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JPH0711253B2 - Air-fuel ratio controller for internal combustion engine - Google Patents
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JPH0711253B2 - Air-fuel ratio controller for internal combustion engine - Google Patents

Air-fuel ratio controller for internal combustion engine

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JPH0711253B2
JPH0711253B2 JP28391488A JP28391488A JPH0711253B2 JP H0711253 B2 JPH0711253 B2 JP H0711253B2 JP 28391488 A JP28391488 A JP 28391488A JP 28391488 A JP28391488 A JP 28391488A JP H0711253 B2 JPH0711253 B2 JP H0711253B2
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air
fuel ratio
control
nox
fuel
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晶 内川
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株式会社ユニシアジェックス
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、特に空燃
比を目標値からのズレ量を少なく制御できるようにした
技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, and more particularly to a technique capable of controlling an air-fuel ratio with a small amount of deviation from a target value.

〈従来の技術〉 従来の内燃機関の空燃比制御装置としては例えば特開昭
60−240840号公報に示されるようなものがある。
<Prior Art> A conventional air-fuel ratio control device for an internal combustion engine is disclosed in
There is one such as that shown in JP-A 60-240840.

このものの概要を説明すると、機関の吸入空気流量Q及
び回転数Nを検出してシリンダに吸入される空気量に対
応する基本燃料供給量TP(=K・Q/N;Nは定数)を演算
し、この基本燃料供給量を機関温度等により補正したも
のを排気中酸素濃度の検出によって混合気の空燃比を検
出する酸素センサからの信号によってフィードバック補
正を施し、バッテリ電圧による補正等をも行って最終的
に燃料供給量TIを設定する。
Explaining the outline of this, the basic fuel supply amount T P (= K · Q / N; N is a constant) corresponding to the amount of air sucked into the cylinder is detected by detecting the intake air flow rate Q and the engine speed N of the engine. This basic fuel supply amount is calculated and corrected by the engine temperature, etc., and feedback correction is performed by the signal from the oxygen sensor that detects the air-fuel ratio of the air-fuel mixture by detecting the oxygen concentration in the exhaust gas. Finally, the fuel supply amount T I is set.

そして、このようにして設定された燃料供給量TIに相当
するパルス幅を持つ駆動パルス信号を電磁式の燃料噴射
弁に所定タイミングで出力することにより機関に所定の
量の燃料を噴射供給するようにしている。
Then, a drive pulse signal having a pulse width corresponding to the fuel supply amount T I set in this way is output to the electromagnetic fuel injection valve at a predetermined timing to inject and supply a predetermined amount of fuel to the engine. I am trying.

ところで、上記酸素センサからの信号に基づく空燃比フ
ィードバック補正は空燃比を目標空燃比(理論空燃比)
付近に制御するように行われる。これは、排気系に介装
され、排気中のCO,HC(炭化水素)を酸化すると共にNOx
を還元して浄化する三元触媒の転化効率(浄化効率)が
理論空燃比燃焼時の排気状態で有効に機能するように設
定されているからである。
By the way, the air-fuel ratio feedback correction based on the signal from the oxygen sensor changes the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio).
It is performed to control in the vicinity. This is interposed in the exhaust system, oxidizes CO, HC (hydrocarbons) in the exhaust, and NOx
This is because the conversion efficiency (purification efficiency) of the three-way catalyst that reduces and purifies the exhaust gas is set so as to effectively function in the exhaust state during stoichiometric air-fuel ratio combustion.

このため、前記酸素センサとしては例えば特開昭58−20
4365号公報に示されるような周知のセンサ部構造を有し
たものを用いている。
Therefore, as the oxygen sensor, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 58-20
A sensor having a well-known sensor structure as shown in Japanese Patent No. 4365 is used.

このものは、酸素イオン導電性を有したセラミック管の
排気と接触する外表面に排気中のCO,HCの酸化反応を促
進させる白金触媒層を積層してある。そして、理論空燃
比よりリッチな混合気で燃焼させたときに白金触媒層付
近に残存する低濃度のO2をCO,HCと良好に反応させてO2
濃度をゼロ近くにし、セラミック管内表面に接触させた
大気のO2濃度との濃度比を大きくして、セラミック管内
外表面間に大きな起電力を発生させる。
In this case, a platinum catalyst layer that promotes the oxidation reaction of CO and HC in the exhaust gas is laminated on the outer surface of the ceramic tube having oxygen ion conductivity that contacts the exhaust gas. Then, when burned with a mixture richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the low concentration of O 2 remaining in the vicinity of the platinum catalyst layer reacts well with CO and HC to produce O 2
The concentration is made close to zero, and the concentration ratio to the O 2 concentration of the atmosphere in contact with the inner surface of the ceramic tube is increased to generate a large electromotive force between the inner and outer surfaces of the ceramic tube.

