JPH11107828A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents
内燃機関の空燃比制御装置Info
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- JPH11107828A JPH11107828A JP9275877A JP27587797A JPH11107828A JP H11107828 A JPH11107828 A JP H11107828A JP 9275877 A JP9275877 A JP 9275877A JP 27587797 A JP27587797 A JP 27587797A JP H11107828 A JPH11107828 A JP H11107828A
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- F01N2550/03—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems of sorbing activity of adsorbents or absorbents
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】リーン燃焼を実施すると共にＮＯx 触媒の浄化
能力を回復させるべく一時的にリッチ燃焼を行わせる空
燃比制御装置において、リッチ時間及びリーン時間を適
正に設定し、燃費の改善やトルク変動の抑制を図る。 【解決手段】エンジン排気管３に設けられたＮＯx 触媒
１９には、Ｏ2 センサ２４とＮＯx センサ２５とが直接
設けられている。ＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１は、エンジ
ン１に供給する混合気の目標空燃比を理論空燃比よりも
リーン側に設定し、その目標空燃比に基づいてリーン燃
焼を行わせる。また、ＣＰＵ３１は、前記センサ２４，
２５にて検出したＮＯx 触媒１９内の状態に応じて、リ
ーン空燃比とリッチ空燃比とで制御空燃比を切り換え
る。つまり、ＮＯx センサ２５の出力が所定のしきい値
を越えると空燃比をリッチに切り換え、Ｏ2 センサ２４
の出力が所定のしきい値を越えると空燃比をリーンに切
り換える。
能力を回復させるべく一時的にリッチ燃焼を行わせる空
燃比制御装置において、リッチ時間及びリーン時間を適
正に設定し、燃費の改善やトルク変動の抑制を図る。 【解決手段】エンジン排気管３に設けられたＮＯx 触媒
１９には、Ｏ2 センサ２４とＮＯx センサ２５とが直接
設けられている。ＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１は、エンジ
ン１に供給する混合気の目標空燃比を理論空燃比よりも
リーン側に設定し、その目標空燃比に基づいてリーン燃
焼を行わせる。また、ＣＰＵ３１は、前記センサ２４，
２５にて検出したＮＯx 触媒１９内の状態に応じて、リ
ーン空燃比とリッチ空燃比とで制御空燃比を切り換え
る。つまり、ＮＯx センサ２５の出力が所定のしきい値
を越えると空燃比をリッチに切り換え、Ｏ2 センサ２４
の出力が所定のしきい値を越えると空燃比をリーンに切
り換える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空燃比リーン領域
でのリーン燃焼を行わせる内燃機関の空燃比制御装置で
あって、リーン燃焼時に発生する排ガス中の窒素酸化物
（ＮＯx ）を浄化するためのＮＯx 吸蔵還元型触媒を有
する内燃機関の空燃比制御装置に関するものである。
でのリーン燃焼を行わせる内燃機関の空燃比制御装置で
あって、リーン燃焼時に発生する排ガス中の窒素酸化物
（ＮＯx ）を浄化するためのＮＯx 吸蔵還元型触媒を有
する内燃機関の空燃比制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年における内燃機関の空燃比制御装置
では、燃費改善を図るべく理論空燃比よりもリーン側で
燃料を燃焼させる、いわゆるリーンバーン制御を実施す
る技術が多用化されつつある。こうしたリーン燃焼を行
わせる場合、内燃機関から排出される排ガスにはＮＯx
が多く含まれ、このＮＯx を浄化するためのリーンＮＯ
x 触媒が必要となる。例えば特許番号第２６００４９２
号公報の「内燃機関の排気浄化装置」には、排ガスの空
燃比がリーンである時にＮＯx を吸収すると共に、排ガ
スの酸素濃度が低下された時に、すなわちリッチ化され
た時に前記吸収したＮＯx を放出するＮＯx 吸収剤（Ｎ
Ｏx 吸蔵還元型触媒）が開示されている。
では、燃費改善を図るべく理論空燃比よりもリーン側で
燃料を燃焼させる、いわゆるリーンバーン制御を実施す
る技術が多用化されつつある。こうしたリーン燃焼を行
わせる場合、内燃機関から排出される排ガスにはＮＯx
が多く含まれ、このＮＯx を浄化するためのリーンＮＯ
x 触媒が必要となる。例えば特許番号第２６００４９２
号公報の「内燃機関の排気浄化装置」には、排ガスの空
燃比がリーンである時にＮＯx を吸収すると共に、排ガ
スの酸素濃度が低下された時に、すなわちリッチ化され
た時に前記吸収したＮＯx を放出するＮＯx 吸収剤（Ｎ
Ｏx 吸蔵還元型触媒）が開示されている。
【０００３】また一方、リーン燃焼時に発生するＮＯx
をＮＯx 触媒にて吸収するシステムでは、ＮＯx 触媒で
ＮＯx が飽和状態になるとＮＯx 浄化能力が限界に達す
る。そのため、ＮＯx 触媒の浄化能力を回復させてＮＯ
x の排出を抑制すべく一時的にリッチ燃焼を行わせるよ
うにした技術が知られている。
をＮＯx 触媒にて吸収するシステムでは、ＮＯx 触媒で
ＮＯx が飽和状態になるとＮＯx 浄化能力が限界に達す
る。そのため、ＮＯx 触媒の浄化能力を回復させてＮＯ
x の排出を抑制すべく一時的にリッチ燃焼を行わせるよ
うにした技術が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術では、制御空燃比をリーンから一時的にリッチに変化
させる際において、排気管での排気輸送遅れなどを考慮
してある程度余裕分を見込んでリッチ時間を設定する必
要があった。かかる場合、リッチ時間を長めに設定する
ことに起因して燃料増量が過多となり、燃費の悪化を招
くことが懸念される。また、リッチ燃焼時には、リーン
燃焼時に比べてエンジン発生トルクが増大する。そのた
め、リッチ燃焼が長引くと回転変動が大きくなり、ドラ
イバビリティが悪化するという問題が生じる。
術では、制御空燃比をリーンから一時的にリッチに変化
させる際において、排気管での排気輸送遅れなどを考慮
してある程度余裕分を見込んでリッチ時間を設定する必
要があった。かかる場合、リッチ時間を長めに設定する
ことに起因して燃料増量が過多となり、燃費の悪化を招
くことが懸念される。また、リッチ燃焼時には、リーン
燃焼時に比べてエンジン発生トルクが増大する。そのた
め、リッチ燃焼が長引くと回転変動が大きくなり、ドラ
イバビリティが悪化するという問題が生じる。
【０００５】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであって、その目的とするところは、リーン燃焼を実
施すると共にＮＯx 触媒の浄化能力を回復させるべく一
時的にリッチ燃焼を行わせる空燃比制御装置において、
リッチ時間及びリーン時間を適正に設定し、燃費の改善
やトルク変動の抑制を図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である。
のであって、その目的とするところは、リーン燃焼を実
施すると共にＮＯx 触媒の浄化能力を回復させるべく一
時的にリッチ燃焼を行わせる空燃比制御装置において、
リッチ時間及びリーン時間を適正に設定し、燃費の改善
やトルク変動の抑制を図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である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明における内燃機関
の空燃比制御装置ではその前提として、内燃機関に供給
