JPH0786333B2 - Air-fuel ratio controller for internal combustion engine - Google Patents
Air-fuel ratio controller for internal combustion engineInfo
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- JPH0786333B2 JPH0786333B2 JP62238958A JP23895887A JPH0786333B2 JP H0786333 B2 JPH0786333 B2 JP H0786333B2 JP 62238958 A JP62238958 A JP 62238958A JP 23895887 A JP23895887 A JP 23895887A JP H0786333 B2 JPH0786333 B2 JP H0786333B2
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- fuel
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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、内燃機関の空燃比を制御する装置に関し、特
に排気浄化性能の改善を図った装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a device for controlling the air-fuel ratio of an internal combustion engine, and more particularly to a device for improving exhaust gas purification performance.
〈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 something like that shown in No. 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/;K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。The outline of this will be explained. The basic fuel supply amount T P (= K · Q /; K is a constant) corresponding to the amount of air taken into the cylinder is calculated by detecting the intake air flow rate Q and the engine speed N of the engine. However, this basic fuel supply amount corrected by the engine temperature etc. is subjected to feedback correction 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, and the correction by the battery voltage is also performed. Finally, the fuel supply amount Ti 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
するパルス巾の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, by outputting a drive pulse signal having a pulse width corresponding to the fuel supply amount Ti set in this way to the electromagnetic fuel injection valve at a predetermined timing, a predetermined amount of fuel is injected and supplied to the engine. ing.
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. It is installed in the exhaust system, oxidizes CO, HC (hydrocarbons) in the exhaust, and NO x
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号公報等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いさせた
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 with 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があまり、セラ
ミック管内外表面間の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 between 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に乗じる空燃比フィード
バック補正係数LAMBDAを所定量ずつ徐々に増大(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。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 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 air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBDA multiplied by the basic fuel supply amount T P is gradually increased (decreased) by a predetermined amount.
The air-fuel ratio is controlled to be near the stoichiometric air-fuel ratio by increasing (decreasing) the fuel supply amount Ti.
ところで、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、真の理論空燃比よりリ
ーン側で起電力が反転する傾向があり、空燃比がリーン
側に制御されてしまうため、三元触媒におけるNOx転化
率の低下を助長する結果となっている。By the way, the oxygen content in NO x should originally be detected as the oxygen concentration in the exhaust gas, but since this cannot be detected by the oxygen sensor, the electromotive force is reversed on the lean side from the true theoretical air-fuel ratio. As a result, the air-fuel ratio is controlled to the lean side, which promotes the reduction of the NO x conversion rate in the three-way catalyst.
このため、いわゆるEGR(排気還流)制御を併用してNOx
低減を図っているが、EGR装置搭載によるコストアップ
を招き、排気導入による燃焼効率の低下に伴い燃費も大
きく低下する要因となっていた。For this reason, so-called EGR (exhaust gas recirculation) control is also used in combination with NO x.
Although it is attempting to reduce the fuel consumption, the cost was increased by installing the EGR device, and it was a factor that fuel consumption was greatly reduced due to the decrease in combustion efficiency due to the introduction of exhaust gas.
この点に鑑み、酸素センサに排気中のNOxの還元反応を
促進させるロジウムRh等を含むNOx還元触媒層を設け、N
Oxを還元させることでNOx中の酸素を検出可能にした酸
素センサが提案されている。In view of this point, the oxygen sensor is provided with a NO x reduction catalyst layer containing rhodium Rh or the like that promotes the reduction reaction of NO x in the exhaust gas, and N
An oxygen sensor has been proposed in which oxygen in NO x can be detected by reducing O x .