一方、理論空燃比よりリーンな混合気で燃焼させたとき
には、排気中に高濃度のO2と低濃度のCO,HCが存在する
ため、CO,HCとO2とが反応してもまだO2が余り、セラミ
ック管内外表面のO2濃度比は小さく殆ど電圧は発生しな
い。
On the other hand, when combustion is performed with a mixture leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, high concentrations of O 2 and low concentrations of CO and HC are present in the exhaust gas, so even if CO, HC and O 2 react, O 2 , the O 2 concentration ratio on the inner and outer surfaces of the ceramic tube is small and almost no voltage is generated.

このように、酸素センサの発生起電力(出力電圧)は理
論空燃比近傍で急変する特性を有しており、この出力電
圧V02を基準電圧(スライスレベル)とを比較して混合
気の空燃比が理論空燃比に対してリッチかリーンかを判
定する。そして、例えば空燃比がリーン(リッチ)の場
合には、前記基本燃料供給量TPに乗じるフィードバック
補正係数LAMBDAを所定の積分定数Iずつ徐々に増大(減
少)していき燃料供給量TIを増量(減量)補正すること
で空燃比を理論空燃比近傍に制御する 〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、前記三元触媒は総合的にみると理論空燃比制
御時にCO,HC,NOxのいずれをも有効に低減できるのであ
るが、例えばNOxの場合、理論空燃比近傍での転化率の
変化が大きいため理論空燃比より少しリーン側に制御さ
れるだけで転化率は大きく低下する特性を有している
(第7図参照)。
As described above, the electromotive force (output voltage) generated by the oxygen sensor has a characteristic that it suddenly changes in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio, and the output voltage V 02 is compared with the reference voltage (slice level) to determine the air-fuel ratio of the mixture. It is determined whether the fuel ratio is rich or lean with respect to the stoichiometric air-fuel ratio. Then, for example, when the air-fuel ratio is lean (rich), the feedback correction coefficient LAMBDA by which the basic fuel supply amount T P is multiplied is gradually increased (decreased) by a predetermined integration constant I to increase the fuel supply amount T I. Controlling the air-fuel ratio near the stoichiometric air-fuel ratio by correcting the increase (decrease) <Problems to be solved by the invention> By the way, the three-way catalyst, when viewed comprehensively, controls CO, HC, and NOx during stoichiometric air-fuel ratio control. Both of these can be effectively reduced.For example, in the case of NOx, the change in conversion rate near the stoichiometric air-fuel ratio is large, so the conversion rate is greatly reduced by being controlled slightly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. It has (see FIG. 7).

しかしながら、本来NOx中の酸素分は、排気中酸素濃度
として検出されるべきものであるが前記酸素センサでは
これを捉えることができないため、NOx濃度が高くなる
程真の理論空燃比よりリーン側で起電力が判定する傾向
がある(第7図参照)。
However, the oxygen content in NOx originally should be detected as the oxygen concentration in the exhaust gas, but this cannot be detected by the oxygen sensor.Therefore, the higher the NOx concentration, the more lean the true theoretical air-fuel ratio becomes. The electromotive force tends to be determined (see FIG. 7).

このため、従来のシステムでは制御点がリーンになった
場合でも、ある程度NOxを浄化させるために、空燃比フ
ィードバック制御における積分制御の積分定数を大きめ
に設定して、制御域がリッチとなる状態を作り出してい
る(第7図参照)。
Therefore, in the conventional system, even if the control point becomes lean, in order to purify NOx to some extent, the integration constant of the integration control in the air-fuel ratio feedback control is set to a large value, and the control range becomes rich. It is being created (see Fig. 7).

しかしながら、このように積分定数を大きくする方式で
は、目標空燃比からの空燃比の変化が大きくなるため、
最終的にはCO,HC,NOx共にある程度大きくなってしま
い、エミッション不良を引き起こす。
However, in the method of increasing the integration constant in this way, since the change in the air-fuel ratio from the target air-fuel ratio becomes large,
Eventually, CO, HC, and NOx all increase to some extent, causing emission failure.