する混合気の目標空燃比を理論空燃比よりもリーン側に
設定してその目標空燃比に基づきリーン燃焼を行わせ
る。また、リーン燃焼時に排出される排ガス中のＮＯx
をリーンＮＯx 触媒で吸蔵し、さらに空燃比を一時的に
リッチに制御して前記吸蔵したＮＯx をリーンＮＯx 触
媒から放出する。
の空燃比制御装置ではその前提として、内燃機関に供給
する混合気の目標空燃比を理論空燃比よりもリーン側に
設定してその目標空燃比に基づきリーン燃焼を行わせ
る。また、リーン燃焼時に排出される排ガス中のＮＯx
をリーンＮＯx 触媒で吸蔵し、さらに空燃比を一時的に
リッチに制御して前記吸蔵したＮＯx をリーンＮＯx 触
媒から放出する。
【０００７】請求項１に記載の発明ではその特徴とし
て、リーンＮＯx 触媒に排ガスセンサを直接設け、同セ
ンサにより触媒内がリーン雰囲気にあるか若しくはリッ
チ雰囲気にあるかを検出する。そして、排ガスセンサに
て検出した触媒内の状態に応じて、リーン空燃比とリッ
チ空燃比とで制御空燃比を切り換える（空燃比切換手
段）。
て、リーンＮＯx 触媒に排ガスセンサを直接設け、同セ
ンサにより触媒内がリーン雰囲気にあるか若しくはリッ
チ雰囲気にあるかを検出する。そして、排ガスセンサに
て検出した触媒内の状態に応じて、リーン空燃比とリッ
チ空燃比とで制御空燃比を切り換える（空燃比切換手
段）。
【０００８】要するに、排ガスセンサをリーンＮＯx 触
媒に直接設けたことで、その検出結果からＮＯx 触媒の
状態が随時モニタできる。つまり、リーンＮＯx 触媒の
ＮＯx 吸蔵状態が把握できる。かかる場合、センサ検出
結果に応じてリッチ制御を実施することにより、ＮＯx
吸蔵状態に応じたリッチ時間だけ空燃比をリッチ化し、
そのリッチ化に伴い吸蔵ＮＯx を還元し放出することが
可能となる。その結果、リッチ時間及びリーン時間を適
正に設定し、燃費の改善やトルク変動の抑制を図ること
ができる。
媒に直接設けたことで、その検出結果からＮＯx 触媒の
状態が随時モニタできる。つまり、リーンＮＯx 触媒の
ＮＯx 吸蔵状態が把握できる。かかる場合、センサ検出
結果に応じてリッチ制御を実施することにより、ＮＯx
吸蔵状態に応じたリッチ時間だけ空燃比をリッチ化し、
そのリッチ化に伴い吸蔵ＮＯx を還元し放出することが
可能となる。その結果、リッチ時間及びリーン時間を適
正に設定し、燃費の改善やトルク変動の抑制を図ること
ができる。
【０００９】因みに、上記ＮＯx 触媒に設ける排ガスセ
ンサとしては、 ・空燃比をリニアに検出するＡ／Ｆセンサ、 ・排ガス中の酸素濃度を検出するＯ2 センサ、 ・排ガス中のＮＯx 濃度を検出するＮＯx センサ、 ・排ガス中の酸素濃度（空燃比）やＮＯx 濃度を同時に
検出する複合型センサ、などが適用できる。
ンサとしては、 ・空燃比をリニアに検出するＡ／Ｆセンサ、 ・排ガス中の酸素濃度を検出するＯ2 センサ、 ・排ガス中のＮＯx 濃度を検出するＮＯx センサ、 ・排ガス中の酸素濃度（空燃比）やＮＯx 濃度を同時に
検出する複合型センサ、などが適用できる。
【００１０】請求項１の発明は、請求項２に記載したよ
うに、前記排ガスセンサの出力がリーン側に変わると空
燃比をリッチに切り換え、前記排ガスセンサの出力がリ
ッチ側に変わると空燃比をリーンに切り換えるようにす
るとよい。この場合、リーン制御時においてリーンＮＯ
x 触媒での吸蔵ＮＯx が飽和状態に近づくと空燃比がリ
ッチに切り換えられ、リッチ制御時においてＮＯx が放
出されて触媒の吸蔵ＮＯx が殆ど無くなると空燃比がリ
ーンに切り換えられる。かかる構成によれば、リーン→
リッチの切り換え、並びにリッチ→リーンの切り換えが
最適時期に制御できる。
うに、前記排ガスセンサの出力がリーン側に変わると空
燃比をリッチに切り換え、前記排ガスセンサの出力がリ
ッチ側に変わると空燃比をリーンに切り換えるようにす
るとよい。この場合、リーン制御時においてリーンＮＯ
x 触媒での吸蔵ＮＯx が飽和状態に近づくと空燃比がリ
ッチに切り換えられ、リッチ制御時においてＮＯx が放
出されて触媒の吸蔵ＮＯx が殆ど無くなると空燃比がリ
ーンに切り換えられる。かかる構成によれば、リーン→
リッチの切り換え、並びにリッチ→リーンの切り換えが
最適時期に制御できる。
【００１１】また、請求項３に記載の発明では、前記排
ガスセンサの出力がリーン側とリッチ側とで変化する際
に、所定のディレイ期間を待って制御空燃比の切り換え
を実施することとしている。例えば排ガスセンサの出力
がリーン側からリッチ側に変化しても未だリーンＮＯx
触媒にＮＯx 吸蔵能力が残っている場合などにおいて、
こうした触媒状態に相応した空燃比切り換えが可能とな
る。
ガスセンサの出力がリーン側とリッチ側とで変化する際
に、所定のディレイ期間を待って制御空燃比の切り換え
を実施することとしている。例えば排ガスセンサの出力
がリーン側からリッチ側に変化しても未だリーンＮＯx
触媒にＮＯx 吸蔵能力が残っている場合などにおいて、
こうした触媒状態に相応した空燃比切り換えが可能とな
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態について説明する。本実施の形態における空燃比
制御システムでは、内燃機関に供給する混合気の目標空
燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定し、その目標空
燃比に基づいてリーン燃焼を行わせる、いわゆるリーン
バーン制御を実施する。同システムの主たる構成とし
て、内燃機関の排気通路の途中にはＮＯx 吸蔵還元型触
媒（以下、ＮＯx 触媒という）が設けられ、そのＮＯx
触媒の上流側には限界電流式空燃比センサ（Ａ／Ｆセン
サ）が配設されている。そして、マイクロコンピュータ
を主体とする電子制御装置（以下、ＥＣＵという）は、
前記空燃比センサによる検出結果を取り込み、そのセン
サ検出結果に基づいてリーン空燃比でのフィードバック
制御を実施する。以下、図面を用いてその詳細な構成を
説明する。
の形態について説明する。本実施の形態における空燃比
制御システムでは、内燃機関に供給する混合気の目標空
燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定し、その目標空
燃比に基づいてリーン燃焼を行わせる、いわゆるリーン
バーン制御を実施する。同システムの主たる構成とし
て、内燃機関の排気通路の途中にはＮＯx 吸蔵還元型触
媒（以下、ＮＯx 触媒という）が設けられ、そのＮＯx
触媒の上流側には限界電流式空燃比センサ（Ａ／Ｆセン
サ）が配設されている。そして、マイクロコンピュータ
を主体とする電子制御装置（以下、ＥＣＵという）は、
前記空燃比センサによる検出結果を取り込み、そのセン
サ検出結果に基づいてリーン空燃比でのフィードバック
制御を実施する。以下、図面を用いてその詳細な構成を
説明する。
【００１３】図１は、本実施の形態における空燃比制御
システムの概要を示す全体構成図である。図１におい
て、内燃機関は４気筒４サイクルの火花点火式エンジン
（以下、単にエンジン１という）として構成されてお
り、エンジン１には吸気管２と排気管３とが接続されて
いる。吸気管２には、アクセルペダル４に連動するスロ
ットル弁５が設けられており、同スロットル弁５の開度
はスロットル開度センサ６により検出される。また、吸
気管２のサージタンク７には吸気圧センサ８が配設され
ている。
システムの概要を示す全体構成図である。図１におい
て、内燃機関は４気筒４サイクルの火花点火式エンジン
（以下、単にエンジン１という）として構成されてお
り、エンジン１には吸気管２と排気管３とが接続されて
いる。吸気管２には、アクセルペダル４に連動するスロ
ットル弁５が設けられており、同スロットル弁５の開度
はスロットル開度センサ６により検出される。また、吸
気管２のサージタンク７には吸気圧センサ８が配設され
ている。
【００１４】エンジン１の気筒を構成するシリンダ９内
には図の上下方向に往復動するピストン１０が配設され
ており、同ピストン１０はコンロッド１１を介して図示
しないクランク軸に連結されている。ピストン１０の上
方にはシリンダ９及びシリンダヘッド１２にて区画され
