流側には、それぞれ
空燃比センサとしての酸素濃度センサ15,16(以下
それぞれ「上流側O2センサ15」、「下流側O2セン
サ16」という)が装着されており、これらのO2セン
サ15,16は排気ガス中の酸素濃度を検出し、その検
出値に応じた電気信号を出力しECU5に供給する。さ
らに触媒コンバータ14にはその温度TCATを検出する
触媒温度センサ17が装着されており、その検出信号が
ECU5に供給される。
ン1の排気管13に配置されており、排気ガス中のH
C,CO,NOx等の成分の浄化を行う。排気管13の
触媒コンバータ14の上流側及び下流側には、それぞれ
空燃比センサとしての酸素濃度センサ15,16(以下
それぞれ「上流側O2センサ15」、「下流側O2セン
サ16」という)が装着されており、これらのO2セン
サ15,16は排気ガス中の酸素濃度を検出し、その検
出値に応じた電気信号を出力しECU5に供給する。さ
らに触媒コンバータ14にはその温度TCATを検出する
触媒温度センサ17が装着されており、その検出信号が
ECU5に供給される。
【0015】ECU5には更に、大気圧PAを検出する
大気圧センサ31及びエンジン1が搭載された車両の車
速VHを検出する車速センサ32が接続されており、こ
れらのセンサの検出信号がECU5に供給される。
大気圧センサ31及びエンジン1が搭載された車両の車
速VHを検出する車速センサ32が接続されており、こ
れらのセンサの検出信号がECU5に供給される。
【0016】ECU5は各種センサからの入力信号波形
を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ
信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入
力回路5a、中央演算処理回路(以下「CPU」とい
う)5b、CPU5bで実行される各種演算プログラム
及び演算結果等を記憶する記憶手段5c、前記燃料噴射
弁6及び電磁弁22に駆動信号を供給する出力回路5d
等から構成される。
を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ
信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入
力回路5a、中央演算処理回路(以下「CPU」とい
う)5b、CPU5bで実行される各種演算プログラム
及び演算結果等を記憶する記憶手段5c、前記燃料噴射
弁6及び電磁弁22に駆動信号を供給する出力回路5d
等から構成される。
【0017】CPU5bは上述の各種エンジンパラメー
タ信号に基づいて、排気ガス中の酸素濃度に応じて空燃
比を制御するフィードバック制御運転領域やオープンル
ープ制御運転領域等の種々のエンジン運転状態を判別す
るとともに、エンジン運転状態に応じ、前記TDC信号
パルスに同期して燃料噴射弁6により噴射される燃料噴
射量Toutを演算する。
タ信号に基づいて、排気ガス中の酸素濃度に応じて空燃
比を制御するフィードバック制御運転領域やオープンル
ープ制御運転領域等の種々のエンジン運転状態を判別す
るとともに、エンジン運転状態に応じ、前記TDC信号
パルスに同期して燃料噴射弁6により噴射される燃料噴
射量Toutを演算する。
【0018】CPU5bは燃料噴射弁6の駆動信号を出
力回路5dを介して出力するとともに、触媒コンバータ
14の劣化判定を行う。
力回路5dを介して出力するとともに、触媒コンバータ
14の劣化判定を行う。
【0019】[第1実施例の全体の制御処理]図2は本
実施例の燃料制御装置における全体の制御処理の概略を
示すブロック図である。燃料制御装置は、触媒温度TCA
Tを推定する処理(処理1)と、触媒の劣化を推定する
処理(処理2)と、触媒コンバータ14の最大酸素蓄積
量O2MAXを推定する処理(処理3)と、最大酸素蓄
積量O2MAXを修正する処理(処理4)と、触媒コン
バータ14の上流側の空燃比A/Fを推定する処理(処
理5)と、触媒コンバータ14に蓄積されている酸素蓄
積量O2STRを推定する処理(処理6)と、触媒コンバー
タ14の酸素利用率O2USERを算出する処理(処理7)
と、エンジン1に供給される混合気の空燃比A/Fを強
制的に振動(パータベーション)させることにより該空
燃比A/Fを制御する処理(処理8)とシリンダの基本
要求燃料量Tcyl0を演算する処理(処理9)と、空
燃比補正係数KO2を演算する処理(処理10)と、後
述する付着制御に基づいて噴射燃料量TOUTを算出する
処理(処理11)を行なうものであり、特に、触媒コン
バータ14の酸素利用率O2USERが最大になるように空
燃比A/Fを強制的に振動させることにより触媒コンバ
ータ14の浄化率を最大限に高めることに特徴を有す
る。
実施例の燃料制御装置における全体の制御処理の概略を
示すブロック図である。燃料制御装置は、触媒温度TCA
Tを推定する処理(処理1)と、触媒の劣化を推定する
処理(処理2)と、触媒コンバータ14の最大酸素蓄積
量O2MAXを推定する処理(処理3)と、最大酸素蓄
積量O2MAXを修正する処理(処理4)と、触媒コン
バータ14の上流側の空燃比A/Fを推定する処理(処
理5)と、触媒コンバータ14に蓄積されている酸素蓄
積量O2STRを推定する処理(処理6)と、触媒コンバー
タ14の酸素利用率O2USERを算出する処理(処理7)
と、エンジン1に供給される混合気の空燃比A/Fを強
制的に振動(パータベーション)させることにより該空
燃比A/Fを制御する処理(処理8)とシリンダの基本
要求燃料量Tcyl0を演算する処理(処理9)と、空
燃比補正係数KO2を演算する処理(処理10)と、後
述する付着制御に基づいて噴射燃料量TOUTを算出する
処理(処理11)を行なうものであり、特に、触媒コン
バータ14の酸素利用率O2USERが最大になるように空
燃比A/Fを強制的に振動させることにより触媒コンバ
ータ14の浄化率を最大限に高めることに特徴を有す
る。
【0020】触媒コンバータ14の最大酸素蓄積量O2
MAXを推定する処理(処理3)では、触媒温度TCA
T、触媒の劣化および触媒の容量(体積)により触媒コ
ンバータ14の最大酸素蓄積量O2MAXが算出され
る。触媒温度TCAT、触媒の劣化および触媒の容量のう
ち触媒温度TCATは触媒温度センサ17により直接に検
出しても良いし、後述するように触媒温度TCATを推定
する処理により算出してもよい。また、触媒の劣化は後
述する触媒劣化を推定する処理により算出してもよい。
さらに、触媒の容量は触媒の大きさにより決まる固定値
なのであらかじめ記憶手段5cに記憶しておくことがで
きる。算出された最大酸素蓄積量O2MAXは酸素蓄積
量O2STRを算出する際にリミットとして作用する他に、
最大酸素蓄積量O2MAXを越えるときは排気ガスを浄
化できないので酸素利用率O2USERの値を減算すること
にも使われる。
MAXを推定する処理(処理3)では、触媒温度TCA
T、触媒の劣化および触媒の容量(体積)により触媒コ
ンバータ14の最大酸素蓄積量O2MAXが算出され
る。触媒温度TCAT、触媒の劣化および触媒の容量のう
ち触媒温度TCATは触媒温度センサ17により直接に検
出しても良いし、後述するように触媒温度TCATを推定
する処理により算出してもよい。また、触媒の劣化は後
述する触媒劣化を推定する処理により算出してもよい。
さらに、触媒の容量は触媒の大きさにより決まる固定値
なのであらかじめ記憶手段5cに記憶しておくことがで
きる。算出された最大酸素蓄積量O2MAXは酸素蓄積
量O2STRを算出する際にリミットとして作用する他に、
最大酸素蓄積量O2MAXを越えるときは排気ガスを浄
化できないので酸素利用率O2USERの値を減算すること
にも使われる。
【0021】空燃比A/Fを推定する処理(処理5)で
は、空燃比A/Fはリニア空燃比センサで直接に空燃比
A/Fを検出してもよいが、本処理5ではリニア空燃比
センサを用いずにO2センサ15の出力を用いて空燃比
補正係数KO2を算出し、算出された空燃比補正係数K
O2の中心値からのずれ量により空燃比A/Fを算出す
る。また、上流側のO2センサ15による空燃比フィー
ドバック制御に用いる空燃比補正係数KO2を、下流側
のO2センサ16の出力により補正することによって空
燃比補正係数KO2の中心値からのずれをなくすことが
できる。
は、空燃比A/Fはリニア空燃比センサで直接に空燃比
A/Fを検出してもよいが、本処理5ではリニア空燃比
センサを用いずにO2センサ15の出力を用いて空燃比
補正係数KO2を算出し、算出された空燃比補正係数K
O2の中心値からのずれ量により空燃比A/Fを算出す
る。また、上流側のO2センサ15による空燃比フィー
ドバック制御に用いる空燃比補正係数KO2を、下流側
のO2センサ16の出力により補正することによって空
燃比補正係数KO2の中心値からのずれをなくすことが
できる。
【0022】触媒コンバータ14の酸素蓄積量O2STRを
推定する処理(処理6)では、空燃比A/Fがリーン側
であれば触媒コンバータ14は酸素分子O2を吸着しリ
ッチ側であれば酸素分子O2を放出するので、空燃比A
/Fおよび排気量により触媒コンバータ14に酸素分子
O2が吸着、放出される度合いを計算して酸素蓄積量O2
STRを算出する。算出された酸素蓄積量O2STRは主に触
媒コンバータ14の容量で決定される最大酸素蓄積量O
2MAXによってリミット処理される。また、酸素蓄積
量O2STRが負の値になるときも値「0」をもってリミッ
ト処理される。
推定する処理(処理6)では、空燃比A/Fがリーン側
であれば触媒コンバータ14は酸素分子O2を吸着しリ
ッチ側であれば酸素分子O2を放出するので、空燃比A
/Fおよび排気量により触媒コンバータ14に酸素分子
O2が吸着、放出される度合いを計算して酸素蓄積量O2
STRを算出する。算出された酸素蓄積量O2STRは主に触
媒コンバータ14の容量で決定される最大酸素蓄積量O
2MAXによってリミット処理される。また、酸素蓄積
量O2STRが負の値になるときも値「0」をもってリミッ
ト処理される。
【0023】酸素利用率O2USERを算出する処理(処理
7)では、浄化率に相当する物理量である酸素利用率O
2USERが演算される。酸素利用率O2USERの値が大きい
程、触媒コンバータ14の浄化率は高いが、酸素蓄積量
O2STRが最大酸素蓄積量O2MAXを越えるときあるい
は値「0」を下回るときは排気ガスが浄化されないの
で、この範囲で酸素利用率O2USERは減算される。
7)では、浄化率に相当する物理量である酸素利用率O
2USERが演算される。酸素利用率O2USERの値が大きい
程、触媒コンバータ14の浄化率は高いが、酸素蓄積量
O2STRが最大酸素蓄積量O2MAXを越えるときあるい
は値「0」を下回るときは排気ガスが浄化されないの
で、この範囲で酸素利用率O2USERは減算される。
【0024】空燃比A/Fのパータベーション処理
(8)では、触媒コンバータ14に蓄積されている酸素
蓄積量O2STRを値「0」〜最大酸素蓄積量O2MAXに
近い範囲でできるだけ大きな振幅で振動させ、しかもそ
の振動の周期を短くすることにより触媒の持つ酸素蓄積
能力を最大限に利用し、触媒コンバータ14の浄化率を
高めるように空燃比A/Fを制御する。
(8)では、触媒コンバータ14に蓄積されている酸素
蓄積量O2STRを値「0」〜最大酸素蓄積量O2MAXに
近い範囲でできるだけ大きな振幅で振動させ、しかもそ
の振動の周期を短くすることにより触媒の持つ酸素蓄積
能力を最大限に利用し、触媒コンバータ14の浄化率を
高めるように空燃比A/Fを制御する。
【0025】以下に各処理1〜7の内容を詳細に説明す
る。
る。
【0026】[触媒温度TCATの推定(処理1)]図3
は触媒温度TCATの推定ルーチンを示すフローチャート
である。本ルーチンでは、まず始動時であるかどうかを
判別し(ステップS210)、始動時であればTAセン
サ8により検出された吸気温TAを触媒温度TCATの初
期値として設定して(ステップS220)本ルーチンを
終了する。始動時でないときは触媒温度TCATと目標の
推定触媒温度TCATOBJとの差△TCATが値「0」より大
きいかどうかを判別する(ステップS230)。始動後
の触媒温度TCATは上昇していくのが通常であるが、目
標の推定触媒温度TCATOBJより大きくなったときには図
4に示すTOUTSUM/α1テーブルを検索して積算値TOUTS
UMに基づく触媒温度を下げるための係数α1を検索し
(ステップS240)、目標の推定触媒温度TCATOBJよ
り小さいときにはTOUTSUM/α2テーブルを検索して積算
値TOUTSUMに基づく触媒温度を上げるための係数α2を
検索する(ステップS250)。ここで、TOUTSUMは単
位時間当たりの燃料噴射時間TOUTの積算値であり、TO
UTが大きいほど燃焼エネルギーが大きくなるので触媒温
度TCATも上がることになり、従って、α1、α2は噴射
量の単位時間当たりの平均値であり、図4のテーブルに
よれば、係数α1は積算値TOUTSUMの増加に伴い減少す
る値をとり、係数α2は積算値TOUTSUMの増加に伴い増
加する値をとる。
は触媒温度TCATの推定ルーチンを示すフローチャート
である。本ルーチンでは、まず始動時であるかどうかを
判別し(ステップS210)、始動時であればTAセン
サ8により検出された吸気温TAを触媒温度TCATの初
期値として設定して(ステップS220)本ルーチンを
終了する。始動時でないときは触媒温度TCATと目標の
推定触媒温度TCATOBJとの差△TCATが値「0」より大
きいかどうかを判別する(ステップS230)。始動後
の触媒温度TCATは上昇していくのが通常であるが、目
標の推定触媒温度TCATOBJより大きくなったときには図
4に示すTOUTSUM/α1テーブルを検索して積算値TOUTS
UMに基づく触媒温度を下げるための係数α1を検索し
(ステップS240)、目標の推定触媒温度TCATOBJよ
り小さいときにはTOUTSUM/α2テーブルを検索して積算
値TOUTSUMに基づく触媒温度を上げるための係数α2を
検索する(ステップS250)。ここで、TOUTSUMは単
位時間当たりの燃料噴射時間TOUTの積算値であり、TO
UTが大きいほど燃焼エネルギーが大きくなるので触媒温
度TCATも上がることになり、従って、α1、α2は噴射
量の単位時間当たりの平均値であり、図4のテーブルに
よれば、係数α1は積算値TOUTSUMの増加に伴い減少す
る値をとり、係数α2は積算値TOUTSUMの増加に伴い増
加する値をとる。
【0027】つぎに、目標の推定触媒温度TCATOBJの基
本値TCATOBJ0を吸気管内絶対圧力PBAおよびエンジン
回転数NEにより図示しないマップを用いて決定する
(ステップS260)。また、図5に示すKTATCATテー
ブルを検索して吸気温TAによって基本値TCATOBJ0の
補正係数KTATCATを決定する(ステップS270)。図
5のKTATCATテーブルによれば、吸気温TAが低いと外
気により触媒コンバータ14が冷やされるので補正係数
KTATCATの値も小さくしてある。また、外気による触媒
コンバータ14の冷却は車速Vによって違いを生ずるの
で、車速Vに応じて補正係数KTATCATの値を変更する。
本値TCATOBJ0を吸気管内絶対圧力PBAおよびエンジン
回転数NEにより図示しないマップを用いて決定する
(ステップS260)。また、図5に示すKTATCATテー
ブルを検索して吸気温TAによって基本値TCATOBJ0の
補正係数KTATCATを決定する(ステップS270)。図
5のKTATCATテーブルによれば、吸気温TAが低いと外
気により触媒コンバータ14が冷やされるので補正係数
KTATCATの値も小さくしてある。また、外気による触媒
コンバータ14の冷却は車速Vによって違いを生ずるの
で、車速Vに応じて補正係数KTATCATの値を変更する。
【0028】つぎに、基本値TCATOBJ0に検索した補正
係数KTATCATを乗算して外気によって冷却される触媒コ
ンバータ14の温度の補正を行ない、目標推定触媒温度
TCATOBJを設定し(ステップS280)、この目標推定
触媒温度TCATOBJを用いて、触媒温度TCAT(n)を数式1
により算出する(ステップS290)。
係数KTATCATを乗算して外気によって冷却される触媒コ
ンバータ14の温度の補正を行ない、目標推定触媒温度
TCATOBJを設定し(ステップS280)、この目標推定
触媒温度TCATOBJを用いて、触媒温度TCAT(n)を数式1
により算出する(ステップS290)。
【0029】
【数1】 TCAT(n) = α × TCAT(n-1) + (1−α)×TCATOBJ ここで、αにはステップS240におけるα1の値、ま
たはステップ250におけるα2の値が代入される。ま
た、TCAT(n-1)は前回本ルーチンを実行したときに算出
された値である。触媒温度TCATが算出されると本ルー
チンを終了する。
たはステップ250におけるα2の値が代入される。ま
た、TCAT(n-1)は前回本ルーチンを実行したときに算出
された値である。触媒温度TCATが算出されると本ルー
チンを終了する。
【0030】[触媒劣化の推定(処理2)]つぎに、触