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、NOx中の酸素分を検出可能な酸素センサを使用し、
積分定数を適正値に設定することによって上記問題点を
解決した内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目
的とする。
The present invention has been made in view of such conventional problems, using an oxygen sensor capable of detecting the oxygen content in NOx,
An object of the present invention is to provide an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, which solves the above problems by setting the integration constant to an appropriate value.

〈課題を解決するための手段〉 このため本発明は第1図に示すように、排気通路に三元
触媒を備えた機関に供給される混合気の空燃比に対応す
る排気中酸素濃度を検出するものであって、窒素酸化物
還元触媒を含んだ酸素センサを設けると共に、該酸素セ
ンサの出力値と目標空燃比相当の基準値とを比較しつつ
積分制御により設定したフィードバック補正係数によっ
て燃料供給量を増減制御して空燃比を目標空燃比に近づ
けるように制御する空燃比フィードバック制御手段と、
前記空燃比フィードバック制御手段における積分制御の
積分定数を当該積分制御によって振動するフィードバッ
ク補正係数の振幅値の3パーセント以下の値に設定する
積分定数設定手段とを備えた構成とする。
<Means for Solving the Problems> Therefore, the present invention detects the oxygen concentration in the exhaust gas corresponding to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine having the three-way catalyst in the exhaust passage, as shown in FIG. In addition to providing an oxygen sensor including a nitrogen oxide reduction catalyst, fuel supply is performed by a feedback correction coefficient set by integral control while comparing the output value of the oxygen sensor with a reference value equivalent to the target air-fuel ratio. Air-fuel ratio feedback control means for controlling the air-fuel ratio to approach the target air-fuel ratio by increasing or decreasing the amount,
The air-fuel ratio feedback control means is provided with an integration constant setting means for setting the integration constant of the integration control to a value of 3% or less of the amplitude value of the feedback correction coefficient oscillated by the integration control.

〈作用〉 窒素酸化物還元触媒を含んだ酸素センサを備えることに
より、NOx中の酸素分が還元されて排気中の酸素分とし
て検出されるので、起電力が反転する制御点をNOx濃度
に影響されず真の理論空燃比に略固定することができ
る。
<Function> By providing an oxygen sensor containing a nitrogen oxide reduction catalyst, the oxygen content in NOx is reduced and detected as the oxygen content in the exhaust gas, so the control point at which the electromotive force reverses affects the NOx concentration. Instead, it can be fixed to the true stoichiometric air-fuel ratio.

かかる特性を確保した状態で積分定数設定手段が積分定
数を3パーセント以下の小さな値に設定することによ
り、空燃比フィードバック制御手段において真の理論空
燃比を制御中心値として小さな振れ幅で空燃比を制御で
き、三元触媒において各排気成分(CO,HC,NOx)の転化
率が共に高い所が集中的に使用されるため、浄化性能が
向上する。
The integral constant setting means sets the integral constant to a small value of 3% or less in a state where such characteristics are ensured, so that the true stoichiometric air-fuel ratio is used as the control center value in the air-fuel ratio feedback control means to control the air-fuel ratio with a small swing width. The purification performance is improved because the place where the conversion rate of each exhaust component (CO, HC, NOx) is high in the three-way catalyst can be controlled and is intensively used.

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。<Example> Below, the Example of this invention is described based on drawing.

第2図は、本実施例に使用する酸素センサのセンサ部構
造を示す。
FIG. 2 shows the structure of the sensor part of the oxygen sensor used in this embodiment.

図において、酸素イオン導電性を有する固体電解質であ
る酸化ジルコニウム(ZrO2)を主成分とする閉塞先端部
を有する基材としてのセラミック管1の内表面及び外表
面の一部に、夫々白金からなる内側電極2及び外側電極
3を形成してあり、更に、セラミック管1の外表面には
白金を蒸着して白金触媒層4を形成してある。該白金触
媒層4は、排気中のCO,HCの酸化反応を促進させる酸化
触媒層を構成する。
In the figure, a part of the inner surface and the outer surface of the ceramic tube 1 as a base material having a closed tip portion containing zirconium oxide (ZrO 2 ) which is a solid electrolyte having oxygen ion conductivity as a main component The inner electrode 2 and the outer electrode 3 are formed, and the platinum catalyst layer 4 is formed on the outer surface of the ceramic tube 1 by depositing platinum. The platinum catalyst layer 4 constitutes an oxidation catalyst layer that promotes the oxidation reaction of CO and HC in the exhaust gas.