た燃焼室１３が形成されており、燃焼室１３は、吸気バ
ルブ１４及び排気バルブ１５を介して前記吸気管２及び
排気管３に連通している。
には図の上下方向に往復動するピストン１０が配設され
ており、同ピストン１０はコンロッド１１を介して図示
しないクランク軸に連結されている。ピストン１０の上
方にはシリンダ９及びシリンダヘッド１２にて区画され
た燃焼室１３が形成されており、燃焼室１３は、吸気バ
ルブ１４及び排気バルブ１５を介して前記吸気管２及び
排気管３に連通している。
【００１５】排気管３には、排ガス中の酸素濃度（或い
は、未燃ガス中の一酸化炭素などの濃度）に比例して広
域で且つリニアな空燃比信号を出力する、限界電流式空
燃比センサからなるＡ／Ｆセンサ１６が設けられてい
る。このＡ／Ｆセンサ１６は、ジルコニア素子（ＺｒＯ
2 ）等の固体電解質層の外部に拡散抵抗層を有し、所定
の印加電圧下で空燃比に対応した限界電流を出力する。
は、未燃ガス中の一酸化炭素などの濃度）に比例して広
域で且つリニアな空燃比信号を出力する、限界電流式空
燃比センサからなるＡ／Ｆセンサ１６が設けられてい
る。このＡ／Ｆセンサ１６は、ジルコニア素子（ＺｒＯ
2 ）等の固体電解質層の外部に拡散抵抗層を有し、所定
の印加電圧下で空燃比に対応した限界電流を出力する。
【００１６】また、排気管３においてＡ／Ｆセンサ１６
の下流側には、ＮＯx 浄化機能を有するＮＯx 触媒１９
が配設されている。このＮＯx 触媒１９は、ＮＯx 吸蔵
還元型触媒として知られており、リーン空燃比の状態下
でＮＯx を吸蔵し、リッチ空燃比の状態下で前記吸蔵し
たＮＯx をＣＯやＨＣで還元し放出する。
の下流側には、ＮＯx 浄化機能を有するＮＯx 触媒１９
が配設されている。このＮＯx 触媒１９は、ＮＯx 吸蔵
還元型触媒として知られており、リーン空燃比の状態下
でＮＯx を吸蔵し、リッチ空燃比の状態下で前記吸蔵し
たＮＯx をＣＯやＨＣで還元し放出する。
【００１７】同ＮＯx 触媒１９においては、ケーシング
１９ａ内に２つのＮＯx 吸蔵剤１９ｂ，１９ｃが収納さ
れ、両吸蔵剤１９ｂ，１９ｃの間に微小空間が形成され
ている。そして、この吸蔵剤１９ｂ，１９ｃの間には、
空燃比が理論空燃比（λ＝１）に対してリッチかリーン
かに応じて異なる電圧信号を出力するＯ2 センサ２４
と、排ガス中のＮＯx 濃度に応じた電流信号を出力する
ＮＯx センサ２５とが配設されている。
１９ａ内に２つのＮＯx 吸蔵剤１９ｂ，１９ｃが収納さ
れ、両吸蔵剤１９ｂ，１９ｃの間に微小空間が形成され
ている。そして、この吸蔵剤１９ｂ，１９ｃの間には、
空燃比が理論空燃比（λ＝１）に対してリッチかリーン
かに応じて異なる電圧信号を出力するＯ2 センサ２４
と、排ガス中のＮＯx 濃度に応じた電流信号を出力する
ＮＯx センサ２５とが配設されている。
【００１８】Ｏ2 センサ２４は、ジルコニア素子（Ｚｒ
Ｏ2 ）の内外面での酸素濃度差に応じた起電力を発生す
る。また、ＮＯx センサ２５の詳細は、例えば特開平８
−２７１４７６号公報や本願出願人による特願平９−１
７１０１５号に開示されており、同センサ２５は、安定
化ジルコニア等の酸素イオン導電性の固体電解質基板を
用いＮＯx 濃度に対応した電流信号を出力する。
Ｏ2 ）の内外面での酸素濃度差に応じた起電力を発生す
る。また、ＮＯx センサ２５の詳細は、例えば特開平８
−２７１４７６号公報や本願出願人による特願平９−１
７１０１５号に開示されており、同センサ２５は、安定
化ジルコニア等の酸素イオン導電性の固体電解質基板を
用いＮＯx 濃度に対応した電流信号を出力する。
【００１９】ここで、Ｏ2 センサ２４及びＮＯx センサ
２５の出力特性を説明する。図２はＯ2 センサ２４の出
力特性を示し、図３はＮＯx センサ２５の出力特性を示
す。図２に示すように、Ｏ2 センサ２４の出力電圧
〔Ｖ〕は、理論空燃比（ストイキ）を境にして大きく変
化する。このとき、センサ出力電圧は、大気中の酸素濃
度と排ガス中の酸素濃度との差に応じた起電力に相当
し、その値はリッチ側で約１Ｖの電圧値となり、リーン
側で約０Ｖの電圧値となる。また、図３に示すように、
ＮＯx センサ２５の出力電流〔μＡ〕は、ＮＯx 濃度
〔ｐｐｍ〕に比例したリニアな値となる。
２５の出力特性を説明する。図２はＯ2 センサ２４の出
力特性を示し、図３はＮＯx センサ２５の出力特性を示
す。図２に示すように、Ｏ2 センサ２４の出力電圧
〔Ｖ〕は、理論空燃比（ストイキ）を境にして大きく変
化する。このとき、センサ出力電圧は、大気中の酸素濃
度と排ガス中の酸素濃度との差に応じた起電力に相当
し、その値はリッチ側で約１Ｖの電圧値となり、リーン
側で約０Ｖの電圧値となる。また、図３に示すように、
ＮＯx センサ２５の出力電流〔μＡ〕は、ＮＯx 濃度
〔ｐｐｍ〕に比例したリニアな値となる。
【００２０】但し、センサ２４，２５は、上記のように
２つの吸蔵剤１９ｂ、１９ｃの間に配設される他に、１
つの吸蔵剤の途中に穴をあけてその穴内に配設されても
よく、要はＮＯx 吸蔵剤でのＮＯx の吸蔵状態が検出で
きる構成とすればよい。このとき、排ガスの流通方向に
各センサ２４，２５を並設するのであれば、ＮＯx セン
サ２５を上流側に、Ｏ2 センサ２４を下流側にそれぞれ
設けるとよい。
２つの吸蔵剤１９ｂ、１９ｃの間に配設される他に、１
つの吸蔵剤の途中に穴をあけてその穴内に配設されても
よく、要はＮＯx 吸蔵剤でのＮＯx の吸蔵状態が検出で
きる構成とすればよい。このとき、排ガスの流通方向に
各センサ２４，２５を並設するのであれば、ＮＯx セン
サ２５を上流側に、Ｏ2 センサ２４を下流側にそれぞれ
設けるとよい。
【００２１】エンジン１の吸気ポート１７には電磁駆動
式のインジェクタ１８が設けられており、このインジェ
クタ１８には図示しない燃料タンクから燃料（ガソリ
ン）が供給される。本実施の形態では、吸気マニホール
ドの各分岐管毎に１つずつインジェクタ１８を有するマ
ルチポイントインジェクション（ＭＰＩ）システムが構
成されている。この場合、吸気管上流から供給される新
気とインジェクタ１８による噴射燃料とが吸気ポート１
７にて混合され、その混合気が吸気バルブ１４の開弁動
作に伴い燃焼室１３内（シリンダ９内）に流入する。
式のインジェクタ１８が設けられており、このインジェ
クタ１８には図示しない燃料タンクから燃料（ガソリ
ン）が供給される。本実施の形態では、吸気マニホール
ドの各分岐管毎に１つずつインジェクタ１８を有するマ
ルチポイントインジェクション（ＭＰＩ）システムが構
成されている。この場合、吸気管上流から供給される新
気とインジェクタ１８による噴射燃料とが吸気ポート１
７にて混合され、その混合気が吸気バルブ１４の開弁動
作に伴い燃焼室１３内（シリンダ９内）に流入する。
【００２２】シリンダヘッド１２に配設された点火プラ
グ２７は、イグナイタ２８からの点火用高電圧により発
火する。イグナイタ２８には、点火用高電圧を各気筒の
点火プラグ２７に分配するためのディストリビュータ２
０が接続され、同ディストリビュータ２０にはクランク
軸の回転状態に応じて７２０°ＣＡ毎にパルス信号を出
力する基準位置センサ２１と、より細かなクランク角毎
（例えば、３０°ＣＡ毎）にパルス信号を出力する回転
角センサ２２とが配設されている。
グ２７は、イグナイタ２８からの点火用高電圧により発
火する。イグナイタ２８には、点火用高電圧を各気筒の
点火プラグ２７に分配するためのディストリビュータ２
０が接続され、同ディストリビュータ２０にはクランク
軸の回転状態に応じて７２０°ＣＡ毎にパルス信号を出
力する基準位置センサ２１と、より細かなクランク角毎
（例えば、３０°ＣＡ毎）にパルス信号を出力する回転
角センサ２２とが配設されている。
【００２３】また、シリンダ９（ウォータジャケット）
には、冷却水温を検出するための水温センサ２３が配設
されている。ＥＣＵ３０は、周知のマイクロコンピュー
タシステムを中心に構成され、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３
２、ＲＡＭ３３、バックアップＲＡＭ３４、Ａ／Ｄ変換
器３５、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）３６等を備