媒コンバータ14の性能劣化を推定する。性能劣化の判
定手法を図6〜図9を参照して説明する。この触媒劣化
判定は、図8に示すように下流側O2センサ16の出力
RVO2のみに基づいて補正係数KO2を算出するフィ
ードバック制御実行中に、KO2値を減少方向にスキッ
プさせるためのスペシャルP項PLSPが発生してから
下流側O2センサ出力RVO2が反転するまでの時間T
L及びKO2値を増加方向にスキップさせるためのスペ
シャルP項PRSPが発生してから下流側O2センサ出
力RVO2が反転するまでの時間TRを計測し、これら
の時間TL,TRに基づいて行われる。図6は、この判
定を行うプログラムのフローチャートであり、同図のス
テップS21では劣化判定を行うべき前条件が成立して
いるか否かを判別する。この判別は図7のプログラムに
より行う。
媒コンバータ14の性能劣化を推定する。性能劣化の判
定手法を図6〜図9を参照して説明する。この触媒劣化
判定は、図8に示すように下流側O2センサ16の出力
RVO2のみに基づいて補正係数KO2を算出するフィ
ードバック制御実行中に、KO2値を減少方向にスキッ
プさせるためのスペシャルP項PLSPが発生してから
下流側O2センサ出力RVO2が反転するまでの時間T
L及びKO2値を増加方向にスキップさせるためのスペ
シャルP項PRSPが発生してから下流側O2センサ出
力RVO2が反転するまでの時間TRを計測し、これら
の時間TL,TRに基づいて行われる。図6は、この判
定を行うプログラムのフローチャートであり、同図のス
テップS21では劣化判定を行うべき前条件が成立して
いるか否かを判別する。この判別は図7のプログラムに
より行う。
【0031】図7のステップS41では、吸気温TA、
エンジン水温Tw、エンジン回転数NE、吸気管内絶対
圧PBA、車速VH及び触媒温度TCATが所定上下限値の
範囲内にあるか否かを判別する。ここで、それぞれの上
下限値は、例えば以下のように設定する。吸気温TAの
上限値TACATCHKHは100℃、下限値TACATCHKLは6
0℃とし、エンジン水温Twの上限値TWCATCHKHは1
00℃、下限値TwCATCHKLは60℃とし、エンジン回
転数NEの上限値NECATCHKHは3200rpm、下限値
NECATCHKLは2800rpmとし、吸気管内絶対圧PBA
の上限値PBACATCHKHは510mmHg、下限値PBACAT
CHKLは410mmHgとし、車速VHの上限値VHCATC
HKHは80km/h、下限値VHCATCHKLは32km/h
とし、触媒温度TCATの上限値TCATCHKHは800℃、下
限値は400℃とする。
エンジン水温Tw、エンジン回転数NE、吸気管内絶対
圧PBA、車速VH及び触媒温度TCATが所定上下限値の
範囲内にあるか否かを判別する。ここで、それぞれの上
下限値は、例えば以下のように設定する。吸気温TAの
上限値TACATCHKHは100℃、下限値TACATCHKLは6
0℃とし、エンジン水温Twの上限値TWCATCHKHは1
00℃、下限値TwCATCHKLは60℃とし、エンジン回
転数NEの上限値NECATCHKHは3200rpm、下限値
NECATCHKLは2800rpmとし、吸気管内絶対圧PBA
の上限値PBACATCHKHは510mmHg、下限値PBACAT
CHKLは410mmHgとし、車速VHの上限値VHCATC
HKHは80km/h、下限値VHCATCHKLは32km/h
とし、触媒温度TCATの上限値TCATCHKHは800℃、下
限値は400℃とする。
【0032】続くステップS43では車速VHが略一定
か否か、具体的には車速VHの変動が0.8km/se
c以下の状態が所定時間(例えば2秒)継続したか否か
を判別し、ステップS44ではモニタ前条件判断開始前
の所定時間(例えば10秒)の間O2センサ15,16
の出力に基づく空燃比フィードバック制御を行っていた
か否かを判別する。そして、上記ステップS41〜ステ
ップS44の答がすべて肯定(YES)のときには、そ
の状態が所定時間(例えば2秒)継続したか否かを判別
し(ステップS45)、継続したときモニタ許可(前条
件成立)とする(ステップS46)。一方、ステップS
41〜ステップS45のいずれかの答が否定(NO)の
ときには、モニタ不許可(前条件不成立)とする(ステ
ップS47)。
か否か、具体的には車速VHの変動が0.8km/se
c以下の状態が所定時間(例えば2秒)継続したか否か
を判別し、ステップS44ではモニタ前条件判断開始前
の所定時間(例えば10秒)の間O2センサ15,16
の出力に基づく空燃比フィードバック制御を行っていた
か否かを判別する。そして、上記ステップS41〜ステ
ップS44の答がすべて肯定(YES)のときには、そ
の状態が所定時間(例えば2秒)継続したか否かを判別
し(ステップS45)、継続したときモニタ許可(前条
件成立)とする(ステップS46)。一方、ステップS
41〜ステップS45のいずれかの答が否定(NO)の
ときには、モニタ不許可(前条件不成立)とする(ステ
ップS47)。
【0033】図6にもどり、前条件が成立しないときに
はステップS22に進み、時間TL,TRの積算値TL
SUM,TRSUM及びTL値、TR値の計測回数nTL,n
TRを値0にリセットし、通常の燃料制御を行う(ステ
ップS23)。通常燃料制御では、空燃比フィードバッ
ク制御中はO2センサ15,16の出力に基づくフィー
ドバック制御により補正係数KO2を算出する一方、オ
ープンループ制御中はエンジン運転状態に応じた所定値
に設定する。
はステップS22に進み、時間TL,TRの積算値TL
SUM,TRSUM及びTL値、TR値の計測回数nTL,n
TRを値0にリセットし、通常の燃料制御を行う(ステ
ップS23)。通常燃料制御では、空燃比フィードバッ
ク制御中はO2センサ15,16の出力に基づくフィー
ドバック制御により補正係数KO2を算出する一方、オ
ープンループ制御中はエンジン運転状態に応じた所定値
に設定する。
【0034】前条件が成立するときにはステップS24
に進み、TL値、TR値の計測を所定回数行ったか否か
を判別し、最初はこの答が否定(NO)となるので、ス
テップS25に進み、下流側O2センサ出力RVO2の
みに基づくPI(比例積分)制御を行うとともに、TL
値及びTR値の計測を行って、それらの値の積算値TL
SUM,TRSUMを算出する(ステップS25,S26)。
に進み、TL値、TR値の計測を所定回数行ったか否か
を判別し、最初はこの答が否定(NO)となるので、ス
テップS25に進み、下流側O2センサ出力RVO2の
みに基づくPI(比例積分)制御を行うとともに、TL
値及びTR値の計測を行って、それらの値の積算値TL
SUM,TRSUMを算出する(ステップS25,S26)。
【0035】具体的には、図8に示すように、下流側O
2センサ出力RVO2のリーンリッチ反転時点t1から
所定時間TLD経過した時刻t2において、リーン方向の
スペシャルP項PLSPにより、KO2値を減少方向に
スキップさせ、その後、センサ出力RVO2のリッチリ
ーン反転時点t3から所定時間TRD経過する時刻t4ま
でKO2値を漸減させるI項制御を行う。そしてこのと
き時刻t2から時刻t3までの時間をTL値(TL1)
として計測する。次に時刻t4においてリッチ方向のス
ペシャルP項PRSPにより、KO2値を増加方向にス
キップさせ、その後センサ出力RVO2のリーンリッチ
反転時点t5から所定時間TLD経過する時刻t6までK
O2値を漸増させるI項制御を行う。そして、このとき
時刻t4から時刻t5までの時間をTR値(TR1)と
して計測する。以後、同様にして順次TL2,TR2,
…を計測し、それらの計測値の積算値としてTLSUM,
TRSUMを算出する。
2センサ出力RVO2のリーンリッチ反転時点t1から
所定時間TLD経過した時刻t2において、リーン方向の
スペシャルP項PLSPにより、KO2値を減少方向に
スキップさせ、その後、センサ出力RVO2のリッチリ
ーン反転時点t3から所定時間TRD経過する時刻t4ま
でKO2値を漸減させるI項制御を行う。そしてこのと
き時刻t2から時刻t3までの時間をTL値(TL1)
として計測する。次に時刻t4においてリッチ方向のス
ペシャルP項PRSPにより、KO2値を増加方向にス
キップさせ、その後センサ出力RVO2のリーンリッチ
反転時点t5から所定時間TLD経過する時刻t6までK
O2値を漸増させるI項制御を行う。そして、このとき
時刻t4から時刻t5までの時間をTR値(TR1)と
して計測する。以後、同様にして順次TL2,TR2,
…を計測し、それらの計測値の積算値としてTLSUM,
TRSUMを算出する。
【0036】ステップS24の答が肯定(YES)、即
ち、所定回数計測が完了すると、次式(2A)により判
定時間TCHKを算出する(ステップS27)。
ち、所定回数計測が完了すると、次式(2A)により判
定時間TCHKを算出する(ステップS27)。
【0037】 TCHK=(TLSUM/nTL+TRSUM/nTR)/2 …(2A) 次に判定時間TCHKが所定値tSTRG以上か否かを判別し
(ステップS28)、所定値tSTRG以上のときには正常
と判定する一方(ステップS29)、所定値tSTRGより
小さいときには触媒が劣化していると判定する(ステッ
プS30)。その後は前記ステップS23と同様に通常
燃料制御を行う(ステップS31)。
(ステップS28)、所定値tSTRG以上のときには正常
と判定する一方(ステップS29)、所定値tSTRGより
小さいときには触媒が劣化していると判定する(ステッ
プS30)。その後は前記ステップS23と同様に通常
燃料制御を行う(ステップS31)。
【0038】上述した判定手法は、時間TLとTRの平
均値Tが触媒の浄化率(CAT浄化率)と図9に示すよ
うな関係があり、触媒の浄化率が低下してくると、平均
値Tが減少することを利用するものである。なお、触媒
の浄化率は、触媒の酸素蓄積能力に依存しており、平均
値Tの減少は酸素蓄積能力の低下を意味する。この手法
により、触媒の劣化を正確に判定することができる。
均値Tが触媒の浄化率(CAT浄化率)と図9に示すよ
うな関係があり、触媒の浄化率が低下してくると、平均
値Tが減少することを利用するものである。なお、触媒
の浄化率は、触媒の酸素蓄積能力に依存しており、平均
値Tの減少は酸素蓄積能力の低下を意味する。この手法
により、触媒の劣化を正確に判定することができる。
【0039】[触媒コンバータ14の最大酸素蓄積量O
2MAXの推定(処理3)]触媒コンバータ14の最大
酸素蓄積量O2MAXは前述したように触媒の容量(体
積)に対して前述の処理1および処理2で推定された触
媒温度TCATおよび触媒の劣化度合いによって決定され
る。図10は触媒温度TCATに対する最大酸素蓄積量O
2MAXを示すグラフである。触媒温度TCATが上昇す
るにつれて最大酸素蓄積量O2MAXは増加し、所定温
度以上では一定値になることがわかる。したがって、触
媒コンバータ14の最大酸素蓄積量O2MAXは、触媒
温度TCATに応じた単位体積当たりの最大酸素蓄積量O
2MAXに触媒の体積および触媒の劣化度合いを乗算す
ることによって計算される。計算された最大酸素蓄積量
O2MAXは空燃比A/Fのフィードバック制御に使用
され、後述する処理によって最大酸素蓄積量O2MAX
の値は修正される。
2MAXの推定(処理3)]触媒コンバータ14の最大
酸素蓄積量O2MAXは前述したように触媒の容量(体
積)に対して前述の処理1および処理2で推定された触
媒温度TCATおよび触媒の劣化度合いによって決定され
る。図10は触媒温度TCATに対する最大酸素蓄積量O
2MAXを示すグラフである。触媒温度TCATが上昇す
るにつれて最大酸素蓄積量O2MAXは増加し、所定温
度以上では一定値になることがわかる。したがって、触
媒コンバータ14の最大酸素蓄積量O2MAXは、触媒
温度TCATに応じた単位体積当たりの最大酸素蓄積量O
2MAXに触媒の体積および触媒の劣化度合いを乗算す
ることによって計算される。計算された最大酸素蓄積量
O2MAXは空燃比A/Fのフィードバック制御に使用
され、後述する処理によって最大酸素蓄積量O2MAX
の値は修正される。
【0040】[最大酸素蓄積量O2MAXの修正(処理
4)]図11は最大酸素蓄積量O2MAXの修正ルーチ
ンを示すフローチャートである。本ルーチンでは、後述
する触媒コンバータ14の酸素蓄積量O2STRから推定さ
れる下流側の空燃比A/Fの反転のタイミングと下流側
のO2センサ16から検出される反転のタイミングとが
互いにずれているときに最大酸素蓄積量O2MAXの計
算値が違っていると判断して最大酸素蓄積量O2MAX
の修正を行なう。すなわち、リングバッファに推定され
た空燃比A/Fの反転によって値「1」にセットされる
フラグFSIMおよび下流側のO2センサ16の出力反転
によって値「1」にセットされるフラグFREALを用意し
ておく。下流側のO2センサ16の出力の反転から一定
時間前までにフラグFSIMが値「1」にセットされてい
ないとき、つまり推定された下流側の空燃比の反転が遅
いときは演算した最大酸素蓄積量O2MAXの値が大き
過ぎると判断して△O2MAXだけその値を小さくす
る。また、フラグFSIMが値「1」にセットされてから
一定時間内に下流側のO2センサの出力反転がないとき
は演算した最大酸素蓄積量O2MAXの値が小さ過ぎる
と判断して△O2MAXだけその値を大きくするのであ
る。本ルーチンは所定時間(例えば、1秒)毎に実行さ
れるタイマー処理である。
4)]図11は最大酸素蓄積量O2MAXの修正ルーチ
ンを示すフローチャートである。本ルーチンでは、後述
する触媒コンバータ14の酸素蓄積量O2STRから推定さ
れる下流側の空燃比A/Fの反転のタイミングと下流側
のO2センサ16から検出される反転のタイミングとが
互いにずれているときに最大酸素蓄積量O2MAXの計
算値が違っていると判断して最大酸素蓄積量O2MAX
の修正を行なう。すなわち、リングバッファに推定され
た空燃比A/Fの反転によって値「1」にセットされる
フラグFSIMおよび下流側のO2センサ16の出力反転
によって値「1」にセットされるフラグFREALを用意し
ておく。下流側のO2センサ16の出力の反転から一定
時間前までにフラグFSIMが値「1」にセットされてい
ないとき、つまり推定された下流側の空燃比の反転が遅
いときは演算した最大酸素蓄積量O2MAXの値が大き
過ぎると判断して△O2MAXだけその値を小さくす
る。また、フラグFSIMが値「1」にセットされてから
一定時間内に下流側のO2センサの出力反転がないとき
は演算した最大酸素蓄積量O2MAXの値が小さ過ぎる
と判断して△O2MAXだけその値を大きくするのであ
る。本ルーチンは所定時間(例えば、1秒)毎に実行さ
れるタイマー処理である。
【0041】本ルーチンを図11のフローチャートにし
たがって説明すると、まず、フラグFCATO20およびFCA
TO2MAXのいずれかが値「1」であるかどうかを判別する
(ステップS111)。後述する図15に示す酸素蓄積
量O2STR演算ルーチンにおいてフラグFCATO20は触媒コ
ンバータ14の酸素蓄積量O2STRが零に近い所定値O2S
TRL(最大酸素蓄積量Omaxの0〜30%の範囲で設定)
を下回っているとき値「1」にセットされ、あるいはフ
ラグFCATO2MAXは酸素蓄積量O2STRが最大酸素蓄積量O
maxに近い所定値O2STRH(その70〜100%の範囲で
設定)を越えているとき値「1」にセットされる。いず
れのフラグFCATO2MAX、FCATO20も値「1」でないとき
はフラグFSIMを値「0」にリセットし(ステップS1
12)、フラグFCATO2MAXおよびフラグFCATO20のいず
れかが値「1」であるときはフラグFSIMを値「1」に
セットする(ステップS113)。ついで、下流側のO
2センサ16の出力が反転したかどうかを判別する(ス
テップS114)。反転していないときはフラグFREAL
を値「0」にリセットし(ステップS115)、反転し
たときはフラグFREALを値「1」にセットする(ステッ
プS116)。つづいて、これらのラグFSIMおよびFR
EALの値をリングバッファにストアする(ステップS1
17)。フラグFSIMの初期値FSIM(1)およびFREALの
現在値FREAL(N)の値がそれぞれ「1」であるかを判別
し、両値がともに「0」であるときには最大酸素蓄積量
O2MAXの値を修正することなく本ルーチンを終了す
る(ステップS118、ステップS119)。また、ス
テップS118におけるフラグFREALの現在値が「1」
でかつフラグFSIM(1〜N)のいずれかの値が「1」
であるときは最大酸素蓄積量O2MAXの値を修正する
ことなく本ルーチンを終了する(ステップS120)。
さらに、ステップS119におけるフラグFSIMの初期
値が「1」でかつフラグFREAL(1〜N−1)のいずれ
かの値が「1」であるときは最大酸素蓄積量O2MAX
の値を修正することなく本ルーチンを終了する(ステッ
プS121)。ステップS120におけるフラグFSIM
(1〜N)のいずれの値も「0」であるときは図10の
同一触媒温度TCATに対する最大酸素蓄積量O2MAX
