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JP2001152928A - 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

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Publication number
JP2001152928A
JP2001152928A JP33942899A JP33942899A JP2001152928A JP 2001152928 A JP2001152928 A JP 2001152928A JP 33942899 A JP33942899 A JP 33942899A JP 33942899 A JP33942899 A JP 33942899A JP 2001152928 A JP2001152928 A JP 2001152928A
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JP
Japan
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air
fuel ratio
oxygen storage
storage amount
misfire
Prior art date
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Pending
Application number
JP33942899A
Other languages
English (en)
Inventor
Masatomo Sumiyama
雅智 角山
Akira Tayama
彰 田山
Hirobumi Tsuchida
博文 土田
Shigeaki Kakizaki
成章 柿崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP33942899A priority Critical patent/JP2001152928A/ja
Priority to US09/715,181 priority patent/US6314724B1/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0295—Control according to the amount of oxygen that is stored on the exhaust gas treating apparatus
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    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0404—Throttle position
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 失火時の空燃比制御への影響を減少する。 【解決手段】 空燃比センサ１１の検出空燃比に基づい
て触媒に蓄積される酸素蓄積量を演算する酸素蓄積量演
算手段と、この酸素蓄積量の演算値が予め定めた目標値
となるように吸入空気の空燃比を制御する制御手段とを
備える内燃機関の空燃比制御装置において、機関の失火
を判定する判定手段と、失火があるときは、失火判定と
同時に前記酸素蓄積量演算手段による酸素蓄積量の演算
を中止する演算中止手段とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の空燃
比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化
するために、排気通路に三元触媒を配設し、三元触媒よ
り上流の排気通路に配設した空燃比センサにより排気ガ
スの空燃比を検出し、排気ガスの空燃比の理論空燃比か
らの偏差に基づいて三元触媒に蓄積される酸素量を推定
（演算）し、この酸素蓄積量の推定値（演算値）が目標
値（例えば、三元触媒の酸素蓄積限界値の半分程度）と
なるように吸入空気の空燃比を制御する技術が知られて
いる。
【０００３】この場合、排気ガスの空燃比がリーンのと
き三元触媒に酸素が吸着して、リッチのときに三元触媒
から酸素が脱離するが、三元触媒に酸素が吸着する速度
よりも三元触媒から酸素が脱離する速度が小さいため、
排気ガスの空燃比がリーンのときは酸素蓄積量の増量分
を増加して、リッチのときは酸素蓄積量の減量分を減少
して、酸素蓄積量を演算することが行われている（特開
平９ー３１０６３５号、６ー２４９０２８号公報等参
照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来装置にあっては、例えばエンジンの気筒が失火
した場合、燃料と空気が未燃焼のまま三元触媒に流入し
てくるため、空燃比センサで正確な空燃比の計測ができ
なくなり、三元触媒の酸素蓄積量を正確に演算できなく
なる。
【０００５】即ち、失火がある場合、空燃比センサの出
力を基に酸素蓄積量の演算を続けていると、三元触媒の
実際の酸素蓄積量と演算値にずれが生じ、誤った値を基
に空燃比制御を行ってしまうのである。
【０００６】この発明は、このような失火時の問題点を
解決することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、排気通路
に少なくとも一つの触媒を持ち、その上流の排気通路に
排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサを持ち、この
空燃比センサの検出空燃比に基づいて触媒に蓄積される