える。前記スロットル開度センサ６、吸気圧センサ８、
Ａ／Ｆセンサ１６、水温センサ２３、Ｏ2 センサ２４及
びＮＯx センサ２５の各検出信号は、Ａ／Ｄ変換器３５
に入力され、Ａ／Ｄ変換された後にバス３７を介してＣ
ＰＵ３１に取り込まれる。また、前記基準位置センサ２
１及び回転角センサ２２のパルス信号は、入出力インタ
ーフェース３６及びバス３７を介してＣＰＵ３１に取り
込まれる。
には、冷却水温を検出するための水温センサ２３が配設
されている。ＥＣＵ３０は、周知のマイクロコンピュー
タシステムを中心に構成され、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３
２、ＲＡＭ３３、バックアップＲＡＭ３４、Ａ／Ｄ変換
器３５、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）３６等を備
える。前記スロットル開度センサ６、吸気圧センサ８、
Ａ／Ｆセンサ１６、水温センサ２３、Ｏ2 センサ２４及
びＮＯx センサ２５の各検出信号は、Ａ／Ｄ変換器３５
に入力され、Ａ／Ｄ変換された後にバス３７を介してＣ
ＰＵ３１に取り込まれる。また、前記基準位置センサ２
１及び回転角センサ２２のパルス信号は、入出力インタ
ーフェース３６及びバス３７を介してＣＰＵ３１に取り
込まれる。
【００２４】ＣＰＵ３１は、前記各センサの検出信号に
基づいてスロットル開度ＴＨ、吸気圧ＰＭ、空燃比（Ａ
／Ｆ）、ＮＯx 濃度、冷却水温Ｔｗ、基準クランク位置
（Ｇ信号）及びエンジン回転数Ｎｅなどのエンジン運転
状態を検知する。また、ＣＰＵ３１は、エンジン運転状
態に基づいて燃料噴射量や点火時期等の制御信号を演算
し、その制御信号をインジェクタ１８やイグナイタ２８
に出力する。
基づいてスロットル開度ＴＨ、吸気圧ＰＭ、空燃比（Ａ
／Ｆ）、ＮＯx 濃度、冷却水温Ｔｗ、基準クランク位置
（Ｇ信号）及びエンジン回転数Ｎｅなどのエンジン運転
状態を検知する。また、ＣＰＵ３１は、エンジン運転状
態に基づいて燃料噴射量や点火時期等の制御信号を演算
し、その制御信号をインジェクタ１８やイグナイタ２８
に出力する。
【００２５】次に、上記の如く構成される空燃比制御シ
ステムの作用を説明する。図４は、ＣＰＵ３１により実
行される燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートで
あり、本ルーチンは各気筒の燃料噴射毎（本実施の形態
では１８０°ＣＡ毎）に実行される。
ステムの作用を説明する。図４は、ＣＰＵ３１により実
行される燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートで
あり、本ルーチンは各気筒の燃料噴射毎（本実施の形態
では１８０°ＣＡ毎）に実行される。
【００２６】さて、図４のルーチンがスタートすると、
ＣＰＵ３１は、先ずステップ１０１でエンジン運転状態
を表すセンサ検出結果（エンジン回転数Ｎｅ、吸気圧Ｐ
Ｍ、冷却水温Ｔｗ等）を読み込み、続くステップ１０２
でＲＯＭ３２内に予め格納されている基本噴射マップを
用いてその時々のエンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧ＰＭに
応じた基本噴射量Ｔｐを算出する。また、ＣＰＵ３１
は、ステップ１０３で周知の空燃比Ｆ／Ｂ条件が成立し
ているか否かを判別する。ここで、空燃比Ｆ／Ｂ条件と
は、冷却水温Ｔｗが所定温度以上であること、高回転・
高負荷状態でないこと、Ａ／Ｆセンサ１６が活性状態に
あることなどを含む。
ＣＰＵ３１は、先ずステップ１０１でエンジン運転状態
を表すセンサ検出結果（エンジン回転数Ｎｅ、吸気圧Ｐ
Ｍ、冷却水温Ｔｗ等）を読み込み、続くステップ１０２
でＲＯＭ３２内に予め格納されている基本噴射マップを
用いてその時々のエンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧ＰＭに
応じた基本噴射量Ｔｐを算出する。また、ＣＰＵ３１
は、ステップ１０３で周知の空燃比Ｆ／Ｂ条件が成立し
ているか否かを判別する。ここで、空燃比Ｆ／Ｂ条件と
は、冷却水温Ｔｗが所定温度以上であること、高回転・
高負荷状態でないこと、Ａ／Ｆセンサ１６が活性状態に
あることなどを含む。
【００２７】ステップ１０３が否定判別されれば（Ｆ／
Ｂ条件不成立の場合）、ＣＰＵ３１は、ステップ１０４
に進んで空燃比補正係数ＦＡＦを「１．０」とする。Ｆ
ＡＦ＝１．０とすることは、空燃比がオープン制御され
ることを意味する。また、ステップ１０３が肯定判別さ
れれば（Ｆ／Ｂ条件成立の場合）、ＣＰＵ３１は、ステ
ップ２００に進んで目標空燃比λＴＧの設定処理を実施
する。目標空燃比λＴＧの設定処理は後述する図５及び
図６のルーチンに従い行われる。
Ｂ条件不成立の場合）、ＣＰＵ３１は、ステップ１０４
に進んで空燃比補正係数ＦＡＦを「１．０」とする。Ｆ
ＡＦ＝１．０とすることは、空燃比がオープン制御され
ることを意味する。また、ステップ１０３が肯定判別さ
れれば（Ｆ／Ｂ条件成立の場合）、ＣＰＵ３１は、ステ
ップ２００に進んで目標空燃比λＴＧの設定処理を実施
する。目標空燃比λＴＧの設定処理は後述する図５及び
図６のルーチンに従い行われる。
【００２８】その後、ＣＰＵ３１は、ステップ１０５で
その時々の実際の空燃比λ（センサ計測値）と目標空燃
比λＴＧとの偏差に基づいて空燃比補正係数ＦＡＦを設
定する。本実施の形態では、現代制御理論に基づく空燃
比Ｆ／Ｂ制御を実施することとしており、そのＦ／Ｂ制
御に際し、Ａ／Ｆセンサ１６の検出結果を目標空燃比に
一致させるための空燃比補正係数ＦＡＦを次の（１），
（２）式を用いて算出する。なお、このＦＡＦ値の設定
手順については特開平１−１１０８５３号公報に詳細に
開示されている。
その時々の実際の空燃比λ（センサ計測値）と目標空燃
比λＴＧとの偏差に基づいて空燃比補正係数ＦＡＦを設
定する。本実施の形態では、現代制御理論に基づく空燃
比Ｆ／Ｂ制御を実施することとしており、そのＦ／Ｂ制
御に際し、Ａ／Ｆセンサ１６の検出結果を目標空燃比に
一致させるための空燃比補正係数ＦＡＦを次の（１），
（２）式を用いて算出する。なお、このＦＡＦ値の設定
手順については特開平１−１１０８５３号公報に詳細に
開示されている。
【００２９】 ＦＡＦ＝Ｋ1 ・λ＋Ｋ2 ・ＦＡＦ1 ＋ ・・・＋Ｋn+1 ・ＦＡＦn ＋ＺＩ …（１） ＺＩ＝ＺＩ1 ＋Ｋａ・（λＴＧ−λ） …（２） 上記（１），（２）式において、λはＡ／Ｆセンサ１６
による限界電流の空燃比変換値を、Ｋ1 〜Ｋn+1 はＦ／
Ｂ定数を、ＺＩは積分項を、Ｋａは積分定数をそれぞれ
表す。また、添字１〜ｎ＋１はサンプリング開始からの
制御回数を示す変数である。
による限界電流の空燃比変換値を、Ｋ1 〜Ｋn+1 はＦ／
Ｂ定数を、ＺＩは積分項を、Ｋａは積分定数をそれぞれ
表す。また、添字１〜ｎ＋１はサンプリング開始からの
制御回数を示す変数である。
【００３０】ＦＡＦ値の設定後、ＣＰＵ３１は、ステッ
プ１０６で次の（３）式を用い、基本噴射量Ｔｐ、空燃
比補正係数ＦＡＦ及びその他の補正係数ＦＡＬＬ（水
温、エアコン負荷等の各種補正係数）から最終の燃料噴
射量ＴＡＵを算出する。
プ１０６で次の（３）式を用い、基本噴射量Ｔｐ、空燃
比補正係数ＦＡＦ及びその他の補正係数ＦＡＬＬ（水
温、エアコン負荷等の各種補正係数）から最終の燃料噴
射量ＴＡＵを算出する。
【００３１】 ＴＡＵ＝Ｔｐ・ＦＡＦ・ＦＡＬＬ …（３） 燃料噴射量ＴＡＵの算出後、ＣＰＵ３１は、そのＴＡＵ
値に相当する制御信号をインジェクタ１８に出力して本
ルーチンを一旦終了する。
値に相当する制御信号をインジェクタ１８に出力して本
ルーチンを一旦終了する。
【００３２】次に、上記ステップ２００の処理に相当す
るλＴＧ設定ルーチンについて、図５及び図６を用いて
説明する。なお当該ルーチンでは、リーン燃焼の実施途
中において一時的にリッチ燃焼が実施されるよう、前記
Ｏ2 センサ２４の出力とＮＯx センサ２５の出力とに応
じて目標空燃比λＴＧが適宜設定される。
るλＴＧ設定ルーチンについて、図５及び図６を用いて
説明する。なお当該ルーチンでは、リーン燃焼の実施途
中において一時的にリッチ燃焼が実施されるよう、前記