前記白金触媒層4の外表面に、酸化チタンTiO2や酸化ラ
ンタンLa2O2等を担体とし、ロジウムRhやルテニウムRu
等の窒素酸化物NOxの還元反応を促進させる触媒の粒子
をこの担体に混在(例えば1%〜10%)させてNOx還元
触媒層5(例えば膜厚0.1〜5μm)を形成してある。
On the outer surface of the platinum catalyst layer 4, titanium oxide TiO 2 , lanthanum oxide La 2 O 2 or the like is used as a carrier, and rhodium Rh or ruthenium Ru is used.
The NOx reduction catalyst layer 5 (for example, a film thickness of 0.1 to 5 μm) is formed by mixing (for example, 1% to 10%) particles of a catalyst that accelerates the reduction reaction of nitrogen oxide NOx such as the above with this carrier.

尚、前記ロジウムRhやルテニウムRuは、窒素酸化物NOx
の還元触媒として一般に知られているものであり、その
担体として酸化チタンTiO2や酸化ランタンLa2O2を用い
ることによりγ−アルミナ等を用いた場合に比べてNOx
還元反応が極めて効率よく行われることが実験により確
かめられている。また、第2図に示す酸素センサでは、
NOx還元触媒層5との間に保護層6を設けるようにして
もよい。
The rhodium Rh and ruthenium Ru are nitrogen oxides NOx.
Is generally known as a reduction catalyst of NOx by using titanium oxide TiO 2 or lanthanum oxide La 2 O 2 as its carrier, compared to the case of using γ-alumina or the like.
It has been confirmed by experiments that the reduction reaction is performed extremely efficiently. Further, in the oxygen sensor shown in FIG.
A protective layer 6 may be provided between the NOx reduction catalyst layer 5 and the NOx reduction catalyst layer 5.

かかる構成によれば、排気中に含まれる窒素酸化物NOx
がNOx還元触媒層5に達すると、NOx還元触媒層5はNOx
と排気中の未燃成分であるCO,HCとの次式に示す反応を
促進させる。
According to this configuration, nitrogen oxide NOx contained in the exhaust gas
When the NOx reduction catalyst layer 5 reaches the NOx reduction catalyst layer 5, the NOx reduction catalyst layer 5 becomes NOx.
Promotes the reaction of CO and HC, which are unburned components in the exhaust gas, with the following equation.

NOx+CO→N2+CO2 NOx+HC→N2+H2O+CO2 この結果、NOx還元触媒層5より内側にある白金触媒層
4に達したO2と反応する未燃成分CO,HCが前記NOx還元触
媒層5における反応によって減少しているため、その分
O2濃度が増大することとなる。
NOx + CO → N 2 + CO 2 NOx + HC → N 2 + H 2 O + CO 2 As a result, unburned components CO and HC that react with O 2 reaching the platinum catalyst layer 4 inside the NOx reduction catalyst layer 5 are the NOx reduction catalyst layer. Since it is reduced by the reaction in 5,
The O 2 concentration will increase.

したがって、大気と接触するセラミック管1内側のO2
度と排気側のO2濃度と濃度差が減少し、排気中のNOx濃
度が低いときに比較してリッチ側で酸素センサの起電力
がスライスレベル以下に低下し、リーン検出がなされる
こととなる。
Therefore, O 2 concentration and the density difference of the ceramic tube 1 inside the O 2 concentration and the exhaust side in contact with air is reduced, the electromotive force of the oxygen sensor slice rich side compared to when the low NOx concentration in the exhaust gas It falls below the level and lean detection is performed.

排気中のNOx濃度が高いほどNOxと反応する未燃成分CO,H
Cの濃度は増大し、O2との反応が減少するため、よりリ
ッチ側でリーン検出がなされる。
Unburned components CO and H that react with NOx as the NOx concentration in exhaust gas increases
Since the concentration of C increases and the reaction with O 2 decreases, lean detection is performed on the richer side.

このため、この酸素センサの検出結果(吸入混合気のリ
ッチ・リーン判定)に基づいて空燃比フィードバック制
御を行うと、空燃比はNOx濃度が高いほど真の理論空燃
比に近いリッチ側に制御されることとなる。
Therefore, when air-fuel ratio feedback control is performed based on the detection result of this oxygen sensor (rich / lean judgment of the intake mixture), the air-fuel ratio is controlled to the rich side closer to the true stoichiometric air-fuel ratio as the NOx concentration increases. The Rukoto.