の値を△O2MAXだけ減らし(ステップS122)、
最大酸素蓄積量O2MAXの値が下限界値O2GLを下回
るときは(ステップS123)最大酸素蓄積量O2MA
Xの値を下限界値O2GLにリミット処理して(ステップ
S124)本ルーチンを終了する。ステップS121に
おけるフラグFREAL(1〜N−1)のいずれの値も
「0」であるときは同一の触媒温度TCAに対する最大酸
素蓄積量O2MAXの値を△O2MAXだけ増やし(ス
テップS125)、最大酸素蓄積量O2MAXの値が上
限値O2GHを越えるときは(ステップS126)最大酸
素蓄積量O2MAXの値を上限値O2GHにリミット処理
して(ステップS127)本ルーチンを終了する。
たがって説明すると、まず、フラグFCATO20およびFCA
TO2MAXのいずれかが値「1」であるかどうかを判別する
(ステップS111)。後述する図15に示す酸素蓄積
量O2STR演算ルーチンにおいてフラグFCATO20は触媒コ
ンバータ14の酸素蓄積量O2STRが零に近い所定値O2S
TRL(最大酸素蓄積量Omaxの0〜30%の範囲で設定)
を下回っているとき値「1」にセットされ、あるいはフ
ラグFCATO2MAXは酸素蓄積量O2STRが最大酸素蓄積量O
maxに近い所定値O2STRH(その70〜100%の範囲で
設定)を越えているとき値「1」にセットされる。いず
れのフラグFCATO2MAX、FCATO20も値「1」でないとき
はフラグFSIMを値「0」にリセットし(ステップS1
12)、フラグFCATO2MAXおよびフラグFCATO20のいず
れかが値「1」であるときはフラグFSIMを値「1」に
セットする(ステップS113)。ついで、下流側のO
2センサ16の出力が反転したかどうかを判別する(ス
テップS114)。反転していないときはフラグFREAL
を値「0」にリセットし(ステップS115)、反転し
たときはフラグFREALを値「1」にセットする(ステッ
プS116)。つづいて、これらのラグFSIMおよびFR
EALの値をリングバッファにストアする(ステップS1
17)。フラグFSIMの初期値FSIM(1)およびFREALの
現在値FREAL(N)の値がそれぞれ「1」であるかを判別
し、両値がともに「0」であるときには最大酸素蓄積量
O2MAXの値を修正することなく本ルーチンを終了す
る(ステップS118、ステップS119)。また、ス
テップS118におけるフラグFREALの現在値が「1」
でかつフラグFSIM(1〜N)のいずれかの値が「1」
であるときは最大酸素蓄積量O2MAXの値を修正する
ことなく本ルーチンを終了する(ステップS120)。
さらに、ステップS119におけるフラグFSIMの初期
値が「1」でかつフラグFREAL(1〜N−1)のいずれ
かの値が「1」であるときは最大酸素蓄積量O2MAX
の値を修正することなく本ルーチンを終了する(ステッ
プS121)。ステップS120におけるフラグFSIM
(1〜N)のいずれの値も「0」であるときは図10の
同一触媒温度TCATに対する最大酸素蓄積量O2MAX
の値を△O2MAXだけ減らし(ステップS122)、
最大酸素蓄積量O2MAXの値が下限界値O2GLを下回
るときは(ステップS123)最大酸素蓄積量O2MA
Xの値を下限界値O2GLにリミット処理して(ステップ
S124)本ルーチンを終了する。ステップS121に
おけるフラグFREAL(1〜N−1)のいずれの値も
「0」であるときは同一の触媒温度TCAに対する最大酸
素蓄積量O2MAXの値を△O2MAXだけ増やし(ス
テップS125)、最大酸素蓄積量O2MAXの値が上
限値O2GHを越えるときは(ステップS126)最大酸
素蓄積量O2MAXの値を上限値O2GHにリミット処理
して(ステップS127)本ルーチンを終了する。
【0042】[空燃比A/Fの推定(処理5)]図12
は空燃比推定ルーチンを示すフローチャートである。本
ルーチンでは、空燃比A/Fの値を直接に出力するリニ
ア空燃比センサを用いる代わりにO2センサ15の出力
に応じた空燃比補正係数KO2を用いて触媒コンバータ
14上流側の空燃比A/F(AFIN)の推定を行な
う。まず本ルーチンが実行されると、空燃比A/Fのフ
ィードバック制御中であるかどうかを判別する(ステッ
プS310)。空燃比のフィードバック制御中のときに
は前述したようにO2センサ15によって検出された空
燃比(酸素濃度)が目標空燃比に一致するように設定さ
れる補正係数KO2の平均値KO2AVEを算出する(ステ
ップS320)。平均値KO2AVEは数式2により加重平
均で算出される。
は空燃比推定ルーチンを示すフローチャートである。本
ルーチンでは、空燃比A/Fの値を直接に出力するリニ
ア空燃比センサを用いる代わりにO2センサ15の出力
に応じた空燃比補正係数KO2を用いて触媒コンバータ
14上流側の空燃比A/F(AFIN)の推定を行な
う。まず本ルーチンが実行されると、空燃比A/Fのフ
ィードバック制御中であるかどうかを判別する(ステッ
プS310)。空燃比のフィードバック制御中のときに
は前述したようにO2センサ15によって検出された空
燃比(酸素濃度)が目標空燃比に一致するように設定さ
れる補正係数KO2の平均値KO2AVEを算出する(ステ
ップS320)。平均値KO2AVEは数式2により加重平
均で算出される。
【0043】
【数2】 KO2AVE = α × KO2 + (1−α)× KO2AVE ここで、αはなまし係数である。
【0044】補正係数KO2と平均値KO2AVEとの比を
計算することによって燃空比F/Aを算出して(ステッ
プS330)本ルーチンを終了する。また、ステップS
310でオープンループ制御であると判別されたときに
は燃空比F/Aを値「1.0」に設定して(ステップS
340)本ルーチンを終了する。
計算することによって燃空比F/Aを算出して(ステッ
プS330)本ルーチンを終了する。また、ステップS
310でオープンループ制御であると判別されたときに
は燃空比F/Aを値「1.0」に設定して(ステップS
340)本ルーチンを終了する。
【0045】[触媒コンバータの酸素蓄積量O2STRの推
定(処理6)]つぎに、触媒コンバータ14に蓄積され
ている酸素の酸素蓄積量O2STRを算出する。本実施例で
はCOとO2の2成分だけから酸素蓄積量O2STRを推定
する触媒コンバータの物理モデルを構築する。図13は
触媒コンバータ14の触媒作用を示す模式図である。触
媒コンバータ14では、入力される空燃比A/Fがリッ
チ側にあるときには CO+O → CO2 の離脱反
応が起こり、空燃比A/Fがリーン側にあるときには
O2 → 2O の吸着反応が起こる。したがって、空
燃比A/Fがリッチ側にあるときO2の放出速度は数式
3により触媒コンバータ14の入口にある排気ガスのC
O濃度から算出される。また、空燃比A/Fがリーン側
にあるときのO2の吸着速度は数式4により触媒コンバ
ータ14の入口にある排気ガスのO2濃度から算出され
る。
定(処理6)]つぎに、触媒コンバータ14に蓄積され
ている酸素の酸素蓄積量O2STRを算出する。本実施例で
はCOとO2の2成分だけから酸素蓄積量O2STRを推定
する触媒コンバータの物理モデルを構築する。図13は
触媒コンバータ14の触媒作用を示す模式図である。触
媒コンバータ14では、入力される空燃比A/Fがリッ
チ側にあるときには CO+O → CO2 の離脱反
応が起こり、空燃比A/Fがリーン側にあるときには
O2 → 2O の吸着反応が起こる。したがって、空
燃比A/Fがリッチ側にあるときO2の放出速度は数式
3により触媒コンバータ14の入口にある排気ガスのC
O濃度から算出される。また、空燃比A/Fがリーン側
にあるときのO2の吸着速度は数式4により触媒コンバ
ータ14の入口にある排気ガスのO2濃度から算出され
る。
【0046】
【数3】−d/dt(O)=k1・[COF]・O
【0047】
【数4】 d/dt(O)=k2・[O2F]・(O2MAX−O) ここで、吸入空気量Q、酸素蓄積量O、入口CO濃度
[COF]ppm、出口CO濃度[COR]ppm、入口O2濃
度[O2F]ppm、出口O2濃度[O2R]ppm、酸素蓄積量
の変化率d/dt(O)、係数K1,K2の記号を用い
る。係数K1,K2は排気ガス量(吸入空気量)、触媒温
度TCATで変化する値である。上記数式3および数式
4から酸素蓄積量Oが求められる。
[COF]ppm、出口CO濃度[COR]ppm、入口O2濃
度[O2F]ppm、出口O2濃度[O2R]ppm、酸素蓄積量
の変化率d/dt(O)、係数K1,K2の記号を用い
る。係数K1,K2は排気ガス量(吸入空気量)、触媒温
度TCATで変化する値である。上記数式3および数式
4から酸素蓄積量Oが求められる。
【0048】触媒コンバータ14の酸素蓄積量O2STRが
値「0」〜最大酸素蓄積量O2MAXの範囲にあるとき
には触媒コンバータ14の出口での空燃比は14.7の
領域にあるが、酸素蓄積量O2STRが値「0」以下あるい
は最大酸素蓄積量O2MAX以上のときには触媒コンバ
ータ14の入口の空燃比A/Fがそのまま出口に現れる
ことになる。
値「0」〜最大酸素蓄積量O2MAXの範囲にあるとき
には触媒コンバータ14の出口での空燃比は14.7の
領域にあるが、酸素蓄積量O2STRが値「0」以下あるい
は最大酸素蓄積量O2MAX以上のときには触媒コンバ
ータ14の入口の空燃比A/Fがそのまま出口に現れる
ことになる。
【0049】図14は触媒コンバータに入力される排気
ガスの空燃比A/FとCO濃度およびO2濃度との関係
を示す特性図である。排気ガスの空燃比A/Fが空燃比
14.7以上であるとO2濃度を用いて触媒コンバータ
14内の酸素蓄積量O2STRの変化分△O2を算出し、排
気ガスの空燃比A/Fが空燃比14.7未満であるとC
O濃度を用いて触媒コンバータ14内の酸素蓄積量O2S
TRの変化分△O2を算出する。酸素蓄積量O2STRの変化
分△O2は単位時間当たりの放出吸着速度である。
ガスの空燃比A/FとCO濃度およびO2濃度との関係
を示す特性図である。排気ガスの空燃比A/Fが空燃比
14.7以上であるとO2濃度を用いて触媒コンバータ
14内の酸素蓄積量O2STRの変化分△O2を算出し、排
気ガスの空燃比A/Fが空燃比14.7未満であるとC
O濃度を用いて触媒コンバータ14内の酸素蓄積量O2S
TRの変化分△O2を算出する。酸素蓄積量O2STRの変化
分△O2は単位時間当たりの放出吸着速度である。
【0050】図15は触媒コンバータ14内の酸素蓄積
量O2STRの演算ルーチンを示すフローチャートである。
前述の空燃比A/F(燃空比F/A)の推定ルーチンに
より算出された触媒コンバータ14上流側の空燃比A/
F(AFIN)が理論空燃比AFstoich値「14.7」
未満でリッチ側にあるかどうかを判別する(ステップS
410)。空燃比A/Fがリッチ側にあるとき図14の
特性に基づいてAF/[CO]マップによりCO濃度
[COF]を検索する(ステップS420)。検索され
たCO濃度[COF]を用いて前述の数式4により酸素
蓄積量O2STRの変化分△O2(−d/dt(O))を求
める。また、空燃比A/Fがリーン側にあるときAF/
[O2]マップによりO2濃度[O2F]を検索する(ス
テップS430)。検索されたO2濃度[O2F]を用い
て前述の数式5により酸素蓄積量O2STRの変化分△O2
(d/dt(O))を算出する。算出された変化分△O
2を前回までに算出されている酸素蓄積量O2STR(n−
1)に加えて今回の酸素蓄積量O2STR(n)を算出する
(ステップS440)。算出された酸素蓄積量O2STR
(n)が前記所定下限値O2STRLを下回っているかどう
かを判別する(ステップS450)。下回っていると判
別されたときには前記フラグFCATO20を値「1」にセッ
トし、前記フラグFCATO2MAXを値「0」にリセットする
(ステップS460)。つぎに、酸素蓄積量O2STR
(n)に値「0」を設定して(ステップS470)、本
ルーチンを終了する。ステップS450で酸素蓄積量O
2STR(n)が所定の下限値O2STRLを下回っていないと
判別されたとき、さらに酸素蓄積量O2STR(n)が前記
所定上限値O2STRHを越えているかどうかを判別する
(ステップS480)。越えていると判別されたときに
は前記フラグFCATO20を値「0」にリセットし、前記フ
ラグFCATO2MAXを値「1」にセットする(ステップS4
90)。つぎに、酸素蓄積量O2STR(n)に最大酸素蓄
積量O2MAXの値を設定して(ステップS500)、
本ルーチンを終了する。ステップS480で、酸素蓄積
量O2STR(n)が所定上限値O2STRHを越えていないと
判別されたときにはフラグFCATO20およびフラグFCATO
2MAXの双方を値「0」にリセットして本ルーチンを終了
する。上記フラグFCATO20およびフラグFCATO2MAXは後
述する酸素利用率演算ルーチンでも使用される。
量O2STRの演算ルーチンを示すフローチャートである。
前述の空燃比A/F(燃空比F/A)の推定ルーチンに
より算出された触媒コンバータ14上流側の空燃比A/
F(AFIN)が理論空燃比AFstoich値「14.7」
未満でリッチ側にあるかどうかを判別する(ステップS
410)。空燃比A/Fがリッチ側にあるとき図14の
特性に基づいてAF/[CO]マップによりCO濃度
[COF]を検索する(ステップS420)。検索され
たCO濃度[COF]を用いて前述の数式4により酸素
蓄積量O2STRの変化分△O2(−d/dt(O))を求
める。また、空燃比A/Fがリーン側にあるときAF/
[O2]マップによりO2濃度[O2F]を検索する(ス
テップS430)。検索されたO2濃度[O2F]を用い
て前述の数式5により酸素蓄積量O2STRの変化分△O2
(d/dt(O))を算出する。算出された変化分△O
2を前回までに算出されている酸素蓄積量O2STR(n−
1)に加えて今回の酸素蓄積量O2STR(n)を算出する
(ステップS440)。算出された酸素蓄積量O2STR
(n)が前記所定下限値O2STRLを下回っているかどう
かを判別する(ステップS450)。下回っていると判
別されたときには前記フラグFCATO20を値「1」にセッ
トし、前記フラグFCATO2MAXを値「0」にリセットする
(ステップS460)。つぎに、酸素蓄積量O2STR
(n)に値「0」を設定して(ステップS470)、本
ルーチンを終了する。ステップS450で酸素蓄積量O
2STR(n)が所定の下限値O2STRLを下回っていないと
判別されたとき、さらに酸素蓄積量O2STR(n)が前記
所定上限値O2STRHを越えているかどうかを判別する
(ステップS480)。越えていると判別されたときに
は前記フラグFCATO20を値「0」にリセットし、前記フ
ラグFCATO2MAXを値「1」にセットする(ステップS4
90)。つぎに、酸素蓄積量O2STR(n)に最大酸素蓄
積量O2MAXの値を設定して(ステップS500)、
本ルーチンを終了する。ステップS480で、酸素蓄積
量O2STR(n)が所定上限値O2STRHを越えていないと
判別されたときにはフラグFCATO20およびフラグFCATO
2MAXの双方を値「0」にリセットして本ルーチンを終了
する。上記フラグFCATO20およびフラグFCATO2MAXは後
述する酸素利用率演算ルーチンでも使用される。
【0051】図16は酸素蓄積量O2STRの時間的変化を
示す波形図である。酸素蓄積量O2STRは空燃比A/Fの
リッチ、リーン反転周期に応じて振動し、酸素蓄積量O
2STRがO2STRL(例えば、最大酸素蓄積量O2MAXの1
0%)を下回るときあるいはO2STRH(例えば、最大酸
素蓄積量O2MAXの90%)を越えているときには、
それぞれのフラグFCATO20,FCATO2MAXが値「1」にセ
ットされていることが示されている。図16において、
O2USEおよびO2USERはそれぞれ後述する触媒コンバー
タ14内の酸素利用量、酸素利用率である。
示す波形図である。酸素蓄積量O2STRは空燃比A/Fの
リッチ、リーン反転周期に応じて振動し、酸素蓄積量O
2STRがO2STRL(例えば、最大酸素蓄積量O2MAXの1
0%)を下回るときあるいはO2STRH(例えば、最大酸
素蓄積量O2MAXの90%)を越えているときには、
それぞれのフラグFCATO20,FCATO2MAXが値「1」にセ
ットされていることが示されている。図16において、
O2USEおよびO2USERはそれぞれ後述する触媒コンバー
タ14内の酸素利用量、酸素利用率である。
【0052】図18、図19、図20はそれぞれパータ
ベーションの周期、振幅を1.5[Hz]、A/F幅
の1.00倍、1.5[Hz]、A/F幅の0.55
倍、4.0[Hz]、A/F幅の0.20倍とした場
合における触媒コンバータ14上流側の空燃比A/FI
N、触媒コンバータ後の空燃比A/FOUT、酸素分子の移
動速度に相当するdO/dtおよび酸素蓄積量O2STRを
示す実験データである。AFINの波形が矩形波になら
ないのは吸気壁面付着燃料のためシリンダ流入燃料が遅
れるからである。図18に示す酸素蓄積量O2STRは下限
値「0」と最大酸素蓄積量O2MAXの上限値(=0.