Ｏ2 センサ２４の出力とＮＯx センサ２５の出力とに応
じて目標空燃比λＴＧが適宜設定される。
【００３３】図５において、ＣＰＵ３１は、先ずステッ
プ２０１で今現在、リーン制御中であるか否かを判定す
る。リーン制御中であれば、ＣＰＵ３１はステップ２０
１を肯定判別してステップ２０２に進み、その時のＮＯ
x センサ２５の出力が所定のしきい値ＫＸ１以上である
か否かを判別する。そして、ＣＰＵ３１は、 ・センサ出力＜ＫＸ１であればステップ２０３に、 ・センサ出力≧ＫＸ１であればステップ２０５に、それ
ぞれ進む。
プ２０１で今現在、リーン制御中であるか否かを判定す
る。リーン制御中であれば、ＣＰＵ３１はステップ２０
１を肯定判別してステップ２０２に進み、その時のＮＯ
x センサ２５の出力が所定のしきい値ＫＸ１以上である
か否かを判別する。そして、ＣＰＵ３１は、 ・センサ出力＜ＫＸ１であればステップ２０３に、 ・センサ出力≧ＫＸ１であればステップ２０５に、それ
ぞれ進む。
【００３４】ステップ２０３では、ＣＰＵ３１は、リッ
チディレイカウンタを「０」にクリアする。また続くス
テップ２０４では、ＣＰＵ３１は、リーン制御値を目標
空燃比λＴＧとして設定しその後元の図４のルーチンに
戻る。このとき、リーン制御値は、例えば図７に示す目
標空燃比マップを検索して求められ、λＴＧ値として例
えばＡ／Ｆ＝２０〜２３に相当する値が設定される（但
し、定常運転時でないなどリーン燃焼の実施条件が不成
立の場合にはストイキ近傍でλＴＧ値が設定される）。
チディレイカウンタを「０」にクリアする。また続くス
テップ２０４では、ＣＰＵ３１は、リーン制御値を目標
空燃比λＴＧとして設定しその後元の図４のルーチンに
戻る。このとき、リーン制御値は、例えば図７に示す目
標空燃比マップを検索して求められ、λＴＧ値として例
えばＡ／Ｆ＝２０〜２３に相当する値が設定される（但
し、定常運転時でないなどリーン燃焼の実施条件が不成
立の場合にはストイキ近傍でλＴＧ値が設定される）。
【００３５】かかる場合、上述のステップ２０４で設定
したλＴＧ値が前記図４のステップ１０５でＦＡＦ値の
演算に用いられ、このＦＡＦ値により空燃比がリーン制
御される。
したλＴＧ値が前記図４のステップ１０５でＦＡＦ値の
演算に用いられ、このＦＡＦ値により空燃比がリーン制
御される。
【００３６】一方、ステップ２０５では、ＣＰＵ３１
は、リッチディレイカウンタを「１」インクリメント
し、続くステップ２０６では当該カウンタの値が所定値
ＫＣ１に達したか否かを判別する。そしてカウンタ＜Ｋ
Ｃ１であれば、ＣＰＵ３１はステップ２０６を否定判別
してステップ２０４に進み、リーン制御値を目標空燃比
λＴＧとして設定する。
は、リッチディレイカウンタを「１」インクリメント
し、続くステップ２０６では当該カウンタの値が所定値
ＫＣ１に達したか否かを判別する。そしてカウンタ＜Ｋ
Ｃ１であれば、ＣＰＵ３１はステップ２０６を否定判別
してステップ２０４に進み、リーン制御値を目標空燃比
λＴＧとして設定する。
【００３７】また、カウンタ≧ＫＣ１であれば、ＣＰＵ
３１はステップ２０６を肯定判別してステップ２０７に
進み、リッチ制御値を目標空燃比λＴＧとして設定し、
続くステップ２０８でリッチディレイカウンタを「０」
にクリアする。なおこのとき、リッチ制御値は、リッチ
燃焼を行うべくリッチ空燃比領域での固定値としてもよ
いし、エンジン回転数Ｎｅや吸気圧ＰＭに基づきマップ
検索して可変に設定するようにしてもよい。マップ検索
を行う場合、エンジン回転数Ｎｅが高いほど又は吸気圧
ＰＭが高いほど、そのリッチ度合が強くなるようリッチ
制御値が設定される。
３１はステップ２０６を肯定判別してステップ２０７に
進み、リッチ制御値を目標空燃比λＴＧとして設定し、
続くステップ２０８でリッチディレイカウンタを「０」
にクリアする。なおこのとき、リッチ制御値は、リッチ
燃焼を行うべくリッチ空燃比領域での固定値としてもよ
いし、エンジン回転数Ｎｅや吸気圧ＰＭに基づきマップ
検索して可変に設定するようにしてもよい。マップ検索
を行う場合、エンジン回転数Ｎｅが高いほど又は吸気圧
ＰＭが高いほど、そのリッチ度合が強くなるようリッチ
制御値が設定される。
【００３８】リッチディレイカウンタのクリア後、ＣＰ
Ｕ３１は元の図４のルーチンに戻る。かかる場合、上述
のステップ２０７で設定したλＴＧ値が前記図４のステ
ップ１０５でＦＡＦ値の演算に用いられ、このＦＡＦ値
により空燃比がリッチ制御される。
Ｕ３１は元の図４のルーチンに戻る。かかる場合、上述
のステップ２０７で設定したλＴＧ値が前記図４のステ
ップ１０５でＦＡＦ値の演算に用いられ、このＦＡＦ値
により空燃比がリッチ制御される。
【００３９】その後、前記ステップ２０７でのλＴＧ値
のリッチ化に伴いステップ２０１が否定判別されると、
ＣＰＵ３１は図６のステップ２０９に進む。ＣＰＵ３１
は、ステップ２０９でその時のＯ2 センサ２４の出力が
所定のしきい値ＫＸ２以上であるか否かを判別する。そ
して、ＣＰＵ３１は、 ・センサ出力＜ＫＸ２であればステップ２１０に、 ・センサ出力≧ＫＸ２であればステップ２１２に、それ
ぞれ進む。
のリッチ化に伴いステップ２０１が否定判別されると、
ＣＰＵ３１は図６のステップ２０９に進む。ＣＰＵ３１
は、ステップ２０９でその時のＯ2 センサ２４の出力が
所定のしきい値ＫＸ２以上であるか否かを判別する。そ
して、ＣＰＵ３１は、 ・センサ出力＜ＫＸ２であればステップ２１０に、 ・センサ出力≧ＫＸ２であればステップ２１２に、それ
ぞれ進む。
【００４０】ステップ２１０では、ＣＰＵ３１は、リー
ンディレイカウンタを「０」にクリアする。また続くス
テップ２１１では、ＣＰＵ３１は、リッチ制御値を目標
空燃比λＴＧとして設定しその後元の図４のルーチンに
戻る。すなわち、今現在のリッチ制御を継続する。
ンディレイカウンタを「０」にクリアする。また続くス
テップ２１１では、ＣＰＵ３１は、リッチ制御値を目標
空燃比λＴＧとして設定しその後元の図４のルーチンに
戻る。すなわち、今現在のリッチ制御を継続する。
【００４１】一方、ステップ２１２では、ＣＰＵ３１
は、リーンディレイカウンタを「１」インクリメント
し、続くステップ２１３では当該カウンタの値が所定値
ＫＣ２に達したか否かを判別する。そしてカウンタ＜Ｋ
Ｃ２であれば、ＣＰＵ３１はステップ２１３を否定判別
してステップ２１１に進み、リッチ制御値を目標空燃比
λＴＧとして設定する。
は、リーンディレイカウンタを「１」インクリメント
し、続くステップ２１３では当該カウンタの値が所定値
ＫＣ２に達したか否かを判別する。そしてカウンタ＜Ｋ
Ｃ２であれば、ＣＰＵ３１はステップ２１３を否定判別
してステップ２１１に進み、リッチ制御値を目標空燃比
λＴＧとして設定する。
【００４２】また、カウンタ≧ＫＣ２であれば、ＣＰＵ
３１はステップ２１３を肯定判別してステップ２１４に
進み、リーン制御値を目標空燃比λＴＧとして設定し、
続くステップ２１５でリーンディレイカウンタを「０」
にクリアする。すなわち、空燃比制御をリッチ制御から
元のリーン制御に切り換える。これにより、次回からは
前記図５のステップ２０１が再び肯定判別され、ＮＯx
センサ出力＜ＫＸ１の状態下でリーン制御が実施され
る。
３１はステップ２１３を肯定判別してステップ２１４に
進み、リーン制御値を目標空燃比λＴＧとして設定し、
続くステップ２１５でリーンディレイカウンタを「０」
にクリアする。すなわち、空燃比制御をリッチ制御から
元のリーン制御に切り換える。これにより、次回からは
前記図５のステップ２０１が再び肯定判別され、ＮＯx
センサ出力＜ＫＸ１の状態下でリーン制御が実施され
る。
【００４３】次に、上記図５及び図６の動作を図８のタ
イムチャートを用いてより具体的に説明する。図８にお
いて当初はリーン制御が実施されており、リーン制御が
継続されることで、前記図１のＮＯx 触媒１９内で浄化
されずに残るＮＯx が次第に増加する。その結果、時刻
ｔ１でＮＯx センサ出力がしきい値ＫＸ１を越え（前記
図５のステップ２０２がＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は空燃比
をリッチ化しＮＯx 触媒１９の吸蔵ＮＯx を還元・放出