尚、NOx還元触媒層5は未燃成分CO,HCとO2との反応を促
進する機能を併せ持っているのであるが、これは、白金
触媒層4の機能を代用しているだけであるから、これに
よって排気側のO2濃度が減少することにはならない。
The NOx reduction catalyst layer 5 also has a function of promoting the reaction between the unburned components CO, HC and O 2 , but this is because the function of the platinum catalyst layer 4 is only substituted. However, this does not reduce the O 2 concentration on the exhaust side.

次に、上記したようにNOx還元触媒層5を備えた酸素セ
ンサを用いた本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の
一実施例を説明する。
Next, an embodiment of the air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to the present invention using the oxygen sensor having the NOx reduction catalyst layer 5 as described above will be described.

第3図において、機関11の吸気通路12は、吸入空気流量
Qを検出するエアフローメータ13及びアクセルペダルと
連動して吸入空気流量Qを制御する絞り弁14が設けら
れ、下流のマニホールド部には気筒毎に電磁式の燃料噴
射弁15が設けられる。燃料噴射弁15は、マイクロコンピ
ュータを内蔵したコントロールユニット16からの噴射パ
ルス信号によって開弁駆動し、図示しない燃料ポンプか
ら圧送されてプレッシャレギュレータにより所定圧力に
制御された燃料を噴射供給する。更に、機関11の冷却ジ
ャケット内の冷却水温度Twを検出する水温センサ17が設
けられにと共に排気通路18内の排気中酸素濃度を検出す
る酸素センサ19(センサ部構造は第2図参照)が設けら
れ、更に、下流側に排気中のCO,HCの酸化とNOxの還元を
行って浄化する三元触媒20が設けられる。また、図示し
ないディストリビュータには、クランク角センサ21が内
蔵されており、該クランク角センサ21から機関回転と同
期して出力されるクランク角単位角度信号を一定時間カ
ウントして、又は、クランク角基準角度信号の周期を計
測して機関回転数が検出される。
In FIG. 3, the intake passage 12 of the engine 11 is provided with an air flow meter 13 for detecting the intake air flow rate Q and a throttle valve 14 for controlling the intake air flow rate Q in conjunction with an accelerator pedal, and a downstream manifold section An electromagnetic fuel injection valve 15 is provided for each cylinder. The fuel injection valve 15 is opened and driven by an injection pulse signal from a control unit 16 having a built-in microcomputer, and injects fuel which is pressure-fed from a fuel pump (not shown) and controlled to a predetermined pressure by a pressure regulator. Further, a water temperature sensor 17 for detecting the cooling water temperature Tw in the cooling jacket of the engine 11 is provided, and an oxygen sensor 19 (see FIG. 2 for the sensor structure) for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas in the exhaust passage 18 is provided. A three-way catalyst 20 that purifies the exhaust gas by oxidizing CO and HC and reducing NOx in the exhaust gas is provided on the downstream side. The distributor (not shown) has a built-in crank angle sensor 21, which counts a crank angle unit angle signal output from the crank angle sensor 21 in synchronization with the engine rotation for a certain period of time, or has a crank angle reference. The engine speed is detected by measuring the cycle of the angle signal.

次に、コントロールユニット16には空燃比制御ルーチン
を第4図に示したフローチャートに従って説明する。第
4図は、燃料噴射量演算ルーチンを示し、このルーチン
な所定周期(例えば10ms)毎に実行される。
Next, an air-fuel ratio control routine for the control unit 16 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. FIG. 4 shows a fuel injection amount calculation routine, which is executed every predetermined period (for example, 10 ms) of this routine.

ステップ(図ではSと記す)1では、エアフローメータ
13によって検出された吸入空気流量Qとクランク角セン
サ21からの信号によって算出した機関回転数とに基づ
き、単位回転当たりの吸入空気流量Qに相当する基本燃
料噴射量TPを次式により算出する。
In step (denoted as S in the figure) 1, the air flow meter
Based on the intake air flow rate Q detected by 13 and the engine speed calculated from the signal from the crank angle sensor 21, a basic fuel injection amount T P corresponding to the intake air flow rate Q per unit rotation is calculated by the following equation. .

TP=K・Q/N (Kは定数) ステップ2では、水温センサ17によって検出された冷却
水温度Tw等に基づいて各種補正係数COEFを設定する。
T P = K · Q / N (K is a constant) In step 2, various correction coefficients COEF are set based on the cooling water temperature Tw detected by the water temperature sensor 17.