これにより、酸素センサの起電力が真の理論空燃比で反
転するようになる。この真の理論空燃比とは、NOx還元
能力のない酸素センサによる起電力反転時の理論空燃比
よりもNOx中の酸素分だけリッチ側にシフトされる。し
たがって、かかる酸素センサを使用すれば、従来よりも
相対的にリッチ側にシフトされて(以下リッチシフト効
果という)真の理論空燃比近傍に空燃比が制御されると
共に、NOxの濃度に関わらず略一定の空燃比となるから
三元触媒におけるCO,HC及びNOxの転化率を十分高めてC
O,HC排出量を最も有効に低減でき、EGR装置の省略を可
能にする。As a result, the electromotive force of the oxygen sensor is reversed at the true stoichiometric air-fuel ratio. This true stoichiometric air-fuel ratio is shifted to the rich side by the oxygen content in NO x from the stoichiometric air-fuel ratio at the time of reversal of electromotive force by the oxygen sensor having no NO x reducing ability. Therefore, when such an oxygen sensor is used, the air-fuel ratio is controlled to be closer to the true stoichiometric air-fuel ratio by shifting it to the rich side relative to the conventional one (hereinafter referred to as rich shift effect), and it is independent of the NO x concentration. C by increasing CO in the three-way catalyst because substantially constant air-fuel ratio, the conversion of HC and NO x sufficiently without
O, HC emissions can be reduced most effectively, and the EGR device can be omitted.
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、かかる特性の酸素センサを用いて空燃比
フィードバック制御を行う場合、元々燃焼性が悪く不完
全燃焼によりCO,HCが発生し易い機関に適用しようとす
ると、理論空燃比近傍にあってもCO,HCの濃度が高いの
で三元触媒の不安定な転化率特性では十分にCO,HC排出
量を低減することが難しかった。<Problems to be Solved by the Invention> However, when performing air-fuel ratio feedback control using an oxygen sensor having such characteristics, when it is attempted to apply to an engine in which CO and HC are likely to be generated due to poor combustion originally due to incomplete combustion. Since CO and HC concentrations are high even near the stoichiometric air-fuel ratio, it was difficult to sufficiently reduce CO and HC emissions with the unstable conversion characteristics of the three-way catalyst.
本発明は上記の問題点に着目してなされたもので、NOx
発生状態に応じてNOx還元触媒付酸素センサで制御され
る目標空燃比をずらす制御を行うことにより上記問題点
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 by focusing on the above problems, and NO x
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 performing control to shift a target air-fuel ratio controlled by an oxygen sensor with a NO x reduction catalyst according to the generation state.
〈問題点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、NOx(窒素
酸化物)還元触媒を含んだ酸素センサを機関の排気通路
に装着すると共に、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を設けた内燃機関の空燃比制御装
置において、前記空燃比フィードバック制御手段におけ
る燃料供給量減量方向のフィードバック制御定数を燃料
供給量増量方向のフィードバック制御定数より大きな値
に切り換えるフィードバック制御定数設定手段を備えた
構成とした。<Means for Solving Problems> Therefore, according to the present invention, as shown in FIG. 1, the exhaust gas oxygen concentration corresponding to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine having the three-way catalyst in the exhaust passage is determined. An oxygen sensor containing a NO x (nitrogen oxide) reduction catalyst is attached to the exhaust passage of the engine while comparing the output value of the oxygen sensor with a reference value equivalent to the target air-fuel ratio. In an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, which is provided with an air-fuel ratio feedback control means for controlling the air-fuel ratio to approach the target air-fuel ratio by increasing or decreasing the fuel supply amount, The feedback control constant is set to a value larger than the feedback control constant in the fuel supply amount increasing direction.
〈作用〉 かかる構成とすれば、フィードバック制御定数切換手段
により燃料供給量減量方向のフィードバック制御定数が
相対的に大きな値に設定され、これにより、空燃比が目
標空燃比に対してリーン化されている時間割合が増大す
る。そして、空燃比がリーン側にあるときは三元触媒に
おけるCO,HCの転化率は十分高められているため、総合
的にみてCO,HCの排出量を十分低減できる。<Operation> With this configuration, the feedback control constant switching means sets the feedback control constant in the fuel supply amount decreasing direction to a relatively large value, whereby the air-fuel ratio is made leaner than the target air-fuel ratio. The proportion of time spent is increasing. When the air-fuel ratio is on the lean side, the conversion rates of CO and HC in the three-way catalyst have been sufficiently increased, so that the CO and HC emissions can be sufficiently reduced as a whole.
元々燃焼性が悪い機関の場合NOx濃度は元々低い値に抑
えられているので、空燃比を多少リーン側に制御しても
NOx排出量も許容範囲内に留めることができる。In the case of an engine that originally has poor combustibility, the NO x concentration is originally kept low, so even if the air-fuel ratio is controlled slightly leaner.