する必要があるとみなす。ここで、ＮＯx センサ出力が
しきい値ＫＸ１を越えることは、センサ出力がリーン側
に変わることを意味する。
イムチャートを用いてより具体的に説明する。図８にお
いて当初はリーン制御が実施されており、リーン制御が
継続されることで、前記図１のＮＯx 触媒１９内で浄化
されずに残るＮＯx が次第に増加する。その結果、時刻
ｔ１でＮＯx センサ出力がしきい値ＫＸ１を越え（前記
図５のステップ２０２がＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は空燃比
をリッチ化しＮＯx 触媒１９の吸蔵ＮＯx を還元・放出
する必要があるとみなす。ここで、ＮＯx センサ出力が
しきい値ＫＸ１を越えることは、センサ出力がリーン側
に変わることを意味する。
【００４４】時刻ｔ１では、リッチディレイカウンタの
カウントアップが開始される。そして、時刻ｔ２でリッ
チディレイカウンタの値が所定値ＫＣ１に達すると（図
５のステップ２０６がＹＥＳ）、目標空燃比λＴＧがそ
れまでのリーン制御値からリッチ制御値に切り換えられ
る。
カウントアップが開始される。そして、時刻ｔ２でリッ
チディレイカウンタの値が所定値ＫＣ１に達すると（図
５のステップ２０６がＹＥＳ）、目標空燃比λＴＧがそ
れまでのリーン制御値からリッチ制御値に切り換えられ
る。
【００４５】目標空燃比λＴＧをリーン制御値からリッ
チ制御値に切り換える際に、所定のディレイ期間（時刻
ｔ１〜ｔ２）を設けたのは次の理由による。つまり、Ｎ
Ｏxセンサ出力がしきい値ＫＸ１を越える時、ＮＯx 触
媒１９のＮＯx は未だ飽和状態になく、若干のＮＯx 吸
蔵能力が残っている。従って、その分だけリーン制御を
継続してＮＯx を吸蔵させる。
チ制御値に切り換える際に、所定のディレイ期間（時刻
ｔ１〜ｔ２）を設けたのは次の理由による。つまり、Ｎ
Ｏxセンサ出力がしきい値ＫＸ１を越える時、ＮＯx 触
媒１９のＮＯx は未だ飽和状態になく、若干のＮＯx 吸
蔵能力が残っている。従って、その分だけリーン制御を
継続してＮＯx を吸蔵させる。
【００４６】リッチ制御への切り換え後には、排ガス中
に含まれる未燃ＨＣによりＮＯx 触媒１９の吸蔵ＮＯx
が還元されて放出される。そして、吸蔵ＮＯx が放出さ
れるのに伴い、Ｏ2 センサ２４の出力電圧が増え始め
る。
に含まれる未燃ＨＣによりＮＯx 触媒１９の吸蔵ＮＯx
が還元されて放出される。そして、吸蔵ＮＯx が放出さ
れるのに伴い、Ｏ2 センサ２４の出力電圧が増え始め
る。
【００４７】Ｏ2 センサ出力がしきい値ＫＸ２を越える
時刻ｔ３では、リーンディレイカウンタのカウントアッ
プが開始される。なおここで、Ｏ2 センサ出力がしきい
値ＫＸ２を越えることは、センサ出力がリッチ側に変わ
ることを意味する。そして、時刻ｔ４でリーンディレイ
カウンタの値が所定値ＫＣ２に達すると（図６のステッ
プ２１３がＹＥＳ）、目標空燃比λＴＧがリッチ制御値
からリーン制御値に戻される。
時刻ｔ３では、リーンディレイカウンタのカウントアッ
プが開始される。なおここで、Ｏ2 センサ出力がしきい
値ＫＸ２を越えることは、センサ出力がリッチ側に変わ
ることを意味する。そして、時刻ｔ４でリーンディレイ
カウンタの値が所定値ＫＣ２に達すると（図６のステッ
プ２１３がＹＥＳ）、目標空燃比λＴＧがリッチ制御値
からリーン制御値に戻される。
【００４８】なお本実施の形態では、前記Ｏ2 センサ２
４及びＮＯx センサ２５が請求項記載の排ガスセンサに
相当し、前記図５及び図６のルーチンが同空燃比切換手
段に相当する。
４及びＮＯx センサ２５が請求項記載の排ガスセンサに
相当し、前記図５及び図６のルーチンが同空燃比切換手
段に相当する。
【００４９】以上詳述した本実施の形態によれば、以下
に示す効果が得られる。 （ａ）本実施の形態では、ＮＯx 触媒１９にＯ2 センサ
２４とＮＯx センサ２５とを直接設け、同センサ２４，
２５によりＮＯx 触媒１９内がリーン雰囲気にあるか若
しくはリッチ雰囲気にあるかを検出した。そして、セン
サ２４，２５にて検出したＮＯx 触媒１９内の状態に応
じて、リーン空燃比とリッチ空燃比とで制御空燃比を切
り換えることとした。
に示す効果が得られる。 （ａ）本実施の形態では、ＮＯx 触媒１９にＯ2 センサ
２４とＮＯx センサ２５とを直接設け、同センサ２４，
２５によりＮＯx 触媒１９内がリーン雰囲気にあるか若
しくはリッチ雰囲気にあるかを検出した。そして、セン
サ２４，２５にて検出したＮＯx 触媒１９内の状態に応
じて、リーン空燃比とリッチ空燃比とで制御空燃比を切
り換えることとした。
【００５０】要するに、Ｏ2 センサ２４とＮＯx センサ
２５とをＮＯx 触媒１９に直接設けたことで、その検出
結果を基にＮＯx 触媒１９でのＮＯx 吸蔵状態が随時モ
ニタできる。かかる場合、センサ検出結果に応じてリッ
チ制御を実施することにより、ＮＯx 吸蔵状態に応じた
最適なリッチ時間だけ空燃比をリッチ化し、そのリッチ
化に伴い吸蔵ＮＯx を還元し放出することが可能とな
る。その結果、リッチ時間及びリーン時間を適正に設定
し、燃費の改善やトルク変動の抑制を図ることができ
る。すなわち、従来装置のように余裕分を見込んでリッ
チ時間を長引かせる必要もなく、従来装置の諸問題が解
消できる。
２５とをＮＯx 触媒１９に直接設けたことで、その検出
結果を基にＮＯx 触媒１９でのＮＯx 吸蔵状態が随時モ
ニタできる。かかる場合、センサ検出結果に応じてリッ
チ制御を実施することにより、ＮＯx 吸蔵状態に応じた
最適なリッチ時間だけ空燃比をリッチ化し、そのリッチ
化に伴い吸蔵ＮＯx を還元し放出することが可能とな
る。その結果、リッチ時間及びリーン時間を適正に設定
し、燃費の改善やトルク変動の抑制を図ることができ
る。すなわち、従来装置のように余裕分を見込んでリッ
チ時間を長引かせる必要もなく、従来装置の諸問題が解
消できる。
【００５１】図９は、１回当たりのリッチ時間とその時
々のトルク変動との関係を示す実験データである。同図
によれば、リッチ時間が短いほどルク変動が抑制される
ことが分かる。
々のトルク変動との関係を示す実験データである。同図
によれば、リッチ時間が短いほどルク変動が抑制される
ことが分かる。
【００５２】（ｂ）ＮＯx センサ２５の出力が所定値
（ＫＸ１）を越えると空燃比をリッチに切り換え、Ｏ2
センサ２４の出力が所定値（ＫＸ２）を越えると空燃比
をリーンに切り換えるようにした。この場合、リーン制
御時においてＮＯx 触媒１９での吸蔵ＮＯx が飽和状態
に近づくと空燃比がリッチに切り換えられ、リッチ制御
時においてＮＯx が放出されて触媒１９の吸蔵ＮＯx が
殆ど無くなると空燃比がリーンに戻される。かかる構成
によれば、リーン→リッチの切り換え、並びにリッチ→
リーンの切り換えが最適時期に制御できるようになる。
（ＫＸ１）を越えると空燃比をリッチに切り換え、Ｏ2
センサ２４の出力が所定値（ＫＸ２）を越えると空燃比
をリーンに切り換えるようにした。この場合、リーン制
御時においてＮＯx 触媒１９での吸蔵ＮＯx が飽和状態
に近づくと空燃比がリッチに切り換えられ、リッチ制御
時においてＮＯx が放出されて触媒１９の吸蔵ＮＯx が
殆ど無くなると空燃比がリーンに戻される。かかる構成
によれば、リーン→リッチの切り換え、並びにリッチ→
リーンの切り換えが最適時期に制御できるようになる。
【００５３】（ｃ）ＮＯx センサ２５及びＯ2 センサ２
４の出力が所定値（ＫＸ１，ＫＸ２）を越えた際に、す
なわちセンサ出力がリーン側とリッチ側とで変化する際
に、所定のディレイ期間（前記図８の時刻ｔ１〜ｔ２、
時刻ｔ３〜ｔ４の期間）を待って制御空燃比の切り換え
を実施することとした。例えばセンサ出力がリーン側か
らリッチ側に変化しても未だＮＯx 触媒１９にＮＯx 吸
蔵能力が残っている場合などにおいて、こうした触媒状
態に相応した空燃比切り換えが可能となる。
４の出力が所定値（ＫＸ１，ＫＸ２）を越えた際に、す
なわちセンサ出力がリーン側とリッチ側とで変化する際
に、所定のディレイ期間（前記図８の時刻ｔ１〜ｔ２、
時刻ｔ３〜ｔ４の期間）を待って制御空燃比の切り換え
を実施することとした。例えばセンサ出力がリーン側か