ステップ3では、後述するフィードバック補正係数設定
ルーチンにより酸素センサ19からの信号に基づいて設定
されたフィードバック補正係数LAMBDAを読み込む。
In step 3, the feedback correction coefficient LAMBDA set based on the signal from the oxygen sensor 19 is read by the feedback correction coefficient setting routine described later.

ステップ4では、バッテリの電圧値に基づいて電圧補正
分TSを設定する。これはバッテリ電圧変動による燃料噴
射弁15の噴射流量変化を補正するためのものである。
In step 4, the voltage correction component T S is set based on the voltage value of the battery. This is for correcting the change in the injection flow rate of the fuel injection valve 15 due to the battery voltage fluctuation.

ステップ5では、最終的な燃料噴射量TIを次式に従って
演算する。
In step 5, the final fuel injection amount T I is calculated according to the following equation.

ステップ6では、演算された燃料噴射量TIを出力用レジ
スタにセットする。
In step 6, the calculated fuel injection amount T I is set in the output register.

これにより、予め定められた機関回転同期の燃料噴射タ
イミングになると、演算した燃料噴射量TIのパルス幅を
持つ駆動パルス信号が燃料噴射弁15に与えられて燃料噴
射が行われる。
As a result, at a predetermined fuel injection timing synchronized with engine rotation, a drive pulse signal having a pulse width of the calculated fuel injection amount T I is given to the fuel injection valve 15 to perform fuel injection.

次に、前記ルーチンで使用されるフィードバック補正係
数LAMBDAを、比例・積分制御によって設定するルーチン
を第5図に従って説明する。このルーチンは機関回転に
同期して実行される。
Next, a routine for setting the feedback correction coefficient LAMBDA used in the above routine by proportional / integral control will be described with reference to FIG. This routine is executed in synchronization with the engine rotation.

ステップ11では、酸素センサ19からの信号電圧V02を入
力する。
In step 11, the signal voltage V 02 from the oxygen sensor 19 is input.

ステップ12では、現在の機関回転数Nと基本燃料噴射量
TPとの最新データに基づき、ROMに記憶されたマップか
らフィードバック制御定数(比例定数又は積分定数)を
検索する。ここで、フィードバック制御定数は燃料供給
量増量補正用として、後述するように空燃比がリッチか
らリーンに反転した直後に加算される比例定数PRと反転
直後以外で加算される積分定数IRとを有し、また、燃料
供給量減量補正用として空燃比がリーンからリッチに反
転した直後に減算される比例定数PLと反転直後以外で減
算される積分定数ILとの計4種類有する。そして、本発
明においては、前記積分定数IR,ILとを夫々係るフィー
ドバック制御において振動するフィードバック補正係数
LAMBDAの振幅値、つまり、反転時の値と振幅中心値であ
る平均値との偏差値(絶対値)に対して3%以下の値に
設定してある。このステップ12の部分が積分定数設定手
段を含む。但し、簡易のため、これら定数を全運転領域
共通の値に設定したり、リーンとリッチとで同一の値と
したりする構成であってもよい。
In step 12, the current engine speed N and basic fuel injection amount
The feedback control constant (proportional constant or integral constant) is searched from the map stored in ROM based on the latest data with T P. Here, the feedback control constant is used for correcting the fuel supply amount increase, as will be described later, a proportional constant P R that is added immediately after the air-fuel ratio reverses from rich to lean and an integral constant I R that is added immediately after the reversal. Further, there are a total of four types for the correction of the fuel supply amount reduction, that is, a proportional constant P L that is subtracted immediately after the air-fuel ratio is inverted from lean to rich and an integral constant I L that is subtracted immediately after the inversion. Then, in the present invention, a feedback correction coefficient that oscillates in the feedback control relating to the integration constants I R and I L , respectively.
The LAMBDA amplitude value, that is, the deviation value (absolute value) between the inverted value and the average value which is the amplitude center value is set to a value of 3% or less. The step 12 includes an integration constant setting means. However, for the sake of simplicity, these constants may be set to values common to all operating regions, or the lean and rich values may be set to the same value.

次にステップ13に進みステップ11で入力した信号電圧V
02と目標空燃比(理論空燃比)相当の基準値SLとを比較
する。
Next, the process proceeds to step 13 and the signal voltage V input in step 11
02 is compared with the reference value SL corresponding to the target air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio).