008048mol)の間をくりかえし変動している
が、上下限値に達してしまっている領域(図中c、d領
域)が存在する。それでも、後述する空燃比A/Fで推
定された触媒コンバータ下流側の空燃比A/FOUTのデ
ータ(破線a)は実際に測定された空燃比A/Fout
データ(実線b)とほぼ一致している。図18に示すよ
うに、パータベーションの周期と振幅を調整することで
触媒の酸素蓄積能力を最大に使うことができる。
ベーションの周期、振幅を1.5[Hz]、A/F幅
の1.00倍、1.5[Hz]、A/F幅の0.55
倍、4.0[Hz]、A/F幅の0.20倍とした場
合における触媒コンバータ14上流側の空燃比A/FI
N、触媒コンバータ後の空燃比A/FOUT、酸素分子の移
動速度に相当するdO/dtおよび酸素蓄積量O2STRを
示す実験データである。AFINの波形が矩形波になら
ないのは吸気壁面付着燃料のためシリンダ流入燃料が遅
れるからである。図18に示す酸素蓄積量O2STRは下限
値「0」と最大酸素蓄積量O2MAXの上限値(=0.
008048mol)の間をくりかえし変動している
が、上下限値に達してしまっている領域(図中c、d領
域)が存在する。それでも、後述する空燃比A/Fで推
定された触媒コンバータ下流側の空燃比A/FOUTのデ
ータ(破線a)は実際に測定された空燃比A/Fout
データ(実線b)とほぼ一致している。図18に示すよ
うに、パータベーションの周期と振幅を調整することで
触媒の酸素蓄積能力を最大に使うことができる。
【0053】[酸素利用率O2USERの演算(処理7)]
触媒コンバータ14内の酸素利用量O2USEは、酸素蓄積
量O2STRの軌跡に沿って時間軸に対する傾きに相当する
線分の長さを加算していくことにより数式5に示すよう
に算出されるが、酸素蓄積量O2STRがO2STRHを越える
とき、あるいはO2STRLを下回るときは補正係数Kpenal
tyで減算される。
触媒コンバータ14内の酸素利用量O2USEは、酸素蓄積
量O2STRの軌跡に沿って時間軸に対する傾きに相当する
線分の長さを加算していくことにより数式5に示すよう
に算出されるが、酸素蓄積量O2STRがO2STRHを越える
とき、あるいはO2STRLを下回るときは補正係数Kpenal
tyで減算される。
【0054】
【数5】 数式5の酸素蓄積量O2STRはΣ|△O2|にほぼ比例す
るので、酸素利用量O2USEは数式6に示すように単純に
|△O2|の積算を基本とする式となる。
るので、酸素利用量O2USEは数式6に示すように単純に
|△O2|の積算を基本とする式となる。
【0055】
【数6】 ここで、△TはO2STRがO2STRL以下あるいはO2STRH以
上に達している累積時間を示す。補正係数Kpenaltyは
前述のフラグFCATO2MAXおよびFCATO20が値「1」にセ
ットされているときに酸素利用量の値を下げるための補
正値であり、実際の触媒の浄化率との相関を考慮して決
定される。
上に達している累積時間を示す。補正係数Kpenaltyは
前述のフラグFCATO2MAXおよびFCATO20が値「1」にセ
ットされているときに酸素利用量の値を下げるための補
正値であり、実際の触媒の浄化率との相関を考慮して決
定される。
【0056】前述した触媒コンバータ14の浄化率に相
関する酸素利用率O2USERは数式7において示される。
関する酸素利用率O2USERは数式7において示される。
【0057】
【数7】 ここで、時間TはO2USEが算出される回数Nに相当する
時間である。
時間である。
【0058】O2USEは所定時間(T)あたりの酸素蓄積
量O2STRの変化量を表わす量であり、触媒の浄化率に相
関する物理量である。
量O2STRの変化量を表わす量であり、触媒の浄化率に相
関する物理量である。
【0059】図17は酸素利用率O2USERの演算ルーチ
ンを示すフローチャートである。本ルーチンはタイマー
処理により実行され、本ルーチンを所定回数Nだけ実行
する度に1回だけ酸素利用率O2USERの演算を行なうよ
うにされている。まず、処理回数nがN回をこえていな
いかどうかを判別する(ステップS510)。越えてい
ないときには前述のフラグFCATO2MAXあるいはフラグF
CATO20のいずれかが値「1」にセットされているかどう
かを判別する(ステップS520)。いずれのフラグも
値「1」にセットされていないときには前回までの酸素
利用量O2USEに今回の変化分|△O2|を加えて新たな
酸素利用量O2USEとする(ステップS530)。つぎ
に、経過時間Tを△T増加し、処理回数nを値「1」イ
ンクリメントして(ステップS540)本ルーチンを終
了する。ステップS520でフラグFCATO2MAXあるいは
フラグFCATO20のいずれかが値「1」にセットされてい
るときには補正係数Kpenaltyを前回までの酸素利用量
O2USEから減算し(ステップS550)、前述のステッ
プS540で経過時間Tを△T増加し、処理回数nを値
「1」インクリメントして本ルーチンを終了する。ま
た、ステップS510で処理回数nが所定回数Nに達し
たときには酸素利用量O2USEを経過時間Tで除算して酸
素利用率O2USERを演算するとともに酸素利用量O2USE
を値「0」にリセットする(ステップS560)。さら
に、経過時間Tおよび処理回数nを値「0」にリセット
して(ステップS570)本ルーチンを終了する。
ンを示すフローチャートである。本ルーチンはタイマー
処理により実行され、本ルーチンを所定回数Nだけ実行
する度に1回だけ酸素利用率O2USERの演算を行なうよ
うにされている。まず、処理回数nがN回をこえていな
いかどうかを判別する(ステップS510)。越えてい
ないときには前述のフラグFCATO2MAXあるいはフラグF
CATO20のいずれかが値「1」にセットされているかどう
かを判別する(ステップS520)。いずれのフラグも
値「1」にセットされていないときには前回までの酸素
利用量O2USEに今回の変化分|△O2|を加えて新たな
酸素利用量O2USEとする(ステップS530)。つぎ
に、経過時間Tを△T増加し、処理回数nを値「1」イ
ンクリメントして(ステップS540)本ルーチンを終
了する。ステップS520でフラグFCATO2MAXあるいは
フラグFCATO20のいずれかが値「1」にセットされてい
るときには補正係数Kpenaltyを前回までの酸素利用量
O2USEから減算し(ステップS550)、前述のステッ
プS540で経過時間Tを△T増加し、処理回数nを値
「1」インクリメントして本ルーチンを終了する。ま
た、ステップS510で処理回数nが所定回数Nに達し
たときには酸素利用量O2USEを経過時間Tで除算して酸
素利用率O2USERを演算するとともに酸素利用量O2USE
を値「0」にリセットする(ステップS560)。さら
に、経過時間Tおよび処理回数nを値「0」にリセット
して(ステップS570)本ルーチンを終了する。
【0060】以上示した酸素利用率O2USERの演算を実
行すると、例えば図16に示すようにAの範囲では触媒
コンバータ14内の酸素蓄積量O2STRは最大酸素蓄積量
O2MAXの10%と最大酸素蓄積量O2MAXの90
%の間を繰り返しているが、最大酸素蓄積量O2MAX
の10%と最大酸素蓄積量O2MAXの90%に達して
いる領域があるために補正係数Kpenaltyが適用され酸
素利用量O2USEは下降方向に向って、酸素利用率O2USE
Rは小さい値となる。また、Bの範囲では触媒コンバー
タ14内の酸素蓄積量O2STRが最大酸素蓄積量O2MA
Xの10%と最大酸素蓄積量O2MAXの90%の間を
繰り返しているので酸素利用量O2USEは増加方向で酸素
利用率O2USERは大きい。Cの範囲では酸素利用率O2US
ERを高めるために空燃比制御のリーン/リッチの周期を
短くしているが、触媒コンバータ14内の酸素蓄積量O
2STRを許容量一杯に活し切れず酸素利用量O2USEはBの
範囲の値よりも下がる。
行すると、例えば図16に示すようにAの範囲では触媒
コンバータ14内の酸素蓄積量O2STRは最大酸素蓄積量
O2MAXの10%と最大酸素蓄積量O2MAXの90
%の間を繰り返しているが、最大酸素蓄積量O2MAX
の10%と最大酸素蓄積量O2MAXの90%に達して
いる領域があるために補正係数Kpenaltyが適用され酸
素利用量O2USEは下降方向に向って、酸素利用率O2USE
Rは小さい値となる。また、Bの範囲では触媒コンバー
タ14内の酸素蓄積量O2STRが最大酸素蓄積量O2MA
Xの10%と最大酸素蓄積量O2MAXの90%の間を
繰り返しているので酸素利用量O2USEは増加方向で酸素
利用率O2USERは大きい。Cの範囲では酸素利用率O2US
ERを高めるために空燃比制御のリーン/リッチの周期を
短くしているが、触媒コンバータ14内の酸素蓄積量O
2STRを許容量一杯に活し切れず酸素利用量O2USEはBの
範囲の値よりも下がる。
【0061】また、図21および図22はCO濃度とN
Ox濃度とのクロスポイントにおける触媒コンバータ1
4のHC浄化率とパータベーション周期及び振幅との関
係を示すグラフである。図21において領域gおよび領
域hの2箇所で最も高い浄化率を示している。したがっ
て、この浄化率の高い領域で空燃比A/Fの制御を実行
することが排気ガス特性の改善のために望まれる。ま
た、図23および図24は図21、図22と同一条件に
おいて測定されたCOとNOx浄化率とパータベーショ
ン周期との関係を示す図である。
Ox濃度とのクロスポイントにおける触媒コンバータ1
4のHC浄化率とパータベーション周期及び振幅との関
係を示すグラフである。図21において領域gおよび領
域hの2箇所で最も高い浄化率を示している。したがっ
て、この浄化率の高い領域で空燃比A/Fの制御を実行
することが排気ガス特性の改善のために望まれる。ま
た、図23および図24は図21、図22と同一条件に
おいて測定されたCOとNOx浄化率とパータベーショ
ン周期との関係を示す図である。
【0062】(実施例1) [空燃比制御(処理8)]つぎに、上記演算にて算出さ
れた酸素利用率O2USERを用いた空燃比A/Fの強制振
動(パータベーション)処理について説明する。図25
はパータベーションの処理を示すフローチャートであ
る。図26は強制振動の振幅、周期を示すタイミングチ
ャートである。本実施例では燃料噴射時間TOUTのパー
タベーション係数Kpの値の振巾、周期を変更する。
れた酸素利用率O2USERを用いた空燃比A/Fの強制振
動(パータベーション)処理について説明する。図25
はパータベーションの処理を示すフローチャートであ
る。図26は強制振動の振幅、周期を示すタイミングチ
ャートである。本実施例では燃料噴射時間TOUTのパー
タベーション係数Kpの値の振巾、周期を変更する。
【0063】まず、空燃比をリッチからリーンに切り替
えるためのダウンタイマtPRの値が「0」になったかど
うかを判別し(ステップS810)、値「0」になって
いなければ本ルーチンを終了する。値「0」になってい
るときには、さらにリーンからリッチに切り替えるため
のダウンタイマtPLの値が「0」になったかどうかを判
別し(ステップS820)、値「0」になっていなけれ
ば本ルーチンを終了する。値「0」になっていなければ
フラグFpertが値「0」であるかどうかを判別する(ス
テップS830)。フラグFpertが値「0」であるとき
には周期tpertRをダウンタイマtPRにセットし(ステ
ップS840)、係数Kpに値「1+Kpert」を設定し
てリッチ側に振動させる(ステップS850)。フラグ
Fpertを値「1」にセットして本ルーチンを終了する
(ステップS860)。ステップS830においてフラ
グFpertが値「1」であるときは周期tpertLをダウン
カウンタtPLにセットし(ステップS870)、係数K
pに値「1−Kpert」を設定してリーン側に振動させる
(ステップS880)。フラグFpertを値「0」にリセ
ットして本ルーチンを終了する(ステップS890)。
したがって、本ルーチンの実行により係数Kpは値
「1.0」を中心に振幅Kpert、周期tpertR+tpertL
で振動する波形となる。尚、触媒コンバータ14内酸素
利用量O2USEは空燃比がリッチ側にあるときの方がリー
ン側にあるときに較べて大きいのでtpertR<tpertLに
設定される。
えるためのダウンタイマtPRの値が「0」になったかど
うかを判別し(ステップS810)、値「0」になって
いなければ本ルーチンを終了する。値「0」になってい
るときには、さらにリーンからリッチに切り替えるため
のダウンタイマtPLの値が「0」になったかどうかを判
別し(ステップS820)、値「0」になっていなけれ
ば本ルーチンを終了する。値「0」になっていなければ
フラグFpertが値「0」であるかどうかを判別する(ス
テップS830)。フラグFpertが値「0」であるとき
には周期tpertRをダウンタイマtPRにセットし(ステ
ップS840)、係数Kpに値「1+Kpert」を設定し
てリッチ側に振動させる(ステップS850)。フラグ
Fpertを値「1」にセットして本ルーチンを終了する
(ステップS860)。ステップS830においてフラ
グFpertが値「1」であるときは周期tpertLをダウン
カウンタtPLにセットし(ステップS870)、係数K
pに値「1−Kpert」を設定してリーン側に振動させる
(ステップS880)。フラグFpertを値「0」にリセ
ットして本ルーチンを終了する(ステップS890)。
したがって、本ルーチンの実行により係数Kpは値
「1.0」を中心に振幅Kpert、周期tpertR+tpertL
で振動する波形となる。尚、触媒コンバータ14内酸素
利用量O2USEは空燃比がリッチ側にあるときの方がリー
ン側にあるときに較べて大きいのでtpertR<tpertLに
設定される。
【0064】つづいて、振幅Kpert、周期tpertR、tp
ertLを酸素利用率O2USERで変更する処理について説明
する。図27は振幅Kpert、周期tpertR、tpertLの変
更ルーチンを示すフローチャートである。まず、吸気管
圧力PB、エンジン回転数Ne、車速Vなどが安定し、
パータベーションを実行する運転領域にあるかどうかを
判別する(ステップS910)。該運転領域にないとき
は、そのときの振幅Kpert、周期tpertR、tpertLを学
習値として設定して記憶し(ステップS1030)、本
ルーチンを終了する。パータベーションを実行する運転
領域にあるときには下流側O2センサ16による空燃比
フィードバック制御(SO2F/B)を実行中であるか
どうかを判別する(ステップS920)。空燃比フィー
ドバック制御を実行していないときには前述のステップ
S1030を実行して、本ルーチンを終了する。空燃比
フィードバック制御を実行しているときには、酸素利用
率O2USERの変化量ΔO2USERの値が「0」より大きいか
どうか、即ち酸素利用率O2USERが増加方向にあるかあ
るいは減少方向にあるか否かを判別する(ステップS9
30)。酸素利用率O2USERの値が増加方向にあるとき
には周期tpertR、tpertLをそれぞれ△tPR、△tPLだ
け増加し(ステップS940、ステップS950)、振
幅Kpertを△Kpだけ増加する(ステップS960)。
また、ステップS930において酸素利用率O2USERの
値が減少方向にあるときには周期tpertR、tpertLをそ
れぞれ△tPR、△tPLだけ減少させ(ステップS97
0、ステップS980)、振幅Kpertを△Kpだけ減少
させる(ステップS990)。ついで、斯く増減された
振幅Kpertおよび周期tpertR、tpertLがそれぞれのリ
ミット値を越えたかどうかを判別し、越えている場合に
はリミット処理を行う(ステップS1010)。つぎ
に、振幅Kpertおよび周期tpertR、tpertLを学習して
記憶し(ステップS1020)本ルーチンを終了する。
ertLを酸素利用率O2USERで変更する処理について説明
する。図27は振幅Kpert、周期tpertR、tpertLの変
更ルーチンを示すフローチャートである。まず、吸気管
圧力PB、エンジン回転数Ne、車速Vなどが安定し、
パータベーションを実行する運転領域にあるかどうかを
判別する(ステップS910)。該運転領域にないとき
は、そのときの振幅Kpert、周期tpertR、tpertLを学