らリッチ側に変化しても未だＮＯx 触媒１９にＮＯx 吸
蔵能力が残っている場合などにおいて、こうした触媒状
態に相応した空燃比切り換えが可能となる。
【００５４】（ｄ）また本実施の形態では、ＮＯx 触媒
１９の２つのＮＯx 吸蔵剤１９ｂ，１９ｃの間にＯ2 セ
ンサ２４とＮＯx センサ２５とを配設した。この構成に
よれば、ＮＯx 触媒１９におけるＮＯx 吸蔵状態が飽和
に達する前の中間状態で各センサ２４，２５により検出
される。そのため、センサ出力に基づくリッチ制御やリ
ーン制御の実施が遅れることがなく、排ガス中のリーン
成分（ＮＯx ）やリッチ成分（未燃ＨＣ，ＣＯ）が排出
される前に空燃比の切り換えを行うことができる。
１９の２つのＮＯx 吸蔵剤１９ｂ，１９ｃの間にＯ2 セ
ンサ２４とＮＯx センサ２５とを配設した。この構成に
よれば、ＮＯx 触媒１９におけるＮＯx 吸蔵状態が飽和
に達する前の中間状態で各センサ２４，２５により検出
される。そのため、センサ出力に基づくリッチ制御やリ
ーン制御の実施が遅れることがなく、排ガス中のリーン
成分（ＮＯx ）やリッチ成分（未燃ＨＣ，ＣＯ）が排出
される前に空燃比の切り換えを行うことができる。
【００５５】（ｅ）従来技術として、触媒の下流側に空
燃比センサを設け、そのセンサにより検出された空燃比
がリーンからリッチに切り換わった時にＮＯx 触媒から
のＮＯx 放出が完了したと判断する装置がある（例えば
国際公開ＷＯ９４／１７２９１号）。しかしかかる従来
の装置では、センサ出力が実際にリッチに切り換わった
後、すなわち排ガス中のリッチ成分（未燃ＨＣ，ＣＯ）
が排出された後でないと、空燃比をリーンに戻すことが
できない。これに対し、本案の構成によれば、排ガス中
のリッチ成分（未燃ＨＣ，ＣＯ）が排出される前に空燃
比をリーンに戻すことができ、上記従来装置の不具合が
解消できる。
燃比センサを設け、そのセンサにより検出された空燃比
がリーンからリッチに切り換わった時にＮＯx 触媒から
のＮＯx 放出が完了したと判断する装置がある（例えば
国際公開ＷＯ９４／１７２９１号）。しかしかかる従来
の装置では、センサ出力が実際にリッチに切り換わった
後、すなわち排ガス中のリッチ成分（未燃ＨＣ，ＣＯ）
が排出された後でないと、空燃比をリーンに戻すことが
できない。これに対し、本案の構成によれば、排ガス中
のリッチ成分（未燃ＨＣ，ＣＯ）が排出される前に空燃
比をリーンに戻すことができ、上記従来装置の不具合が
解消できる。
【００５６】なお、本発明の実施の形態は、上記以外に
次の形態にて実現できる。上記実施の形態では、ＮＯx
触媒１９にＯ2 センサ２４とＮＯx センサ２５とを付設
し、これら各センサ２４，２５の信号をＥＣＵ３０に取
り込んでいたが、この構成を変更してもよい。例えば起
電力出力型のＯ2 センサに代えて、限界電流式空燃比セ
ンサ（Ａ／Ｆセンサ）を用い、当該Ａ／ＦセンサをＮＯ
x 触媒１９に付設する。
次の形態にて実現できる。上記実施の形態では、ＮＯx
触媒１９にＯ2 センサ２４とＮＯx センサ２５とを付設
し、これら各センサ２４，２５の信号をＥＣＵ３０に取
り込んでいたが、この構成を変更してもよい。例えば起
電力出力型のＯ2 センサに代えて、限界電流式空燃比セ
ンサ（Ａ／Ｆセンサ）を用い、当該Ａ／ＦセンサをＮＯ
x 触媒１９に付設する。
【００５７】又は、ＮＯx 触媒１９にＯ2 センサ（Ａ／
Ｆセンサ）とＮＯx センサのいずれか一方のみを付設す
る。ＮＯx センサのみを設けた場合には、同センサの出
力が所定レベルを越えてから空燃比のリッチ制御を開始
し、その後所定のリッチ時間が経過するとリーン制御に
切り換える。Ｏ2 センサのみを設けた場合には、同セン
サの出力が所定レベルを越えてから空燃比のリーン制御
を開始し、その後所定のリーン時間が経過するとリッチ
制御に切り換える。この場合、リッチ切換及びリーン切
換を共にセンサ出力に応じて実施する構成（前記図５，
図６の構成）に比べて、その効果は多少劣るものの、リ
ーン時間やリッチ時間を一義的に設定していた従来技術
に比べて優れた空燃比制御システムが提供できる。
Ｆセンサ）とＮＯx センサのいずれか一方のみを付設す
る。ＮＯx センサのみを設けた場合には、同センサの出
力が所定レベルを越えてから空燃比のリッチ制御を開始
し、その後所定のリッチ時間が経過するとリーン制御に
切り換える。Ｏ2 センサのみを設けた場合には、同セン
サの出力が所定レベルを越えてから空燃比のリーン制御
を開始し、その後所定のリーン時間が経過するとリッチ
制御に切り換える。この場合、リッチ切換及びリーン切
換を共にセンサ出力に応じて実施する構成（前記図５，
図６の構成）に比べて、その効果は多少劣るものの、リ
ーン時間やリッチ時間を一義的に設定していた従来技術
に比べて優れた空燃比制御システムが提供できる。
【００５８】またさらに、排ガス中の空燃比（酸素濃
度）とＮＯx 濃度とを同時に測定可能な複合型センサを
用いて本発明を具体化してもよい。この複合型センサの
詳細は、例えば本願出願人による特願平９−１８０４４
６号に開示されている。
度）とＮＯx 濃度とを同時に測定可能な複合型センサを
用いて本発明を具体化してもよい。この複合型センサの
詳細は、例えば本願出願人による特願平９−１８０４４
６号に開示されている。
【００５９】上記実施の形態では、目標空燃比λＴＧを
リーン制御値からリッチ制御値に切り換える際、並びに
リッチ制御値からリーン制御値に切り換える際におい
て、所定のディレイ期間（前記図８、時刻ｔ１〜ｔ２の
リッチディレイ期間、時刻３〜ｔ４のリーンディレイ期
間）を設定したが、この構成を変更してもよい。リッチ
ディレイ期間及びリーンディレイ期間のうち、いずれか
一方若しくはその両方を省略してもよい。ディレイ期間
を省略すると共に、センサ出力のしきい値（図８のＫＸ
１，ＫＸ２）を高めに設定しておき、実質上のディレイ
期間を設定することも可能である。
リーン制御値からリッチ制御値に切り換える際、並びに
リッチ制御値からリーン制御値に切り換える際におい
て、所定のディレイ期間（前記図８、時刻ｔ１〜ｔ２の
リッチディレイ期間、時刻３〜ｔ４のリーンディレイ期
間）を設定したが、この構成を変更してもよい。リッチ
ディレイ期間及びリーンディレイ期間のうち、いずれか
一方若しくはその両方を省略してもよい。ディレイ期間
を省略すると共に、センサ出力のしきい値（図８のＫＸ
１，ＫＸ２）を高めに設定しておき、実質上のディレイ
期間を設定することも可能である。
【００６０】上記実施の形態では、目標空燃比λＴＧを
リーン制御値とリッチ制御値とで切り換えることによ
り、リーン燃焼とリッチ燃焼とを行わせるようにしてい
たが、これを変更する。例えば空燃比補正係数ＦＡＦを
リーン補正側とリッチ補正側とで切り換え、それにより
リーン燃焼とリッチ燃焼とを行わせるようにしてもよ
い。
リーン制御値とリッチ制御値とで切り換えることによ
り、リーン燃焼とリッチ燃焼とを行わせるようにしてい
たが、これを変更する。例えば空燃比補正係数ＦＡＦを
リーン補正側とリッチ補正側とで切り換え、それにより
リーン燃焼とリッチ燃焼とを行わせるようにしてもよ
い。
【００６１】上記実施の形態における空燃比制御システ
ムでは、現代制御理論を用い、目標空燃比と実際に検出
した空燃比（実空燃比）との偏差に応じて空燃比をフィ
ードバック制御していたが、この構成を変更する。例え
ばＰＩ制御により空燃比をフィードバック制御したり、
空燃比をオープン制御したりしてもよい。
ムでは、現代制御理論を用い、目標空燃比と実際に検出
した空燃比（実空燃比）との偏差に応じて空燃比をフィ
ードバック制御していたが、この構成を変更する。例え
ばＰＩ制御により空燃比をフィードバック制御したり、
空燃比をオープン制御したりしてもよい。
【図１】発明の実施の形態におけるエンジンの空燃比制
御システムの概要を示す全体構成図。
御システムの概要を示す全体構成図。
【図２】Ｏ2 センサの出力特性を示すグラフ。
【図３】ＮＯx センサの出力特性を示すグラフ。
【図４】燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート。
【図５】λＴＧ設定ルーチンを示すフローチャート。