そして、空燃比がリッチ(V02>SL)のときはステップ1
4へ進み、リーンからリッチへの反転時か否かを判定
し、反転時にはフィードバック補正係数LAMBDAをステッ
プ12で検索された比例定数PL分減少させる。反転時以外
は、ステップ16へ進み、フィードバック補正係数LAMBDA
を前回値に対し、検索された積分定数IL分減少させる。
When the air-fuel ratio is rich (V 02 > SL), step 1
Proceeding to step 4, it is determined whether or not the lean-to-rich inversion is performed, and at the time of inversion, the feedback correction coefficient LAMBDA is decreased by the proportional constant P L retrieved in step 12. If not inversion, proceed to step 16 and set feedback correction coefficient LAMBDA
Is decreased by the searched integration constant I L from the previous value.

また、ステップ13で空燃比がリーン(V02<SL)と判定
された時はステップ17へ進んで同様にリッチからリーン
への反転時か否かを判定し、反転時はステップ18へ進ん
でフィードバック補正係数LAMBDAを検索された比例定数
PR分増大させ、反転時以外はステップ19を進み前回値に
対して検索された積分定数IR分増大させる。
Further, when it is determined that the air-fuel ratio is lean (V 02 <SL) in step 13, the process proceeds to step 17, and it is similarly determined whether it is the time of reversing from rich to lean, and when reversing, the process proceeds to step 18. Feedback correction factor LAMBDA proportional constant retrieved
Increase by P R, and proceed to step 19 except during reversal, and increase by the integral constant I R searched for the previous value.

こうして、フィードバック補正係数LAMBDAを所定の傾き
で増減させる。尚、IR,L≪PR,Lである。
In this way, the feedback correction coefficient LAMBDA is increased / decreased with a predetermined inclination. Note that I R, L << P R, L.

かかる構成とすれば、NOx還元触媒層5を有した酸素セ
ンサ19によって空燃比を検出しているため、NOx濃度に
影響されることなく略正確に理論空燃比近傍でリッチ,
リーン間の反転が行われ、従って制御中心値を理論空燃
比近傍に保持できる。したがって、NOx濃度還元触媒層
を有しない通常型の酸素センサで空燃比制御を行う場合
には、NOx濃度が高い時にリーン側にシフトされたとき
でもある程度のリッチ制御期間を確保してNOx低減を図
るため、積分定数を最低5%以上としていたのを、前記
リーン側へのシフトが無くなることによって、3%以下
まで減少することができ、これにより空燃比の理論空燃
比からのズレ量を十分に小さくすることができ、高精度
な空燃比フィードバック制御が行える(第6図の点線は
従来の大きさ、例えば積分定数IR,L′を5%以上の値
としてフィードバック制御を行った場合、実線は積分定
数IR,Lを3%以下の値としてフィードバック制御を行
った場合を示す)。この結果、三元触媒においても、あ
らゆる運転条件でNOx,CO,HC共に転化率の高い理論空燃
比近傍の狭い範囲で使用されることになるから、これら
NOx,CO,HCの排出量を可及的に減少した良好なエミッシ
ョン特性が得られることとなる。
With such a configuration, the oxygen sensor 19 having the NOx reduction catalyst layer 5 detects the air-fuel ratio, so that the rich air-fuel ratio can be substantially accurately obtained in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio without being affected by the NOx concentration.
Reversal between leans is performed, so that the control center value can be maintained near the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, when performing air-fuel ratio control with a normal-type oxygen sensor that does not have a NOx concentration reduction catalyst layer, a certain amount of rich control period is ensured even when it is shifted to the lean side when the NOx concentration is high to reduce NOx. For this reason, the integration constant of 5% or more can be reduced to 3% or less by eliminating the shift to the lean side, whereby the deviation of the air-fuel ratio from the theoretical air-fuel ratio can be sufficiently reduced. The air-fuel ratio feedback control can be performed with high accuracy (the dotted line in FIG. 6 indicates the conventional size, for example, when the feedback control is performed with the integration constant IR , L 'of 5% or more, The solid line shows the case where feedback control is performed with the integration constant I R, L set to a value of 3% or less). As a result, even in a three-way catalyst, NOx, CO, and HC will be used in a narrow range near the theoretical air-fuel ratio with a high conversion rate under all operating conditions.
Good emission characteristics with reduced NOx, CO, and HC emissions as much as possible can be obtained.