習値として設定して記憶し(ステップS1030)、本
ルーチンを終了する。パータベーションを実行する運転
領域にあるときには下流側O2センサ16による空燃比
フィードバック制御(SO2F/B)を実行中であるか
どうかを判別する(ステップS920)。空燃比フィー
ドバック制御を実行していないときには前述のステップ
S1030を実行して、本ルーチンを終了する。空燃比
フィードバック制御を実行しているときには、酸素利用
率O2USERの変化量ΔO2USERの値が「0」より大きいか
どうか、即ち酸素利用率O2USERが増加方向にあるかあ
るいは減少方向にあるか否かを判別する(ステップS9
30)。酸素利用率O2USERの値が増加方向にあるとき
には周期tpertR、tpertLをそれぞれ△tPR、△tPLだ
け増加し(ステップS940、ステップS950)、振
幅Kpertを△Kpだけ増加する(ステップS960)。
また、ステップS930において酸素利用率O2USERの
値が減少方向にあるときには周期tpertR、tpertLをそ
れぞれ△tPR、△tPLだけ減少させ(ステップS97
0、ステップS980)、振幅Kpertを△Kpだけ減少
させる(ステップS990)。ついで、斯く増減された
振幅Kpertおよび周期tpertR、tpertLがそれぞれのリ
ミット値を越えたかどうかを判別し、越えている場合に
はリミット処理を行う(ステップS1010)。つぎ
に、振幅Kpertおよび周期tpertR、tpertLを学習して
記憶し(ステップS1020)本ルーチンを終了する。
【0065】[シリンダの要求燃料量Tcylの演算処理
(処理9)]前述の係数Kpを用いて、シリンダの要求
燃料量Tcylを演算する。すなわち、基本燃料量Tiを
エンジン回転数NEおよび吸気管内絶対圧PBAから決定
し、この基本燃料量Tiに補正係数Ktotal及び係数K
pを乗じて基本要求燃料量Tcyl0を決定する。処理11
ではこのように決定された基本要求燃料量Tcyl0に対し
次に示す処理10で算出された空燃比補正係数KO2を
乗じて値Tcyl0×KO2とし、この値をシリンダの要求
燃料量Tcylとするのである。
(処理9)]前述の係数Kpを用いて、シリンダの要求
燃料量Tcylを演算する。すなわち、基本燃料量Tiを
エンジン回転数NEおよび吸気管内絶対圧PBAから決定
し、この基本燃料量Tiに補正係数Ktotal及び係数K
pを乗じて基本要求燃料量Tcyl0を決定する。処理11
ではこのように決定された基本要求燃料量Tcyl0に対し
次に示す処理10で算出された空燃比補正係数KO2を
乗じて値Tcyl0×KO2とし、この値をシリンダの要求
燃料量Tcylとするのである。
【0066】
【数8】Tcyl=Ti×Kp×KTOTAL×KO2 [空燃比補正係数KO2の演算処理(処理10)]図2
8および図29は上流側O2センサ16の出力電圧FV
O2に応じて空燃比補正係数KO2の算出を行う空燃比
補正係数KO2算出ルーチンのフローチャートである。
8および図29は上流側O2センサ16の出力電圧FV
O2に応じて空燃比補正係数KO2の算出を行う空燃比
補正係数KO2算出ルーチンのフローチャートである。
【0067】ステップS1610では、第1及び第2の
リーンリッチフラグFAF1及びFAF2の初期化を行
う。第1のリーンリッチフラグFAF1は、図31
(a),(b)に示すように上流側O2センサ出力電圧
FVO2が基準電圧FVREF(例えば0.45V)よ
り高いリッチ状態のとき値1に設定されるフラグであ
り、第2のリーンリッチフラグFAF2は、図31
(d)に示すように第1のリーンリッチフラグFAF1
が反転した(0→1又は1→0に変化した)時点から一
定時間遅延してフラグFAF1と同一値に設定されるフ
ラグである。
リーンリッチフラグFAF1及びFAF2の初期化を行
う。第1のリーンリッチフラグFAF1は、図31
(a),(b)に示すように上流側O2センサ出力電圧
FVO2が基準電圧FVREF(例えば0.45V)よ
り高いリッチ状態のとき値1に設定されるフラグであ
り、第2のリーンリッチフラグFAF2は、図31
(d)に示すように第1のリーンリッチフラグFAF1
が反転した(0→1又は1→0に変化した)時点から一
定時間遅延してフラグFAF1と同一値に設定されるフ
ラグである。
【0068】これらのフラグFAF1,FAF2の初期
化は具体的には図30に示すプログラムにより実行され
る。先ず、フィードバック制御開始直後か否か、即ち、
前回までオープンループ制御を実行し、今回からフィー
ドバック制御を開始するのか否かを判別し(ステップS
1910)、開始時でなければ、初期化する必要がない
ので、直ちに本プログラムを終了する。
化は具体的には図30に示すプログラムにより実行され
る。先ず、フィードバック制御開始直後か否か、即ち、
前回までオープンループ制御を実行し、今回からフィー
ドバック制御を開始するのか否かを判別し(ステップS
1910)、開始時でなければ、初期化する必要がない
ので、直ちに本プログラムを終了する。
【0069】開始時のときには、上流側O2センサ出力
電圧FVO2が基準電圧FVREFより低いか否かを判
別する(ステップS1920)。FVO2<FVREF
が成立するときには第1及び第2のリーンリッチフラグ
FAF1,FAF2を値0に設定する一方(ステップS
1930)、FVO2≧FVREFが成立するときには
いずれも値1に設定する(ステップS1940)。
電圧FVO2が基準電圧FVREFより低いか否かを判
別する(ステップS1920)。FVO2<FVREF
が成立するときには第1及び第2のリーンリッチフラグ
FAF1,FAF2を値0に設定する一方(ステップS
1930)、FVO2≧FVREFが成立するときには
いずれも値1に設定する(ステップS1940)。
【0070】図28に戻り、ステップS1620までは
KO2値の初期化を行う。即ち、オープンループ制御か
らフィードバック制御へ移行した直後、あるいはフィー
ドバック制御中にスロットル弁が急激に開弁されたとき
には、学習値KREFをKO2値の初期値として設定す
る。上記以外のときには、何も行わない。
KO2値の初期化を行う。即ち、オープンループ制御か
らフィードバック制御へ移行した直後、あるいはフィー
ドバック制御中にスロットル弁が急激に開弁されたとき
には、学習値KREFをKO2値の初期値として設定す
る。上記以外のときには、何も行わない。
【0071】続くステップS1630では、今回KO2
値が初期化されたか否かを判別し、初期化されたときに
は直ちにステップS1790に進む一方、初期化されな
かったときには、ステップS1640に進む。
値が初期化されたか否かを判別し、初期化されたときに
は直ちにステップS1790に進む一方、初期化されな
かったときには、ステップS1640に進む。
【0072】フィードバック制御開始時は、ステップS
1630の答が肯定(YES)となるので、ステップS
1790〜S1840においてリーンリッチフラグFA
F1,FAF2の値に応じてP項発生ディレーカウンタ
CDLY1の初期値設定及びKO2値の積分制御(I項
制御)を行う。カウンタCDLY1は、図31(b)
(c)(d)に示すように、第1のリーンリッチフラグ
FAF1の反転時点から第2のリーンリッチフラグFA
F2を反転させるまでの遅延時間、即ちO2センサ出力
FVO2の反転時点から比例制御(P項制御)を実行す
るまでの時間を計測するものである。
1630の答が肯定(YES)となるので、ステップS
1790〜S1840においてリーンリッチフラグFA
F1,FAF2の値に応じてP項発生ディレーカウンタ
CDLY1の初期値設定及びKO2値の積分制御(I項
制御)を行う。カウンタCDLY1は、図31(b)
(c)(d)に示すように、第1のリーンリッチフラグ
FAF1の反転時点から第2のリーンリッチフラグFA
F2を反転させるまでの遅延時間、即ちO2センサ出力
FVO2の反転時点から比例制御(P項制御)を実行す
るまでの時間を計測するものである。
【0073】ステップS1790では第2のリーンリッ
チフラグFAF2が値0か否かを判別し、FAF2=0
のときにはステップS1800(図29)に進み、第1
のリーンリッチフラグFAF1が値0か否かを判別する
一方、FAF2=1のときにはステップS1830(図
29)に進み、第1のリーンリッチフラグFAF1が値
1か否かを判別する。フィードバック制御開始時は、F
VO2<FVREFであればFAF1=FAF2=0で
あるので(図30参照)、ステップS1790,S18
00を経てステップS1810に至り、カウンタCDL
Y1に負の所定値TDRが設定される。またFVO2≧F
VREFであれば、FAF1=FAF2=1であるの
で、ステップS1790,S1830を経てステップS
1840に至り、カウンタCDLY1に正の所定値TDL
が設定される。フラグFAF1及びFAF2がともに値
0又はともに値1以外のときは、カウンタCDLY1の
初期値設定は行わず、FAF2=0であればKO2値に
所定値Iを加算する一方(ステップS1820)、FA
F2=1であればKO2値から所定値Iを減算し(ステ
ップS1850)、ステップS1860に進む。また、
TDR,TDLは第1実施例では固定値であるが、後述
する第2実施例において酸素蓄積量O2STRによって変更
される。
チフラグFAF2が値0か否かを判別し、FAF2=0
のときにはステップS1800(図29)に進み、第1
のリーンリッチフラグFAF1が値0か否かを判別する
一方、FAF2=1のときにはステップS1830(図
29)に進み、第1のリーンリッチフラグFAF1が値
1か否かを判別する。フィードバック制御開始時は、F
VO2<FVREFであればFAF1=FAF2=0で
あるので(図30参照)、ステップS1790,S18
00を経てステップS1810に至り、カウンタCDL
Y1に負の所定値TDRが設定される。またFVO2≧F
VREFであれば、FAF1=FAF2=1であるの
で、ステップS1790,S1830を経てステップS
1840に至り、カウンタCDLY1に正の所定値TDL
が設定される。フラグFAF1及びFAF2がともに値
0又はともに値1以外のときは、カウンタCDLY1の
初期値設定は行わず、FAF2=0であればKO2値に
所定値Iを加算する一方(ステップS1820)、FA
F2=1であればKO2値から所定値Iを減算し(ステ
ップS1850)、ステップS1860に進む。また、
TDR,TDLは第1実施例では固定値であるが、後述
する第2実施例において酸素蓄積量O2STRによって変更
される。
【0074】図28のステップS1630の答が否定
(NO)、即ちKO2値が今回初期化されなかったとき
は、ステップS1640に進み、上流側O2センサ出力
電圧FVO2が基準電圧FVREFより低いか否かを判
別する。その結果、FVO2<FVREFが成立すると
きには、ステップS1650に進み、第1のリーンリッ
チフラグFAF1を値0に設定するとともに、P項発生
ディレーカウンタCDLY1を値1だけデクリメントす
る(図31(c),T4,T10参照)。次いで、カウ
ンタCDLY1のカウント値が負の所定値TDRより小さ
いか否かを判別し(ステップS1660)、CDLY1
<TDRが成立するときにはCDLY1=TDRとする一方
(ステップS1670)、CDLY1≧TDRが成立する
ときには直ちにステップS1710に進む。
(NO)、即ちKO2値が今回初期化されなかったとき
は、ステップS1640に進み、上流側O2センサ出力
電圧FVO2が基準電圧FVREFより低いか否かを判
別する。その結果、FVO2<FVREFが成立すると
きには、ステップS1650に進み、第1のリーンリッ
チフラグFAF1を値0に設定するとともに、P項発生
ディレーカウンタCDLY1を値1だけデクリメントす
る(図31(c),T4,T10参照)。次いで、カウ
ンタCDLY1のカウント値が負の所定値TDRより小さ
いか否かを判別し(ステップS1660)、CDLY1
<TDRが成立するときにはCDLY1=TDRとする一方
(ステップS1670)、CDLY1≧TDRが成立する
ときには直ちにステップS1710に進む。
【0075】ステップS1640の答が否定(NO)、
即ちFVO2≧FVREFが成立するときには、第1の
リーンリッチフラグFAF1を値1に設定するととも
に、カウンタCDLY1を値1だけインクリメントする
(図31(c),T2,T6,T8参照)。次いでカウ
ンタCDLY1のカウント値が正の所定値TDLより大き
いか否かを判別し(ステップS1690)、CDLY1
>TDLが成立するときにはCDLY1=TDLとする一方
(ステップS1700)、CDLY1≦TDLが成立する
ときには直ちにステップS1710に進む。
即ちFVO2≧FVREFが成立するときには、第1の
リーンリッチフラグFAF1を値1に設定するととも
に、カウンタCDLY1を値1だけインクリメントする
(図31(c),T2,T6,T8参照)。次いでカウ
ンタCDLY1のカウント値が正の所定値TDLより大き
いか否かを判別し(ステップS1690)、CDLY1
>TDLが成立するときにはCDLY1=TDLとする一方
(ステップS1700)、CDLY1≦TDLが成立する
ときには直ちにステップS1710に進む。
【0076】ここでステップS1630,S1670,
S1690,S1700は、カウンタCDLY1のカウ
ント値が負の所定値TDRより小、あるいは正の所定値T
DLより大とならないようにするために設けられている。
S1690,S1700は、カウンタCDLY1のカウ
ント値が負の所定値TDRより小、あるいは正の所定値T
DLより大とならないようにするために設けられている。
【0077】ステップS1710では、カウンタCDL
Y1のカウント値の符号(正負)が反転したか否かを判
別し、反転しないときには前記ステップS1790〜S
1850のI項制御を実行する一方、反転しているとき
にはステップS1720〜S1780のP項制御を実行
する。
Y1のカウント値の符号(正負)が反転したか否かを判
別し、反転しないときには前記ステップS1790〜S
1850のI項制御を実行する一方、反転しているとき
にはステップS1720〜S1780のP項制御を実行
する。
【0078】ステップS1720では、第1のリーンリ
ッチフラグFAF1が値0であるか否かを判別し、FA
F1=0のときには、図29のステップS1730に進
み、第2のリーンリッチフラグFAF2を値0とすると
ともに、カウンタCDLY1のカウント値を負の所定値
TDRとし(ステップS1740)、さらに空燃比補正係
数KO2を数式9により算出する(ステップS175
0)(図31、時刻t4,t10参照)。
ッチフラグFAF1が値0であるか否かを判別し、FA
F1=0のときには、図29のステップS1730に進
み、第2のリーンリッチフラグFAF2を値0とすると
ともに、カウンタCDLY1のカウント値を負の所定値
TDRとし(ステップS1740)、さらに空燃比補正係
数KO2を数式9により算出する(ステップS175
0)(図31、時刻t4,t10参照)。
【0079】
【数9】KO2=KO2+(PR1+PR2)×K ここで、PR1は後述する図39にて求められる下流側
O2センサに応じた第1のリッチ補正用比例項(P項)
である。また、PR2は後述する図38にて求められる
O2STRに応じた第2のリッチ補正用比例項(P項)であ
るが、第1実施例ではPR2=0とする。KはP項増減
係数である。このK値はエンジン回転数NE及び吸気管
内絶対圧PBAに応じて設定されたマップから読み出され
る。
O2センサに応じた第1のリッチ補正用比例項(P項)
である。また、PR2は後述する図38にて求められる
O2STRに応じた第2のリッチ補正用比例項(P項)であ
るが、第1実施例ではPR2=0とする。KはP項増減
係数である。このK値はエンジン回転数NE及び吸気管
内絶対圧PBAに応じて設定されたマップから読み出され
る。
【0080】ステップS1720の答が否定(NO)、
即ちFAF1=1であるときには、第2のリーンリッチ
フラグFAF2を値1とするとともにカウンタCDLY
1のカウント値を正の所定値TDLとし(ステップS17
60,S1770)、さらに補正係数KO2を数式10
により算出する(ステップS1780)(図31、時刻