NO x emissions can also be kept within the allowable range.
〈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。<Examples> Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.
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 portion 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、それぞれ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 platinum is deposited on the outer surface of the ceramic tube 1 to form a platinum catalyst layer 4. 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。
そして、このNOx還元触媒層5の外表面にマグネシウム
スピネル等の酸化金属を溶射して、前記白金触媒層4及
びNOx還元触媒層5を保護する保護層6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.
Particles of a catalyst that accelerates the reduction reaction of nitrogen oxides NO x , such as NOx, are mixed in this carrier (for example, 1% to 10%) to form a NO x reduction catalyst layer 5 (for example, a film thickness of 0.1 to 5 μm). .
Then, by spraying the metal oxide such as magnesium spinel on the outer surface of the the NO x reduction catalyst layer 5, is formed a protective layer 6 for protecting the platinum catalyst layer 4 and the NO x reduction catalyst layer 5.
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良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の外表面に保護層6を形成してある
が、白金触媒層4と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良い。The rhodium Rh and ruthenium Ru are nitrogen oxides NO x.
It is generally known as a reduction catalyst of NO x by using titanium oxide TiO 2 or lanthanum oxide La 2 O 2 as its carrier, as compared with the case of using γ-alumina or the like.
It has been confirmed by experiments that the reduction reaction is performed very efficiently. Further, in the oxygen sensor shown in FIG.
Although the protective layer 6 is formed on the outer surface of the NO x reduction catalyst layer 5, the protection layer 6 is formed between the platinum catalyst layer 4 and the NO x reduction catalyst layer 5.
May be provided.
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
と排気中の未燃焼成分であるCO,HCとの次式に示す反応
を促進させる。According to this configuration, nitrogen oxides NO x contained in the exhaust gas
If There reaches the NO x reduction catalyst layer 5, the NO x reduction catalyst layer 5 NO x
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になる。NO x + CO → N 2 + CO 2 NO x + 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 NO x reduction catalyst layer 5 Since it is decreased by the reaction in the NO x reduction catalyst layer 5, the
The O 2 concentration will increase.
従って、大気と接触するセラミック管1内側のO2濃度と
排気側のO2濃度との濃度差が減少し、第3図に示すよう
に排気中の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, rich compared to when the concentration difference between the O 2 concentration of the ceramic tube 1 inside the O 2 concentration and the exhaust side in contact with air is reduced, the third is the concentration of NO x in the exhaust as shown in FIG low On the side, the electromotive force of the oxygen sensor drops below the slice 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。The higher the NO x concentration in the exhaust gas, the more unburned components CO and H that react with NO x
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中の酸素成分を加味して酸素
濃度を検出して得た真の理論空燃比に近い所に制御され
ることとなる。尚、第3図(A)はNOx触媒還元層を含
む酸素センサが、NOx触媒還元層を含まない従来型の酸
素センサに対して排気中のNOx濃度に応じて相対的にリ
ッチシフトする様子を示したものであるが、供給側で計
測される空燃比に対しては同図(B)に示すようにNOx
濃度に影響されることなく理論空燃比で反転する特性を
有するものである。Therefore, if 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 can be obtained by detecting the oxygen concentration in consideration of the oxygen component in NO x. It will be controlled to a position close to the true stoichiometric air-fuel ratio. The oxygen sensor Figure 3 (A) is containing the NO x catalyst reduction layer is relatively rich shift according to the concentration of NO x in the exhaust relative to the conventional oxygen sensor that does not include the NO x catalyst reduction layer illustrates how the, but as for the air-fuel ratio to be measured at the feed side is shown in FIG. (B) NO x
It has the characteristic of reversing at the stoichiometric air-fuel ratio without being affected by the concentration.
尚、NOx還元触媒層5は未燃成分CO,HCとO2との反応を促
進する機能を併せも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 NO x reduction catalyst layer 5 also has the function of promoting the reaction between the unburned components CO, HC and O 2 , which substitutes the function of the platinum catalyst layer 4. Therefore, this does not reduce the O 2 concentration on the exhaust side.