尚、例えば、V型内燃機関等で気筒から酸素センサまで
の距離が気筒間で大きく異なるような場合には、積分定
数を余り小さくし過ぎると酸素センサから離れた気筒の
空燃比が理論空燃比からずれたまま保持されて修正され
ない場合があるので、ある程度以上の大きさ(例えば2
%以上)は確保するのが好ましいであろう。これに対
し、直列気筒機関のように気筒間の排気通路長さが大き
く違わない機関では、積分定数をより小さな値(例えば
1%)まで減少させることが可能であろう。
For example, in a V-type internal combustion engine, etc., when the distance from the cylinder to the oxygen sensor is greatly different between the cylinders, if the integration constant is made too small, the air-fuel ratio of the cylinder away from the oxygen sensor will be the theoretical air-fuel ratio. There is a case in which it is held as it is and is not corrected, so it is larger than a certain size (for example, 2
% Or more) should be secured. On the other hand, in an engine such as an in-line cylinder engine in which the exhaust passage lengths between cylinders are not largely different, the integration constant can be reduced to a smaller value (for example, 1%).

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、NOx中の酸素分を
排気中の酸素分として検出できる酸素センサを用いて、
空燃比の制御中心値をNOx濃度に影響されることなく理
論空燃比近傍に保持した上で、空燃比フィードバック制
御における積分定数を3%以下の値に設定したため、空
燃比の理論空燃比からの振れ幅を可及的に減少させるこ
とができ、以て高精度な空燃比フィードバック制御が行
え、排気エミッション特性を大幅に改善することができ
るものである。
<Effect of the Invention> As described above, according to the present invention, by using the oxygen sensor capable of detecting the oxygen content in NOx as the oxygen content in the exhaust gas,
The control center value of the air-fuel ratio was kept near the stoichiometric air-fuel ratio without being affected by NOx concentration, and the integration constant in the air-fuel ratio feedback control was set to a value of 3% or less. The swing width can be reduced as much as possible, and thus highly accurate air-fuel ratio feedback control can be performed, and exhaust emission characteristics can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明の構成を示すブロック図、第2図は、
本発明の一実施例に使用する酸素センサの構成を示す断
面図、第3図は、同上実施例の全体構成を示す図、第4
図は同上実施例の燃料噴射量演算ルーチンを示すフロー
チャート、第5図は、同上実施例のフィードバック補正
係数設定ルーチンを示すフローチャート、第6図は、同
上実施例の各部の状態を示す線図、第7図は、従来例の
各部の状態を示す線図である。 5……NOx還元触媒層、11……機関、15……燃料噴射
弁、16……コントロールユニット、18……排気通路、19
……酸素センサ、20……三元触媒
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the present invention, and FIG. 2 is
Sectional drawing which shows the structure of the oxygen sensor used for one Example of this invention, FIG. 3 is a figure which shows the whole structure of an Example same as the above, FIG.
FIG. 5 is a flow chart showing a fuel injection amount calculation routine of the above embodiment, FIG. 5 is a flow chart showing a feedback correction coefficient setting routine of the above embodiment, and FIG. 6 is a diagram showing the state of each part of the above embodiment. FIG. 7 is a diagram showing the state of each part of the conventional example. 5 ... NOx reduction catalyst layer, 11 ... Engine, 15 ... Fuel injection valve, 16 ... Control unit, 18 ... Exhaust passage, 19
…… Oxygen sensor, 20 …… Three-way catalyst

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】排気通路に三元触媒を備えた機関に供給さ
れる混合気の空燃比に対応する排気中酸素濃度を検出す
るものであって、窒素酸化物還元触媒を含んだ酸素セン
サを設けると共に、該酸素センサの出力値と目標空燃比
相当の基準値とを比較しつつ積分制御により設定したフ
ィードバック補正係数によって燃料供給量を増減制御し
て空燃比を目標空燃比に近づけるように制御する空燃比
フィードバック制御手段と、前記空燃比フィードバック
制御手段における積分制御の積分定数を当該積分制御に
よって振動するフィードバック補正係数の振幅値の3パ
ーセント以下の値に設定する積分定数設定手段とを備え
て構成したことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装
置。
1. An oxygen sensor for detecting an oxygen concentration in exhaust gas corresponding to an air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to an engine having a three-way catalyst in an exhaust passage, the oxygen sensor including a nitrogen oxide reduction catalyst. Control so that the air-fuel ratio approaches the target air-fuel ratio by increasing or decreasing the fuel supply amount by the feedback correction coefficient set by the integral control while comparing the output value of the oxygen sensor with the reference value equivalent to the target air-fuel ratio. And an integration constant setting means for setting an integration constant of the integration control in the air-fuel ratio feedback control means to 3% or less of an amplitude value of a feedback correction coefficient oscillated by the integration control. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, which is configured.
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