t2,t8参照)。
即ちFAF1=1であるときには、第2のリーンリッチ
フラグFAF2を値1とするとともにカウンタCDLY
1のカウント値を正の所定値TDLとし(ステップS17
60,S1770)、さらに補正係数KO2を数式10
により算出する(ステップS1780)(図31、時刻
t2,t8参照)。
【0081】
【数10】KO2=KO2−(PL1+PL2)×K ここで、PL1はPR1と同様に後述する図39にて求
められる第1のリーン補正用比例項(P項)である。ま
た、PL2は後述する図38にてPR2と同様に求めら
れる第2のリーン補正用比例項(P項)であるが、第1
実施例ではPL2=0とする。続くステップS1860
ではKO2値のリミットチェックを行い、次いでKO2値
の学習値KREFの算出(ステップS1870)及びK
REF値のリミットチェック(ステップS1880)を
行って本プログラムを終了する。
められる第1のリーン補正用比例項(P項)である。ま
た、PL2は後述する図38にてPR2と同様に求めら
れる第2のリーン補正用比例項(P項)であるが、第1
実施例ではPL2=0とする。続くステップS1860
ではKO2値のリミットチェックを行い、次いでKO2値
の学習値KREFの算出(ステップS1870)及びK
REF値のリミットチェック(ステップS1880)を
行って本プログラムを終了する。
【0082】図28および図29のプログラムによれ
ば、図31に示すように、上流側O2センサ出力電圧F
VO2の反転時点(時刻t1,t3,t7,t9)から
所定時間(T2,T4,T8,T10)遅延して、P項
制御が実行され(時刻t2,t4,t8,t10)、第
2のリーンリッチフラグFAF2=0の期間中はKO2
値の増加方向のI項制御が実行され(T1,T2,T5
〜T8)、FAF2=1の期間中はKO2値の減少方向
のI項制御が実行される(T3,T4,T9,T1
0)。なお、時刻t5〜t7間でセンサ出力FVO2が
短い周期で変動しているが、負の所定値TDRに対応する
P項制御の遅延時間より変動周期が短いため、第2のリ
ーンリッチフラグFAF2が反転せず、P項制御は実行
されない。
ば、図31に示すように、上流側O2センサ出力電圧F
VO2の反転時点(時刻t1,t3,t7,t9)から
所定時間(T2,T4,T8,T10)遅延して、P項
制御が実行され(時刻t2,t4,t8,t10)、第
2のリーンリッチフラグFAF2=0の期間中はKO2
値の増加方向のI項制御が実行され(T1,T2,T5
〜T8)、FAF2=1の期間中はKO2値の減少方向
のI項制御が実行される(T3,T4,T9,T1
0)。なお、時刻t5〜t7間でセンサ出力FVO2が
短い周期で変動しているが、負の所定値TDRに対応する
P項制御の遅延時間より変動周期が短いため、第2のリ
ーンリッチフラグFAF2が反転せず、P項制御は実行
されない。
【0083】つぎに、下流側O2センサ16による空燃
比フィードバック制御について説明する。図39は下流
側O2センサ16による空燃比フィードバック制御ルー
チンを示すフローチャートである。まず、下流側O2セ
ンサ16による空燃比フィードバック制御の条件が成立
しているかどうかを判別する(ステップS1310)。
また、本ルーチンを前回実行したときに下流側O2セン
サ16による空燃比フィードバック制御の条件が成立し
ていたかどうかを判別する(ステップS1320)。ス
テップS1310およびステップS1320のうちいず
れかにおいて空燃比フィードバック制御条件が成立して
いるときには、図40に示すテーブルを検索して、下流
側O2センサ16の出力VO2に応じたリーンリッチの
ストイキ状態からのずれ量SDλを求める(ステップS
1330)。斯く検索して求めたずれ量SDλに基づい
て数式11により比例・積分演算を行いDλを算出する
(ステップS1340)。
比フィードバック制御について説明する。図39は下流
側O2センサ16による空燃比フィードバック制御ルー
チンを示すフローチャートである。まず、下流側O2セ
ンサ16による空燃比フィードバック制御の条件が成立
しているかどうかを判別する(ステップS1310)。
また、本ルーチンを前回実行したときに下流側O2セン
サ16による空燃比フィードバック制御の条件が成立し
ていたかどうかを判別する(ステップS1320)。ス
テップS1310およびステップS1320のうちいず
れかにおいて空燃比フィードバック制御条件が成立して
いるときには、図40に示すテーブルを検索して、下流
側O2センサ16の出力VO2に応じたリーンリッチの
ストイキ状態からのずれ量SDλを求める(ステップS
1330)。斯く検索して求めたずれ量SDλに基づい
て数式11により比例・積分演算を行いDλを算出する
(ステップS1340)。
【0084】
【数11】 Dλn=Dλn-1+ KI×SDλ+Kp×SDλ 算出されたDλがリミット値を越えているかどうかを判
別し、越えているときはリミット値に固定するリミット
チェック処理を行ない(ステップS1350)、学習値
DλREFを数式12により算出する(ステップS136
0)。
別し、越えているときはリミット値に固定するリミット
チェック処理を行ない(ステップS1350)、学習値
DλREFを数式12により算出する(ステップS136
0)。
【0085】
【数12】DλREF=α×Dλ+(1−α)×DλREF つづいて、図41に示すテーブルを検索して、Dλに対
応する第1のP項ゲインPR1、PL1を求める(ステッ
プS1370)。また、ステップS1310およびS1
320のいずれにおいても、空燃比フィードバック制御
条件が満足されないときには学習値DλREFをDλと設
定した(ステップS1380)後、前記テーブルを検索
して第1のP項PR1、PL1を求める。第1のP項PR
1、PL1は前述の空燃比補正係数KO2の算出ルーチン
の処理において空燃比補正係数KO2の算出に用いられ
る。これにより、算出された空燃比補正係数KO2は燃
料噴射時間TOUTに反映される。
応する第1のP項ゲインPR1、PL1を求める(ステッ
プS1370)。また、ステップS1310およびS1
320のいずれにおいても、空燃比フィードバック制御
条件が満足されないときには学習値DλREFをDλと設
定した(ステップS1380)後、前記テーブルを検索
して第1のP項PR1、PL1を求める。第1のP項PR
1、PL1は前述の空燃比補正係数KO2の算出ルーチン
の処理において空燃比補正係数KO2の算出に用いられ
る。これにより、算出された空燃比補正係数KO2は燃
料噴射時間TOUTに反映される。
【0086】[付着燃料制御処理(処理11)]以下、
付着燃料制御における燃料輸送遅れ補正について説明す
る。燃料輸送遅れ補正に関する具体的な実施例を説明す
る前に、まず燃料輸送遅れ補正の原理についての説明を
図32〜図36を用いて行う。
付着燃料制御における燃料輸送遅れ補正について説明す
る。燃料輸送遅れ補正に関する具体的な実施例を説明す
る前に、まず燃料輸送遅れ補正の原理についての説明を
図32〜図36を用いて行う。
【0087】図32は、燃料噴射量Toutと要求燃料
量Tcylとの関係を示す概念図である。
量Tcylとの関係を示す概念図である。
【0088】図中のToutは、あるエンジン運転サイ
クルで燃料噴射弁6から吸気管2へ噴射された噴射燃料
量であり、この噴射燃料量Toutのうち、(A(直接
率)×Tout)に相当する量が吸気ポート2Aの壁面
に付着せずに直接気筒に供給され、残りの量が前回サイ
クルまでに壁面に付着している壁面付着燃料量Fw中に
付着増分量Fwinとして取り込まれる。ここで、直接
率Aは、あるサイクル中に噴射された燃料のうち、その
サイクル中に直接気筒に吸入される燃料の割合を示すも
ので、0<A<1で与えられる。
クルで燃料噴射弁6から吸気管2へ噴射された噴射燃料
量であり、この噴射燃料量Toutのうち、(A(直接
率)×Tout)に相当する量が吸気ポート2Aの壁面
に付着せずに直接気筒に供給され、残りの量が前回サイ
クルまでに壁面に付着している壁面付着燃料量Fw中に
付着増分量Fwinとして取り込まれる。ここで、直接
率Aは、あるサイクル中に噴射された燃料のうち、その
サイクル中に直接気筒に吸入される燃料の割合を示すも
ので、0<A<1で与えられる。
【0089】そして、前記した(A×Tout)と、壁
面付着燃料量Fwから持ち去られる付着減少量Fwou
tとを加えた値が、実際に気筒内に供給すべき要求燃料
量Tcylとなる。
面付着燃料量Fwから持ち去られる付着減少量Fwou
tとを加えた値が、実際に気筒内に供給すべき要求燃料
量Tcylとなる。
【0090】次に、燃料輸送遅れ補正の第1の方法を説
明する。
明する。
【0091】この第1の方法は、付着減少量Fwout
が付着増分量Fwinに対して所定の時間遅れをもって
追従すると考え、これを例えば1次遅れモデルとして表
現し、付着減少量Fwoutの遅れ度合を遅れ係数(時
定数)Tを用いて表すものである。
が付着増分量Fwinに対して所定の時間遅れをもって
追従すると考え、これを例えば1次遅れモデルとして表
現し、付着減少量Fwoutの遅れ度合を遅れ係数(時
定数)Tを用いて表すものである。
【0092】上記したように要求燃料量Tcylは、 Tcyl=A・Tout+Fwout となるので、燃料噴射量Tout及び付着増分量Fwi
nは、
nは、
【0093】
【数13】Tout=(Tcyl−Fwout)/A
【0094】
【数14】Fwin=(1−A)Tout となる。
【0095】そして、付着減少量Fwoutは付着増分
量Fwinの1次遅れであるので、nで離散化すると、
今回サイクルでの付着減少量Fwoutnは、
量Fwinの1次遅れであるので、nで離散化すると、
今回サイクルでの付着減少量Fwoutnは、
【0096】
【数15】 Fwoutn =Fwoutn-1 +(Fwin−Fwout)/T となる。この数式15によれば、今回の付着減少量Fw
outn は、その前回値Fwoutn−1に対して、付
着増分量Fwinから付着減少量Fwoutを差し引い
た値(偏差)を1/T倍した値が増加することになる。
つまり、サイクル毎に同様の計算が行われると、前記偏
差に対して1/T倍ずつ付着減少量Fwoutが付着増
分量Fwinに近付いていくことになる。
outn は、その前回値Fwoutn−1に対して、付
着増分量Fwinから付着減少量Fwoutを差し引い
た値(偏差)を1/T倍した値が増加することになる。
つまり、サイクル毎に同様の計算が行われると、前記偏
差に対して1/T倍ずつ付着減少量Fwoutが付着増
分量Fwinに近付いていくことになる。
【0097】例えば、燃料噴射量Toutをステップ状
に増加させた場合、直接率Aが一定であると仮定する
と、図33に示すように付着増分量Fwinもステップ
状に増加する。これに対して付着減少分Fwoutは、
時定数Tに基づいてゆっくりと応答して付着増分量Fw
inに近付いていくことになる。ここで、時定数Tは、
付着減少量Fwoutの立上がり変化において、全体の
変化量の63.2パーセントに達するまでの所要時間で
あり、後述詳細するようにエンジンの運転状態に応じて
設定される。
に増加させた場合、直接率Aが一定であると仮定する
と、図33に示すように付着増分量Fwinもステップ
状に増加する。これに対して付着減少分Fwoutは、
時定数Tに基づいてゆっくりと応答して付着増分量Fw
inに近付いていくことになる。ここで、時定数Tは、
付着減少量Fwoutの立上がり変化において、全体の
変化量の63.2パーセントに達するまでの所要時間で
あり、後述詳細するようにエンジンの運転状態に応じて
設定される。
【0098】そして、上記数式13,14,15により
燃料噴射量Toutを求めることができる。
燃料噴射量Toutを求めることができる。
【0099】図34は、燃料輸送遅れ補正の上記第1の
方法(以下、A.T方式という)をモデル化した図であ
る。
方法(以下、A.T方式という)をモデル化した図であ
る。
【0100】同図において、あるサイクルnで燃料噴射
弁6から噴射された噴射燃料量Toutn は乗算部51
でA(直接率)倍される一方、乗算部52で(1−A)
倍される。乗算部51の出力は(An ×Toutn )と
なり、これが加算部53へ供給され、今回の付着減少量
Fwoutn に加算されて今回の要求燃料量Tcyln
となる。
弁6から噴射された噴射燃料量Toutn は乗算部51
でA(直接率)倍される一方、乗算部52で(1−A)
倍される。乗算部51の出力は(An ×Toutn )と
なり、これが加算部53へ供給され、今回の付着減少量
Fwoutn に加算されて今回の要求燃料量Tcyln
となる。
【0101】一方、乗算部52の出力は今回の付着増分
量Fwinnであり、上記数式14に相当するFwinn
=(1−An)×Toutnとなる。これが更に乗算部5
4で1/T倍されて加算部55に供給され、乗算部56
の出力と加算される。この乗算部56の出力は、付着減
少量Fwoutnに(1−1/Tn)倍されたものとなる
から、(1−1/Tn)・Fwoutnとなる。
量Fwinnであり、上記数式14に相当するFwinn
=(1−An)×Toutnとなる。これが更に乗算部5
4で1/T倍されて加算部55に供給され、乗算部56
の出力と加算される。この乗算部56の出力は、付着減
少量Fwoutnに(1−1/Tn)倍されたものとなる
から、(1−1/Tn)・Fwoutnとなる。
【0102】また、加算部53へ供給される付着減少量
Fwoutn は、入力を1サイクル(1TDC)遅延す
るサイクル遅延部57の出力であるので、このサイクル
遅延部57に入力されるものは、次回の付着減少量Fw
outn+1 となる。
Fwoutn は、入力を1サイクル(1TDC)遅延す
るサイクル遅延部57の出力であるので、このサイクル
遅延部57に入力されるものは、次回の付着減少量Fw
outn+1 となる。
【0103】従って、加算部55の出力、つまりサイク
ルシフト部57に入力される付着減少量Fwoutn+1
は、
ルシフト部57に入力される付着減少量Fwoutn+1
は、
【0104】
【数16】 Fwoutn+1 =Fwinn /T+(1−1/Tn )・Fwoutn =Fwoutn +(Fwinn −Fwoutn )/T 但し、Fwinn =(1−An )×Toutn となり、上記数式15に相当するものとなる。
【0105】続いて、燃料輸送遅れ補正の第2の方法を
説明する。
説明する。
【0106】この第2の方法は、上記した特開平1−3
05142号公報等に開示されるものであり、上記直接
率Aのほかに、前回までにポート壁面に付着した燃料の
うち、今回サイクル中に蒸発等により燃焼室に吸入され
る燃料の割合である持ち去り率b(0<b<1)を用い
るものである。(A×Tout)がポート壁面に付着せ
ずに直接シリンダに供給される量であり、((1−A)
×Tout)が付着増分量Fwinとなる点は上記A・
T方式と同様であるが、付着減少量(持ち去り量)Fw
outは今回サイクル開始時点の壁面付着燃料量Fwの
うち、(b×Fw)であると考える方式である。
05142号公報等に開示されるものであり、上記直接
率Aのほかに、前回までにポート壁面に付着した燃料の
うち、今回サイクル中に蒸発等により燃焼室に吸入され
る燃料の割合である持ち去り率b(0<b<1)を用い
るものである。(A×Tout)がポート壁面に付着せ
ずに直接シリンダに供給される量であり、((1−A)
×Tout)が付着増分量Fwinとなる点は上記A・
T方式と同様であるが、付着減少量(持ち去り量)Fw
outは今回サイクル開始時点の壁面付着燃料量Fwの
うち、(b×Fw)であると考える方式である。
【0107】上記のように要求燃料量Tcylは、 Tcyl=A・Tout+Fwout となる。ここで、 Fwout=B×Fw Fwin=(1−A)Tout となり、今回の壁面付着燃料量Fwnは、前回までの壁
面付着燃料量Fwn-1に対して付着増分量Fwinと付
着減少量Fwoutとの偏差だけ増減するので、
面付着燃料量Fwn-1に対して付着増分量Fwinと付
着減少量Fwoutとの偏差だけ増減するので、
【0108】
【数17】 Fwn =Fwn-1 +Fwin−Fwout =Fwn-1 +(1−A)Tout−b×Fwn-1 =(1−A)Tout+(1−b)×Fwn-1 となる。