次に上記したようにNOx濃度に応じて特性が変化する酸
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 a description will be given of an embodiment of the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention using the oxygen sensor characteristics change depending on the concentration of NO x as described above.
第4図において、機関11の吸気通路12には、吸入空気流
量Qを検出するエアフローメータ13及びアクセルペダル
と連動して吸入空気流量Qを制御する絞り弁14が設けら
れ、下流のマニホールド部には気筒毎に電磁式の燃料噴
射弁15が設けらる。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
られると共に、排気通路18内の排気酸素濃度を検出する
ことによって吸入混合気の空燃比を検出する酸素センサ
19(センサ部構造は第2図参照)が設けられ、更に、下
流側の排気中のCO,HCの酸化とNOxの還元を行って浄化す
る三元触媒20が設けられる。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
されるクランク単位角度信号を一定時間カウントして、
又は、クランク基準角度信号の周期を計測して機関回転
数が検出される。In FIG. 4, 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. Is provided with an electromagnetic fuel injection valve 15 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 for detecting the air-fuel ratio of the intake air-fuel mixture by detecting the exhaust oxygen concentration in the exhaust passage 18.
19 (sensor structure is shown in FIG. 2) is provided, and further, a three-way catalyst 20 for purifying by oxidizing CO and HC and reducing NO x in exhaust gas on the downstream side is provided. Further, the distributor (not shown) has a built-in crank angle sensor 21, and counts a crank unit angle signal output from the crank angle sensor 21 in synchronization with the engine rotation for a certain period of time.
Alternatively, the engine speed is detected by measuring the cycle of the crank reference angle signal.
次にコントロールユニット16による空燃比制御ルーチン
を第5図に示したフローチャートに従って説明する。第
5図は、燃料噴射量演算ルーチンを示す。このルーチン
は所定周期(例えば10ms)毎に行われる。Next, the air-fuel ratio control routine by the control unit 16 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. FIG. 5 shows a fuel injection amount calculation routine. This routine is performed every predetermined period (for example, 10 ms).
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 amount Ts 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 Ti is calculated according to the following equation.
Ti=TP×COEF×LAMBDA+Ts 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 Ti = T P × COEF × LAMBDA + Ts Step 6, is set in the output register the computed fuel injection amount Ti.
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のパルス巾の
も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 Ti is given to the fuel injection valve 15 to perform fuel injection.
次に本発明に係るフィードバック制御定数設定機能を有
したフィードバック補正係数LAMBDA設定ルーチンを第6
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, the sixth embodiment of the feedback correction coefficient LAMBDA setting routine having the feedback control constant setting function according to the present invention.
It will be described with reference to the drawing. 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との最新のデータに基づき、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。In step 12, the current engine speed N and basic fuel injection amount
A feedback control constant is retrieved 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, and as will be described later, the proportional constant P R that is added immediately after the air-fuel ratio reverses from rich to lean and the integral constant I R that is added immediately after the reversal. In addition, for correction of the fuel supply amount reduction, there are a total of four types: 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.
そして、燃料供給量減量補正用の比例定数PL及び積分定
数ILが燃料供給量増量補正用の比例定数PR及び積分定数
IRに対して夫々大きな値に設定されている。尚、特にC
O,HCの濃度が高い運転領域では、PL及びILを、PR及びIR
に対してより大きく設定してもよい。このステップ12の
部分がフィードバック制御定数設定手段に相当する。The proportional constant P L and the integral constant I L for the fuel supply amount decrease correction are the proportional constant P R and the integral constant for the fuel supply amount increase correction.
Each is set to a large value with respect to I R. In addition, especially C
O, the concentration of HC at high operating region, the P L and I L, P R and I R
It may be set larger than. The part of this step 12 corresponds to the feedback control constant setting means.
次にステップ13へ進みステップ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。反点時以外
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 it is not a reverse point, proceed to step 16 and set the 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
されたときはステップ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へ進み前回値
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 in step 13 that the air-fuel ratio is lean (V 02 <SL), the routine proceeds to step 17, and it is similarly determined whether or not it is the reversal from rich to lean, and when it is reversal, the routine proceeds to step 18. The feedback correction coefficient LAMBDA is increased by the searched proportional constant P R, and when not reversed, the process proceeds to step 19 to increase the searched integration constant I R with respect to 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.