酸素蓄積量を演算する酸素蓄積量演算手段と、この酸素
蓄積量の演算値が予め定めた目標値となるように吸入空
気の空燃比を制御する制御手段とを備える内燃機関の空
燃比制御装置において、機関の失火を判定する判定手段
と、失火があるときは、失火判定と同時に前記酸素蓄積
量演算手段による酸素蓄積量の演算を中止する演算中止
手段とを設ける。
【０００８】第２の発明は、第１の発明において、前記
酸素蓄積量演算手段は、酸素蓄積量の演算を中止すると
き酸素蓄積量の演算値を失火直前の値に固定する。
【０００９】
【発明の効果】第１の発明によれば、失火時に酸素蓄積
量演算手段による誤った酸素蓄積量の演算値を基に目標
空燃比を設定して空燃比制御を行ってしまうのを防止で
きる。
【００１０】第２の発明によれば、失火時および失火か
ら回復したときに、目標空燃比から大きく外れることな
く、空燃比制御を良好に行える。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【００１２】図１において、１はエンジン本体、２は吸
気通路、３は排気通路、４は燃料噴射弁を示す。吸気通
路２にはスロットル弁５が介装され、排気通路３には三
元触媒６が設置される。
【００１３】排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリーン
のとき三元触媒６に酸素が吸着され、理論空燃比よりリ
ッチのとき三元触媒６から酸素が脱離され、これらの反
応によって排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘが浄化され
る。
【００１４】排気通路３の三元触媒６の上流には排気ガ
スの空燃比を検出する空燃比センサ１１が設置され、こ
の信号はコントロールユニット１０に入力される。
【００１５】また、エンジンの運転条件を検出する手段
として、エンジンの回転数、クランク角を検出する回転
数センサ（クランク角センサ）１２、エンジンの吸入空
気量（負荷）を検出する吸気量センサ１３、スロットル
弁５の開度を検出するスロットル弁開度センサ１４、エ
ンジンの冷却水温を検出する水温センサ１５、および車
速を検出する車速センサ１６等が設けられ、これらの信
号もコントロールユニット１０に入力される。
【００１６】これらのセンサ信号に基づき、コントロー
ルユニット１０によって、三元触媒６の酸素蓄積量が演
算され、その酸素蓄積量が目標値となるように燃料噴射
弁４の燃料噴射量制御つまり空燃比制御が行われる。ま
た、その三元触媒６の酸素蓄積量の演算は、エンジンの
失火時に中止される。
【００１７】次に、コントロールユニット１０による制
御内容を図２のフローチャートに基づいて説明する。な
お、このフローは所定の制御周期で実行する。
【００１８】図２に示すように、ステップ１では、酸素
蓄積量演算パラメータ、条件判定パラメータである空燃
比センサ１１の出力（検出空燃比ＡＦＳＡＢＦ）、三元
触媒６の酸素の蓄積速度（比率）ＡＤＳｓｐｅｅｄ、エ
ンジンの回転数Ｎｅ、吸入空気量Ｑａ、スロットル弁開
度、エンジン冷却水温、車速等を読み込む。
【００１９】ステップ２では、三元触媒６の酸素蓄積量
の演算開始条件を判定する。これは、暖機終了、三元触
媒６が活性状態にあるときにＯＫとする。簡単には、エ
ンジン冷却水温が所定値以上のとき、ＯＫとする。
【００２０】ステップ３では、エンジンの燃料カット時
かどうかを見る。エンジン回転数Ｎｅ、スロットル弁開
度、車速等に基づき、所定の減速運転に入ると燃料噴射
弁４の燃料カットを行うようになっている。
【００２１】ステップ４では、エンジンの各気筒の失火
の有無を判定する。これは、例えば回転数センサ１２の
信号に基づき、気筒毎の膨張行程のクランク角速度をそ
れぞれ直前のエンジン数サイクル間のクランク角速度の
平均値と比較して、その差が予め定めた所定値より大き
いときに失火と判定する。また、例えば筒内圧を検出す
る筒内圧センサを設け、筒内圧を運転条件に基づく基準
圧と比較して、その差が予め定めた所定値より大きいと
きに失火と判定しても良い。なお、この他、失火の判定
は種々公知の方法によって行って良い。
【００２２】燃料カット時にないとき、および失火のな
いときは、ステップ５、６に進む。
【００２３】ステップ５では、三元触媒６の酸素蓄積量
ＯＳＱＨを演算する。これは、空燃比センサ１１の検出
空燃比ＡＦＳＡＢＦの理論空燃比ＡＦＳＭからの偏差に
基づき、次式（１）によって求めることができる。
【００２４】 ＯＳＱＨ＝｛（ＡＦＳＡＢＦ−ＡＦＳＭ）／ＡＦＳＭ｝ ×Ｑａ×ＡＤＳｓｐｅｅｄ＋ＨＳＯＳＱ （１） ただし、ＨＳＯＳＱは前回演算酸素蓄積量、またＡＤＳ
ｓｐｅｅｄは検出空燃比ＡＦＳＡＢＦがリーンのときは
相対的に大きな値を取り、リッチのときは相対的に小さ
な値を取る。
【００２５】三元触媒６の酸素蓄積量ＯＳＱＨは、検出
空燃比ＡＦＳＡＢＦが理論空燃比ＡＦＳＭよりリーンの
とき（ＡＦＳＡＢＦ−ＡＦＳＭ＞０）は増加し、理論空
燃比ＡＦＳＭよりリッチのとき（ＡＦＳＡＢＦ−ＡＦＳ
Ｍ＜０）は減少する。
【００２６】ステップ６では、三元触媒６の演算酸素蓄
積量ＯＳＱＨの目標酸素蓄積量ＴＧＯＳＱＨからの偏差
を求める。この目標酸素蓄積量ＴＧＯＳＱＨは、三元触
媒６の酸素蓄積限界値の半分程度とする。
【００２７】ステップ７では、三元触媒６の演算酸素蓄
積量ＯＳＱＨの目標酸素蓄積量ＴＧＯＳＱＨからの偏差
に基づき、比例積分微分制御による次式（２）によって
目標空燃比ＡＬＰＨＡを算出する。
【００２８】 ＡＬＰＨＡ＝［ＡＦＳＭ／｛１−（ＴＧＯＳＱＨ−ＯＳＱＨ）×ＰＩＤ ／Ｑａ｝−ＡＦＳＡＢＦ］／ＡＦＳＡＢＦ×ＰＩＤ （２） ただし、ＰＩＤは比例積分微分のゲイン。
【００２９】三元触媒６の演算酸素蓄積量ＯＳＱＨが目