【0109】また、上記数式1より、燃料噴射量Tou
tは、
tは、
【0110】
【数18】 Tout=(Tcyl−Fwout)/A =(Tcyl−B・Fw)/A となるので、上記数式17及び数式18により、燃料噴
射量Toutを求めることができる。
射量Toutを求めることができる。
【0111】図35は、燃料輸送遅れ補正の上記第2の
方法(以下、A.B方式という)をモデル化した図であ
る。
方法(以下、A.B方式という)をモデル化した図であ
る。
【0112】同図において、あるサイクルnで燃料噴射
弁6から噴射された噴射燃料量Toutn は乗算部61
でA(直接率)倍される一方、乗算部62で(1−A)
倍される。乗算部61の出力は(An ×Toutn )と
なり、これが加算部63へ供給されて、入力に対して蒸
発率(持ち去り率)Bを乗算する乗算部64の出力であ
る今回の付着減少量Fwoutn に加算されて今回の要
求燃料量Tcylnとなる。
弁6から噴射された噴射燃料量Toutn は乗算部61
でA(直接率)倍される一方、乗算部62で(1−A)
倍される。乗算部61の出力は(An ×Toutn )と
なり、これが加算部63へ供給されて、入力に対して蒸
発率(持ち去り率)Bを乗算する乗算部64の出力であ
る今回の付着減少量Fwoutn に加算されて今回の要
求燃料量Tcylnとなる。
【0113】前述したようにA.B方式においては、乗
算部64の出力である今回の付着減少量Fwoutn は
前回まで蓄積された今回サイクル開始時点の壁面付着燃
料量Fwn うちの(B×Fwn )であると考えるので、
乗算部64の入力には、今回サイクル開始時点の壁面付
着燃料量Fwn が供給されることになる。そして、その
壁面付着燃料量Fwn が乗算部65で(1−B)倍され
て加算部66へ供給される。
算部64の出力である今回の付着減少量Fwoutn は
前回まで蓄積された今回サイクル開始時点の壁面付着燃
料量Fwn うちの(B×Fwn )であると考えるので、
乗算部64の入力には、今回サイクル開始時点の壁面付
着燃料量Fwn が供給されることになる。そして、その
壁面付着燃料量Fwn が乗算部65で(1−B)倍され
て加算部66へ供給される。
【0114】一方、乗算部62の出力は付着増分量Fw
inであり、数式14に相当するFwinn =(1−A
n )×Toutn となる。これが更に前記加算部66に
供給され、前記乗算部65の出力である(1−B)×F
wn と加算される。また、乗算部64,65の入力であ
る今回サイクル開始時点の壁面付着燃料量Fwn は、入
力を1サイクル(1TDC)遅延するサイクル遅延部6
7の出力であるので、このサイクル遅延部66に入力さ
れるものは、次回サイクル開始時点の壁面付着燃料量F
wn+1 、つまり今回サイクル終了時点の壁面付着燃料量
となる。
inであり、数式14に相当するFwinn =(1−A
n )×Toutn となる。これが更に前記加算部66に
供給され、前記乗算部65の出力である(1−B)×F
wn と加算される。また、乗算部64,65の入力であ
る今回サイクル開始時点の壁面付着燃料量Fwn は、入
力を1サイクル(1TDC)遅延するサイクル遅延部6
7の出力であるので、このサイクル遅延部66に入力さ
れるものは、次回サイクル開始時点の壁面付着燃料量F
wn+1 、つまり今回サイクル終了時点の壁面付着燃料量
となる。
【0115】すなわち、前回まで蓄積された今回サイク
ル開始時点の壁面付着燃料量Fwnから、(B・Fwo
utn )に相当する量が乗算部64の出力となって持ち
去られ、持ち去られずに残った量である(1−B)・F
woutn が加算部66よって乗算部62の出力である
今回の付着増分量Fwinn と加算される。
ル開始時点の壁面付着燃料量Fwnから、(B・Fwo
utn )に相当する量が乗算部64の出力となって持ち
去られ、持ち去られずに残った量である(1−B)・F
woutn が加算部66よって乗算部62の出力である
今回の付着増分量Fwinn と加算される。
【0116】従って、加算部66の出力である次回サイ
クル開始時点の壁面付着燃料量Fwn+1 は、
クル開始時点の壁面付着燃料量Fwn+1 は、
【0117】
【数19】Fwn+1 =Fwinn +(1−Bn )Fwn =(1−An )×Toutn +(1−Bn )Fwn =Fwn +(1−An )×Toutn −Bn ・Fwn となり、上記数式16に相当するものとなる。
【0118】なお、後述する具体的な実施例では、A.
T方式を用いるものとする。
T方式を用いるものとする。
【0119】図36は燃料噴射量演算ルーチンを示すフ
ローチャートである。本ルーチンはTDC信号パルス発
生に同期して実行される。まず、エンジン回転数NEお
よび吸気管内絶対圧PBAによりTiマップを検索して基
本燃料量Tiを決定する(ステップS1)。つぎに、補
正係数Ktotalを冷却水温Twに応じた補正係数KTW、
始動時の補正係数KAST、負荷状態に応じた補正係数KW
OT、リーン化係数KLS、吸気温度に応じた補正係数KTA
などの各種補正係数を乗じて計算する(ステップS
2)。前述したように、基本燃料量Tiに補正係数Kto
tal、補正係数Kp及び空燃比補正係数KO2を乗算する
ことによってシリンダの要求燃料量Tcylが決定され
る。
ローチャートである。本ルーチンはTDC信号パルス発
生に同期して実行される。まず、エンジン回転数NEお
よび吸気管内絶対圧PBAによりTiマップを検索して基
本燃料量Tiを決定する(ステップS1)。つぎに、補
正係数Ktotalを冷却水温Twに応じた補正係数KTW、
始動時の補正係数KAST、負荷状態に応じた補正係数KW
OT、リーン化係数KLS、吸気温度に応じた補正係数KTA
などの各種補正係数を乗じて計算する(ステップS
2)。前述したように、基本燃料量Tiに補正係数Kto
tal、補正係数Kp及び空燃比補正係数KO2を乗算する
ことによってシリンダの要求燃料量Tcylが決定され
る。
【0120】上記の計算により得られた要求燃料量Tcy
l、直接率A、輸送遅れ時定数Tを用いる(ステップS
3)ことにより数式13にしたがって燃料量TOUT(n)を
計算する(ステップS4)。ここで、付着減少量Fwout
は前回本ルーチンを実行するときに計算された値が用い
られる。今回の燃料噴射量TOUT(n)が計算されると、今
回の付着減少量Fwout(n)および付着増加量Fwin(n)が
数式14,15により計算されて(ステップS5,S
6)、次回の燃料噴射量TOUTの計算に利用される。上
記計算を終了すると本ルーチンは終了する。
l、直接率A、輸送遅れ時定数Tを用いる(ステップS
3)ことにより数式13にしたがって燃料量TOUT(n)を
計算する(ステップS4)。ここで、付着減少量Fwout
は前回本ルーチンを実行するときに計算された値が用い
られる。今回の燃料噴射量TOUT(n)が計算されると、今
回の付着減少量Fwout(n)および付着増加量Fwin(n)が
数式14,15により計算されて(ステップS5,S
6)、次回の燃料噴射量TOUTの計算に利用される。上
記計算を終了すると本ルーチンは終了する。
【0121】このようにして、酸素利用率O2USERを用
いた空燃比A/F制御を行なうことができる。
いた空燃比A/F制御を行なうことができる。
【0122】[第2実施例の全体の制御処理]つぎに、
第2実施例の内燃機関の燃料制御装置について説明す
る。図37は本実施例の燃料制御装置における全体の制
御処理の概略を示すブロック図である。内燃機関および
燃料制御装置の全体的構成は前記第1実施例と同じであ
る。また、燃料制御装置は前記第1実施例と同様に触媒
温度TCATを推定する処理(処理1)と、触媒の劣化を
推定する処理(処理2)と、触媒コンバータ14の最大
酸素蓄積量O2MAXを推定する処理(処理3)と、最
大酸素蓄積量O2MAXを修正する処理(処理4)と、
触媒コンバータ14の上流側の空燃比A/Fを推定する
処理(処理5)と、触媒コンバータ14に蓄積されてい
る酸素蓄積量O2STRを推定する処理(処理6)と、触媒
コンバータ14の酸素利用率O2USERを算出する処理
(処理7)と、酸素利用量O2USEに応じて空燃比補正係
数KO2のF/Bパラメータ(PR,PL,TDR,T
DL)を調整することにより触媒浄化率を向上させるよ
うに該空燃比A/Fを制御する処理(処理8)とシリン
ダの基本要求燃料量Tcyl0を演算する処理(処理
9)と、空燃比補正係数KO2を演算する処理(処理1
0)と、後述する付着制御に基づいて噴射燃料量TOU
Tを算出する処理(処理11)を行なうものである。
第2実施例の内燃機関の燃料制御装置について説明す
る。図37は本実施例の燃料制御装置における全体の制
御処理の概略を示すブロック図である。内燃機関および
燃料制御装置の全体的構成は前記第1実施例と同じであ
る。また、燃料制御装置は前記第1実施例と同様に触媒
温度TCATを推定する処理(処理1)と、触媒の劣化を
推定する処理(処理2)と、触媒コンバータ14の最大
酸素蓄積量O2MAXを推定する処理(処理3)と、最
大酸素蓄積量O2MAXを修正する処理(処理4)と、
触媒コンバータ14の上流側の空燃比A/Fを推定する
処理(処理5)と、触媒コンバータ14に蓄積されてい
る酸素蓄積量O2STRを推定する処理(処理6)と、触媒
コンバータ14の酸素利用率O2USERを算出する処理
(処理7)と、酸素利用量O2USEに応じて空燃比補正係
数KO2のF/Bパラメータ(PR,PL,TDR,T
DL)を調整することにより触媒浄化率を向上させるよ
うに該空燃比A/Fを制御する処理(処理8)とシリン
ダの基本要求燃料量Tcyl0を演算する処理(処理
9)と、空燃比補正係数KO2を演算する処理(処理1
0)と、後述する付着制御に基づいて噴射燃料量TOU
Tを算出する処理(処理11)を行なうものである。
【0123】第1実施例ではパータベーションの周期お
よび振幅を変更することにより酸素利用率O2USERを最
大にする空燃比A/F制御を行なった(第1図の処理
8)が、本第2実施例では下流側O2センサの出力が反
転した時点から空燃比補正係数KO2の比例制御を実行
するまでのディレイ時間TDR,TDLおよび空燃比補正係
数KO2をスキップさせるスキップ量(P項ゲインP
R,PL)を変更することにより酸素利用率O2USERを
最大にする空燃比A/F制御を行なう。つづいて、空燃
比制御ルーチンについて説明する。
よび振幅を変更することにより酸素利用率O2USERを最
大にする空燃比A/F制御を行なった(第1図の処理
8)が、本第2実施例では下流側O2センサの出力が反
転した時点から空燃比補正係数KO2の比例制御を実行
するまでのディレイ時間TDR,TDLおよび空燃比補正係
数KO2をスキップさせるスキップ量(P項ゲインP
R,PL)を変更することにより酸素利用率O2USERを
最大にする空燃比A/F制御を行なう。つづいて、空燃
比制御ルーチンについて説明する。
【0124】図38は第2実施例の酸素利用率O2USER
を用いた空燃比制御ルーチン(処理8)を示すフローチ
ャートである。本ルーチンはタイマー処理によりくりか
えし実行される。まず、吸気管内絶対圧PBA、エンジン
回転数NE、車速V、スロットル弁開度θTHなどが所定
範囲内にあって、PBA値、θTH値が安定している空燃比
フィードバック制御の実行領域にあるかどうかを判別す
る(ステップS1110)。下流側O2センサ16によ
る空燃比フィードバック制御中であるかどうかを判別し
(ステップS1120)、空燃比フィードバック制御中
であるときには、さらに酸素利用率O2USERが増加方向
にあるかあるいは減少方向にあるかを判別する(ステッ
プS1130)。増加方向にあるときはリッチ側および
リーン側の第2のP項ゲインPR2、PL2を前回値に所
定値DPR、DPLを加えて増加し(ステップS114
0)、リッチ/リーン反転ディレイ時間TDR、TDLを前
回値に所定値DTDR、DTDLを加えて増加させる(ステッ
プS1150)。リッチ側/リーン側の第2のP項ゲイ
ンPR2、PL2の増加およびリッチ/リーン反転ディレ
イ時間TDR、TDLの増加は、それぞれ前述したパータベ
ーション処理における振幅Kpertを増加し、周期tpert
R、tpertLを長くすることに相当する。一方,酸素利用
率O2USERが減少方向にあるときはリッチ側およびリー
ン側のP項ゲインPR2、PL2を前回値からDPR、D
PLを差し引いて減少し(ステップS1160)、リッ
チ/リーン反転ディレイ時間TDR、TDLを前回値からD
TDR、DTDLを差し引いて減少させる(ステップS117
0)。
を用いた空燃比制御ルーチン(処理8)を示すフローチ
ャートである。本ルーチンはタイマー処理によりくりか
えし実行される。まず、吸気管内絶対圧PBA、エンジン
回転数NE、車速V、スロットル弁開度θTHなどが所定
範囲内にあって、PBA値、θTH値が安定している空燃比
フィードバック制御の実行領域にあるかどうかを判別す
る(ステップS1110)。下流側O2センサ16によ
る空燃比フィードバック制御中であるかどうかを判別し
(ステップS1120)、空燃比フィードバック制御中
であるときには、さらに酸素利用率O2USERが増加方向
にあるかあるいは減少方向にあるかを判別する(ステッ
プS1130)。増加方向にあるときはリッチ側および
リーン側の第2のP項ゲインPR2、PL2を前回値に所
定値DPR、DPLを加えて増加し(ステップS114
0)、リッチ/リーン反転ディレイ時間TDR、TDLを前
回値に所定値DTDR、DTDLを加えて増加させる(ステッ
プS1150)。リッチ側/リーン側の第2のP項ゲイ
ンPR2、PL2の増加およびリッチ/リーン反転ディレ
イ時間TDR、TDLの増加は、それぞれ前述したパータベ
ーション処理における振幅Kpertを増加し、周期tpert
R、tpertLを長くすることに相当する。一方,酸素利用
率O2USERが減少方向にあるときはリッチ側およびリー
ン側のP項ゲインPR2、PL2を前回値からDPR、D
PLを差し引いて減少し(ステップS1160)、リッ
チ/リーン反転ディレイ時間TDR、TDLを前回値からD
TDR、DTDLを差し引いて減少させる(ステップS117
0)。
【0125】つづいて、第2のP項ゲインPR2、PL2
およびディレイ時間TDR、TDLがリミット値を越えてい
るかどうかを判別し、越えているときは該リミット値に
固定するリミットチェック処理を行なって(ステップS
1180)から第2のP項ゲインPR2、PL2およびデ
ィレイ時間TDR、TDLを学習する(ステップS119
0)。
およびディレイ時間TDR、TDLがリミット値を越えてい
るかどうかを判別し、越えているときは該リミット値に
固定するリミットチェック処理を行なって(ステップS
1180)から第2のP項ゲインPR2、PL2およびデ
ィレイ時間TDR、TDLを学習する(ステップS119
0)。
【0126】また、ステップS1110およびステップ
S1120でそれぞれ空燃比フィードバック制御の実行
領域にあるとき、あるいは下流側O2センサ16による
空燃比フィードバック制御が実行中でないときは第2の
P項ゲインPR2、PL2およびディレイ時間TDR、TDL
を前回までに算出されている学習値に設定される(ステ
ップS1210)。
S1120でそれぞれ空燃比フィードバック制御の実行
領域にあるとき、あるいは下流側O2センサ16による
空燃比フィードバック制御が実行中でないときは第2の
P項ゲインPR2、PL2およびディレイ時間TDR、TDL
を前回までに算出されている学習値に設定される(ステ
ップS1210)。
【0127】この第2のP項PR2、PL2及びディレ
イ時間TDR,TDLに基づいて、さらに空燃比補正係
数KO2が算出される。この空燃比補正係数KO2の値は
処理9にて基本要求燃料量Tcyl0に乗算されて要求燃料
量Tcylとなる。空燃比補正係数KO2の算出は前記第
1実施例と同様である。
イ時間TDR,TDLに基づいて、さらに空燃比補正係
数KO2が算出される。この空燃比補正係数KO2の値は
処理9にて基本要求燃料量Tcyl0に乗算されて要求燃料
量Tcylとなる。空燃比補正係数KO2の算出は前記第
1実施例と同様である。
【0128】
【数20】Tcyl=Ti×KTOTAL×KO2 以上示したように、第2実施例の内燃機関の燃料制御装