【図６】図５に続き、λＴＧ設定ルーチンを示すフロー
チャート。
チャート。
【図７】エンジン回転数及び吸気圧に応じてリーン目標
空燃比を設定するためのマップ。
空燃比を設定するためのマップ。
【図８】実施の形態における作用を説明するためのタイ
ムチャート。
ムチャート。
【図９】リッチ時間とその時のトルク変動との関係を示
すグラフ。
すグラフ。
１…エンジン（内燃機関）、１９…ＮＯx 触媒（ＮＯx
吸蔵還元型触媒）、２４…排ガスセンサを構成するＯ2
センサ、２５…排ガスセンサを構成するＮＯxセンサ、
３０…ＥＣＵ（電子制御装置）、３１…空燃比切換手段
を構成するＣＰＵ。
吸蔵還元型触媒）、２４…排ガスセンサを構成するＯ2
センサ、２５…排ガスセンサを構成するＮＯxセンサ、
３０…ＥＣＵ（電子制御装置）、３１…空燃比切換手段
を構成するＣＰＵ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５Ｊ Ｇ０１Ｎ 27/26 ３６１ Ｇ０１Ｎ 27/26 ３６１Ｂ 27/419 27/46 ３２７Ｓ 27/416 ３３１
Claims (3)
- 【請求項１】内燃機関に供給する混合気の目標空燃比を
理論空燃比よりもリーン側に設定してその目標空燃比に
基づきリーン燃焼を行わせると共に、リーン燃焼時に排
出される排ガス中のＮＯx をリーンＮＯx 触媒で吸蔵
し、さらに空燃比を一時的にリッチに制御して前記吸蔵
したＮＯx をリーンＮＯx 触媒から放出するようにした
内燃機関の空燃比制御装置であって、 前記リーンＮＯx 触媒に直接設けられ、当該触媒内がリ
ーン雰囲気にあるか若しくはリッチ雰囲気にあるかを検
出する排ガスセンサと、 前記排ガスセンサにて検出した触媒内の状態に応じて、
リーン空燃比とリッチ空燃比とで制御空燃比を切り換え
る空燃比切換手段とを備えることを特徴とする内燃機関
の空燃比制御装置。 - 【請求項２】前記空燃比切換手段は、前記排ガスセンサ
の出力がリーン側に変わると空燃比をリッチに切り換
え、前記排ガスセンサの出力がリッチ側に変わると空燃
比をリーンに切り換える請求項１に記載の内燃機関の空
燃比制御装置。 - 【請求項３】前記空燃比切換手段は、前記排ガスセンサ
の出力がリーン側とリッチ側とで変化する際に、所定の
ディレイ期間を待って制御空燃比の切り換えを実施する
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9275877A JPH11107828A (ja) | 1997-10-08 | 1997-10-08 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9275877A JPH11107828A (ja) | 1997-10-08 | 1997-10-08 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11107828A true JPH11107828A (ja) | 1999-04-20 |
Family
ID=17561686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9275877A Pending JPH11107828A (ja) | 1997-10-08 | 1997-10-08 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11107828A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003500638A (ja) * | 1999-05-19 | 2003-01-07 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 電気化学的ガスセンサによる燃焼混合物の定義されたリッチ／リーン制御のための方法 |
| US6694724B2 (en) | 2001-11-13 | 2004-02-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust emission control apparatus of internal combustion engine and control method of the same |
| WO2005038207A1 (de) * | 2003-09-30 | 2005-04-28 | Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh | Beschichteter wabenkörper mit messfühler |
| EP1581730A1 (de) * | 2003-01-09 | 2005-10-05 | Emitec Gesellschaft für Emissionstechnologie mbH | Verfahren zur behandlung eines fluids und wabenkörper |
| JP2010121634A (ja) * | 2010-03-12 | 2010-06-03 | National Traffic Safety & Environment Laboratory | 排気ガス浄化装置 |
-
1997
- 1997-10-08 JP JP9275877A patent/JPH11107828A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003500638A (ja) * | 1999-05-19 | 2003-01-07 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 電気化学的ガスセンサによる燃焼混合物の定義されたリッチ／リーン制御のための方法 |
| US6694724B2 (en) | 2001-11-13 | 2004-02-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust emission control apparatus of internal combustion engine and control method of the same |
| EP1581730A1 (de) * | 2003-01-09 | 2005-10-05 | Emitec Gesellschaft für Emissionstechnologie mbH | Verfahren zur behandlung eines fluids und wabenkörper |
| WO2005038207A1 (de) * | 2003-09-30 | 2005-04-28 | Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh | Beschichteter wabenkörper mit messfühler |
| US7700050B2 (en) | 2003-09-30 | 2010-04-20 | Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh | Coated honeycomb body assembly with measurement sensor and exhaust system having the assembly |
| JP2010121634A (ja) * | 2010-03-12 | 2010-06-03 | National Traffic Safety & Environment Laboratory | 排気ガス浄化装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040107 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061016 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061024 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070807 |