標酸素蓄積量ＴＧＯＳＱＨより大きいとき（ＴＧＯＳＱ
Ｈ−ＯＳＱＨ＜０）は目標空燃比ＡＬＰＨＡはリッチと
なり、目標酸素蓄積量ＴＧＯＳＱＨより小さいとき（Ｔ
ＧＯＳＱＨ−ＯＳＱＨ＞０）は目標空燃比ＡＬＰＨＡは
リッチとなる。
【００３０】ステップ８では、燃料噴射量を設定する。
燃料噴射量は、エンジン回転数Ｎｅと吸入空気量Ｑａ等
から求まる基本燃料噴射量（定数Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ）に目
標空燃比ＡＬＰＨＡを乗算して求める。
【００３１】一方、ステップ３にて燃料カット時の場
合、ステップ５，６をスルーして、ステップ７，８にジ
ャンプする。
【００３２】燃料カット時は、目標空燃比ＡＬＰＨＡ＝
０、燃料噴射量＝０にすると同時に、三元触媒６の酸素
蓄積量ＯＳＱＨの演算を中止する。
【００３３】なお、燃料カット後、元の運転に復帰した
場合、三元触媒６の演算酸素蓄積量ＯＳＱＨとして三元
触媒６の酸素蓄積限界値をセットして、演算を再開する
ようにして良い。
【００３４】また、ステップ４にて失火があると判定し
た場合、ステップ５，６をスルーして、ステップ７，８
にジャンプする。
【００３５】失火がある場合、三元触媒６の酸素蓄積量
ＯＳＱＨの演算を中止する。また、このとき三元触媒６
の演算酸素蓄積量ＯＳＱＨをその直前の演算値（前回演
算酸素蓄積量ＨＳＯＳＱ）に固定する。
【００３６】即ち、失火がある場合、その固定値を基に
目標空燃比ＡＬＰＨＡを算出する。なお、演算値を固定
するのと同時に、目標空燃比ＡＬＰＨＡ＝１等に固定し
て良い。
【００３７】このような構成により、例えばエンジンの
気筒に失火がある場合、燃料と空気が未燃焼のまま三元
触媒６に流入してくるため、空燃比センサ１１で正確な
空燃比の計測ができなくなり、三元触媒６の酸素蓄積量
の演算値と実際の酸素蓄積量にずれが生じてしまうが、
このとき図３のタイミングチャートに示すように酸素蓄
積量の演算が中止され、また酸素蓄積量の演算値が失火
直前の演算値に固定される。
【００３８】したがって、失火時に、誤った酸素蓄積量
の演算値を基に目標空燃比を設定して空燃比制御を行う
といったことを防止できる。また、この場合酸素蓄積量
の演算値を失火直前の演算値に固定して目標空燃比を設
定するので、失火時および失火から回復したときに、目
標空燃比から大きく外れることなく、空燃比制御を良好
に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態を示す構成図である。
【図２】制御内容を示すフローチャートである。
【図３】タイミングチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン本体 ３ 排気通路 ４ 燃料噴射弁 ６ 三元触媒 １０ コントロールユニット １１ 空燃比センサ １２ 回転数センサ（クランク角センサ） １３ 吸気量センサ １４ スロットル開度センサ １５ 冷却水温センサ １６ 車速センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土田 博文 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 柿崎 成章 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G084 BA09 CA06 DA10 EA11 EB12 EB25 EC03 FA05 FA07 FA10 FA18 FA20 FA21 FA24 FA29 FA33 FA38 3G091 AA17 AA23 AB03 BA01 BA14 BA15 BA19 CA18 CB02 DA06 DB01 DB04 DB06 DB10 DC03 EA01 EA03 EA05 EA07 EA08 EA12 EA13 EA16 EA33 EA39 FA05 FA19 FB09 HA36 3G301 JA25 JA26 KA16 KA26 MA01 MA11 MA24 NA01 NA03 NA04 NA08 NB02 NB11 ND02 NE16 PA01Z PA11Z PA17Z PB03Z PC01Z PC09Z PD03A PE01Z PE03Z PE08Z PF01Z

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 排気通路に少なくとも一つの触媒を持
    ち、その上流の排気通路に排気ガスの空燃比を検出する
    空燃比センサを持ち、この空燃比センサの検出空燃比に
    基づいて触媒に蓄積される酸素蓄積量を演算する酸素蓄
    積量演算手段と、この酸素蓄積量の演算値が予め定めた
    目標値となるように吸入空気の空燃比を制御する制御手
    段とを備える内燃機関の空燃比制御装置において、 機関の失火を判定する判定手段と、 失火があるときは、失火判定と同時に前記酸素蓄積量演
    算手段による酸素蓄積量の演算を中止する演算中止手段
    とを設けたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装
    置。
  2. 【請求項２】 前記酸素蓄積量演算手段は、酸素蓄積量
    の演算を中止するときその酸素蓄積量の演算値を失火直
    前の値に固定する請求項１に記載の内燃機関の空燃比制
    御装置。
JP33942899A 1999-11-30 1999-11-30 内燃機関の空燃比制御装置 Pending JP2001152928A (ja)

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