このようにすると、比例定数PL及び積分定数ILが比例定
数PR,IRに対して大きく設定されているため、フィード
バック補正係数LAMBDAは、第7図に示すように変化し、
PR≒PL,IR≒ILとした場合の理論空燃比に対し、リーン
側にある時間割合が増大する。つまり、実質的に空燃比
の制御中心値がリーン側にシフトされる。In this case, the proportional constant P L and the integral constant I L are set to be larger than the proportional constants P R and I R , so the feedback correction coefficient LAMBDA changes as shown in FIG.
The ratio of time on the lean side increases with respect to the theoretical air-fuel ratio when P R ≈P L and I R ≈I L. That is, the control center value of the air-fuel ratio is substantially shifted to the lean side.
このように、空燃比が理論空燃比に対してリーン側にあ
る時間割合が大きくなるように制御されることにより、
第8図の特性に示すように、三元触媒におけるCO,HC転
化率が十分高い所にある時間割合が増大するから総合的
にみてCO,HCの排出量を十分低く抑えることができる。In this way, the air-fuel ratio is controlled so that the time ratio on the lean side with respect to the theoretical air-fuel ratio becomes large,
As shown in the characteristic of FIG. 8, the CO, HC conversion rate in the three-way catalyst increases at a sufficiently high rate, so that the CO, HC emissions can be suppressed to a sufficiently low level as a whole.
NOx濃度の増大に応じて酸素センサ16によるリッチ・リ
ーン反転結果が反転する点が真の理論空燃比近傍までリ
ッチ側にシフトされており、これにより三元触媒による
NOx転化率も真の理論空燃比近傍までリッチ側にシフト
されており、非NOx還元型酸素センサ使用時に比較し十
分大きい。また、本実施例に使用される機関は第9図の
鎖線で示すようにCO,HCが発生し易い代わりにNOxは発生
しにくい傾向にあるからPL,ILを増大したことによる多
少のリーン化を伴ってもEGR装置等を備えることなくNOx
排出量は十分許容値内に抑えられる。The point at which the rich / lean inversion result by the oxygen sensor 16 is inverted in accordance with the increase in the NO x concentration is shifted to the rich side up to the vicinity of the true stoichiometric air-fuel ratio.
The NO x conversion rate is also shifted to the rich side up to the vicinity of the true stoichiometric air-fuel ratio, which is sufficiently higher than when using the non-NO x reducing oxygen sensor. Further, the engine used in this embodiment somewhat due to the increased P L, I L because in less likely that the NO x to CO, the likely alternative HC occurs as indicated by a chain line in FIG. 9 occurs NO x without EGR device etc.
The amount of emissions can be kept well within the allowable value.
〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によればNOx還元触媒層を
含む酸素センサの出力値との比較により設定される燃料
供給量減量方向のフィードバック制御定数を大きい値に
設定する構成としたため、空燃比フィードバック制御に
おいてリーン側にある時間割合が増大されることにより
CO,HC排出量を可及的に低減でき、また、元々NOxは低目
に抑えられているので、真の理論空燃比に対して僅かに
リーン側に制御しても十分NOx濃度を低く抑えることが
でき、全運転領域に亘って総合的に排気エミッション特
性を改善できる。<Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, the feedback control constant in the fuel supply amount reducing direction set by comparison with the output value of the oxygen sensor including the NO x reduction catalyst layer is set to a large value. Because of the configuration, the proportion of time on the lean side in the air-fuel ratio feedback control is increased.
CO and HC emissions can be reduced as much as possible, and since NO x is originally kept low, even if it is controlled slightly leaner than the true stoichiometric air-fuel ratio, the NO x concentration will be sufficient. It can be kept low, and exhaust emission characteristics can be comprehensively improved over the entire operating range.
しかもソフトウェア機能のみで上記効果が得られEGR装
置等も不要となるため、性能を損なうことなく大幅な低
コスト化を図れる。Moreover, the above effect can be obtained by only the software function and the EGR device etc. are not required, so that the cost can be significantly reduced without impairing the performance.