置によれば、触媒コンバータ14の物理モデルに則って
酸素利用率O2USER が最大になるように空燃比補正係数
KO2のパラメータ(PR,PL,TDR,TDL)を
調整することにより触媒コンバータ14の浄化率を高め
ることができ、しかも吸気管壁面に付着した燃料特性を
表す物理モデルに則った付着制御を行なうことにより最
適な燃料供給を実現できるので、排出ガスエミッション
特性を著しく改善することができる。
置によれば、触媒コンバータ14の物理モデルに則って
酸素利用率O2USER が最大になるように空燃比補正係数
KO2のパラメータ(PR,PL,TDR,TDL)を
調整することにより触媒コンバータ14の浄化率を高め
ることができ、しかも吸気管壁面に付着した燃料特性を
表す物理モデルに則った付着制御を行なうことにより最
適な燃料供給を実現できるので、排出ガスエミッション
特性を著しく改善することができる。
【0129】
【発明の効果】本発明の内燃機関の燃料制御装置によれ
ば、酸素蓄積量推定手段によって推定された触媒コンバ
ータ内の酸素の蓄積量に基づいて前記触媒コンバータの
浄化率に相関する物理量を演算し、演算された前記物理
量に基づいて空燃比を制御するので、触媒コンバータの
温度、劣化状態などの触媒コンバータのいかなる状態に
おいてもその触媒コンバータの持つ最大の浄化率が得ら
れ、排出ガスエミッション特性を向上させることができ
る。
ば、酸素蓄積量推定手段によって推定された触媒コンバ
ータ内の酸素の蓄積量に基づいて前記触媒コンバータの
浄化率に相関する物理量を演算し、演算された前記物理
量に基づいて空燃比を制御するので、触媒コンバータの
温度、劣化状態などの触媒コンバータのいかなる状態に
おいてもその触媒コンバータの持つ最大の浄化率が得ら
れ、排出ガスエミッション特性を向上させることができ
る。
【0130】本発明の請求項10の内燃機関の燃料制御
装置によれば、壁面付着制御により触媒の浄化能力を最
大にするシリンダ内A/Fに制御できる。
装置によれば、壁面付着制御により触媒の浄化能力を最
大にするシリンダ内A/Fに制御できる。
【図1】本発明の一実施例に係る内燃機関1及びその制
御装置の全体構成図である。
御装置の全体構成図である。
【図2】第1実施例の燃料制御装置における全体の制御
処理の概略を示すブロック図である。
処理の概略を示すブロック図である。
【図3】触媒温度TCATの推定ルーチンを示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図4】補正係数KTATCATと吸気温TAとの関係を示す
グラフである。
グラフである。
【図5】触媒温度を下げるための係数α1および触媒温
度を上げるための係数α2を示すグラフである。
度を上げるための係数α2を示すグラフである。
【図6】触媒劣化の判定を行うプログラムのフローチャ
ートである。
ートである。
【図7】触媒劣化の前条件を判定するプログラムのフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図8】空燃比補正係数KO2の変化を示すタイミング
チャートである。
チャートである。
【図9】触媒劣化と触媒の浄化率との関係を示すグラフ
である。
である。
【図10】触媒温度TCATに対する最大酸素蓄積量O2
MAXを示すグラフである。
MAXを示すグラフである。
【図11】最大酸素蓄積量O2MAXの修正ルーチンを
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図12】空燃比推定ルーチンを示すフローチャートで
ある。
ある。
【図13】触媒コンバータ14の触媒作用を示す模式図
である。
である。
【図14】触媒コンバータに入力される排気ガスの空燃
比A/FとCO濃度およびO2濃度との関係を示す特性
図である。
比A/FとCO濃度およびO2濃度との関係を示す特性
図である。
【図15】触媒コンバータ14内の酸素蓄積量O2STRの
演算ルーチンを示すフローチャートである。
演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図16】酸素蓄積量O2STRの時間的変化を示す波形図
である。
である。
【図17】酸素利用率O2USERの演算ルーチンを示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図18】触媒コンバータ14前の空燃比A/Fin、
触媒コンバータ後の空燃比A/Fout、酸素分子の移
動速度dO/dtおよび酸素蓄積量O2STRを示すタイミ
ングチャートである。
触媒コンバータ後の空燃比A/Fout、酸素分子の移
動速度dO/dtおよび酸素蓄積量O2STRを示すタイミ
ングチャートである。
【図19】触媒コンバータ14前の空燃比A/Fin、
触媒コンバータ後の空燃比A/Fout、酸素分子の移
動速度dO/dtおよび酸素蓄積量O2STRを示すタイミ
ングチャートである。
触媒コンバータ後の空燃比A/Fout、酸素分子の移
動速度dO/dtおよび酸素蓄積量O2STRを示すタイミ
ングチャートである。
【図20】触媒コンバータ14前の空燃比A/Fin、
触媒コンバータ後の空燃比A/Fout、酸素分子の移
動速度dO/dtおよび酸素蓄積量O2STRを示すタイミ
ングチャートである。
触媒コンバータ後の空燃比A/Fout、酸素分子の移
動速度dO/dtおよび酸素蓄積量O2STRを示すタイミ
ングチャートである。
【図21】CO濃度とNOx濃度のクロスポイントにお
ける触媒コンバータの浄化率を示すグラフである。
ける触媒コンバータの浄化率を示すグラフである。
【図22】CO濃度とNOx濃度のクロスポイントにお
ける触媒コンバータの浄化率を示すグラフである。
ける触媒コンバータの浄化率を示すグラフである。
【図23】触媒コンバータの浄化率を示すグラフであ
る。
る。
【図24】触媒コンバータの浄化率を示すグラフであ
る。
る。
【図25】パータベーション処理を示すフローチャート
である。
である。
【図26】強制振動の振幅、周期を示すタイミングチャ
ートである。
ートである。
【図27】振幅Kpert、周期tpertR、tpertLの変更ル
ーチンを示すフローチャートである。
ーチンを示すフローチャートである。
【図28】空燃比補正係数KO2算出ルーチンを示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図29】図28につづく空燃比補正係数KO2算出ル
ーチンを示すフローチャートである。
ーチンを示すフローチャートである。
【図30】フラグFAF1、2の初期化ルーチンを示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図31】空燃比補正係数KO2の変化を示すタイミン
グチャートである。
グチャートである。
【図32】燃料輸送遅れ補正を概念的に示す模式図であ
る。
る。
【図33】付着増加量Fwinおよび付着減少量Fwoutの
時間変化を示すグラフである。
時間変化を示すグラフである。
【図34】燃料の付着制御のAT方式のモデルを示す制
御図である。
御図である。
【図35】燃料付着制御のAB方式のモデルを示す制御
図である。
図である。
【図36】燃料噴射量演算ルーチンを示すフローチャー
トである。
トである。
【図37】第2実施例の燃料制御装置における全体の制
御処理の概略を示すブロック図である。
御処理の概略を示すブロック図である。
【図38】酸素利用率O2USERを用いた空燃比制御ルー
チンを示すフローチャートである。
チンを示すフローチャートである。
【図39】下流側O2センサ16による空燃比フィード
バック制御ルーチンを示すフローチャートである。
バック制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図40】ずれ量SDλと下流側O2センサの出力SV
O2との関係を示すテーブルである。
O2との関係を示すテーブルである。
【図41】ずれ量DλとP項ゲイン(PR、PL)の関係
を示すテーブルである。
を示すテーブルである。
1 … 内燃機関 5 … ECU 8 … 吸気温センサ 14 … 触媒コンバータ 15 … 上流側の酸素濃度センサ 16 … 下流側の酸素濃度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01N 3/20 E R 9/00 Z F02D 41/34 M 8011−3G
Claims (10)
- 【請求項1】 内燃機関の排気系に配された触媒コンバ
ータに蓄積されている酸素の蓄積量を推定する酸素蓄積
量推定手段と、 この酸素蓄積量推定手段によって推定された前記酸素の
蓄積量に基づいて前記触媒コンバータの浄化率に相関す
る物理量を演算する物理量演算手段と、 この物理量演算手段によって演算された前記物理量に基
づいて内燃機関に供給される混合気の空燃比を制御する
空燃比制御手段とを備えた内燃機関の燃料制御装置。 - 【請求項2】 前記触媒コンバータの浄化率に相関する
物理量は前記触媒コンバータに蓄積されている酸素の蓄
積量の所定時間当たりの変化量であることを特徴とする
請求項1記載の内燃機関の燃料制御装置。 - 【請求項3】 前記触媒コンバータに蓄積されている前
記酸素の蓄積量が前記触媒コンバータの最大酸素蓄積量
に近い第1の所定量を越えるときおよび該蓄積量が零に
近い第2の所定量を下回るときの少なくとも一方の場合
に前記物理量を前記触媒コンバータの浄化率の低下側に
補正することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の燃
料制御装置。 - 【請求項4】 前記最大酸素蓄積量を前記触媒コンバー
タの容量、温度、劣化度合いに基づいて演算する最大蓄
積量演算手段を備えたことを特徴とする請求項3記載の
内燃機関の燃料制御装置。 - 【請求項5】 前記酸素蓄積量推定手段は今回の酸素の
蓄積量を前記内燃機関の排気ガスの空燃比と前回推定さ
れた酸素の蓄積量とに基づく物理モデルに則って推定す
ることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の燃料制御
装置。 - 【請求項6】 前記触媒コンバータの下流側に配置され
た下流側空燃比検出手段と、 該下流側空燃比検出手段の出力に応じて前記混合気の空
燃比を制御する空燃比帰還制御量を演算する空燃比帰還
制御量演算手段と、 前記排気ガスの空燃比を前記空燃比帰還制御量の中心値
からの偏差に基づいて演算する空燃比演算手段とを備え
た請求項5に記載の内燃機関の燃料制御装置。 - 【請求項7】 前記触媒コンバータの上流側に配置され
た上流側空燃比検出手段と、 該上流側空燃比検出手段の出力に基づいて前記混合気の
空燃比を制御する空燃比帰還制御量を演算する空燃比帰
還制御量演算手段と、 前記空燃比制御手段は前記上流側空燃比検出手段の出力
が反転したときから空燃比帰還制御における比例制御を
実行するまでのディレイ時間を可変にすることを特徴と
する請求項1記載の内燃機関の燃料制御装置。 - 【請求項8】 前記触媒コンバータの上流側に配置され
た上流側空燃比検出手段と、 該該上流側空燃比検出手段の出力に基づいて前記混合気
の空燃比を制御する空燃比帰還制御量を演算する空燃比
帰還制御量演算手段と、 前記空燃比制御手段は前記上流側空燃比検出手段の出力
が反転したときに前記空燃比帰還制御量をスキップさせ
るスキップ量を可変にすることを特徴とする請求項1記
載の内燃機関の燃料制御装置。 - 【請求項9】 所定の周期、所定の振幅で前記混合気の
空燃比を強制的に振動させる空燃比強制振動手段を備
え、 前記空燃比制御手段は前記振幅および周期の少なくとも
一方を可変にすることを特徴とする請求項1記載の内燃
機関の燃料制御装置。 - 【請求項10】 吸気管に噴射された燃料量のうち直接
に燃焼室に吸入される第1の燃料量と前記吸気管の壁面
に付着した後に蒸発して前記燃焼室に吸入される第2の
燃料量とから物理モデルを構築し、該構築された物理モ
デルに則った燃料付着特性を表すパラメータを用いて前
記燃料量を決定することを特徴とする請求項1乃至請求
項9記載の内燃機関の燃料制御装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5329780A JP2962987B2 (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | 内燃機関の燃料制御装置 |
CA002137039A CA2137039C (en) | 1993-12-01 | 1994-11-30 | Fuel supply control system for internal combustion engines |
DE4442734A DE4442734C2 (de) | 1993-12-01 | 1994-12-01 | Kraftstoffzufuhrregelsystem für Verbrennungsmotoren |
US08/353,201 US5609023A (en) | 1993-12-01 | 1994-12-01 | Fuel supply control system for internal combustion engines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5329780A JP2962987B2 (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | 内燃機関の燃料制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07151002A true JPH07151002A (ja) | 1995-06-13 |
JP2962987B2 JP2962987B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=18225188
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5329780A Expired - Fee Related JP2962987B2 (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | 内燃機関の燃料制御装置 |
Country Status (4)
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---|---|
US (1) | US5609023A (ja) |
JP (1) | JP2962987B2 (ja) |
CA (1) | CA2137039C (ja) |
DE (1) | DE4442734C2 (ja) |
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US6481201B2 (en) | 2000-06-26 | 2002-11-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Air-fuel ratio control apparatus of internal combustion engine |
US7784271B2 (en) | 2006-04-27 | 2010-08-31 | Honda Motor Co., Ltd. | Scheme for detecting deterioration of a catalyst in an engine |
JP2016153608A (ja) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
WO2020189080A1 (ja) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関制御装置 |
Families Citing this family (37)
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---|---|---|---|---|
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