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要部断面図、第3
図は同上酸素センサの出力特性図、第4図は同上実施例
のシステム図、第5図は同じく燃料噴射量制御ルーチン
を示すフローチャート、第6図は同じくフィードバック
補正係数設定ルーチンを示すフローチャート、第7図は
同上実施例での制御時のフィードバック補正係数と酸素
センサ出力電圧の変化を示すタイムチャート、第8図は
同上実施例で使用する三元触媒の特性図、第9図は同上
実施例の各種排気成分の濃度特性図である。 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FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of an essential part of an oxygen sensor used in an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 4 is an output characteristic diagram of the oxygen sensor, FIG. 4 is a system diagram of the above embodiment, FIG. 5 is a flowchart showing a fuel injection amount control routine, and FIG. 6 is a flowchart showing a feedback correction coefficient setting routine. FIG. 7 is a time chart showing changes in feedback correction coefficient and oxygen sensor output voltage during control in the same embodiment, FIG. 8 is a characteristic diagram of a three-way catalyst used in the same embodiment, and FIG. 9 is an embodiment in the same. 5 is a concentration characteristic diagram of various exhaust components of FIG. 11 ... Engine, 15 ... Fuel injection valve, 16 ... Control unit, 18 ... Exhaust passage, 19 ... Oxygen sensor
Claims (2)
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、NOx(窒素酸化物)還元触媒を含んだ
酸素センサを機関の排気通路に装着すると共に、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を設
けた内燃機関の空燃比制御装置において、前記空燃比フ
ィードバック制御手段における燃料供給量減量方向のフ
ィードバック制御定数を燃料供給量増量方向のフィード
バック制御定数より大きな値に切り換えるフィードバッ
ク制御定数設定手段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. A method 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, comprising a NO x (nitrogen oxide) reduction catalyst. The oxygen sensor is attached to the exhaust passage of the engine, and the fuel supply amount is controlled to increase or decrease while comparing the output value of the oxygen sensor with the reference value corresponding to the target air-fuel ratio to bring the air-fuel ratio close to the target air-fuel ratio. In an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine having an air-fuel ratio feedback control means for controlling, a feedback control constant in the fuel supply amount decreasing direction in the air-fuel ratio feedback control means is switched to a value larger than a feedback control constant in the fuel supply amount increasing direction. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, characterized by comprising feedback control constant setting means.
した固体電解室からなる基材の排気と接触する外表面に
機関排気中のCO,HC(炭化水素)の酸化反応を促進させ
る酸化触媒層と、同じく排気中のNOxの還元反応を促進
させるNOx還元触媒層とが積層され、基材の排気と接触
する外表面と大気と接触する内表面との間に生じる起電
力を出力値として取り出す構成を有してなる特許請求の
範囲第1項記載の内燃機関の空燃比制御装置。2. The oxygen sensor is an oxidation device for promoting an oxidation reaction of CO, HC (hydrocarbons) in engine exhaust gas on an outer surface of a base material made of a solid electrolytic chamber having oxygen ion conductivity, which is in contact with exhaust gas. The catalyst layer and the NO x reduction catalyst layer that promotes the reduction reaction of NO x in the exhaust gas are laminated, and the electromotive force generated between the outer surface of the base material that contacts the exhaust gas and the inner surface that contacts the atmosphere is generated. The air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the air-fuel ratio control device has a configuration for taking out as an output value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62238958A JPH0786333B2 (en) | 1987-09-25 | 1987-09-25 | Air-fuel ratio controller for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62238958A JPH0786333B2 (en) | 1987-09-25 | 1987-09-25 | Air-fuel ratio controller for internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6483835A JPS6483835A (en) | 1989-03-29 |
| JPH0786333B2 true JPH0786333B2 (en) | 1995-09-20 |
Family
ID=17037827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62238958A Expired - Lifetime JPH0786333B2 (en) | 1987-09-25 | 1987-09-25 | Air-fuel ratio controller for internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0786333B2 (en) |
-
1987
- 1987-09-25 JP JP62238958A patent/JPH0786333B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6483835A (en) | 1989-03-29 |
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